電化學(xué)專題復(fù)習(xí)

1、電化學(xué)專題復(fù)習(xí) 復(fù)習(xí)方法導(dǎo)引要點(diǎn)提示名師解讀了解原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施了解電解池的工作原理能寫出電解的電極反應(yīng)式和總方程式能進(jìn)行電化學(xué)的有關(guān)簡單計(jì)算本部分知識常見的考查點(diǎn)為：原電池的工作原理及電極方程式的書寫、判斷；金屬腐蝕的類型判斷與防護(hù)；以新信息為載體，考查燃料電池的工作原理及電極方程式的書寫。常見的考查形式為：以選擇或填空的形式考查對電解原理的理解和有關(guān)電解產(chǎn)物的簡單計(jì)算，如電極、電解方程式的書寫與判斷、電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向以及電解質(zhì)溶液的復(fù)原等；有關(guān)計(jì)算則主

2、要利用電子守恒來進(jìn)行。基礎(chǔ)知識梳理1.原電池、電解池的構(gòu)成與異同對比原電池電解池含義將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置構(gòu)成條件活潑性不同的兩電極(燃料電池例外)電解質(zhì)溶液形成閉合回路兩個(gè)電極、直流電源電解質(zhì)溶液形成閉合回路 電極種類及變化兩電極材料均能與電解質(zhì)溶液反應(yīng)時(shí)，比較活潑的作負(fù)極，被腐蝕只有一種能與電解質(zhì)溶液反應(yīng)時(shí)，能電解質(zhì)溶液反應(yīng)的作負(fù)極，被腐蝕燃料電極中還原劑在負(fù)極上反應(yīng)陽極：材料不是惰性電極(Au、Pt、C)時(shí)，本身失去電子被腐蝕陰極：與電源負(fù)極相連，本身受保護(hù)。電極反應(yīng)負(fù)極：金屬失電子為氧化反應(yīng)正極：電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子為還原反應(yīng)陽極：溶液中的陰離子或非惰性

3、電極本身失電子為氧化反應(yīng)陰極：電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子為還原反應(yīng)電路分析外電路中電子由負(fù)極流出經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到正極；內(nèi)部電路一般是由離子的定向移動(dòng)并在電極上發(fā)生電子的得失外電路中電子從陽極流入電源的正極再由電源負(fù)極流出轉(zhuǎn)移至陰極；內(nèi)部電路是由離子的定向移動(dòng)并在電極上發(fā)生電子的得失2一般電解池與電鍍池、電解精煉池的異同電解池電鍍池電解精煉池電極材料無特殊要求陽極：鍍層金屬(M)陰極：待鍍金屬陽極：需要提純的金屬(M)陰極：相應(yīng)的純金屬電解質(zhì)依電解目的確定必須含鍍層金屬的離子必須含需要提純的金屬離子電極反應(yīng)特點(diǎn)依電解目的確定陰陽兩極反應(yīng)物與生成物互逆陽極：M-n e-=Mn+陰極：Mn+ +n e-

4、=M陰陽兩極反應(yīng)物與生成物互逆。陽極：M-n e-=Mn+陰極：Mn+ +n e-=M電解質(zhì)溶液變化電解質(zhì)電離出離子或水參與反應(yīng)只有鍍層金屬的單質(zhì)與離子參與反應(yīng)陽極：被提純金屬及比它活潑的金屬單質(zhì)失電子陰極：被提純金屬陽離子得電子3電解過程中離子的放電順序陽極：陽極金屬（除Pt、Au外）>I->Br->Cl-> OH-> 含氧酸根等陰極：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+> H+(酸)> Pb2+>Sn2+>Fe2+> Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>

5、K+說明：當(dāng)溶液中H+只來源于水的電離時(shí)，其放電順序介于Zn2+、Al3+之間；若H+濃度與金屬離子濃度相差不大時(shí)，其放電順序介于Cu2+、Fe2+之間。4金屬的腐蝕及防護(hù)金屬腐蝕是指金屬失去電子被氧化的過程，依腐蝕的原理可分為化學(xué)腐蝕與電化腐蝕。（1）化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較：化學(xué)腐蝕電化腐蝕含義金屬與接觸到的氣體（如O2、Cl2、SO2等）或非電解質(zhì)液體（如石油）等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失去電子而被氧化電子轉(zhuǎn)移方式金屬將電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑金屬將電子通過導(dǎo)線轉(zhuǎn)移給氧化劑電流 無電流產(chǎn)生 有微弱的電流產(chǎn)生舉例金屬與O2、Cl

