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电化学1

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高考化学一轮复习 电化学1 锂电池练习试题

高考化学一轮复习 电化学1 锂电池练习试题

回夺市安然阳光实验学校专题01 锂电池1．锂海水电池常用在海上浮标等助航设备中，其示意图如图所示。

电池反应为2Li＋2H2O===2LiOH＋H2↑。

电池工作时，下列说法错误的是( )A. 金属锂作负极B. 电子从锂电极经导线流向镍电极C. 海水作为电解质溶液D. 可将电能转化为化学能【答案】D2．某科研小组公司开发了Li-SO2Cl2用电池，其示意图如下图所示，已知电池总反应为：2Li+ SO2Cl2= 2LiCl+SO2↑。

下列叙述中错误的是A. 电池工作时负极材料是Li，发生氧化反应B. 电池工作时电子流向：锂电极→导线→负载→碳棒C. 电池工作时，外电路流过0.2 mol电子，状况下生成4.48 L气体D. 电池工作过程中，石墨电极反应式为SO2Cl2+2e-=2Cl-+SO2↑【答案】C【解析】根据电池的总反应：2Li+ SO2Cl2= 2LiCl+SO2↑。

得到单质锂在反应中失电子化合价升高，所以单质锂是该电池的负极，发生失电子的氧化反应，选项A正确。

锂电极为负极，所以电子从锂电极流出，经导线、负载，到达石墨电极，选项B正确。

总反应的电子转移数为2e-，所以转移电子是生成的SO2气体的2倍，外电路流过0.2 mol电子，状况下生成2.24 L（0.1mol）气体，选项C错误。

石墨电极是反应的正极，正极上是SO2Cl2得电子，转化为SO2和Cl-，方程式为：SO2Cl2+2e-=2Cl-+SO2↑，选项D正确。

3．下图是采用新能源储能器件将CO2 转化为固体产物，实现CO2 的固定和储能灵活应用的装置。

储能器件使用的Li-CO2电池组成为钌电极/CO2-饱和LiClO4-DMSO电解液/锂片。

下列说法正确的是A. Li -CO2 电池电解液由LiClO4和DMSO溶于水得到B. CO2 的固定中，每转移8 mole-，生成3mol气体C. 过程Ⅱ中电能转化为化学能D. 过程Ⅰ的钌电极的电极反应式为2Li2CO3 +C-4e-=4Li++3CO2↑【答案】D4．中国科学家用蘸墨汁书写后的纸张作为空气电极，设计并组装了轻型、柔性、能折叠的可充电锂空气电池如下图1，电池的工作原理如下图2。

电化学简介(1)

电化学简介(1)
提供人造生态环境，载人航 天及潜艇等的重要生命保障 系统
16
载人飞船用电解制氧装置
膜电解制氧系统可以 为载人飞船及未来空间 站提供生命保障。
17
应用示例4 神经电极
宇航员、飞行员、特种兵训练时的实时生理监测
人工耳蜗：帮助聋哑人获得听力
置入式神经电极：治疗神经性创伤，如：脑瘫、老年痴呆、帕金森症； 为植入生物体内装置提供长期的电源支撑
插电式电动汽车；
日本把发展电动汽车作为“低碳革命”的核心内容，并计划到2020年普 及以电动汽车为主体的“下一代汽车”达到1350万辆； 德国政府也于2009年8月发布了以纯电动车和插电式电动车为重点的《 国家电动汽车发展计划》； 我国政府将发展电动车上升为国家战略高度予以支持：
按目前发展趋势，我国2020年的汽车保有量有可能超过美国，车用燃油消费 量将超过3亿吨，石油对外依存度超过70%。发展电动汽车是我国降低石油依赖、 保障国家能源安全的战略措施。
为什么要研究电化学?
电化学是一门重要的边沿科学，横跨纯自然科学（理学）和应用自 然科学（工程、技术), 能与多学科交叉:
电分析化学 生物电化学
分析化学
有机化学
催化化学 固体物理
有机电化学
电
材料电化学
生
物
电化学催化
化
材
能
料
源
能源电化学
固态电化学
学
………
……..
固态电化学：研究对象主要是固体离子导体以及离子和电子的混合导体 生物电化学：应用电化学及实验方法研究生物现象的边缘分支学科
限定用途的commuter EV 高性能HEV
1 1/2倍 民间主导
高端电池 （2015年）
普通commuter EV、燃料电池车 Plug-in电动汽车

【电化学】第一章 电解质及其物理化学性质 (1)

【电化学】第一章 电解质及其物理化学性质 (1)

