氧化还原反应与电化学问题的解决策略.
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氧化还原反应与电化学的探究实验在化学领域中,氧化还原反应是一种常见且重要的化学反应类型。
通过氧化还原反应,电子的转移和物质的电荷变化带来了化学反应的进行。
同时,氧化还原反应也与电化学密切相关,电化学研究了电荷转移的过程以及与之相关的能量转化。
本文将探讨氧化还原反应与电化学的关系,并介绍一些相关的实验。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指在化学反应中,物质中的电子从一种物质转移到另一种物质,从而引发物质的电荷变化。
反应中电子的转移可以分为两个过程:氧化和还原。
氧化指物质失去电子,而还原则是指物质获得电子。
氧化还原反应的发生需要存在氧化剂和还原剂。
氧化剂是一种可以接受电子的物质,它会导致其他物质失去电子而被氧化。
还原剂则是一种可以提供电子的物质,它会将电子转移给其他物质从而使其还原。
在氧化还原反应中,氧化剂和还原剂是相互作用的反应物。
二、电化学的基本原理电化学研究了电荷转移的过程以及与之相关的能量转化。
在电化学中,氧化还原反应是重要的研究对象。
电化学反应可以使化学反应与电荷转移相结合,实现能量的转化和储存。
电化学实验一般采用电化学池,包括两个电极:阳极和阴极。
阳极是氧化反应发生的地方,而阴极则是还原反应发生的地方。
两个电极之间通过电解质溶液或盐桥进行电荷的传递。
在电化学实验中,电流是衡量电化学反应的重要参数。
电流的大小取决于电化学反应物质的浓度、电极的面积和电极之间的距离等因素。
通过测量电流的变化,可以获得反应速率等信息。
三、氧化还原反应与电化学实验氧化还原反应在电化学实验中发挥着重要的作用。
以下是一些与氧化还原反应相关的电化学实验:1. 电解水实验:电解水是一种常见的电化学实验,它通过施加电流使水分解为氢气和氧气的氧化还原反应。
在电解水实验中,将两个电极(通常是铂电极)插入水中,并施加适当的电压。
水中的氧化还原反应将电子从阴极转移到阳极,产生氢气和氧气。
2. 铜的电镀实验:电镀是一种常见的氧化还原反应应用。
氧化还原与电化学探索氧化还原反应与电化学的应用氧化还原与电化学探索氧化还原反应和电化学是化学领域中重要的研究方向。
本文将深入探讨氧化还原反应的概念和机制,并探索电化学在实际应用中的意义和作用。
一、氧化还原反应概述氧化还原反应是指化学物质中的电荷转移过程。
在氧化还原反应中,一种化学物质失去电子,被氧化成为正离子或者中性原子,而另一种物质则获得电子,被还原成为负离子或者中性原子。
换言之,氧化是指某一原子或原子团失去电子,还原是指某一原子或原子团获得电子。
氧化还原反应通常伴随着电子的转移和能量的释放。
常见的氧化还原反应包括金属与酸的反应、金属与非金属的反应、还原剂与氧化剂之间的反应等。
二、氧化还原反应的机制氧化还原反应的机制可以通过电子的转移来解释。
在氧化反应中,某一物质失去电子,该物质的原子核电荷增加,同时其氧化数增加。
在还原反应中,某一物质获得电子,该物质的原子核电荷减少,同时其氧化数减少。
换言之,氧化数是指反应物中某一原子的电子数的变化。
氧化还原反应机制也可以通过氧化还原半反应来描述。
氧化半反应中电子的失去被表示为右上角的电子数,还原半反应中电子的获得被表示为左下角的电子数。
通过将氧化半反应和还原半反应结合在一起,就可以得到完整的氧化还原反应。
三、电化学的应用1. 电化学电池电化学电池是将化学能转化为电能的装置。
电化学电池由负极(阳极)和正极(阴极)以及电解质溶液组成。
在电池中,氧化还原反应发生在负极和正极之间。
电化学电池的应用非常广泛。
其中,最常见的应用是将化学能转化为电能,以供各种电子设备使用。
