强烈推荐~选修4· 电化学 内含详解~
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电化学知识点总结选修4 人教版电化学是研究电动力学和化学反应之间的关系的科学,它既包含了电学,又包含了化学。
电化学的基本概念和原理是理解电池、电解和电沉积过程的基础,对于了解蓄电池、金属电沉积、电解制氢和电解制氧等实际应用也具有重要意义。
下面将对电化学的几个重要知识点进行总结。
1. 电化学电池:电化学电池是将化学能转化为电能或将电能转化为化学能的装置。
它由两个电极(即正极和负极)和电解质组成。
正极是电子的流出处,负极是电子的流入处。
电化学电池可以分为原电池和电解池。
原电池可继续工作,能将化学能转化为电能,如干电池;电解池则将电能转化为化学能,是通过电解反应进行的。
2. 电势:电势是描述电池正极与负极之间电压差的物理量,单位为伏特(V)。
在电化学反应中,正极具有较高的电势,而负极具有较低的电势。
电势差可以通过测量两个电极之间的电压差来确定。
3. 氧化还原反应:氧化还原反应是指电子从一种物质转移到另一种物质的化学反应。
氧化是指物质失去电子,而还原是指物质获得电子。
在电化学反应中,氧化与还原同时进行,被氧化的物质是还原剂,而被还原的物质是氧化剂。
4. 电解质溶液:电解质溶液是指在溶液中存在可导电的离子种类。
电解质溶液可以分为强电解质溶液和弱电解质溶液。
强电解质溶液中,离子完全离解,能够导电;而弱电解质溶液中,离子只有一部分离解,导电能力较弱。
5. 离子迁移:在电化学反应中,离子在电场力的作用下沿着电场方向移动,这就是离子迁移。
离子在迁移中的速度与电场强度和离子浓度有关,通常用电导率来衡量离子迁移的能力。
6. 电沉积:电沉积是指通过电解反应将金属离子还原成纯金属的过程。
电沉积具有选择性,可以控制金属的沉积位置、形状和厚度。
电镀是电沉积的一种实际应用,通过电解反应在物体表面沉积一层金属覆盖层,起到防腐和装饰的作用。
7. 电解质溶液的电导性:电解质溶液的电导性是指电流通过该溶液时的导电能力。
电解质溶液的电导性和电解质的浓度、温度、离子迁移速率等因素有关。
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。
第四章电化学根底一、原电池课标要求1、把握原电池的工作原理2、娴熟书写电极反响式和电池反响方程式要点精讲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。
假设化学反响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。
只有氧化复原反响中的能量变化才能被转化成电能;非氧化复原反响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展的氧化复原反响的氧化反响和复原反响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。
负极发生氧化反响,正极发生复原反响,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,发生氧化反响;不活泼金属作正极,发生复原反响。
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,质量削减。
〔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。
H 3、原电池正、 负极的推断方法:(1) 由组成原电池的两极材料推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) 依据电流方向或电子流淌方向推断。
电流由正极流向负极;电子由负极流向正极。
(3) 依据原电池里电解质溶液内离子的流淌方向推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。
第四章《电化学基础》全章核心知识与分节分层练习本章重要而易错核心知识点1.双液电池中,若电解质溶液为AgNO3溶液,则盐桥不能含KCl,因为会生成AgCl沉淀。
2.粒子流向:电子流向——原电池中:从负极开始→导线→正极截止(电子不能通过电解质溶液)电解池中:直流电源负极→导线→阴极截止,然后活性阳极或溶液中的阴离子失电子→阳极→直流电源正极(电子不能通过电解质溶液)离子移动方向:原电池中:“阴负阳正”即阴离子移向负极,阳离子移向正极。
电解池中:“阴阳阳阴”即阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
3.原电池正极和负极的5种判定方法:只有2种特殊:Al(—)—NaOH溶液—Mg(+);Cu(—)—浓HNO3—Fe(+)4.二次电池充、放电的电极判断如下图所示:如铅蓄电池(属于二次电池、可充电电池)结构:Pb板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。
