化学专题复习:电化学基础
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电化学基础知识讲解及总结电化学是研究电与化学之间相互作用的学科,主要研究电能转化为化学能或者化学能转化为电能的过程。
以下是电化学的基础知识讲解及总结:1. 电化学基本概念:电化学研究的主要对象是电解质溶液中的化学反应,其中电解质溶液中的离子起到重要的作用。
电池是电化学的主要应用之一,它是将化学能转化为电能的装置。
2. 电化学反应:电化学反应可以分为两类,即氧化还原反应和非氧化还原反应。
氧化还原反应是指物质失去电子的过程称为氧化,物质获得电子的过程称为还原。
非氧化还原反应是指不涉及电子转移的反应,如酸碱中的中和反应。
3. 电解和电解质:电解是指在电场作用下,电解质溶液中的离子被电解的过程。
电解质是指能在溶液中形成离子的化合物,如盐、酸、碱等。
4. 电解质溶液的导电性:电解质溶液的导电性与其中的离子浓度有关,离子浓度越高,导电性越强。
电解质溶液的导电性也受温度和溶质的物质性质影响。
5. 电极和电位:在电化学反应中,电极是电子转移的场所。
电极可以分为阳极和阴极,阳极是氧化反应发生的地方,阴极是还原反应发生的地方。
电位是指电极上的电势差,它与电化学反应的进行有关。
6. 电池和电动势:电池是将化学能转化为电能的装置,它由两个或多个电解质溶液和电极组成。
电动势是指电池中电势差的大小,它与电化学反应的进行有关。
7. 法拉第定律:法拉第定律是描述电化学反应速率的定律,它表明电流的大小与反应物的浓度和电化学当量之间存在关系。
8. 电解质溶液的pH值:pH值是衡量溶液酸碱性的指标,它与溶液中的氢离子浓度有关。
pH值越低,溶液越酸性;pH值越高,溶液越碱性。
总结:电化学是研究电与化学之间相互作用的学科,主要研究电能转化为化学能或者化学能转化为电能的过程。
其中包括电化学反应、电解和电解质、电极和电位、电池和电动势等基本概念。
掌握电化学的基础知识对于理解电化学反应和电池的工作原理具有重要意义。
高二化学电化学基础知识点电化学是研究电与化学变化之间关系的学科,是化学的一个重要分支。
在高二化学学习中,电化学作为一个重要的知识点,对于理解化学反应机制、电化学的应用以及相关实验技术具有重要意义。
本文将介绍高二化学电化学基础知识点,包括电化学基础概念、电解和电池,并对相关实验技术进行简要介绍。
一、电化学基础概念1. 电荷:电荷是物质带有的一种属性,具有正负之分。
阳离子带正电荷,阴离子带负电荷。
2. 电流:电流是电荷的流动,通常用符号I表示,单位为安培(A)。
电流大小与单位时间内通过导体横截面的电荷量成正比。
3. 电解质:电解质是指在溶液或熔融状态下能够导电的物质,可以分为强电解质和弱电解质两种。
4. 电解:电解是指在电解质导电条件下,电流通过电解质溶液或熔融物体时,电解质发生化学反应的过程,通常包括阳极和阴极两个半反应。
5. 电极:电极是导电体与电解质之间的界面,分为阳极和阴极两种。
二、电解电解是电化学领域研究的重要内容,通过电解可以实现化学实验中的一些重要物质的制备和分离。
电解通常包括阳极和阴极两个半反应。
1. 阳极反应:在电解过程中,阳极是电子流从电解质溶液中进入的地方,通常在阳极上发生氧化反应。
2. 阴极反应:在电解过程中,阴极是电子流进入电解质溶液的地方,通常在阴极上发生还原反应。
3. 电解方程式:电解方程式用于描述电解过程中发生的化学反应,常用化学式表示。
三、电池电池是一种将化学能转化为电能的装置,是电化学中的重要组成部分。
根据工作原理的不同,电池可以分为原电池和可充电电池两类。
1. 原电池:原电池是指通过化学反应产生电能的电池,一旦反应结束,电池将不可再次使用。
一种常见的原电池是干电池。
2. 可充电电池:可充电电池是指电池可以通过外部电源反向进行化学反应,将失去的电能转化为化学能,重新储存起来以备使用。
一种常见的可充电电池是锂电池。
四、电化学实验技术在电化学的实验过程中,有一些特殊的技术和仪器被广泛应用,以实现一些重要化学过程的观察和测量。
(完整版)电化学基础知识点总结电化学是研究化学变化与电能之间的相互转化关系的科学,是现代化学的一个重要分支。
以下是关于电化学基础知识点的一篇完整版总结,字数超过900字。
一、电化学基本概念1. 电化学反应:指在电池或其他电解质系统中,化学反应与电能之间的相互转化过程。
2. 电化学电池:将化学能转化为电能的装置。
电池分为原电池和电解池两大类。
3. 电池的电动势(EMF):电池两极间的电势差,表示电池提供电能的能力。
4. 电解质:在水溶液中能够导电的物质,分为强电解质和弱电解质。
5. 电解质溶液:含有电解质的溶液,具有导电性。
6. 电极:电池中的导电部分,分为阳极和阴极。
二、电化学基本原理1. 法拉第电解定律:电解过程中,电极上物质的得失电子数量与通过电解质的电量成正比。
2. 欧姆定律:电解质溶液中的电流与电阻成反比,与电势差成正比。
3. 电池的电动势与电极电势:电池的电动势等于正极电极电势与负极电极电势之差。
4. 电极反应:电极上发生的氧化还原反应。
5. 电极电势:电极在标准状态下的电势,分为标准电极电势和非标准电极电势。
6. 活度系数:溶液中离子浓度的实际值与理论值之比。
三、电极过程与电极材料1. 电极过程:电极上发生的化学反应,包括氧化还原反应、电化学反应和电极/电解质界面反应。
2. 电极材料:用于制备电极的物质,分为活性物质和导电物质。
3. 活性物质:在电极过程中发生氧化还原反应的物质。
4. 导电物质:提供电子传递通道的物质。
5. 电极结构:电极的形状、尺寸和组成。
四、电池分类与应用1. 原电池:不能重复充电的电池,如干电池、铅酸电池等。
2. 电解池:可重复充电的电池,如镍氢电池、锂电池等。
3. 电池应用:电池在通信、交通、能源、医疗等领域的应用。
五、电化学分析方法1. 电位分析法:通过测量电极电势来确定溶液中离子的浓度。
2. 伏安分析法:通过测量电流与电压的关系来确定溶液中离子的浓度。
3. 循环伏安分析法:通过测量电流与电压的关系来研究电极过程。
专题验收评价专题11电化学基础内容概览A·常考题不丢分【考点一原电池原理及其应用】【考点二电解池原理及其应用】【考点三金属腐蚀与防护】【微专题电化学离子交换膜的分析与应用】B·综合素养拿高分/拓展培优拿高分C·挑战真题争满分【考点一原电池原理及其应用】1.(2023·江苏南通·统考三模)一种可用于吸收2CO 的电池,其工作时的原理如图所示。
下列说法正确的是A .电极a 上发生的电极反应为2H 2e 2H-+-=B .Ⅰ室出口处溶液的pH 大于入口处C .如果将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜,则电池工作时Ⅰ室可能有3CaCO 沉淀生成D .该装置可以制取2CaCl 和3NaHCO 【答案】D【分析】由图可知氢气在电极a 上失电子,结合I 室中的氢氧根离子生成水,电极反应为:-22H 2e 2OH 2H O --+=。
A 极为负极,b 极为正极,b 电极上氢离子得电子生成氢气,据此解答。
【解析】A .由以上分析可知电极a 上反应为:-22H 2e 2OH 2H O --+=,故A 错误;B .I 室中氢氧根离子逐渐被消耗,溶液pH 值逐渐减小,则出口处pH 小于入口处,故B 错误;C .如果将Ⅰ室、Ⅱ室间改为阳离子交换膜,则I 室中的钙离子通过交换膜向Ⅱ室移动,在Ⅱ室中结合碳酸根可能生成3CaCO 沉淀,故C 错误;D .该装置I 室中有钙离子,从Ⅱ室迁移来的氯离子,故I 室可以制取氯化钙;Ⅱ室中含钠离子和反应生成的碳酸氢根离子,可得到碳酸氢钠,故D 正确;故选:D 。
2.(2023·四川内江·统考三模)电化学合成具有反应条件温和、反应试剂纯净和生产效率高等优点,利用下图所示装置可合成己二腈[NC(CH 2)4CN]。
充电时生成己二腈,放电时生成O 2,其中a 、b 是互为反置的双极膜,双极膜中的H 2O 会解离出H +和OH -向两极移动。