电池在家庭、工业、农业和交通等领域都有广泛的应用。
2. 电解与电镀电解是指通过电流使电解质溶液中的化合物分解。
电解质溶液中的阳离子会移向阴极,还原成为金属沉积。
而阴离子则会移向阳极,氧化成为新的化合物。
电解广泛应用于电镀工业。
电镀是一种将金属沉积在另一种金属表面上的方法,以增加其抗氧化和美观性。
电镀对于提高金属耐蚀性、改善外观以及减少摩擦等方面具有重要意义。
氧化还原反应中的电化学氧化还原反应是化学反应中非常重要的一类反应,其中电化学是研究和应用氧化还原反应的重要分支。
本文将重点探讨氧化还原反应中的电化学原理、应用以及相关实验技术。
一、电化学基础电化学是研究电荷传递和电流的性质与变化的学科,它与化学反应密切相关。
氧化还原反应中的电化学可以通过观察和控制电子的转移和离子的迁移来实现。
在电化学中,通过两个电极之间的电子流和离子流来实现电荷转移。
在氧化还原反应中,氧化剂接受电子并发生还原,而还原剂失去电子并发生氧化。
这个过程中,氧化剂和还原剂通过电子的转移,来传递电荷并发生化学反应。
这一过程可以通过电池或电解槽实现。
二、电化学反应类型根据氧化还原反应的不同特点,电化学反应可以分为两种类型:电解和电池。
1. 电解反应电解是通过外加电流来促使非自发性反应发生的过程。
在电解过程中,通过外部电源提供电流,使得化学反应在电解槽中发生。
这种电化学反应对于一些化学分析、合成和电镀等领域非常重要。
2. 电池反应电池是将化学反应中释放的化学能转化为电能的装置。
电池反应是自发性的反应,可以通过将氧化剂和还原剂分离并通过导线连接来产生电流。
根据电池反应类型的不同,电池可以分为原电池和电解池。
原电池内部的反应是自发的,产生电能;而电解池通过外部电源来推动非自发的电化学反应。
三、电化学实验技术在研究和应用氧化还原反应中的电化学,各种实验技术被广泛应用。
1. 极化曲线极化曲线是评估电化学电极性能的重要实验技术。
通过测量电极在不同电位下的电流和电势,可以得到极化曲线。
这些曲线提供了有关于电极在特定条件下的电流传输和反应速率等信息。
2. 循环伏安技术循环伏安技术是一种用于研究电化学反应和材料表征的常用实验方法。
通过变化电极电位来研究反应机理、动力学和电化学性能等方面的信息。
3. 电动势测量电动势测量是用于评估电化学反应的重要实验技术。
电动势测量可以帮助我们了解反应的热力学特征,包括电动势的大小和反应的方向。
高中化学如何解决氧化还原反应问题在高中化学学习中,氧化还原反应是一个重要的内容。
它不仅在化学中具有广泛的应用,而且在日常生活中也有着重要的意义。
因此,掌握氧化还原反应的解题技巧对于高中学生来说至关重要。
本文将从常见的氧化还原反应题型入手,结合具体例子,介绍如何解决这类问题。
一、氧化还原反应的基本概念在开始解决氧化还原反应问题之前,我们首先需要了解氧化还原反应的基本概念。
氧化还原反应是指物质中的原子或离子的氧化态和还原态发生变化的化学反应。
其中,氧化是指物质失去电子或增加氧原子,还原是指物质获得电子或减少氧原子。
在氧化还原反应中,发生氧化的物质称为还原剂,发生还原的物质称为氧化剂。
二、氧化还原反应的题型及解题技巧1. 氧化还原反应的平衡氧化还原反应的平衡是氧化还原反应中一个常见的题型。
在这类题目中,我们需要根据给定的反应方程式,确定反应物和生成物的氧化态和还原态,进而判断哪些物质发生了氧化和还原。
解决这类问题时,我们可以按照以下步骤进行:(1) 确定反应物和生成物的氧化态和还原态;(2) 根据氧化还原反应的定义,判断哪些物质发生了氧化和还原;(3) 根据氧化还原反应的平衡原则,平衡反应方程式,使得反应物和生成物的氧化态和还原态相等。