.放电反应(原电池):负极:Pb-2e-+ SO42- = PbSO4正极:PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O充电反应(电解池):阴极:PbSO4 +2e-= Pb+ SO42-阳极:PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42-总反应式:Pb + PbO2 + 2H2SO42PbSO4 + 2H2O简单理解:充电要恢复放电前的样子。
即:放电时原电池负极失电子后,充电时要补回来,故原负极电极要接电源负极成阴极;放电时原电池正极得电子后,充电时要把电子失去,故原正极电极要接电源正极成阳极。
5.书写原电池中的电极反应式时,(1)一定要首先找出题目给出的溶液的酸、碱性,经确认无误后再用H+(酸溶液)或OH-(碱溶液)来平衡电荷。
(2)有些题目中未直接告诉酸碱性,则看电池总反应式,若总反应式中出现碱,则为碱性溶液,则必须用OH-(碱溶液)来平衡电荷。
(3)不在水溶液中进行的原电池反应,一般不能用H+或OH-平衡电荷。
第一讲电化学综合1.100mL浓度为2 mol·L-1的盐酸跟过量的锌片反应,为加快反应速率,又不影响生成氢气的总量,可采用的方法是()A.加入适量的6mol·L-1的盐酸B.加入数滴氯化铜溶液C.加入适量蒸馏水D.加入适量的氯化钠溶液2.熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO 为阳极燃气,空气与CO2的混合气体为阴极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:阳极反应式:2CO+2CO32--4e-== 4CO2阴极反应式:_________________,电池总反应式:_______________。
3.镍镉(Ni-Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:由此可知,该电池放电时的负极材料是()A.Cd(OH)2B.Ni(OH)2C.Cd D.NiO(OH)4.碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液,电池总反应式为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l) ==Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是()A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极的电极反应式为:2MnO2(s)+H2O(1)+2e- == Mn2O3(s)+2OH-(aq)C.电池工作时,电子由正极通过外电路流向负极D.外电路中每通过O.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g外电路中每通过O.2mol电子,Zn的质量理论上减小6.5g。
故答案为C项。
5.熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极燃气,制得在650℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:阳极反应式:2CO+2CO-23−→−4CO2+4e-阴极反应式:总电池反应式:6.(10分)(1)今有反应2H2+O2KOH====2H2O构成了燃料电池,则负极通的应是,正极通的应是。
负极溶解不断4 3 2装置特点:化学能转化为电能。
①、两个活泼性不同的电极;形成条件:②、电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应);原 ③、形成闭合回路(或在溶液中接触) 电 负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应。
池 基本概念: 正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。
原 电极反应方程式:电极反应、总反应。
理失 e -,沿导线传递,有电流产生氧化反应反应原理:Zn-2e -=Zn 2+铜锌原电池还原反应 2H ++2e -=2H 2↑=2NH 3+H 2 ↑电极反应: 负极(锌筒)Zn-2e -=Zn 2+正极(石墨)2NH 4 ++2e -①、普通锌——锰干电池 总反应:Zn+2NH +=Zn 2++2NH +H ↑ 干电池: 电解质溶液:糊状的 NH 4Cl特点:电量小,放电过程易发生气涨和溶液②、碱性锌——锰干电池 电极:负极由锌改锌粉(反应面积增大,放电电流增加);电解液:由中性变为碱性(离子导电性好)。