高中电化学基础知识点归纳电化学基础知识点总结以下是高中电化学基础知识点的归纳总结:1. 电化学基础概念:- 电化学:研究电能与化学能之间的转化关系的科学领域。
- 电解质:能在溶液中或熔融状态下导电的物质。
- 电极:用来与电解质接触并引出电流的物体。
- 电解:通过外加电流使化学反应发生的过程。
- 电池:利用化学反应自行产生电流的装置。
2. 电解质溶液:- 强电解质溶液:完全电离,生成众多离子的溶液(如NaCl、HCl等)。
- 弱电解质溶液:部分电离,生成少量离子的溶液(如CH3COOH、NH3等)。
3. 电解反应:- 阳极反应:发生在阳极上的氧化反应。
- 阴极反应:发生在阴极上的还原反应。
- 电解液:溶解有电解质的溶液,其阳离子和阴离子将分别参与到阳极反应和阴极反应中。
4. 电池相关概念:- 极性:电池中正极和负极的区分。
- 电动势:电池将化学能转化为电能的能力。
- 标准电动势:在标准状态下测得的电池的电动势。
- 密度:电池导电材料的质量和体积之比。
5. 电解、电池中的电荷转移:- 电子转移:电子在外部电路中从阴极流向阳极。
- 离子转移:离子在电解质溶液中由电场力推动进行迁移。
6. 电池的分类:- 电化学电池:使用化学能转换为电能的装置,如原电池和干电池。
- 电解池:通过外加电流引发化学反应的装置。
7. 稀液溶液的导电性:- 强弱电解质的电导性差异:由于强电解质溶液中离子浓度较高,故电导性较弱电解质溶液强。
- 稀液导电原理:离子移动时产生的扩散电流和迁移电流导致了整体电流。
以上是电化学基础知识点的简要总结,涉及到了电化学基础概念、电解质溶液、电解反应、电池相关概念、电解与电池中的电荷转移以及电池分类等内容。
电化学基础知识整理1.原电池原电池是将化学能转化为电能的装置原电池原理①、原电池:将化学能转变成电能的装置②、形成条件:①活动性不同的两电极连接;②电解质溶液插入其中并与电极自发反应;③电极形成闭合电路④能自发的发生氧化还原反应③、电极名称:负极:较活泼的金属电子流出的一极正极:较不活泼的金属或能导电的非金属电子流入的一极④、电极反应:负极:氧化反应,金属失电子正极:还原反应,溶液中的阴离子得电子或氧气得电子吸氧腐蚀⑤、电子流向:由负极沿导线流向正极锌-铜电池,负极-Zn,正极-Cu;负极:Zn-2e=Zn2+,电解质溶液——稀硫酸;正极:2H++2e=H2↑总反应:2H++Zn=H2↑+Zn2+注意:如果在铜锌的导线中加一个电流计,电流计指针会发生偏转;随时间的延续,电流计指针的偏转角度逐渐减小;盐桥的作用:盐桥起到了使整个装置构成通路的作用例如:铜锌原电池中用到了盐桥现象:⑴、检流计指针偏转,说明有电流通过;从检流计指针偏转的方向可以知道电流的方向是Cu极→Zn极;根据电流是从正极流向负极,因此,Zn极为负极,Cu极为正极;而电子流动的方向却相反,从Zn极→Cu极;电子流出的一极为负极,发生氧化反应;电子流入的一极为正极,发生还原反应;一般说来,由两种金属所构成的原电池中,较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极;其原理正是置换反应,负极金属逐渐溶解为离子进入溶液;反应一段时间后,称重表明,Zn棒减轻,Cu棒增重;⑵、取出盐桥,检流计指针归零,重新放入盐桥,指针又发生偏转,说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用;盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管,溶液不致流出来,但离子则可以在其中自由移动;盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中,使ZnSO4溶液中Zn2+过多,带正电荷;Cu2+获得电子沉积为Cu,溶液中Cu2+过少,SO42-过多,溶液带负电荷;当溶液不能保持电中性,将阻止放电作用的继续进行;盐桥的存在,其中Cl-向ZnSO4 溶液迁移,K+向CuSO4溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液,将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻连接起来,再用导线将锌片和铜片联接,并在导线中串联一个电流表,就可以观察到下面的现象:1电流表指针发生偏转,根据指针偏转方向,可以判断出锌片为负极、铜片为正极.2铜片上有铜析出,锌片则被溶解.3取出盐桥,指针回到零点,说明盐桥起了沟通电路的作用.2.化学电源化学电源又称电池,是一种能将化学能直接转变成电能的装置,它通过化学反应,消耗某种化学物质,输出电能;它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类;判断一种电池的优劣或是否符合某种需要,主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比能量,单位是W·h/kg, W·h/L,或者输出功率的大小比功率,W/kg,W/L以及电池的可储存时间的长短;除特殊情况外,质量轻、体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池,更适合使用者的需要;一一次电池一次电池的活性物质发生氧化还原反应的物质消耗到一定程度,就不能使用了;一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫干电池;常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等;例如;碱性锌锰干电池负极:Zn +2OH——2e—=ZnOH2正极:2MnO2+2H2O +2e—=2MnOOH +2OH—总反应:Zn +2MnO2+2H2O=2MnOOH +ZnOH2补充:银一锌电池电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用的电池体积很小,有“纽扣”电池之称;它们的电极材料是Ag2O和Zn,所以叫银一锌电池;电极反应和电池反应是:负极:Zn+2OH-—2e—=ZnOH2正极:Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH-总反应:Zn+Ag2O+H2O=ZnOH2+2Ag利用上述化学反应也可以制作大电流的电池,它具有质量轻、体积小等优点;这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面;锂-二氧化锰非水电解质电池以锂为负极的非水电解质电池有几十种,其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池,这种电池以片状金属及为负极,电解活性MnO2作正极,高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液,以聚丙烯为隔膜,电极反应为:负极反应:Li=Li++e正极反应:MnO2+Li++e=LiMnO2总反应:Li+MnO2=LiMnO2该种电池的电动势为,重量轻、体积小、电压高、比能量大,充电1000次后仍能维持其能力的90%,贮存性能好,已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等;二二次电池二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生;这类电池可以多次重复使用;铅蓄电池是最常见的二次电池,它由两组栅状极板交替排列而成,正极板上覆盖有PbO2,负极板上覆盖有Pb,电介质是H2SO4.