例如,假设有如下氧化还原反应:Fe2O3 + Al → Al2O3 + Fe我们可以先确定反应物和生成物的氧化态和还原态:Fe2O3:Fe的氧化态为+3,O的氧化态为-2;Al:Al的氧化态为0;Al2O3:Al的氧化态为+3,O的氧化态为-2;Fe:Fe的氧化态为0。
根据氧化还原反应的定义,我们可以发现Fe2O3中的Fe发生了还原,Al发生了氧化。
因此,我们可以将反应方程式平衡如下:2Fe2O3 + 2Al → Al2O3 + 4Fe2. 氧化还原反应的计算在氧化还原反应的计算中,我们需要根据给定的反应方程式,计算反应物和生成物的物质的量或质量。
解决这类问题时,我们可以按照以下步骤进行:(1) 确定反应物和生成物的氧化态和还原态;(2) 根据氧化还原反应的定义,判断哪些物质发生了氧化和还原;(3) 根据反应物和生成物的物质的量或质量之间的关系,计算所需的物质的量或质量。
氧化还原反应与电化学实验氧化还原反应(简称氧化反应)是化学反应中非常重要的一种类型,它涉及到电子的转移。
电化学实验是一种用电流来驱动化学反应的实验,通过测量电流与反应物浓度之间的关系,可以研究氧化反应的动力学和热力学性质。
本文将探讨氧化还原反应与电化学实验。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指化学反应中电子的转移过程。
在氧化反应中,氧化剂获得电子,而还原剂失去电子。
氧化还原反应是化学反应中最常见的类型,它包括许多重要的反应,如金属腐蚀、火焰燃烧、电池放电等。
二、氧化还原反应的电子转移在氧化还原反应中,电子的转移是关键步骤。
氧化剂接受电子来完成还原,而还原剂失去电子而被氧化。
电子的转移过程可以通过半反应方程式来描述。
例如,在铁离子与铜离子反应中,铁离子是氧化剂,铜离子是还原剂。
反应可写为:Fe2+ + Cu → Fe3+ + Cu2+铁离子从+2价被氧化为+3价,铜离子从+2价被还原为+1价,电子由铁离子转移到铜离子。
三、电化学实验的原理电化学实验是利用电流来驱动化学反应的实验。
经典的电化学实验是电解实验和电池实验。
在电解实验中,电流通过电解质溶液,使其发生氧化还原反应。
在电池实验中,化学反应的自发方向被逆转,通过外电源提供电流,使反应发生于非自发方向。
电化学实验可以研究氧化还原反应的动力学和热力学性质。
通过测量电流与反应物浓度之间的关系,可以确定反应速率的指数关系。
通过测量电压与电流之间的关系,可以确定反应的电动势。
这些实验数据可以帮助我们理解氧化还原反应的机理和规律。
四、电化学实验的应用电化学实验在许多领域有重要的应用。
其中最典型的应用是电池。
电池是利用化学能转化为电能的装置。
常见的电池有干电池、锂离子电池、铅酸蓄电池等。
电池的工作原理基于氧化还原反应,通过将反应物与电解质隔离,在外电源的作用下产生电流。
电化学实验还可以用于制备金属、电镀和腐蚀等。
在金属制备中,电解法是一种常见的方法。
通过在电解槽中使金属离子还原,可以得到纯净的金属。
酸碱中的氧化还原反应及其电化学性质的认识与实践酸碱中的氧化还原反应是化学领域中的重要概念,它涉及到物质的电子转移和能量转化过程。
本文将介绍酸碱中的氧化还原反应的基本概念和电化学性质,并通过实践案例深入认识和理解。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是指化学反应中的电子转移过程,包括氧化和还原两个基本过程。
在氧化过程中,物质失去电子,增加氧化态;而在还原过程中,物质获得电子,减少氧化态。
氧化还原反应需要在一个介质中进行,这个介质可以是酸、碱或其他电解质溶液。
二、酸碱中的氧化还原反应在酸碱溶液中,氧化还原反应常常伴随着酸碱中的质子转移,形成具有特定性质的氧化还原体系。
酸碱溶液中的氧化还原反应不仅涉及电子转移,还涉及质子转移和离子在溶液中的运动。
以酸性介质为例,酸中的H+质子可以与其他物质发生氧化还原反应。
