《选修四》第四章-电化学基础
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电解质和水同时被电解型
A 、放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐(如NaCl 、MgBr2)溶液的电解
B 、放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4、AgNO3)溶液的电解
相互关系:往往同时发生,电化腐蚀要比化
第三单元 金属的腐蚀与防护
1、金属防护的几种重要方法
①改变金属内部的组织结构,制成合金。
②在金属表面覆盖保护层。
如油漆、油脂等,电镀Zn,Cr 等易氧化形成致密的氧化物薄膜作
保护层。
原理:隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。
③电化学保护法,即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。
2、牺牲阳极的阴极保护法:
原理 :形成原电池反应时,让被保护金属做正极,不反应,起到保护作用;而活泼金属反应受到腐蚀。
3、外加电源的阴极保护法:
将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极,使被保护的金属作为阴极,在外加直流电的作用下使阴极得到保护。
此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。
金属(或合金)跟周围接触到的气体 (或液体)反应而腐蚀损耗的过程。
第四章电化学基础一、原电池课标要求1、掌握原电池的工作原理2、熟练书写电极反应式和电池反应方程式要点精讲1、原电池的工作原理(1)原电池概念:化学能转化为电能的装置,叫做原电池。
若化学反应的过程中有电子转移,我们就可以把这个过程中的电子转移设计成定向的移动,即形成电流。
只有氧化还原反应中的能量变化才能被转化成电能;非氧化还原反应的能量变化不能设计成电池的形式被人类利用,但可以以光能、热能等其他形式的能量被人类应用。
(2)原电池装置的构成①有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极。
②电极材料均插入电解质溶液中。
③两极相连形成闭合电路。
(3)原电池的工作原理原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生,从而在外电路中产生电流。
负极发生氧化反应,正极发生还原反应,简易记法:负失氧,正得还。
2、原电池原理的应用(1)依据原电池原理比较金属活动性强弱①电子由负极流向正极,由活泼金属流向不活泼金属,而电流方向是由正极流向负极,二者是相反的。
②在原电池中,活泼金属作负极,发生氧化反应;不活泼金属作正极,发生还原反应。
③原电池的正极通常有气体生成,或质量增加;负极通常不断溶解,质量减少。
(2)原电池中离子移动的方向①构成原电池后,原电池溶液中的阳离子向原电池的正极移动,溶液中的阴离子向原电池的负极移动;②原电池的外电路电子从负极流向正极,电流从正极流向负极。
注:外电路:电子由负极流向正极,电流由正极流向负极;内电路:阳离子移向正极,阴离子移向负极。
3、原电池正、负极的判断方法:(1)由组成原电池的两极材料判断一般是活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
(2)根据电流方向或电子流动方向判断。
电流由正极流向负极;电子由负极流向正极。
(3)根据原电池里电解质溶液内离子的流动方向判断在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
(4)根据原电池两极发生的变化来判断原电池的负极失电子发生氧化反应,其正极得电子发生还原反应。
第四章电化学基础一、原电池:1、概念:化学能转化为电能的装置叫做原电池。
2、组成条件:①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路3、电子流向:外电路:负极——导线——正极内电路:盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液,盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。
4、电极反应:以锌铜原电池为例:负极:氧化反应:Zn-2e=Zn2+(较活泼金属)正极:还原反应:2H++2e=H2↑(较不活泼金属)总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑5、正、负极的判断:(1)从电极材料:一般较活泼金属为负极;或金属为负极,非金属为正极。
(2)从电子的流动方向:负极流入正极(3)从电流方向:正极流入负极(4)根据电解质溶液内离子的移动方向:阳离子流向正极,阴离子流向负极(5)根据实验现象:①溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极二、化学电池1、电池的分类:化学电池、太阳能电池、原子能电池2、化学电池:借助于化学能直接转变为电能的装置3、化学电池的分类:一次电池、二次电池、燃料电池(一)一次电池1、常见一次电池:碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等(二)二次电池1、二次电池:放电后可以再充电使活性物质获得再生,可以多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池。
2、电极反应:铅蓄电池放电:负极(铅):Pb-2e- =PbSO4↓正极(氧化铅):PbO2+4H++2e- =PbSO4↓+2H2O充电:阴极:PbSO4+2H2O-2e- =PbO2+4H+阳极:PbSO4+2e- =Pb两式可以写成一个可逆反应:PbO2+Pb+2H2SO4 ⇋2PbSO4↓+2H2O3、目前已开发出新型蓄电池:银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池(三)燃料电池1、燃料电池:是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池2、电极反应:一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同,可根据燃烧反应写出总的电池反应,但不注明反应的条件。
《选修四》第四章电化学基础
1. 下列各变化中属于原电池反应的是()
A.在空气中金属铝表面迅速氧化形成保护层
B.镀锌铁表面有划损时,也能阻止铁被氧化
C.红热的铁丝与冷水接触,表面形成蓝黑色保护层
D.浓硝酸比稀硝酸更能氧化金属铜
2. 对外加电流的保护中,下列叙述正确的是()
A. 被保护的金属与电源的正极相连
B. 被保护的金属与电源的负极相连
C. 在被保护的金属表面上发生氧化反应
D. 被保护的金属表面上不发生氧化反应,也不发生还原反应