正极(PbO 2) PbO 2+SO 42-+4H ++2e -=PbSO 4+2H 2O 负极(Pb ) Pb+SO 4 2--2e -=PbSO 4铅电 蓄电池:总反应:PbO+Pb+2H SO 放2PbSO +2H O 22 充4电4 2电解液:1.25g/cm 3~1.28g/cm 3的 H 2SO 4 溶液蓄电池特点:电压稳定。
Ⅰ、镍——镉(Ni ——Cd )可充电电池;其电 它蓄电池Cd+2NiO(OH)+2H 放O Cd(OH) +2Ni(OH)锂电池Ⅱ、银锌蓄电池①、燃料电池与普通电池的区别222放电`不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时燃料 电极反应产物不断排出电池。
电池 ②、原料:除氢气和氧气外,也可以是 CH 4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。
负极:2H 2+2OH --4e -=4H 2O ;正极:O 2+2H 2O+4e -=4OH -电化学基础知识点总结 电解质溶液正极 移 向阳离子化学电源简介e- △金属的腐蚀与防护③、氢氧燃料电池:总反应:O2 +2H2 =2H2O特点:转化率高,持续使用,无污染。
第5讲电化学姓名:__________ 成绩:__________一、原电池1. 定义:把转换为的装置。
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○4_____________________________________________3. 电子流向:外电路:极——导线——极内电路:盐桥中离子移向负极的电解质溶液,盐桥中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:反应:(较活泼金属)正极:反应:(较不活泼金属)总反应式: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:(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①②【典例精析】1.(双选)铜锌原电池工作时,下列叙述正确的是( )A. 正极反应为:Zn-2e-===Zn2+B. 电池反应为:Zn+Cu2+===Zn2++CuC. 在外电路中,电子从负极流向正极D. 盐桥中的K+移向ZnSO4溶液2. 如图所示的装置中,在产生电流时,以下说法不.正确的是( )A. Fe是负极,C是正极B. 负极反应式为:Fe-3e-===Fe3+C. 内电路中阴离子移向FeCl2溶液放电充电 D. 电流由石墨电极流向Fe 电极3. 可以将反应Zn +Br 2===ZnBr 2设计成原电池,下列4个电极反应:①Br 2+2e -===2Br -,②2Br --2e -===Br 2, ③Zn -2e -===Zn 2+, ④Zn 2++2e -===Zn , 其中表示放电时负极和正极反应的分别是( )A. ②和③B. ②和①C. ③和①D. ④和①4. 将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )A. 两烧杯中铜片表面均无气泡产生B. 甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C. 两烧杯中溶液的pH 均增大D. 产生气泡的速度甲比乙慢二、化学电池1. 一次电池(又称干电池)如:普通锌锰电池、碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。
一、选择题(每小题3分,共54分)1.由化学能转变的热能或电能仍然是人类使用的主要能源。
根据下图所示的装置,判断下列说法不正确的是( ).A.该装置中Cu极为阳极B.当铜片的质量变化了12.8 g时,a极上消耗的O2在标准状况下的体积为2.24 LC.该装置中b极的电极反应式是:H2+2OH--2e-===2H2OD.该装置中a极为正极,发生氧化反应2.铁锈的成分中含有铁的氧化物、铁的氢氧化物。
研究证明,铁器的生锈与大气中的氧气、水蒸气有关。