当H+质子被氧化还原剂接受,它们可以转变为H2气体,或者与酸中的金属离子生成金属沉淀。
另一方面,当酸中的H+质子被还原剂转移,它们可以形成已还原的物质,并放出电子。
同样地,碱性介质中的氧化还原反应也有类似的特点。
碱性溶液中的OH-离子可以与其他物质发生氧化还原反应,包括质子转移和电子转移过程。
例如,OH-离子可以与氧化剂发生反应,生成氧气和水;或者与还原剂发生反应,生成氢气和水。
三、氧化还原反应的电化学性质氧化还原反应涉及电子的转移,因此它具有明显的电化学性质。
其中最重要的概念是氧化还原电位和标准电极电位。
氧化还原电位是指氧化还原反应在标准条件下的电势差。
它可以用来衡量氧化还原反应的强度和方向。
标准电极电位则是指相对于标准氢电极的氧化还原电位。
标准氢电极被定义为氧化还原反应电位为0的参考电极,其他电极的电位与标准氢电极的电位之差可以用来判断氧化还原反应的进行方向。
实践案例:为了更好地理解酸碱中的氧化还原反应和电化学性质,我们可以通过实践来观察和验证相关现象。
实验一:金属的活动性排序可以选择几种常见金属,如铜、锌、铁等,在酸性和碱性溶液中逐个浸入,并观察其变化。
化学教案:氧化还原反应与电化学反应氧化还原反应与电化学反应一、引言氧化还原反应和电化学反应是化学领域中的重要概念。
它们在日常生活中广泛应用于许多领域,例如电池技术、电解过程和腐蚀现象等。
本文将详细介绍氧化还原反应和电化学反应的概念、原理和应用。
二、氧化还原反应的概念氧化还原反应是指物质中的电子在反应中的转移过程。
在氧化还原反应中,氧化剂接受电子,发生氧化反应,而还原剂失去电子,发生还原反应。
反应过程中电子的转移导致物质的氧化和还原,因此称为氧化还原反应。
氧化还原反应可以表征为以下反应方程式:一般反应方程式:氧化剂 + 还原剂→ 氧化物 + 还原物其中,氧化剂是接受电子的物质,还原剂是失去电子的物质。
氧化物是被氧化剂形成的物质,还原物是被还原剂形成的物质。
三、电化学反应的概念电化学反应是指在电解质溶液中,通过外加电压使物质发生氧化还原反应的过程。
电化学反应包括两个部分:电解质溶液中的离子在电极上发生氧化还原反应的过程称为半反应;两种半反应相互结合并与外电路相连,使电荷得以平衡的过程称为全反应。
电化学反应可以分为两类:在电解池内,正极发生氧化反应,负极发生还原反应,称为电解反应;在电池内,正极发生还原反应,负极发生氧化反应,称为电池反应。
四、氧化还原反应和电化学反应的联系氧化还原反应和电化学反应之间存在着紧密的联系。
在电化学反应中,电流的产生和流动涉及到电子的转移,即氧化还原反应的发生。
电化学反应可以通过外加电压来驱动氧化还原反应,因此可以将电化学反应看作是氧化还原反应在电解质溶液中发生的过程。
五、氧化还原反应和电化学反应的应用1. 电池技术电池是将化学能转化为电能的设备。
其中,氧化还原反应是电池技术的基础。
例如,常见的干电池就是通过氧化还原反应产生电能的。
在干电池中,锌电极发生氧化反应,放出电子,而二氧化锌是氧化产物;而在负极的电解质中,二氧化锰接受电子,发生还原反应,产生锰酸锌。
这种氧化还原反应使得电池能够持续地产生电能。
化学反应中的氧化还原与电化学原理详细实验讲解在化学研究中,氧化还原反应和电化学原理是重要的概念。
通过实验可以更好地理解这些原理,并且揭示出一些有趣而实用的现象和应用。
本文将详细讲解化学反应中的氧化还原与电化学原理的相关实验。
实验一:金属溶液的氧化还原反应材料:- 铜片- 锌片- 硫酸溶液- 盐桥- 毛细管- 多巴胺溶液实验步骤:1. 将铜片和锌片分别放入两个不同的容器中。
2. 在每个容器中加入少量硫酸溶液。
3. 将两个容器连接起来,使用盐桥和毛细管连接它们。
4. 将多巴胺溶液滴入盐桥中。
5. 观察实验现象。
实验结果与讨论:在这个实验中,铜片被锌片氧化还原。