3. 在某电解质溶液里,用M和N作电极,通电一段时间后,发现M极质量减小,N 极质量增大,符合这一情况的是()
A. 电解质溶液是稀硫酸
B. 金属M是阳极,金属N是阴极
C. M和N都是石墨电极
D. M是阴极,N是阳极
4. 已知蓄电池在充电时作电解池,放电时作原电池。
铅蓄电池上有两个接线柱,一个接线柱旁标有“+”,另一个接线柱旁标有“—”。
关于标有“+”的接线柱,下列说法中正确
..的是()
A.充电时作阳极,放电时作负极B.充电时作阳极,放电时作正极C.充电时作阴极,放电时作负极D.充电时作阴极,放电时作正极
5. 化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确
..的是()
A.电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为:2Cl - -2e -==Cl2↑
B.氢氧燃料电池的负极反应式:O2 + 2H2O+ 4e- == 4OH -
C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为:Cu-2e- == Cu2+
D.钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式:Fe-2e - == Fe2+
6.铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01mol•L-1的食盐溶液中,可能出现的现象是()
A. 铁棒附近产生OH-
B. 铁棒逐渐被腐蚀
C. 石墨棒上放出Cl2
D. 石墨棒上放出O2
7. 下面有关电化学的图示,完全正确的是()
8. 用两根铂丝作电极插入KOH溶液中,再分别向两极通入甲烷气体和氧气,可形成燃料电池,该电池放电时的总反应为:CH4+2KOH+2O2==K2CO3+3H2O,下列说法错误的是()
A. 通甲烷的一极为负极,通氧气的一极为正极
B. 放电时通入氧气的一极附近溶液的pH升高
C. 放电一段时间后,KOH的物质的量不发生变化
D. 通甲烷的电极反应式是:CH4+10OH --8e-==CO32-+7H2O
9.镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。
已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd + 2NiOOH + 2H2O放电Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2有关该电池的说法正确的是()
A.充电时阳极反应:Ni(OH)2-e- + OH- == NiOOH + H2O
B.充电过程是化学能转化为电能的过程
C.放电时负极附近溶液的碱性不变
D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动
10. 用惰性电极电解100mL饱和食盐水,一段时间后,在阴极得到112mL H2(标准状况),
此时电解质溶液(体积变化忽略不计)的pH为( )
A. 13
B. 12
C. 8
D. 1
11. 用两支惰性电极插入500mL AgNO3溶液中,通电电解。
当电解液的pH从6.0变为3.0时(电解时阴极没有氢气放出,且电解液在前后体积变化可以忽略),电极上析出的质量大约是()
A. 27mg
B. 54 mg
C. 108 mg
D. 216 mg
12. 在1LK2SO4和CuSO4的混合溶液中,c(SO42-)=2.0 mol·L-1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到22.4L(标准状况)气体,则原溶液中K+的物质的量浓度为()
A. 2.0 mol·L-1
B. 1.5 mol·L-1
C. 1.0 mol·L-1
D. 0.5 mol·L-1
13.右图为以惰性电极进行电解:
(1)写出B、C、D各电极上的电极反应式和总反应方程式:
A:________________________________,
B:________________________________,
总反应方程式:________________________;
C:________________________________,
D:________________________________,
总反应方程式:___________________________;
(2)在A、B、C、D各电极上析出生成物的物质的量比为__________________。
14. 如图A 直流电源,B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试
液的滤纸,C为电镀槽,接通电路后,发现B上的c点显
红色,请填空:
(1)电源A上的a为________极;
(2)滤纸B上发生的总化学方程式为
___________________;
(3)欲在电槽中实现铁上镀锌,接通K点,使c、d两点
短路,则电极e上发生的反应为________________,电极f上发生的反应为______________________________,槽中放的镀液可以是________或________(只要求填两种电解质溶液)。
15.电解原理在化学工业中有广泛应用。
右图表示一个电解池,装有电解液a ;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。
请回答以下问题:
(1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时
在两边各滴入几滴酚酞溶液,则电解池中X极上的电极反应为
___________________________,在X极附近观察到的现象是:
__________________
(2)Y电极上的电极反应式是_________,检验该电极反应产物的方法是:____________________________________
(3)如果用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则X电极的材料是_________,电极反应式是__________________,Y电极的材料是_________,电极反应式是__________________
参考答案
1-5 BBBBA 6-12 BDCAABA
13.(1)Cu2++2e-== Cu 2Cl-2e-=Cl2↑CuCl2电解Cu+ Cl2↑
4Ag++4e-== 4Ag 4OH--4e-== 2H2O+O2↑4AgNO3+2H2O== 4Ag+O2↑+4HNO3
(2)2:2:4:1
14.(1)正(2)2NaCl+2H2O电解H2↑+Cl2↑+2NaOH
(3)Zn—2e-===Zn2+Zn2++2e-===Zn ZnSO4溶液或ZnCl2溶液
15.(1)2H++2e-==H2↑ 有气泡,溶液变红
(2)2Cl-—2e-==Cl 2↑把湿润的淀粉KI试纸放在Y极附近,试纸变蓝,说明Y极产物为Cl2 (3)纯铜Cu2++2e-==Cu 粗铜Cu-2e-==Cu2+。