铅蓄电池放电的电极反应如下:负极:Pbs+SO42-aq-2e-=PbSO4s氧化反应正极:PbO2s+SO42-aq十4H+aq+2e-=PbSO4s+2H2O l还原反应总反应:Pbs+PbO2s+2H2SO4aq=2PbSO4s十2H2O l铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程:阴极:PbSO4s+2e-=Pbs+SO42-aq还原反应阳极:PbSO4s+2H2O l -2e-=PbO2s+SO42-aq十4H+aq氧化反应总反应:2PbSO4s十2H2O l =Pbs+PbO2s+2H2SO4aq可以把上述反应写成一个可逆反应方程式:Pbs+PbO2s+2H2SO4aq 2PbSO4s十2H2O l三燃料电池燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池;燃料电池的电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件;它工作时,燃料和氧化剂连续的由外部供给,在电极上不断的进行反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断的提供电能;⑴氢氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,铂做电极,使用酸性电解质;它的的工作原理:负极:2H2 -4e-=4H+正极:O2十4H+aq+4e-=2H2O总反应:2H2十O2=2H2O⑵以碱性氢氧燃料电池为例,它的燃料极常用多孔性金属镍,用它来吸附氢气;空气极常用多孔性金属银,用它吸附空气;电解质则由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成,其电极反应为:负极反应:2H2+4OH-=4H2O+4e -正极反应:O2+2H2O+4e -=4OH-总反应:2H2+O2=2H2O除氢气以外,烃、肼、甲醇、氨等液体或气体,均可作燃料电池的燃料;除纯氧外,空气中的氧气也可以做氧化剂;3甲烷燃料电池KOH做电解质用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂;电极反应式为:负极:CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O;正极:4H2O+2O2+8e=8OH;电池总反应式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O知识拓展:海洋电池1991年,我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池,称之为海洋电池;它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源;海洋电池彻底改变了以往海上航标灯两种供电方式:一是一次性电池,如锌锰电池、锌银电池、锌空气电池等;这些电池体积大,电能低,价格高;二是先充电后给电的二次性电源,如铅蓄电池,镍镉电池等;这种电池要定期充电,工作量大,费用高;海洋电池,是以铝合金为电池负极,金属Pt、Fe网为正极,用取之不尽的海水为电解质溶液,它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的;我们知道,海水中只含有%的溶解氧,为获得这部分氧,科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构,以增大表面积,吸收海水中的微量溶解氧;这些氧在海水电解液作用下与铝反应,源源不断地产生电能;两极反应为:负极:Al:4Al-12e-=4Al3+正极:Pt或Fe等:3O2+6H2O十12e-=12OH-总反应式:4Al+3O2十6H2O=4AlOH3↓海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质,不放入海洋时,铝电极就不会在空气中被氧化,可以长期储存;用时,把电池放入海水中,便可供电,其能量比干电池高20~50倍;电池设计使用周期可长达一年以上,避免经常交换电池的麻烦;即使更换,也只是换一块铝板,铝板的大小,可根据实际需要而定;海洋电池没有怕压部件,在海洋下任何深度都可以正常了作;海洋电池,以海水为电解质溶液,不存在污染,是海洋用电设施的能源新秀;3. 电解池一电解原理⑴.电解质溶液的导电我们知道,金属导电时,是金属内部的自由电子发生的定向移动,而电解质溶液的导电与金属导电不同;通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自由地移动;通电后在电场的作用下,这些自由移动的离子改作定向移动,带负电荷的阴离子由于静电作用向阳极移动,带正电荷的阳离子则向阴极移动;电极名称:电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极,与直流电源正极相连的电极叫阳极;物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所决定的,对金属就是自由电子,而对电解质溶液就是自由移动的阴阳离子;⑵.电解①概念:使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解;②电子流动的方向:电子从外接直流电源的负极流出,经导线到达电解池的阴极,电解池溶液中的阳离子移向阴极,并在阴极获得电子而被还原,发生还原反应;与此同时,电解池溶液中的阴离子移向阳极,并在阳极上失去电子也可能是阳极很活泼而本身失去电子而被氧化,发生氧化反应;这样,电子又从电解池的阳极流出,沿导线而流回外接直流电源的正极;③电极反应的类型:阳极反应为氧化反应,阴极反应为还原反应,故而阴极处于被保护的状态,而阳极则有可能被腐蚀;⑶.电解池与原电池的联系与区别能量转变化学能转变为电解电能转变为化学能反应自发能自发进行的氧化还原反应反应一般不能够自发进行,需电解条件性举例Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4CuClCu+Cl2↑2装置特点无外接直流电源有外接直流电源相似之处均能发生氧化还原反应,且同一装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相等;重点出击:原电池与电解池的判断⑴判断下图是原电池、电解池还是电镀池,为什么2延伸有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏的能源;它依靠人体内含有一定浓度的溶解氧进行工作,下列各种叙述中错误的是A: Pt是正极B: 负极反应:C: 正极反应:D 正极反应:小结与反思:原电池、电解池、电镀池判定规律:若无外接电源,可能是原电池,然后依据原电池的形成条件分析判定;若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池;当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池,其余情况为电解池;4.实验分析:电解CuCl2溶液1电极材料阴极可用惰性电极,甚至较活泼的金属,但阳极需使用惰性电极,否则会发生氧化反应而溶解;2惰性电极一般指金、铂、石墨电极,银、铜等均是活性电极;3实验现象:通电后,电流表指针发生偏转,阴极石墨棒上析出一层红色固体,阳极表面有气泡放出,可闻到刺激性气味;4淀粉碘化钾试纸的作用:检验阳极产物是否为Cl2;使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持,作用时间不宜太久,否则变蓝后会被Cl2漂白;二、电解的应用I.电解饱和食盐水反应原理1.