铜是一个较为活泼的金属,而锌是一个较不活泼的金属。
当它们接触并浸入硫酸溶液中时,铜离子被还原为金属铜,而锌则被氧化为锌离子。
在此过程中,多巴胺溶液可以起到指示剂的作用,它会变色显示反应发生。
这个实验证明了氧化还原反应的存在,并展示了金属在溶液中的氧化还原特性。
实验二:电解质溶液的电导率实验材料:- 盐酸溶液- 硫酸溶液- 纸褶- 电导仪实验步骤:1. 分别取一些盐酸溶液和硫酸溶液放入两个容器中。
2. 在每个容器中插入电导仪的电极。
3. 测量并记录电导仪显示的电导率数值。
4. 将两个溶液混合在一起,并再次测量电导率。
实验结果与讨论:在这个实验中,我们使用了电导仪测量了盐酸溶液和硫酸溶液的电导率。
电导率是衡量溶液中离子浓度的一种方法,溶液中的离子浓度越高,电导率就越大。
结果显示硫酸溶液的电导率明显高于盐酸溶液,说明硫酸溶液中的离子浓度较高。
当两种溶液混合在一起时,电导率也会增加,表明混合溶液中离子浓度的增加。
实验三:电堆的实验材料:- 锌片- 铜片- 盐桥- 盐酸溶液- 活性炭- 线圈铁芯- 电流表- 电压表实验步骤:1. 将锌片和铜片放入一个容器中。
2. 使用盐桥连接容器和另一个装有盐酸溶液的容器。
3. 将活性炭放入装有盐酸溶液的容器中。
4. 用线圈铁芯围绕容器形成一个电堆。
氧化还原反应的地位及解题策略氧化还原反应的地位及解题策略⾼三化学组秦洪强氧化还原反应是历年⾼考的热点,再现率达100%。
分析近⼏年全国各地的⾼考试题不难发现,氧化还原反应的考查除了常见题型外,还与离⼦共存、电化学、热化学、化学实验、化学计算等紧密结合,加⼤了考查⼒度,全⽅位综合体现学科内知识的理解及应⽤能⼒。
【考纲解读】:①了解氧化还原反应的本质是电⼦的转移。
了解常见的氧化还原反应。
掌握常见氧化还原反应的配平和相关计算。
②理解盖斯定律,并能运⽤盖斯定律进⾏有关反应焓变的简单计算。
③了解原电池和电解池的⼯作原理,能写出电极反应和电池反应⽅程式。
了解常见化学电源的种类及其⼯作原理。
⼀、基本概念的直接考查这类题型主要有判断氧化还原反应类型,标电⼦转移的⽅向和总数,指出氧化剂和还原剂,指出被氧化的元素或被还原的产物,指出或选择具有氧化性或还原性的物质或离⼦等。
[例1](2011上海18)氧化还原反应中,⽔的作⽤可以是氧化剂、还原剂、既是氧化剂⼜是还原剂、既⾮氧化剂⼜⾮还原剂等。
下列反应与Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr相⽐较,⽔的作⽤不相同的是( )A.2Na2O2+2H2O=4NaOH+O2↑B.4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3C.2F2+2H2O=4HF+O2D.2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑【解析】反应Br2+SO2+2H2O=H2SO4+2HBr中,⽔既⾮氧化剂⼜⾮还原剂。
A中⽔既⾮氧化剂⼜⾮还原剂;B中⽔既⾮氧化剂⼜⾮还原剂;C中⽔还原剂;D中⽔作氧化剂。
答案:CD [例2](08⼴东33)氮化铝(AlN)⼴泛应⽤于电⼦、陶瓷等⼯业领域。
在⼀定条件下,AlN可通过反应Al2O3++N2+3C⾼温2AlN+3CO合成。
下列叙述正确的是()A.上述反应中,N2是还原剂,Al2O3是氧化剂B.上述反应中,每⽣成1molAlN需转移3mol电⼦C.AlN中氮元素的化合价为+3D.AlN的摩尔质量为41g【解析】由题中反应可知, N 的化合价由0→-3 价, 化合价降低, 故N2作氧化剂;C 的化合价由0→+2 价, 化合价升⾼, 故C作还原剂;Al和O的化合价⽆改变, 故Al2O3既不是氧化剂也不是还原剂;每⽣成1mol AlN需转移3 m ol电⼦。