2、稀溶液的经验式： lg k I k为常数 3、德拜－休克尔方程：
(1)m 0.001mol / kg的溶液，lg A ZZ I
(2)0.001
m
0.01mol / kg，lg
A ZZ 1 Ba
I
I
(3)0.01 m 1mol / kg, lg
A ZZ 1 Ba I
I
bI
三、固体电解质
1、按其中的传导离子来分类： （1）银离子导体(Ag+) 如AgX； （2）铜离子导体（Cu+）如CuX； （3）碱金属离子导体（Na+，Li+）如B- 氧化铝
（NaO2●Al2O3, n = 5-11)； （4）氧离子导体 如ZrO2，ThO2； （5）氟离子导体如NaF，AlF3。 2、应用：燃料电池等。
(1)m与关系：m＝Vm C，Vm是含1mol电解质溶液的体积，
C为体积摩尔浓度。
（2）m与淌度的关系：m＝ U＋＋U－ F，
：电离度，F：法拉第常数，F＝eNA＝96500C / mol。
对无限稀溶液：＝1m
U
U
F,离子独立移动定律：mmm NhomakorabeaU
U
F
对浓度不太大的强电解质溶液，近似有：m
1
(3)平均质量摩尔浓度：m＝（m＋
m ） － ＋＋－
若已知 ，有近似计算：＋＝ m＋，－＝ m－
二、德拜－休克尔方程
1、溶液的离子浓度I:
I 1
2
i
mi zi2
例：溶液内含0.01mol/kg NaCl 和.02mol/kg 的CdCl2，则Na+，Cd2+和
Cl- 离I 子1 强0.0度11为2 ：0.02 22 0.05 (1)2 0.07 2

电化学基础 第1章 绪论

电化学基础 第1章 绪论

规定：活度等于1的状态为标准态。对于固态、液 态物质和溶剂，这一标准态就是它们的纯物质状 态，即规定纯物质的活度等于1；对溶液中的溶 质，则选用具有单位浓度而又不存在粒子间相互 作用的假想状态作为该物质的标准状态，即活度 和活度系数均为1。
1.5.2 离子活度和电解质活度
1.5.3 离子强度定律

极限当量电导0 随着溶液浓度的降低，当量电导逐渐增 大并趋向一个极限值0，被称为无限稀释溶 液的当量电导或极限当量电导。
离子独立移动定律

当溶液无限稀释时，离子间的距离很大，可以完 全忽略离子间的相互作用，及每个离子的运动都 不受其他离子的影响。这时，电解质溶液的当量 电导就等于电解质全部电离后所产生的离子当量 电导之和。即

与的关系： V
V表示溶液中含有1克当量溶质时的体积，单位为 cm3/eq； 单位为Scm2/eq。

V与当量浓度cN（eq/dm3)的关系：
1000 V cN
由于V表示含有1克当量电解质的溶液体积，V越 大，溶液浓度越小，故又被称为冲淡度。

与cN的关系：
1000 cN
在一定温度下，电阻R与导体的几何因素之间的 关系为
R l / S
式中，l为导体长度；S为导体的截面积；为电阻 率，单位为· cm
1.4.1 电解质溶液的电导
在习惯上，常常用电阻和电阻率的倒数来表示溶 液的导电能力。即
G 1/ R
1/
G S / l


G称为电导，单位为S（西门子）或-1 称为电导率，表示边长为1cm的立方体溶液的电 导，单位为S/cm，表征了溶液导电能力的强弱。

图1.6 混凝土中钢筋的腐蚀
图1.7 金属电化学腐蚀示意图

第一章 电化学理论基础(1)

第一章 电化学理论基础(1)

Nernst 公式(方程)
O + ze = R
E E0
0'
RT aO RT CO ln E 0' ln zF aR zF CR
E 称为形式电势 a=C
Double layers are characteristic of all phase boundaries 1V, 1nm, the field strength (gradient of potential) is enormous - it is of the order 107 V/cm. The effect of this enormous field at the electrodeelectrolyte interface is, in a sense, the essence of electrochemistry!
Electrolytic cell
Positive electrode
Negative electrode
Cathode
Anode
Anode
Cathode
电池
电解水
1.1 电化学体系的基本单元
1.1 电化学测量的基本知识
学习电化学测量的基本方法如下：
挠动信号
未知
响应信号
判断 分析
已知
对“未知”施加挠动信 号
1.2 电化学过程热力学
• 影响因素： 法拉第定律是科学中最准确的定律之一， 不受温度、压力、电解质浓度、电极材料 和溶质性质等因素影响，适用于电解池及 原电池过程。
离子的电迁移
离子的电迁移现象
电化学池：
anode cathode
原电池(Galvanic Cell)：化学能 电能 电解池(Electrolytic Cell)：电能 化学能 + + -