实验分析:电解饱和食盐水在U型管里装入饱和食盐水,滴入几滴酚酞试液,用碳棒作阳极、铁棒作阴极,将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,接通电源,观察管内发生的现象及试纸颜色的变化;注意:铁棒不可作阳极,否则发生Fe-2e-=Fe2+;碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿;现象:阴、阳两极均有气体放出,阳极气体有刺激性气味,能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝;阴极区域溶液变红;说明阴极区域生成物为碱性物质与H2,阳极产物是Cl2;2.电解饱和食盐水反应原理饱和食盐水成分:溶液存在Na+、Cl-、H+、OH-四种离子;电极反应式:阴极:2H++2e-=H2↑还原反应;阳极:2Cl--2e-=Cl2↑氧化反应;实验现象解释:1阴极区域变红原因:由于H+被消耗,使得阴极区域OH-离子浓度增大实际上是破坏了附近水的电离平衡,由于K W为定值,cH+因电极反应而降低,导致cOH-增大,使酚酞试液变红;2湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因:氯气可以置换出碘化钾中的碘,Cl2+2KI=2KCl+I2,I2使淀粉变蓝;注意:如果试纸被熏蒸的太久,蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去;电解饱和食盐水的总反应式:该电解反应属于放氢生碱型,电解质与水均参与电解反应,类似的还有K2S、MgBr2等;II、铜的电解精炼1.原理:电解时,用粗铜板作阳极,与直流电源的正极相连;用纯铜板作阴极,与电源的负极相连,用CuSO4溶液加入一定量的硫酸作电解液;CuSO4溶液中主要有Cu2+、、H+、OH-,通电后H+和Cu2+移向阴极,并在阴极发生Cu2++2e-=Cu,OH-和移向阳极,但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电,主要为阳极活泼及较活泼金属发生氧化反应而溶解,阳极反应:Cu-2e-=Cu2+;电解过程中,比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质,在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解,此时阴极仍发生Cu2++2e-=Cu,这会导致电解液浓度不发生变化;Ag、Au不如Cu易失电子,Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来可供提炼Au、Ag等贵金属;该过程实现了提纯铜的目的;离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度、电流的大小、电极的材料等都有关系;中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响2.电极反应中得失电子的规律1阳极上失电子的规律应首先看电极材料是惰性电极,还是活性电极,如是惰性电极,则由溶液中的阴离子失去电子,阴离子的还原性越强越易失电子,阴离子的放电顺序为:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子;如是活性电极,则这些金属首先失去电子进入溶液,此时溶液中其他离子不再失电子;2阴极上得电子的规律阴极上只能由溶液中阳离子获得电子,阳离子氧化性越强越易得电子,阳离子放电顺序一般为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Fe2+>Zn2+>H+盐溶液3变价的金属Fe在作阳极发生氧化反应时电极反应为:Fe-2e-=Fe2+III、电解冶炼铝工业上,用纯净的氧化铝为原料,采用电解的方法制取铝;纯净的氧化铝熔点很高2045℃,很难熔化,现在都用熔化的冰晶石Na3AlF6作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里,成为冰晶石和氧化铝的熔融体,然后进行电解;电极反应式:阴极:4Al3++12e-=4Al阳极:6O2-+12e-=3O2↑总反应式:2Al2O34Al+3O2↑只能电解Al2O3,不能是AlCl3在冶炼铝时,阳极产生氧气,石墨阳极在如此高温条件下,将不断被氧气氧化而消耗,因而需不断补充石墨阳极;三、电镀铜1.原理:电镀时,一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液;把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连,作为阴极,而用镀层金属为阳极,阳极金属溶解在溶液中成为阳离子,移向阴极,并在阴极上被还原成金属析出;电镀铜规律可概括为“阳极溶解,阴极沉积,电解液不变”;工业上电镀常使用有毒电镀液,因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后,达标排放,以防污染环境;2.实验分析:电镀铜实验1待镀件需酸洗去除表面的锈;2电镀液CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低Cu2+浓度使镀层光亮;四、电解质溶液电解时均为惰性电极,pH变化情况,电解液复原所需加入物质及电解类型;1、1分解水型:含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐如NaOH、H2SO4、K2SO4等的电解;阴极:4H++4e-=2H2↑阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O总反应:2H2O 2H2↑+O2↑阴极产物:H2;阳极产物:O2;电解质溶液复原加入物质:H2O;pH变化情况:原来酸性的溶液pH变小,原来碱性的溶液pH变大,强酸含氧酸强碱的正盐溶液pH 不变;2分解电解型:无氧酸除HF外、不活泼金属的无氧酸盐氟化物除外的电解,如HCl、CuCl2等;阴极:Cu2++2e-=Cu阳极:2Cl--2e-=Cl2↑总反应:CuCl2 Cu+Cl2↑阴极产物:酸为H2,盐为金属;阳极产物:卤素等非金属单质;电解液复原加入物质为原溶质,如电解CuCl2溶液,需加CuCl2;pH变化情况:如电解无氧酸溶液pH变大但不会超过7;如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定;3放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐氟化物除外溶液的电解,如NaCl、MgBr2等;阴极:2H++2e-=H2↑阳极:2Cl--2e-=Cl2↑总反应:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑阴极产物:碱和H2;阳极产物:卤素等非金属单质;电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl2;电解液复原加入物质为卤化氢;电解饱和食盐水,要使电解质溶液复原需加入HCl;pH变化情况:电解液pH显着变大4放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解,如CuSO4、AgNO3等;阴极:2Cu2++4e-=Cu阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O总反应:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4阴极产物:析出不活泼金属单质;阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气,本例中分别是Cu以及H2SO4、O2.