6、直接反應(yīng)鋼鐵在潮濕的空氣中生銹（2）金屬腐蝕速率與腐蝕方式關(guān)系電解池陽極金屬原電池負(fù)極金屬化學(xué)腐蝕原電池正極金屬電解池陰極金屬同一金屬所處的環(huán)境不同腐蝕快慢不同（同濃度時(shí)）：強(qiáng)電解質(zhì)弱電解質(zhì)非電解質(zhì)（3）金屬防護(hù)：金屬防護(hù)可從改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)、隔斷金屬表面與空氣、水等介質(zhì)接觸等方面進(jìn)行。金屬防腐蝕能力：改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)電解池陰極金屬原電池正極金屬金屬表面處理方法規(guī)律提煉一、原電池電極的判斷和電極方程式的書寫1原電池正負(fù)極的判斷2原電池電極方程式的書寫。常見電極反應(yīng)式總結(jié)如下： 一般情況下活潑的金屬失去電子：M-n e-=Mn+ 負(fù)極 酸型：2H2-4e-=4H+（CH4+2H2O-8e-=CO

7、2+8H+） 燃料電池 原電池 堿型：2H2+4OH-4e-= 4H2O(CH4+10OH-8e-= CO32-+7H2O) 一般情況（負(fù)極能與電解質(zhì)反應(yīng)）：溶液中的陽離子（或氧化劑）得到電子 特殊情況（負(fù)極不能與電解質(zhì)反應(yīng)如吸氧腐蝕型）：O2+2H2O+4e-=4OH- 正極 酸型：O2+4H+4e=2H2O 燃料電池 堿型：O2+2H2O+4e=4OH-注：酸(堿)型是指電解質(zhì)溶液為酸(堿)溶液，括號中的電極反應(yīng)式表示CH4代替氫時(shí)情況。二.電解規(guī)律（惰性陽極電解） 電解類型（aq）電解本質(zhì)陰極反應(yīng) 陽極反應(yīng)電極附近PH溶液PH復(fù)原應(yīng)加物質(zhì)比鋅活潑金屬的含氧酸鹽含氧酸強(qiáng)堿電解水4H+4e-

8、=2H24OH-4e-=O2+2H2O陰極增大陽極減小不變水減小增大比鋁金屬性弱的無氧酸鹽，以CuCl2為例電解電解質(zhì)Cu2+2e=Cu2Cl-2e=Cl2 / /CuCl2無氧酸，以HCl為例2H+2e-=H22Cl-2e=Cl2陰極增大增大HCl氣體比鋁金屬性弱的含氧酸以CuSO4為例電解鹽和水Cu2+2e-=Cu4OH-4e=O2+2H2O陽極減小減小CuO或CuCO3比氫活潑金屬的無氧酸鹽，以NaCl為例2H+2e-=H22Cl-2e=Cl2陰極增大增大HCl氣體三、有關(guān)電化學(xué)的計(jì)算原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)測定的計(jì)算、根據(jù)

9、電荷量求產(chǎn)物的量與根據(jù)產(chǎn)物的量求電荷量的計(jì)算等。不論哪類計(jì)算，均可概括為下列三種方法：1.根據(jù)電子守恒計(jì)算：用于串聯(lián)電路，陰、陽兩極產(chǎn)物，正、負(fù)兩極產(chǎn)物，相同電荷量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。2.根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列出比例計(jì)算。3.根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：借助電子得失守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式。四、考題類型與解題思維建模題型1：電化裝置類型的判斷例1：下列裝置不可能構(gòu)成原電池的是( )分析：A完全符合經(jīng)典原電池的構(gòu)成條件，B中雖然鐵與食鹽水不直接反應(yīng)，但食鹽水中溶解的氧氣能氧化單質(zhì)鐵，故B仍能以原電池方

10、式進(jìn)行反應(yīng)(負(fù)極為鐵失去電子，正極為C，反應(yīng)為2H2O+O2+4e-=4OH-)，C中電極材料相同，無法構(gòu)成原電池，D中甲烷與氧氣分別通入到兩個(gè)電極上并被電極吸附而發(fā)生反應(yīng)，可構(gòu)成原電池，答案為C。答案：C【解題思維建模】能否構(gòu)成原電池可以根據(jù)構(gòu)成的三個(gè)條件來判斷。若當(dāng)電極材料均不能與電解質(zhì)直接反應(yīng)，題中又沒有提供其它氧化劑時(shí)，該類裝置均可從電解質(zhì)溶液中溶解的氧氣可能參與反應(yīng)角度來考慮。題型2：氧化還原反應(yīng)與原電池關(guān)系例2：若要使2Fe3+Fe=3Fe2+在反應(yīng)中產(chǎn)生電流，下面裝置可以達(dá)到此目的是( )ABCD負(fù)極FeFeZnFe正極CuCFeAg電解質(zhì)溶液FeCl2Fe(NO3)3Fe2(S