第十一章 电化学基础1

第十一章 电化学基础1

Zn 极
Zn —— Zn2+ + 2 e
（ 1）
电子留在 Zn 片上，Zn2+ 进入溶液，发生氧化
Cu 极
Cu2+ + 2 e —— Cu
（ 2）
通过外电路从 Zn 片上得到电子，使 Cu2+ 还原成 Cu，沉积在 Cu 片上。
Zn —— Zn2+ + 2 e
Cu2+ + 2 e —— Cu
（ 1）
价，将从化学式出发算得的化合价定义为 氧化数。 S2O32－ 中的 S 元素的氧化数为 2，
S4O62－ 中的 S 元素的氧化数为 2.5。
前面的讨论中我们看到，从物质的微观
结构出发得到的化合价只能为整数，但氧化
数却可以为整数也可以为分数。 一般来说元素的最高化合价应等于其所 在族数，但是元素的氧化数却可以高于其所 在族数。
电池中电极电势 大的电极为正极，故 电池的电动势 E 的值为正。
有时计算的结果 E池 为负值，这说明计 算之前对于正负极的设计有特殊要求。
（–）Zn Zn2+（1mol· dm－3） Cu2+（1mol· dm－3）Cu（+）
E池 ＝ + － －
＝ 0.34 V －（－ 0.76 V） ＝ 1.10 V
价为正； 得到电子的原子带负电，这种元素的化合 价为正。
在共价化合物里，元素化合价的数值，就
是这种元素的一个原子与跟其他元素的原子形 成的共用电子对的数目。 化合价的正负由电子对的偏移来决定。
由于电子带有负电荷，电子对偏向哪种元
素的原子，哪种元素就为负价；电子对偏离哪
种元素的原子，哪种元素就为正价。

现代电化学-第1章电化学基础

*
身边的电化学
手机、计算器、手提电脑、照相机、摄像机等的电池，汽车的蓄电池，燃料电池－化学电源，利用电化学原理制备的电化学品
电
*
煤气（CO）报警器，交警检测司机喝酒量的检测 器，糖尿病人监测血液中葡萄糖含量的检测仪－电 化学传感器 钢铁厂、纺织厂、化工厂、制药厂以及矿山 等排放废水中氰、砷的处理；生活污水，造纸 厂、印染厂、食品及酿酒厂废水中有机耗氧物的 处理，医院污水中病菌、病毒和寄生虫卵等致病 微生物的处理－环境电化学
*
材料科学与化学工程学院 王贵领
现代电化学
参考资料
电化学方法：原理和应用（第二版）：巴德等，2005
电化学原理（修订版）或（第三版）李荻
电极过程动力学导论（第三版），查全性，2002
*
第1章：电化学基础
1.1 什么是电化学
电化学是研究化学能和电能之间相互转化以及相关的 定律和规则的科学。 电化学是研究离子导体的物理化学性质以及电子导体 （金属、半导体）和离子导体（电解质溶液、熔盐、固 体电解质）之间的界面上所发生的各种伴有电现象的反 应过程的科学。
38岁的男子在一次袭击中脑部受伤，6年来，他的肢体一直没有做出过任何有意义的动作,美国韦尔－康奈尔医学院的尼古拉斯·希夫博士领导的研究小组在该男子的脑中植入了数个电极，通过开、关电极来进行一种深度脑刺激治疗，经过6个月治疗，他已经可以用短促但能听得见的声音讲话。
电化学在生物和医学中应用的突破
1.3 电化学基础
中国此次行动其实是为了寻找公海资源，而美国等媒体主要也是因为自己“没抢着”才有了对中国的这番横加指责。
对于国际公海中的资产其实是“谁先占到谁就拥有开采权”，形象地说，中国这次就是“家长为孩子找食儿”的行为，是为“80后”、“90后”开发寻找新资源矿产的行为。

第五章电化学(1)

第五章 电 化 学四 习题解答5.1 将两个银电极插入AgNO 3溶液，通以0.2A 电流共30 min ，试求阴极上析出银的质量。

解： 通过电解池的电量 Q = It =(0.2×30×60)C=360 C根据法拉第定律 Q ＝nF则电极上起反应的物质的量：-1360C(Ag)0.003731mol 96485C moln ==⋅ 阴极上析出Ag 的质量 (Ag)(Ag)0.003731107.9g 0.4026g m n M =⨯=⨯=5.2 用银电极电解KCl 水溶液，电解前每100 g 溶液中含KCl 0.7422 g 。