电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物金属价态与原盐中相同;如电解CuSO4溶液,复原需加入CuO;pH变化情况:溶液pH显着变小;规律变化液复原法解反应类型电解质类型解水氧酸质电解水-- > H2 + O2解稀H2SO4低H2O碱溶液质电解水-- > H2 + O2解NaOH溶液高H2O泼金属含氧酸盐质电解水-- > H2 + O2解Na2SO4溶液变H2O练习:电解液中含有K+、Cl —、SO42—、OH —少量、Cu2+、H+少量,用两个石墨棒作电极,电解时,阳极上析出_______,电极反应式是______________;阴极析出_______,电极反应式是______________;改用两个铜棒作电极,则阳极变化是______________________,电极反应式是______________;阴极上析出_______,电极反应式是______________;小结与反思:关键是放电顺序:阳极:活性电极>S2- >I- >Br- >Cl->OH - >含氧酸根>F-阴极:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+> Fe2+> Zn2+ > Al3+> Mg2+> Na+> Ca2+> K+4、金属的电化学腐蚀与防护一、金属腐蚀的类型:1、化学腐蚀:金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀;例如铁丝在氧气中燃烧、铜在氯气中燃烧等;2、电化学腐蚀:不纯金属与电解质溶液接触时比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀;二、金属的电化学腐蚀:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程;不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀;钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子;金属腐蚀的本质:2金属腐蚀的本质:M—ne—=Mn+三、钢铁的电化学腐蚀1析氢腐蚀钢铁表面吸附水膜酸性较强时阳极Fe:Fe-2e-=Fe2+Fe2++2H2O=FeOH2+2H+阴极杂质:2H++2e-=H2电池反应:Fe+2H2O=FeOH2+H2↑由于有氢气放出,所以称之为析氢腐蚀;2吸氧腐蚀钢铁表面吸附水膜酸性较弱时阳极Fe:Fe—2e-=Fe2+阴极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2Fe+O2+2H2O=2FeOH2由于吸收氧气,所以也叫吸氧腐蚀;析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的FeOH2被氧所氧化,生成FeOH3脱水生成Fe2O3 铁锈;钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀;Fe+2H2O=FeOH2+H2↑ O2+2H2O+4e-→4OH-2Fe+O2+2H2O=2FeOH2 2H++2e-→H2析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中,而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中;化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系:相互联系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生四、金属的防护1、牺牲阳极的阴极保护法正极:要保护的金属负极:比要保护金属活泼的金属2、外加电流的阴极保护法比组成原电池防护更好阴极:被保护的金属阳极:惰性电极两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源;3、覆盖保护膜及其他保护方法覆盖保护膜涂油漆,电镀,钝化等改变金属的内部结构钢→不锈钢,在钢中加入镍和铬习题指导1 解题步骤方法①判断两池原电池还是电解池—②标注电极名称—③写出电极反应式—根据电极产物、溶液成分变化—④描述或解释现象或进行有关计算;练1-01 把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中如图所示平面图,经过一段时间后,首先观察到溶液变红的区域是 BA、Ⅰ和Ⅲ附近B、Ⅰ和Ⅳ附近C、Ⅱ和Ⅲ附近D、Ⅱ和Ⅳ附近解析①判两池:通常有外接电源的装置是电解池,故左图为电解池,根据右图为两个活性不同金属浸在电解质溶液中可判断为原电池;②标电极名:左图由外接电源极性可知I为阴极,II为阳极;右图因Zn比Fe活泼,故III为负极,IV为正极;③写电极反应:左图中,阳极II:金属Fe优先氧化Fe-2e-=Fe2+;阴极I:水中氢放电:2H++2e-=H2;④现象及解释:因I区OH-增生,碱性,使酚酞变红;又右图,正极IV上电极反应:O2+4e-+2H2O = 4OH- 吸氧腐蚀,该区域呈碱性使酚酞变红,B入选;1-02 如图甲乙两池分别以碳棒、铂条、铝条、镁条为电极,并用导线相连接,以NaCl、NaOH溶液为电解溶液,有关该装置的描述正确的是 DA.乙池中,Mg极的电极反应是 Mg-2e-=Mg2+B.甲池中,Pt极的电极反应是 2Cl—2e-=Cl2↑C.随着反应的进行.乙池中 nNaOH保持不变D.反应过程中,甲池中两极附近溶液 PH C <PHPt解析先判两池,乙为原电池,甲为电解池;乙池中,因为在NaOH溶液中Al比Mg易失电子,故Al为原电池的负极,其电极反应式为:Al-3e-+4OH-= =AlO2-+2H2O ;Mg为正极,其电极反应式为:3H2O+3e-=↑+3OH- ;甲池中,Pt电极为阴极: 2H+ +2e- =H2↑, 碳棒C电极为阳极2Cl- -2e- =Cl2↑,电解后溶液为NaOH 溶液;练1-03如图A、B为两个串联的电解池,已知B池中c为铁,d为石墨,电解质溶液为NaCl溶液;试回答:1若A池为用电解原理精练铜装置,则a电极名称为阴极,电极材料是精铜,电极反应式为Cu2++2e-=Cu ,电解质溶液可以是 CuSO4溶液;2B池中c极Fe电极反应式为 2H++2e-=H2↑ 2H2O+2e-=H2 +2OH- ,若在B池中加入少量酚酞试液,开始电解一段时间,铁极附近呈红色;3若A池a极增重12.8g,则B池d极石墨上放出气体在标况下的体积为 4.48L ;电解后,若B池余下的溶液为 400ml,则溶液的PH值是 14 ;练4-04 金属镍有广泛的的用途;粗镍中含有少量的 Fe、Zn、Cu、Pt等金属杂质,可电解法制备高纯度原镍已知:氧化性:Fe2+<Ni2+<Cu2+, 下列叙述正确的是 DA.阳极发生还原反应,其电极反应式是Ni2+ + 2e- = Nix y a b乙溶液B .电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C .电解后,溶液中存在的阳离子只有 Fe 2+ 、Zn 2+D .