11、O4)3CuSO4分析：由于該反應(yīng)的鐵是還原劑且鐵本身是導(dǎo)體，故在原電池中鐵應(yīng)作為負(fù)極，而正極材料應(yīng)是失電子能力比鐵弱的導(dǎo)體材料，F(xiàn)e3+是氧化劑，故原電池中電解質(zhì)應(yīng)是可溶性鐵鹽。答案：B【解題思維建模】此類試題中，若還原劑本身是導(dǎo)體，則原電池的負(fù)極就是該還原劑，若不是導(dǎo)體，則負(fù)極可以是多種導(dǎo)體材料，氧化劑若屬于電解質(zhì)，則氧化劑應(yīng)是與原電池反應(yīng)具有相同離子的氧化性電解質(zhì)。題型3：新型電池工作原理分析例3：（2014·全國理綜II）2013年3月我國科學(xué)家報(bào)道了如圖所示的水溶液鋰離子電池體系。下列敘述錯(cuò)誤的是（ ）Aa為電池的正極B電池充電反應(yīng)為LiMn2O4=Li1-xMn2O4+x

12、 LiC放電時(shí)，a極鋰的化合價(jià)發(fā)生變化D放電時(shí)，溶液中的Li+從b向a遷移分析：根據(jù)題給裝置圖判斷，電極b是原電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為Li-e- =Li+，則電極a是原電池的正極，A項(xiàng)正確；根據(jù)正負(fù)極的電極反應(yīng)可知，電池充電反應(yīng)為LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi，B項(xiàng)正確；放電時(shí)，a極錳的化合價(jià)發(fā)生變化，Li的化合價(jià)沒有變化，C項(xiàng)錯(cuò)誤；放電時(shí)，溶液中的Li+從b向a遷移，D項(xiàng)正確。答案：C【解題思維建?！繜o論什么樣的新型電池，總有一個(gè)氧化還原反應(yīng)作為理論基礎(chǔ)。找出得、失電子的物質(zhì)就是此類試題的突破口。原電池工作中離子定向移動(dòng)方向是一個(gè)易錯(cuò)點(diǎn)，應(yīng)明確負(fù)極是帶正電的；另外兩個(gè)電極上的反

13、應(yīng)相加應(yīng)該與電池總反應(yīng)相同。題型4：電解過程分析Fe C K1 K2 飽和NaCl溶液 G例4：如下圖，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U形管中，下列分析正確的是（ ）A K1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H+2eH2B K1閉合，石墨棒周圍溶液pH逐漸升高C K2閉合，鐵棒不會被腐蝕，屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法D K2閉合，電路中通過0.002NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生0.001mol氣體分析：K1閉合時(shí)，該裝置構(gòu)成了FeCNaCl溶液的原電池，鐵作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)是2Fe-4e-=2Fe2+，A項(xiàng)錯(cuò)誤；K1閉合C棒作正極，發(fā)生的電極反應(yīng)式2H2O+O2+4e-=4OH-，故石墨

14、棒周圍溶液pH逐漸升高，B項(xiàng)正確；K2閉合時(shí)，該裝置構(gòu)成了FeC外加電源的電解池，C作陽極，F(xiàn)e作陰極而不被腐蝕，該方法稱為外加電流的陰極保護(hù)法，C項(xiàng)錯(cuò)誤；K2閉合時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式是2Cl-2e-=Cl2，陰極的電極反應(yīng)式2H+2e-=H2，所以當(dāng)電路中通過0.002NA個(gè)（相當(dāng)于0.002mol）電子時(shí)，生成H2和Cl2的物質(zhì)的量均為0.001mol，則兩極共產(chǎn)生0.002mol氣體，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：B【解題思維建?！坑型饨与娫吹谋厝皇请娊夥磻?yīng)，然后分析電極的電極材料找出陰陽極。也可根據(jù)電極變化來判斷陰陽極：電極增重必然析出金屬單質(zhì)，是陰極，減輕則只能是陽極；有氣泡出現(xiàn)則是溶液中的離子放

15、電。無論怎樣，得失電子或轉(zhuǎn)移電子總數(shù)守恒。題型5：可逆電池的放電與充電過程分析例5：鋰離子電池已經(jīng)成為新一代實(shí)用化的蓄電池，該電池具有能量密度大、電壓高的特性。鋰離子電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式為負(fù)極反應(yīng)：C6Li-xe-=C6Li1-x+xLi+（C6Li表示鋰原子嵌入石墨形成復(fù)合材料）正極反應(yīng)：Li1-xMO2+xLi+xe-=LiMO2（LiMO2表示含鋰的過渡金屬氧化物）下列有關(guān)說法正確的是 （ ）A鋰離子電池充電時(shí)電池反應(yīng)為C6Li+Li1-xMO2=LiMO2+C6Li1-xB電池反應(yīng)中，鋰、鋅、銀、鉛各失去1mol電子，金屬鋰所消耗的質(zhì)量最小C鋰離子電池放電時(shí)電池內(nèi)部Li+向負(fù)極移動(dòng)D