氧化还原反应与电化学问题的解决策略【考情分析】1.氧化还原反应知识贯穿于中学化学学习的始终,故每年必考,且题型多样。
今后命题将会继续集中在以下2个方面:①氧化还原反应的概念及应用,包括氧化还原反应的配平与计算,②氧化性、还原性强弱的判断。
同时也会因涉及知识面广,可能出现新的题型、新的设问方式,特别是与实验应用相结合成为命题的新趋势。
2.电化学内容在工业生产中有着广泛应用,是高考重点考查的内容之一,其主要考点有:①掌握原电池的概念、形成条件、装置中各部分名称、电极反应、导线上电流方向、电子流向、溶液中离子运动方向、对盐桥的认识;②正确认识化学腐蚀、电化学腐蚀、析氢腐蚀、吸氧腐蚀并能加以区别;③了解金属腐蚀的防护方法;④掌握电解的原理及有关规律,能对电极产物进行判断,能对电解后溶液的酸碱性变化加以判断,能正确表示电解的电极反应及总反应;⑤电解原理的应用和基本计算。
【知识交汇】一、氧化还原反应1.熟练掌握基本概念2.会标电子转移的方向和数目⑴氧化剂 氧化剂 还原产物 氧化产物 还原剂 还原产物⑵22O = Ca(OH)2 + 2H 2↑ 还原剂 氧化剂 氧化产物还原产物3.氧化产物、还原产物的判断氧化产物、还原产物是从实验得出的。
对于一些我们不熟悉的氧化还原反应,可以根据化合价变化的规律,分析氧化产物、还原产物,如下表。
——氧化还原反应中,氧化反应与还原反应总是同时发生的。
一个完整的氧化还原反应方程式可以拆写成两个“半反应”,一个是“氧化反应”,一个是“还原反应”。
如2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+的拆写结果是:氧化反应为Cu-2e-==Cu2+;还原反应为2Fe3++2e-3+5.氧化还原反应的基本规律⑴守恒规律:电子得失总数(或化合价升降总数)相等。
据此,可用于配平、计算。
⑵价态规律①同种元素最高价态只具有氧化性;最低价态只具有还原性;中间价态既具有氧化性,又具有还原性。
可简记为:高价氧,低价还,中价全。
②化合物(如21SH2-+):因既有正价又有负价,所以同时具有氧化性和还原性。
⑶归中不交规律①若价态相隔(即有中间价),一般能反应,且生成中间价态,但二者的化合价不会交叉变化。
如H22↑+ 2H2O-+6+400-2②若价态相邻,则不反应。
如C~CO、CO~CO2、SO2~SO3等。
⑷先强后弱规律(反应顺序)①一种氧化剂遇多种还原剂时,总是按还原性先强后弱的顺序反应。
例如,把Cl2通入FeBr2溶液中,Cl2可把Fe2+、Br-氧化,由于还原性Fe2+>Br-,所以Cl2先氧化Fe2+,之后,若还有Cl2,才氧化Br-。
若n(FeBr2):n(Cl2) = 1:1,其离子方程式为:2Fe2++2Br-+2Cl2 = 2Fe3++Br2+4Cl-②同理,一种还原剂遇多种氧化剂时,是按氧化性先强后弱的顺序反应。
如Fe与CuCl2~HCl混合液,Fe先与Cu2+反应,后与H+反应。
⑸由强变弱规律(反应方向)氧化还原反应总是向着氧化性和还原性减弱的方向进行,反之不能。
据此,可判断两物质能否发生氧化还原反应。
二、原电池1.常见的原电池有两类:一类是类似伏打电池的普通原电池装置;另一类是产生电流效率较高的带盐桥的原电池装置,如下图所示:H2SO4溶液稀硫酸ZnSO4溶液两装置工作原理是相同的,即总反应方程式是Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑。
盐桥的作用是——使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触;平衡电荷;提高电流效率。
2.在原电池中,电极可能与电解质反应,也可能与电解质不反应,不发生反应的可看作金属发生吸氧腐蚀。