电解后,电解模底部阳极泥中中存在 Cu 、Pt解析 这是电解的过程,阳极发生的是氧化反应,A 错;阳极:Zn-2e - = Zn 2+ Fe-2e - = Fe 2+ Ni-2e -=Ni 2+ ,Pt 为惰性金属,不会放电,而Cu 要在金属Ni 全部氧化为Ni 2+后才能放电,但此时Cu 已没有了支撑物了,结果和Pt 一起落下,形成阳极泥,故 D 正确; 阴极:因氧化性Ni 2+>Fe 2+>Zn 2+ ,所以只有 Ni 2++2e -=Ni ,可见,阳极质量减少的是“溶解”下的Zn 、Fe 、Ni,而阴极质量增加的只是析出的镍,两者质量是不相等的,故 B 错;;电解后,溶液中除留下 Fe 2+、Zn 2+ 外,还有 Ni 2+ ,C 也错; 练1-05 铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极格板是惰性 材料,电池总反应式为: Pb+PbO 2+4H ++2SO2-42PbSO 4+2H 2O请回答下列问题不考虑氢、氧的氧化还原: 1 放电时:正极的电极反应式是______________;电解液中H 2SO 4的浓度将变________;当外电路通过1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加________g;2 在完全放电耗尽PbO 2和Pb 时,若按题27图连接,电解一段时间后,则在A 电极上生成__________、B 电极上生成________,此时铅蓄电池的正负极的极性将________________________;解析:铅蓄电池的负极是铅Pb,正极是二氧化铅PbO 2;放电时电极反应: 正极 A-PbO 2 PbO 2 + 2e - + 2H ++ SO 42- == PbSO 4+ H 2O 与常见电池不同,铅蓄电池放电时正极材料PbO 2本身参与了电极反应 负极 B-Pb Pb - 2e - + 2H ++ SO 42- == PbSO 4+ H 2O可见,当通过2mole -时,负极1molPb 变为1mol PbSO 4沉积在负极板上,既净增加1molSO 4,所以当外电路通过1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加 49g;因放电时要消耗H 2SO 4,故;电解液中H 2SO 4的浓度将变小; 完全放电后两极材料都有变为硫酸铅PbSO 4,外接电源时,发生电解过程,电极反应如下: 阴极A-PbSO 4 PbSO 4 + 2e -+ = Pb + SO 42- ,A 电极上生成 Pb 阳极B-PbSO 4 PbSO 4 - 2e -+ 2H 2O = PbO 2 + + 4H ++ SO 42-,B 电极上生成 PbO 2 此时铅蓄电池的正负极的极性将 对换; 2、电极名称判断法根据两极金属相对活性判定原电池的电极名称,根据X 极所连接在的外接电源极性“+”或“-”判定电解池的电极名称;根据电子或电流流向或测电极电势高低等电学原理判断电极名称;此外根据X 极发生氧化还是还原,移向X 极的离子是阳离子还是阴离子,X 极增重还是减重,X 极区PH 值是升高还是降低等判定X 电极的名称;但要注意X 极指的是在原电池还是电解池;说明:化学上规定,凡发生氧化变化的电极均为阳极,而发生还原的电极均为阴极;据此,从发生的化学变化角度看,原电池中的负极-又叫阳极,正极+又叫阴极;练1-06 x,y 分别为直流电源的两极,通电后,发现a 极质量加,b 极处有无色无味气体放出,符合此情况的是: A备选项a 电极 B 电极 x 电极 溶液 A 锌Zn 石墨C 负 CuSO 4 B石墨C石墨C负NaOH。
电化学基础一、单选题1.下列指定反应的离子方程式不正确...的是A.向铁制器具上电镀铜,阴极的电极反应为:Cu2++2e-=CuB.电解饱和食盐水获取烧碱和氯气:2Cl-+2H2O 通电H2↑+Cl2↑+2OH-C.饱和Na2CO3溶液与CaSO4固体反应:CO32-(aq)+CaSO4(s)CaCO3(s)+SO42-(aq)D.向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸:Ba2++OH-+H++SO42-=BaSO4↓+H2O【答案】D【解析】A.电镀时,镀层金属作阳极,镀件作阴极,在阴极上,镀层金属阳离子获得电子,向铁制器具上电镀铜,阴极上Cu2+得电子变为单质Cu,反应原理符合事实,A正确;B.电解饱和食盐水,溶液中的阴离子Cl-在阳极上失去电子变为Cl2,水电离产生的H+在阴极上获得电子变为H2,总反应方程式为:2Cl-+2H2O 通电H2↑+Cl2↑+2OH-,B正确;C.CaSO4在溶液中存在沉淀溶解平衡,当向溶液中加入饱和Na2CO3溶液时,由于c(Ca2+)·c(CO32-)>K sp(CaCO3),会形成CaCO3沉淀,使CaSO4不断溶解,最终实现了沉淀的转化,C正确;D.向氢氧化钡溶液中加入稀硫酸,二者反应产生BaSO4沉淀和H2O,产生的二者的物质的量的比是1:2,离子方程式为:Ba2++2OH-+2H++SO42-=BaSO4↓+2H2O,D错误;故答案选D。
2.大海航行中的海轮船壳上连接了锌块,说法错误的是A.船体作正极B.属牺牲阳极的阴极保护法C.船体发生氧化反应D.锌块的反应:Zn-2e-→Zn2+【答案】C【解析】A. 在海轮的船壳上连接锌块,则船体、锌和海水构成原电池,船体做正极,锌块做负极,海水做电解质溶液,故A正确;B. 在海轮的船壳上连接锌块是形成原电池来保护船体,锌做负极被腐蚀,船体做正极被保护,是牺牲阳极的阴极保护法,故B正确;C. 船体做正极被保护,溶于海水的氧气放电:O2+4e−+2H2O=4OH−,故C错误;D. 锌做负极被腐蚀:Zn-2e-→Zn2+,故D正确。
化学专题复习:电化学基础负极电源负极电源正极阳极电源负极阴极电源正极练习1、把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示),经一段时间后,观察到溶液变红的区域是()A、I和III附近B、I和IV附近C、II和III附近D、II和IV附近练习2、下面有关电化学的图示,完全正确的是( )练习3、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 练习4、(08广东卷)LiFePO 4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。
电池反应为:FePO 4+LiLiFePO 4,电池的正极材料是LiFePO 4,负极材料是石墨,含Li +导电固体为电解质。
下列有关LiFePO 4电池说法正确的是( )A 、可加入硫酸以提高电解质的导电性B 、放电时电池内部Li +向负极移动.C 、充电过程中,电池正极材料的质量减少D 、放电时电池正极反应为:FePO 4+Li ++e - =LiFePO 4练习5、铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极铬板是惰性材料,电池总反应式为:Pb+PbO 2+4H ++2SO 42-2PbSO 4+2H 2O请回答下列问题:(1)放电时:正极的电极反应式是________________;电解液中H 2SO 4的浓度将变____;当外电路通过1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加_____g 。
(2)在完全放电耗尽PbO 2和Pb 时,若按图连接,电解一段时间后,则在A 电极上生成________、B 电极上生成________,此时铅蓄电池的正负极的极性将________。
要点二 原电池、电解池工作原理及其应用 1、原电池、电解池的判定先分析有无外接电源:有外接电源者为 ,无外接电源者可能为 ;然后依据原电池、电解池的形成条件、工作原理分析判定。
第四章电化学基础原电池1、概念:转化为的装置叫做原电池2、组成条件①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③④3、电子流向:外电路:极——导线——极内电路:离子移向负极,离子移向正极。
4、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(3)从电流方向(4)根据电解质溶液内离子的移动方向(5)根据实验现象①电极溶解的一极为__②增重或有气泡一极为5、写电极反应(1)书写步骤:A、写出电极对应的反应物以及对应产物:正极(氧化剂——还原产物)负极(还原剂——氧化产物),分析得失电子数,利用得失电子守恒配平。