阳极溶解下来的银与溶液中的Cl -反应生成AgCl(s)，其反应可表示为 Ag ＝Ag + + e ﹣， Ag + + Cl ﹣＝AgCl(s)，总反应为Ag +Cl ﹣＝AgCl(s)+e ﹣。

通电一段时间后，测得银电量计中沉积了0.6136 g Ag ，并测知阳极区溶液重117.51 g ，其中含KCl 0.6659 g 。

试计算KCl 溶液中的K +和Cl -的迁移数。

解：通电前后水的量不变。

以水的质量为2H O m =（117.51-0.6659）g =116.83g 作为计算基准。

对于阳极区K +的物质的量进行衡算（K +不参与电极反应）有：n n n =-迁后前 ,KCl 3KCl 0.7422116.83mol 11.7210mol (1000.7422)74.551m n M -⨯===⨯-⨯前前,KCl 3KCl0.6659mol 8.9310mol 74.551m n M -===⨯后后 33(11.728.93)10mol 2.7910mol n n n --=-=-⨯=⨯迁后前由银电量计的测试数据可知发生电极反应的物质的量 Ag 3Ag0.6136mol 5.6910mol 107.868m n M -===⨯电K +的迁移数t ( K +)：332.7910mol(K )0.495.6910moln t n -+-⨯===⨯迁电Cl -的迁移数： (Cl )1(K )10.490.51t t -+=-=-= 5.3 见例题5.1 5.4 见例题5.25.5 291K 时，纯水的电导率为κ(H 2O )=3.8×10-6 S·m -1。

普通化学4-1电化学1

正极：Cu电极(Cu2+/Cu电对) Cu2++2e=Cu (氧化数↘) 负极： Zn电极(Zn2+/Zn电对) Zn－2e =Zn2+ (氧化数↗) 电池反应: Zn+Cu2+=Zn2++Cu
第1个原电池1799年制成
盐桥：一个盛有KCl/KNO3的饱和琼脂胶冻的U形管，用于构 成电流通路。正负离子分别向正极负极移动，平衡电势。
注意:
H2O2在上述反应中充当还原剂，被氧化，是氧化型电 对。在另外一些反应中，它还可以充当氧化剂，其还原型 电对为：酸介质 H2O2 / H2O 或碱介质H2O2 / OH－ 。
MnO4－只能是氧化剂，其电对都是还原型电对。
2、原电池符号(电池图示）:
() Zn Zn (1.0mol L )
13
能斯特(Nernst W H,1864-1941)
德国化学家和物理学家 主要从事电化学、热力学、光化学方面的研究。 1889年，引入溶度积概念以解释沉淀溶解平衡。同年提出能斯 特方程。
1906年，提出热力学第三定律，并断言绝对零度不可能达到。
1918年，提出光化学的链反应理论，用以解释氯化氢的光化学 合成反应。 因研究热力学，提出热力学第三定律的贡献而获1920年诺贝尔 化学奖。
电极符号 ： –
Cl (饱和)∣Hg2Cl2(s) ︱Hg ︱ Pt 电极反应： Hg2Cl2(s)＋2e = 2Hg(l) ＋2Cl-(aq) 298K，(Hg2Cl2 /Hg) = – 0.0592/2lg[ c(Cl-)/ c]2 饱和甘汞电极 ： ＝ 0.24v 当c(Cl )＝1M；0.1M时， ＝0.28，0.33v
解：电极反应：Cr2O72-+14H++6e = 2Cr3++7H2O