如图1:CuCl2溶液NaCl溶液图1 图23.闭合回路的形成也有多种方式,可以是导线连接两个电极,也可以是两电极接触,如图2。
4.根据原电池的工作原理可得二次电池充电装置图为。
5.原电池原理的应用⑴利用原电池原理可以制造出各种实用电池,即化学电源,如锌锰干电池、铅蓄电池、锂电池、新型燃料电池等。
⑵原电池原理可用于解决一些实际问题,如加快某些化学反应时的速率(稀硫酸与锌反应时,常滴入几滴硫酸铜溶液);分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。
三、电解池1.原电池装置与电解装置的比较——有无外接电源。
要注意到原电池的两极称为正负极,溶液中放电的阴离子向负极移动,放电的阳离子向正极移动,电解池的两极称为阴阳极,阴阳离子在外加电场的作用下分别向阳极和阴极移动。
2.串联装置图比较图一中无外接电源,两者必有一个装置是原电池装置(相当于发电装置),为电解装置提供电能,其中两个电极活动性差异大者为原电池装置,如图一中左图为原电池装置,右图为电解装置。
图二中有外接电源,两烧杯均作电解池,且串联电解,通过的电流相等。
3.电解的规律若用惰性电极(如Pt、石墨)进行电解,产物的规律如下(氟化物例外):4.电解原理的应用①氯碱工业:即电解饱和食盐水(制取烧碱和氯气)的工业。
其反应原理是:阳极2Cl--2e-=Cl2↑,阴极2H++2e-=H2↑,总反应2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑。
②电镀:是特殊的电解。
电镀时,用镀层金属做阳极、待镀金属(镀件)做阴极,用含含镀层金属阳离子的电解质溶液。
理论上讲,电镀时,电解质溶液的成分是不变的。
位于金属活动顺序铜之后的Ag、Au等金属,因为给出电子能力比铜弱,难以在阳极失去电子变成离子溶解下来,当阳极上的Cu失去电子变成离子溶解后,它们以金属单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥。
④电冶金:电解法冶炼活泼金属。
电解法冶炼活泼金属时,电解液是用熔融的金属化合物(通常是氯化物或氧化物),以制取金属钠为例,电解过程中,电极反应式分别是:阳极2Cl--2e-=Cl2↑,阴极2Na++2e-=2Na,总反应式为2NaCl2Na+Cl2↑。
【思想方法】【例1】1986年,人们成功的用如下反应制得了氟:①2KMnO4+2KF+10HF+3H2O2=2K2MnF6+8H2O+3O2②K2MnF6+2SbF5=2KSbF6+MnF4③2MnF4=2MnF3+F2↑。
下列说法中正确的是A.反应①、②、③都是氧化还原反应B.反应①H2O2既是还原剂又是氧化剂C.氧化性:H2O2>KMnO4D.每生成1mol F2,上述反应共转移8mol 电子【分析】本题主要考查氧化还原反应中的基本概念。
反应①是氧化还原反应,氧化剂是KMnO4,双氧水作还原剂,选项B错。
由氧化剂的氧化性大于还原剂的氧化性,可知选项C错,同时可知当有2molK2MnF6生成时转移6mol电子。
题中反应②反应前后无元素化合价的升降,是非氧化还原反应,故选项A错。
每生成1molF2,反应③转移2mol 电子,根据3个反应式可列出关系式1molF2~2molMnF4~2molK2MnF6,结合前面分析:可知反应①转移6mol电子,因此每生成1mol F2,上述反应共转移8mol电子。
本题应选D【例2】在一定条件下有下列反应:X2 + Y2 + H2O → HXO3 + HY⑴配平上述氧化还原反应的方程式,并标出电子转移的方向和数目。
⑵反应中还原剂是 ,若有转移2mol 电子,则生成HXO 3的物质的量为 mol 。
⑶①X 2、Y 2可能的组合是 (填编号,下同)。