16、鋰離子電池充電時(shí)陰極反應(yīng)為C6Li1-x+x Li+x e-=C6Li分析：因?yàn)殇嚨南鄬υ淤|(zhì)量最小，B項(xiàng)正確；電池溶液中陽離子移動(dòng)正極，C項(xiàng)錯(cuò)誤；電池放電時(shí)總反應(yīng)為放電時(shí)兩電極反應(yīng)的疊加：C6Li+Li1-xMO2LiMO2+C6Li1-x，原電池充電反應(yīng)是放電反應(yīng)的逆反應(yīng)：LiMO2+C6Li1-x C6Li+Li1-xMO2，A項(xiàng)錯(cuò)誤；原電池充電時(shí)相當(dāng)于電解池，其原來的負(fù)極與電源負(fù)極相連作陰極，且陰極的電極反應(yīng)是放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)的逆反應(yīng)，D項(xiàng)正確。答案：BD【解題思維建?！吭姵爻潆姾头烹姇r(shí)：電池反應(yīng)式、電極反應(yīng)式均互為逆反應(yīng)；充電時(shí)連接方法：原電池的負(fù)極連接直流電源的負(fù)極，（即使電子移動(dòng)

17、方向相反）。題型6：電解原理的應(yīng)用例6：（2014·廣東理綜化學(xué)卷）某同學(xué)組裝了下圖所示的電化學(xué)裝置，電極Al，其它均為Cu，則（ ）A電流方向：電極A電極B電極發(fā)生還原反應(yīng)C電極逐漸溶解D電極的電極反應(yīng)：Cu2+ + 2e- = Cu 分析：注意左邊兩個(gè)燒杯形成雙桶原電池，最右邊燒杯是電鍍池。各電極名稱依次是（負(fù)極）（正極）（陽極）（陰極）電子從經(jīng)A流向，電流方向相反， A項(xiàng)正確。Al鋁是金屬失電子，還原劑發(fā)生氧化反應(yīng)。極上有銅析出，C項(xiàng)錯(cuò)誤。陽極銅溶解，陰析銅析出，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：A【解題思維建?！侩娊獾膽?yīng)用主要是分清與原電池“+”、“-”極相連的電

18、極是什么，本實(shí)驗(yàn)想達(dá)到什么目的，是電鍍還是精煉。然后，回答電極反應(yīng)、電極現(xiàn)象等問題則迎刃而解。題型7：電解中的相關(guān)計(jì)算例7：將質(zhì)量相等的銅片和鉑片插入足量硫酸銅溶液中，銅片與電源正極相連鉑片與電源負(fù)極相連，以電流強(qiáng)度1A通電10min，然后反接電源，以電流強(qiáng)度2A繼續(xù)通電10min。下列表示銅電極、鉑電極、電解池中產(chǎn)生氣體的質(zhì)量和電解時(shí)間的關(guān)系圖正確的是（ ） A B C D分析：由于反應(yīng)后電流強(qiáng)度是開始時(shí)的2倍，故在相同的時(shí)間內(nèi)，兩種情況下通過電路的電量反接時(shí)是正接時(shí)的2倍，故有下列數(shù)量關(guān)系陰極陽極銅電極變化鉑電極變化氣體成份與數(shù)量前10min鉑銅溶解mg析出mgCu無氣體生成后10min銅鉑析出2mg Cu放出氧氣m(O2)=2m÷64×2÷4×32=0.25mg前10min銅電極質(zhì)量減小，后10min質(zhì)量增大且增加量是溶解量的2倍，A項(xiàng)錯(cuò)誤，C項(xiàng)正確；前10min內(nèi)鉑電極質(zhì)量增加，后10min鉑電極質(zhì)量減小，但當(dāng)銅全部溶解后鉑電極質(zhì)量保持不變，前10min內(nèi)沒有氣體生成，后10min內(nèi)會一直生成氧氣B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)誤。答案：BC【解題思維建模】電解過程中若陽極不是惰性電極，則陽極本身會失去電子被腐蝕掉，有關(guān)量計(jì)算中要注意利用陰陽兩極上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目及電路中通過的電子數(shù)目相等這一原理。題型8：金屬腐蝕與防護(hù)方法例8：(201