下列做法中最有利于减缓铁器生锈的是( ).A.铁锅用完后用水刷洗干净其表面的油污B.久置不用的铁刀涂抹凡士林在空气中保存C.将铁壶盛水后保存D.铁勺、铁铲放在阴湿处保存3.如图所示,下列叙述正确的是( ).A.Y为阴极,发生还原反应B.X为正极,发生氧化反应C.Y与滤纸接触处有氧气生成D.X与滤纸接触处变红4.下列有关金属的说法正确的是( ).A.银器在空气中变暗后一定条件下被还原又会变光亮B.当镀锌铁制品的镀层破损时,镀层不能对铁制品起保护作用C.不锈钢不生锈是因为表面有保护膜D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀5.有一种锂电池,用金属锂和石墨做电极材料,电解质溶液是由四氯铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯()中而形成的,电池总反应方程式为:8Li+3SOCl2===6LiCl+Li2SO3+2S,下列叙述中正确的是( ).A.电解质溶液中混入水,对电池反应无影响B.金属锂作电池的正极,石墨作电池的负极C.电池工做过程中,亚硫酰氯(SOCl2)被还原为Li2SO3D.电池工做过程中,金属锂提供的电子与正极区析出硫的物质的量之比为4∶16.下列叙述中,可以说明金属甲的活动性比金属乙的活动性强的是( ).A.在氧化还原反应中,甲原子失去的电子比乙原子失去的电子多B.同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强C.甲能跟稀盐酸反应放出氢气而乙不能D.将甲、乙做电极组成原电池时,甲是正极7.下列关于实验现象的描述不正确的是( ).A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡B.用锌做阳极,铁片做阴极,电解氯化锌溶液,铁片表面出现一层锌C.把铜片插入三氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁D.把锌粒放入盛有盐酸的试管中,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速率加快8.我国第五套人民币中的一元硬币材料为钢芯镀镍,依据你所掌握的电镀原理,你认为硬币制作时,钢芯应该做( ).A.正极B.负极C.阳极D.阴极9.复习电化学知识后,某学生设计了一个“黑笔写彩字”的趣味实验。
滤纸先用某混合溶液浸湿,然后平铺在一块铂片上,右端是C、Cu两电极浸入氯化铁溶液中,电路接通后,用铅笔在滤纸上写字,会出现彩色字迹。
据此判断电极材料与反应现象均正确的是( ).10.关于如图所示装置的叙述正确的是( ).A.甲乙装置中的锌片都做负极B.甲乙装置中的溶液内的H+在铜片上被还原C.甲乙装置中锌片上发生的反应都是还原反应D.甲装置中铜片上有气泡生成,乙装置中的铜片质量减小11.可以将反应Zn+Br2===ZnBr2设计成原电池,下列四个电极反应:①Br2+2e-===2Br-②2Br--2e-===Br2③Zn-2e-===Zn2+④Zn2++2e-===Zn其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的是( ).A.②和③ B.②和① C.③和①D.④和①12.据报道,某海军航空站安装了一台250 kW的MCFC型的燃料电池。
该电池不仅能为航空站提供电能,同时还供应水蒸气,其工作温度为600~700 ℃,所用的燃料是H2,电解质是熔融的K2CO3。
已知该电池的总反应式为:2H2+O2===2H2O,正极的电极反应是:O2+4e-+2CO2===2CO,则下列说法正确的是( ).A.放电时,负极反应为:H2-2e-===2H+B.电池工作时,电解质中的CO移向电池的负极C.该燃料电池供应1 mol水蒸气时转移电子的物质的量为4 molD.放电过程中,电池中的Na2CO3的物质的量逐渐增大13.关于下图所示各装置的叙述中,正确的是( ).A.装置①为原电池,总反应是:Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+B.装置①中,铁做负极,电极反应式为:Fe3++e-===Fe2+C.装置②通电一段时间后石墨Ⅱ电极附近溶液红褐色加深D.若用装置③精炼铜,则d极为粗铜,c极为纯铜,电解质溶液为CuSO4溶液14.将0.1 L含有0.02 mol CuSO4和0.01 mol NaCl的水溶液用惰性电极电解。
电解一段时间后,某电极的质量增加了0.64 g。
下列说法正确的是( ).A.质量增加的电极为阳极B.电解过程中电子转移数为0.02N AC.电解过程中某电极上只有Cl2产生D.电解过程中pH增大15.用惰性电极分别电解下列各物质水溶液一段时间后,向剩余电解质溶液中加入适量水能使溶液恢复到电解前浓度的是( ).A.AgNO3 B.Na2SO4 C.CuCl2 D.KCl16.如图有关电化学的图示,完全正确的是( ).17.获得“863”计划和中科院“百人计划”支持的环境友好型铝碘电池已研制成功,电解质为AlI3溶液,已知电池总反应为:2Al+3I2===2AlI3。