B、分析电解质类型:如溶液呈酸性,可在电极方程式两边加H+和H2O,使电极反应电荷守恒,元素守恒。
如溶液呈碱性,可在电极方程式两边加OH—和H2O,使电极反应电荷守恒,元素守恒。
(2)碱性锌锰电池总反应________________________________________负极: 正极: (3)银锌电池总反应________________________________________负极: 正极: (4)铅蓄电池总反应________________________________________放电过程负极: 正极: 充电过程阴极: 阳极: (5)氢氧燃料电池总反应________________________________________H2SO4为电解质负极: 正极: KOH为电解质负极: 正极: (6)CH4燃料电池H2SO4为电解质总反应________________________________________负极: 正极: KOH为电解质总反应________________________________________负极: 阳极:电解池一、电解原理1、电解池:把转化为的装置,也叫电解槽2、电解-电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程3、放电:当离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化还原反应的过程4、电极名称及反应:阳极:与直流电源的相连的电极,发生反应阴极:与直流电源的相连的电极,发生反应5、电解本质:电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的电解过程6、电极反应的书写☆规律总结:电解反应离子方程式书写:阴极:(_____离子放电)放电顺序:___ _ H+阳极:活性电极时:电极本身溶解放电惰性电极时:(_____离子放电)放电顺序:___ _>OH-上述四种类型电解质分类:(1)电解水型:含氧酸,强碱,活泼金属含氧酸盐(2)电解电解质型:无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(3)放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐(4)放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气总反应________________________________________阴极: 阳极: 阴极产物阳极产物3、电解硝酸银溶液总反应________________________________________阴极: 阳极:阴极产物阳极产物4、电解硫酸铜溶液总反应________________________________________阴极: 阳极: 阴极产物阳极产物5、金属冶炼:(1)电解法:适用于活泼金属,钾、钙、钠、镁、铝等,对它们的离子盐(如氯化物)在熔融状态通电,在阴极会析出金属单质冶炼金属钠:总反应________________________________________总反应________________________________________(1)化学腐蚀—电化学腐蚀—无电流产生金属被氧化的过程化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生,但电化腐蚀更加普遍,危害更严重(2)电化学腐蚀的分类:析氢腐蚀——腐蚀过程中不断有氢气放出①条件:(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体)②电极反应:负极:正极:总式:吸氧腐蚀——反应过程吸收氧气①条件:②电极反应:负极:正极: -总式:生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化,生成Fe(OH)3,Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·x H2O(铁锈主要成分)规律总结:金属腐蚀快慢的规律:在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢规律如下:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀防腐措施由好到坏的顺序如下:外接电源的阴极保护法>牺牲负极的正极保护法>有一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀(3)金属的电化学防护利用原电池原理进行金属的电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原理:原电池反应中,负极被腐蚀,正极不变化应用:在被保护的钢铁设备上装上若干锌块,腐蚀锌块保护钢铁设备负极:锌块被腐蚀;正极:钢铁设备被保护外加电流的阴极保护法原理:通电,使钢铁设备上积累大量电子,使金属原电池反应产生的电流不能输送,从而防止金属被腐蚀应用:把被保护的钢铁设备作为阴极,惰性电极作为辅助阳极,均存在于电解质溶液中,接上外加直流电源。
化学专题复习:电化学基础负极电源负极电源正极电源负极阴极电源正极练习1、把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示),经一段时间后, 观察到溶液变红的区域是( )A 、I 和III 附近B 、I 和IV 附近C 、II 和III 附近D 、II 和IV 附近 练习2、下面有关电化学的图示,完全正确的是( )练习3、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 练习4、(08广东卷)LiFePO 4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。
电池反应为:FePO 4+Li放电LiFePO 4,电池的正极材料是LiFePO 4,负极材料是石墨,含Li +导电固体为电解质。
下列有关LiFePO 4电池说法正确的是( )A 、可加入硫酸以提高电解质的导电性B 、放电时电池内部Li +向负极移动.C 、充电过程中,电池正极材料的质量减少D 、放电时电池正极反应为:FePO 4+Li ++e - =LiFePO 4练习5、铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极铬板是惰性材料,电池总反应式为:Pb+PbO 2+4H ++2SO 42-2PbSO 4+2H 2O请回答下列问题:(1)放电时:正极的电极反应式是________________;电解液中H 2SO 4的浓度将变____;当外电路通过 1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加_____g 。
(2)在完全放电耗尽PbO 2和Pb 时,若按图连接,电解一段时间后,则在A 电极上生成________、B 电极上生成________,此时铅蓄电池的正负极的极性将________。
要点二 原电池、电解池工作原理及其应用 1、原电池、电解池的判定先分析有无外接电源:有外接电源者为 ,无外接电源者可能为 ;然后依据原电池、电解池的形成条件、工作原理分析判定。
练习6、如图,有甲、乙、丙三个烧杯,里面盛装的是体积和浓度完全相同的AgNO 3溶液(各装置中两个极棒大小和间距相同),试判断甲、乙、丙分别是哪一种电化学装置,并写出其两极反应方程式。
(1)甲是 池,Cu 作 极,电极反应为 ;Ag 作 极, 电极反应为 。
放电充电(2)乙是 池,左边C 棒作 极,电极反 应为 ;右边C棒作 极,电极反应为 。
(3)丙是 池,Fe 作 极,电极反应为;Ag 作 极, 电极反应为 。