高二化学电化学基础1


• 2．如下图：X为单质硅，Y为金属铁，a 为NaOH溶液，按下图组装一个原电池， 下列说法正确的是 ( ) • A．X为负极，电极反应为：Si－4e－ ===Si4＋ • B．X为正极，电极反应为：4H2O＋4e－ ===4OH－＋2H2↑ • C．X为负极，电极反应为： • Si＋6OH－－4e－ • D．Y为负极，电极反应为： • Fe－2e－===Fe2＋
• 答案：(1)因为该装置符合形成原电池的 条件，形成原电池，导线上有电流产生， 故指针发生偏转．又因为该反应是可逆反 应，操作①使反应朝正反应方向进行，操 作②使反应朝逆反应方向进行，故指针偏 转方向不同． • (2)负 2I－－2e－===I2
• 2．甲、乙两位学生想利用原电池反应检 测金属的活动性顺序，两人均使用镁片与 铝片作电极，但甲同学将电极放入6 mol·L－1 H2SO4溶液中，乙同学将电极放 入6 mol·L－1的NaOH溶液中，如图所 示．
考试大纲要求 1.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． 2.了解常见化学 电源的种类及 其工作原理． 3.理解金属发生
高考热点提示 1.原电池的工作原理，电 极反应及电池反应方程 式的分析与判断的考 查． 2.电解池的工作原理、电 极反应、电池反应方程 式的书写、电极产物的 判断及结合两极电子守 恒进行简单计算的考 查．
• 解析：原电池是将化学能转变为电能的装 置．显然选项A不正确．由于电池反应为： 2H2＋O2===2H2O，通入H2的一极失电子 为电池负极；发生反应：2H2＋4OH－－ 4e－===4H2O；通O2的一极得电子为电池 正极，发生反应：O2＋2H2O＋4e－ ===4OH－.整个过程中介质KOH并没有消 耗，由于H2O不断蒸发，pH增大． • 答案：D
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电化学1
1、如下图乙所示是根据图甲的电解池进行电解时某个量(纵坐标x)随时间变化的函数图象(各电解池都用石墨作电极，不考虑电解过程中溶液浓度变化对电极反应的影响)，则x表示( ) A．各电解池析出气体的体积
B．各电解池阳极质量的增加量
C．各电解池阴极质量的增加量
D．各电极上放电的离子总数
2、关于下列图示的说法中正确的是（）
A．图①表示CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)是放热反应
B．图②为电解硫酸铜溶液的装置，一定时间内，两极产生单质的物质的量之比一定为1︰1 C．图③实验装置可一次而又科学准确的完成比较Cl2、Br2、I2单质氧化性强弱的实验
D．图④两个装置中通过导线的电子数相同时，消耗负极材料的物质的量也相同
3、利用右图装置，完成很多电化学实验。

下列有关此装置的叙述中，不正确的是（）
A．若X为锌棒，Y为NaCl溶液，开关K置于M处，可减
缓铁的腐蚀，这种方法称为牺牲阳极的阴极保护法
B．若X为碳棒，Y为NaCl溶液，开关K置于N处，可减缓
铁的腐蚀，溶液中的阳离子向铁电极移动
C．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于N处，铁棒质量
将增加，溶液中铜离子浓度将减小
D．若X为铜棒，Y为硫酸铜溶液，开关K置于M处，铜棒质量将增加，此时外电路中的电子向铜电极移动
4、用碱性氢氧燃料电池为电源进行电解的实验装置示意图如下。

下列说法中正确的是（）
A．燃料电池工作时，负极反应为：H2→2H++2e－
B．若要实现电解精炼粗铜，则a极发生氧化反应，
b极上有铜析出
C．若要实现铁上镀铜，则a极是铁，b极是铜
D．a、b两极均是石墨时，在相同条件下当电池中消耗
H2 22.4L（标准状况）时，a极析出铜64g
5．下图装置是一种可充电电池示意图，装置的离子交换膜只允许Na＋通过。

已知充、放电的化
学方程式为2Na2S2＋NaBr3 Na2S4＋3NaBr。

下列说法正确的是（）
A．放电时，Na＋从右到左通过离子交换膜
B．放电时，负极反应为3NaBr－2e－→NaBr3＋2Na＋
C．充电时，A极应与直流电源正极相连接
D．放电时，当有0.1 mol Na＋通过离子交换膜时，B极上有0.15 mol NaBr产生
6、（1）事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，
下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是。

A．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g)△H>0
B．2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)△H<0
C． NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1)△H<0
（2）以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，其
正极的电极反应式为。

（3）电解原理在化学工业中有着广泛的应用。

现将你设计的原电池通过导线与右图中电解池相连，其中a为电解液，X和Y均为惰性电极，则：
①若a为CuSO4溶液，则电解时的化学反应方程式为。

通过一段时间后，向所得溶液中加入0.2molCuO粉末，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为；向所得溶液中加入0.2molCu(OH)2粉末，恰好恢复电解前的浓度和pH，则电解过程中转移的电子的物质的量为。

②若电解含有0.04molCuSO4和0.04molNaCl的混合溶液400ml，当阳极产生的气体672 mL（标准状况下）时，溶液的pH = （假设电解后溶液体积不变）。

1.C
2.A
3.C
4.B
5.D
6.（1）B；（2）O2+2H2O+4e- = 4OH－
（3）①2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4； 0.4mol 0.8mol ② 1。