下列说法不正确的是( ).A.该电池负极的电极反应为:Al-3e-===Al3+B.电池工作时,溶液中的铝离子向正极移动C.消耗相同质量金属时,用锂做负极时,产生电子的物质的量比铝多D.该电池可能是一种可充电的二次电池18.用铂电极电解CuCl2与CuSO4的混合溶液(浓度均为2 mol/L)50 mL,当阴极析出9.6 g固体时,标准状况下阳极得到的气体的体积是( ).A.3.36 L B.2.8 L C.6.72 L D.4.48 L第Ⅱ卷(非选择题,共46分)二、非选择题(共46分)19.(2009·济南模拟)某化学研究小组以铜为电极电解饱和食盐水,探究过程如下:实验1:如右图所示连接装置,电源接通后,与电池负极相连的铜丝上有大量气泡产生;与电池正极相连的铜丝由粗变细。
电解开始30 s内,阳极附近出现白色浑浊,然后开始出现橙黄色浑浊,此时测定溶液的pH约为10。
随着沉淀量的逐渐增加,橙黄色沉淀慢慢聚集在试管底部,溶液始终未出现蓝色。
实验2:将实验1中试管底部的橙黄色沉淀取出,分装在两支小试管中,以后的操作和现象如下:阅读资料:常见铜的化合物颜色如下:请回答下列问题:(1)铜的常见正化合价为________、________,最终试管底部橙黄色沉淀的化学式为____________________________________。
(2)阴极上发生的反应为__________________;阳极上发生的反应为______________________。
(3)写出实验2中①②的离子方程式:①________________________________,②________________________________。
20.海水中蕴藏着丰富的资源。
海水综合利用的流程图如下:(1)用NaCl做原料可以得到多种产品。
①工业上由NaCl制备金属钠的化学方程式是____________________。
②实验室用惰性电极电解100 mL NaCl溶液,若阴阳两极均得到112 mL气体(标准状况),则所得溶液的pH为__________(忽略反应前后溶液的体积变化)。
③电解氯化钠稀溶液可制备“84”消毒液,通电时氯气被溶液完全吸收,若所得消毒液仅含一种溶质,写出相应的化学方程式______________________________。
(2)分离出粗盐后的卤水中蕴含着丰富的镁资源,经转化后可获得MgCl2粗产品。
从卤水中提取镁的步骤为:a.将海边大量存在的贝壳煅烧成石灰,并将石灰制成石灰乳;b.将石灰乳加入到海水沉淀池中经过滤得到Mg(OH)2沉淀;c.在Mg(OH)2沉淀中加入盐酸得到MgCl2溶液,再经蒸发结晶得到MgCl2·6H2O;d.将MgCl2·6H2O在一定条件下加热得到无水MgCl2;e.电解熔融的氯化镁可得到Mg。
①步骤d中的“一定条件”指的是__________,目的是____________________。
②上述提取镁的流程中,为了降低成本,减少污染,可以采取很多措施,请写出其中一点______。
③有同学认为:步骤b后可加热Mg(OH)2得到MgO,再电解熔融的MgO制金属镁,这样可简化实验步骤,体现实验的简约性原则。
你同意该同学的想法吗?为什么?______________________________________________21.如图是以铅蓄电池为电源,模拟氯碱工业电解饱和食盐水的装置图(C、D均为石墨电极)。
已知:铅蓄电池在放电时发生下列电极反应:负极Pb+SO-2e-===PbSO4正极PbO2+4H++SO+2e-===PbSO4+2H2O(1)请写出电解饱和食盐水的化学方程式________________________________。
(2)若在电解池中C极一侧滴酚酞溶液,电解一段时间后未呈红色,说明铅蓄电池的A极为________________极。
(3)用铅蓄电池电解1 L饱和食盐水(食盐水足量、密度为1.15 g/cm3)时,①若收集到11.2 L(标准状况下)氯气,则至少转移电子__________mol。
②若铅蓄电池消耗H2SO42 mol,则可收集到H2的体积(标准状况下)为__________L。
③若消耗硫酸a mol,电解后除去隔膜,所得溶液中NaOH的质量分数表达式为(假设氯气全部排出)________________________(用含a的代数式表达)。
22.按照下图所示接通线路,反应一段时间后,回答下列问题(假设所提供的电能可以保证电解反应的顺利进行):(1)U形管内发生什么现象?__________________________________________。
(2)写出有关反应的化学方程式:A:____________,a:____________________________________________,B:____________________________________________。
(3)在a、b两烧杯中发生的现象:____________________________________________。
(4)如果小烧杯中有0.508 g碘析出,则大烧杯中负极减轻________g。
参考答案一、选择题(每小题3分,共54分)1.解析:该装置的左边是燃料电池,右边是电解池。