2、原电池正、负极的判定①、由两极的相对活泼性确定:在原电池中,相对活泼性较强的金属为原电池的 极,相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的 极。
②、由电子流向、反应类型、电极现象确定:通常情况下,在原电池中某一电极若不断溶解或量不断减少,该电极发生氧化反应,此为原电池的 极;若原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变,该电极发生还原反应,此为原电池的 极。
练习7、如图,已知M 是一块用石蕊试液浸过的滤纸。
当电路接通足够时间后,a 端显蓝色,b 端显红色。
且知甲中的电极材料是锌和银,乙中的电极材料是铂和铜,乙池中两极都有气体产生。
请根据以上条件和现象回答:(1)甲、乙两池分别是什么装置,请写出名称:甲为_____________,乙为_______________。
(2)请写出A 、B 、C 、D 的电极名称,电极材料和电极反应式(3)写出甲、乙两池总反应化学方程式:甲: ; 乙:______________________________________。
练习8、(08宁夏卷)一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。
该电池负极发生的反应是( )A 、CH 3OH(g)+O 2(g) = H 2O(1)+CO 2(g)+2H +(aq)+2e -B 、O 2(g)+4H +(aq)+4e -= 2H 2O(1)C 、CH 3OH(g)+H 2O(1) = CO 2(g)+6H +(aq)+6e -D 、O 2(g)+2H 2O(1)+4e - = 4OH -练习9、(2010·安徽理综)某固体酸燃料电池以CsHSO 4固体为电解质传递H +,其基本结构见下图,电池总反应可表示为:2H 2+O 2=2H 2O ,下列有关 说法正确的是( )A 、电子通过外电路从b 极流向a 极B 、b 极上的电极反应式为:O 2+2H 2O +4e -=4OH -C 、每转移0.1 mol 电子,消耗1.12 L 的H 2D 、H +由a 极通过固体酸电解质传递到b 极 练习10、(2010·全国理综Ⅰ)右图是一种染料敏化太阳能电池 的示意图。
电池的一个电极由有机光敏染料(S)涂覆在 TiO 2纳米晶体表面制成,另一电极由导电玻璃镀铂构 成,电池中发生的反应为:TiO 2/S TiO 2/S *(激发态)TiO2/S*→ TiO2/S++e-;I3-+2e-→ 3I-;2TiO2/S++ 3I-→ 2TiO2/S + I3-下列关于该电池叙述错误的是( )A、电池工作时,I-在镀铂导电玻璃电极上放电B、电池工作时,是将太阳能转化为电能C、电池的电解质溶液中I-和I-3的浓度不会减少D、电池中镀铂导电玻璃为正极3、原电池原理的应用①、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。
练习11、生物燃料电池(BFC)是以有机物为燃料,直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池,其能量转化率高,是一种真正意义上的绿色电池,其工作原理如图所示。
已知C1极的电极反应方程式为:C2H5OH+3H2O-12e-=2CO2+12H+。
下列说法不正确...的是()A、C1极为电池负极,C2极为电池正极B、C2极的电极反应式为O2+4H++4e-=2H2OC、该生物燃料电池的总反应方程式为C2H5OH+3O2=2CO2+3H2OD、电子由C2极经外电路导线流向C1极练习12、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练习13、下图是某空间站能量转化系统的局部示意图,其中燃料电池采用KOH为电解液,下列有关说法中不正确...的是()A、该能量转化系统中的水也是可以循环的B、燃料电池系统产生的能量实际上来自于水C、水电解系统中的阳极反应:4OH-2H2O+O2↑+4e -D、燃料电池放电时的负极反应:H2+2OH-2H2O+2e–②、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。
练习14、为了探究金属腐蚀的条件和速率,某课外小组学生用不同金属丝将三根大小相同的铁钉分别固定在图示的三个装置内,并将这些装置在相同的环境中放置相同的一段时间,下列对实验结束时现象的描述不正确的是( )A、实验结束时,装置Ⅰ左侧的液面一定会下降B实验结束时,装置Ⅰ比装置Ⅱ左侧液面低C、实验结束时,装置Ⅱ中的铁钉腐蚀最严重D、实验结束时,装置Ⅲ中的铁钉几乎没被腐蚀练习15、取三份等质量的锌粉分别放入a、b、c三支试管中,向a中加入少量CuSO4粉末,向c中加入少量醋酸钠固体,然后在三支试管中分别加入过量体积和浓度相等稀硫酸。
下列图表能正确表达生成H2的体积与时间t的关系的是()4、原电池的设计方法练习16、某同学为了使反应2HCl+2Ag =2AgCl+H2↑能进行,设计了下列四个实验,如下图所示,你认为可行的方案是()5、电解电极产物的判断:要判断电极反应的产物,必须掌握离子的放电顺序。
判断电极反应的一般规律是:(1)、在阳极上①、活性材料作电极时:金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液,阴离子不容易在电极上放电。
②、用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时,溶液中阴离子的放电顺序是:S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-(2)、在阴极上:无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子。
阳离子在阴极上放电顺序是:Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+(酸)> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+(水)> Al3+ > Mg2+>…… 练习17、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-1B、1.5 mol·L-1C、1.0 mol·L-1D、0.5 mol·L-1练习18、烧杯中盛放浓度均为0.10mol/L的氯化钠和硝酸铜的混合液。
现将该溶液以惰性电极电解,当Cu2+全部在阴极上转变为金属铜时,摇匀整个溶液(忽略溶液体积变化),其pH为A、7.0 B、1.0 C、0.7 D、1.3练习19、(2004全国)玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。
上层液体中插入两根石墨电极,圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒,可以上下搅动液体,装置如图。
接通电源,阳极周围的液体呈棕色,且颜色由浅变深,阴极上有气泡生成。
停止通电,取出电极,用搅棒上下剧烈搅动。
静置后液体又分成两层,下层液体呈紫红色,上层液体几乎无色。
根据上述实验回答:(1)阳极上的电极反应式为:___________________________。
(2)阴极上的电极反应式为:___________________________。
(3)原上层液体是_____________________。
(4)原下层液体是_____________________。
(5)搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是________________ _______________________________________________。