a .Br 2 F 2b .I 2 Cl 2c .Cl 2 O 2d .N 2 Br 2 ②若用KX 制取HX ,则应该选用的酸是 。
a .稀H 2SO 4b .稀HNO 3c .浓H 2SO 4d .浓H 3PO 4 原因是 。
【分析】本题对氧化还原反应进行了综合考查。
X 2(0→+5)↗5×2×1(1为系数),Y 2(0→-1)↘1×2×5 (5为系数),再根据质量守恒定律可知水前面的化学计量数为6,反应的化学方程式表示为X 2 + 5Y 2 + 6H 2O =2HXO 3 + 10HY 。
⑶①反应中Y 2作氧化剂,X 2作还原剂,由于反应在水溶液中进行,因此Y 2不可能是F 2,a 错,由于Y 2的还原产物是HY ,因此Y 2不可能是O 2,c 错,若选项d 成立,据题意N 2的氧化产物HXO 3是HNO 3,Br 2的还原产物HY 是HBr ,很显然HNO 3和HBr 在溶液中不能大量共存,因此d 错。
②若用KX 制取HX ,由于X 是I ,根据HI 的性质,易挥发,具有强还原性,因此只能选用难挥发性酸(沸点高)和非氧化性酸,因此只有d 成立。
答案:⑴⑵X 2 0.4 ⑶①b ②d 磷酸是非氧化性酸,难挥发性酸【例3】控制适合的条件,将反应2Fe 3++2I-2Fe 2++I 2设计成如图所示的原电池。
下列判断不正确...的是 A .反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应B .反应开始时,甲中石墨电极上Fe 3+被还原 C .电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态D .电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl 2固体,乙中石墨电极为 负极【分析】本题中涉及的是带有盐桥的原电池,是课标中的新增内容,盐桥的存在可使氧化还原反应在同时而不同地进行,大大提高电 流的效率。
但其工作原理和不带盐桥的原电池的一样的,即负极失电子发生氧化反应,正极得电子发生还原反应。
对于本题,甲中石墨作正极,发生还原反应,电极反应式为2Fe 3++2e - 2Fe 2+,乙中石墨作负极,发生氧化反应,电极反应式为2I -—2e - I 2。
当反应达到平衡时,正逆反应的速率相等,此时电路中电流强度的和为0,故电流计的读数为0,反之也成立,选项A 、B 、C 均正确。
当电流计读数为零后,在甲中再溶入FeCl 2固体,导致化学平衡逆向移动,即把该反应的逆反应设置成原电池,甲中石墨作负极,发生氧化反应,电极反应式为2Fe 2++2e - 2Fe 3+,乙中石墨作正极,发生还原反应,电极反应式为2I 2—2e - 2I -,D错。
本题应选D 。
【例4】如图装置中,U 型管内为红墨水,a 、b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。
下列有关描述错误的是 A .生铁块中的碳是原电池的正极 B .红墨水柱两边的液面变为左低右高KI甲 乙C.两试管中相同的电极反应式是:Fe-2e-= Fe2+D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀【分析】粗看装置虽感到陌生,但仔细分析得知该实验是简单吸氧腐蚀与析氢腐蚀的简单综合。
a试管内盛装食盐水,溶液呈中性,发生的是吸氧腐蚀,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为O2 + 2H2O + 4e-4OH—,显然a装置内气体的物质的量减少,压强减小。
b试管内盛装氯化铵,溶液呈酸性,发生的吸氢腐蚀,负极反应式为Fe-2e-Fe2+,正极反应式为2H++2e-H2↑,气体的物质的量增加,压强增大。