10衡水中學(xué)高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)資料-電化學(xué)基礎(chǔ)

衡水中學(xué)高三化學(xué)一輪復(fù)習(xí)資料——電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)——原電池化學(xué)電源1．概念原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2．工作原理以銅鋅原電池為例(1)原理分析電極名稱負(fù)極正極電極材料鋅片銅片電極反應(yīng)Zn－2e－=Zn2＋Cu2＋＋2e－=Cu反應(yīng)類型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子流向由Zn沿導(dǎo)線流向Cu鹽橋中離子移向鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向正極，Cl－移向負(fù)極(2)兩種裝置比較①鹽橋作用：a.連接內(nèi)電路形成閉合回路。b.維持兩電極電勢差(中和電荷)，使電池能持續(xù)提供電流。②裝置Ⅰ中有部分Zn與Cu2＋直接反應(yīng)，使電池效率降低；裝置Ⅱ中使Zn與Cu2＋隔離，電池效率提高，電流穩(wěn)定。3．原電池的構(gòu)成條件(1)兩個活潑性不同的電極(材料可以是金屬或?qū)щ姷姆墙饘?。①負(fù)極：活潑性較強(qiáng)的金屬。②正極：活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬。(2)電極均插入電解質(zhì)溶液中。(3)構(gòu)成閉合回路(兩電極接觸或用導(dǎo)線連接)。(4)能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)?？键c(diǎn)闡釋：1．原電池正、負(fù)極的判斷2．原電池電極反應(yīng)式的書寫(1)一般電極反應(yīng)式的書寫(2)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫eq\x(\a\al(復(fù)雜電極,反應(yīng)式))＝eq\x(總反應(yīng)式)－eq\x(\a\al(較簡單一極的,電極反應(yīng)式))如CH4酸性燃料電池中CH4＋2O2=CO2＋2H2O……總反應(yīng)式2O2＋8H＋＋8e－=4H2O……正極反應(yīng)式CH4＋2H2O－8e－=CO2＋8H＋……負(fù)極反應(yīng)式考點(diǎn)二原電池原理的應(yīng)用1．比較金屬活動性強(qiáng)弱兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。如有兩種金屬A和B，用導(dǎo)線將A和B連接后，插入到稀硫酸中，一段時間后，若觀察到A極溶解，而B極上有氣體放出，則說明A作負(fù)極，B作正極，則可以推出金屬活動性A>B。2．加快氧化還原反應(yīng)的速率一個自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)成原電池時反應(yīng)速率增大。例如，在Zn與稀H2SO4反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液能使產(chǎn)生H2的反應(yīng)速率加快。3．用于金屬的防護(hù)使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。例如，要保護(hù)一個鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。4．設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源(1)首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)。(2)根據(jù)原電池的反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液。如：根據(jù)反應(yīng)2FeCl3＋Cu=2FeCl2＋CuCl2設(shè)計(jì)的原電池為：考點(diǎn)闡釋：(1)能設(shè)計(jì)成原電池的反應(yīng)一定是放熱的氧化還原反應(yīng)，吸熱反應(yīng)不可能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。(2)利用原電池原理可加快制氫氣的速率，但可能影響生成氫氣的量。需注意生成氫氣的總量是取決于金屬的量還是取決于酸的量。(3)設(shè)計(jì)原電池時，負(fù)極材料確定之后，正極材料的選擇范圍較廣，只要合理都可以?？键c(diǎn)三化學(xué)電源1．一次電池(以堿性鋅錳干電池為例)負(fù)極(Zn)，電極反應(yīng)式：Zn－2e－＋2OH－=Zn(OH)2正極(MnO2)，電極反應(yīng)式：2MnO2＋2H2O＋2e－=2MnOOH＋2OH－總反應(yīng)：Zn＋2MnO2＋2H2O=Zn(OH)2＋2MnOOH2．二次電池(以鉛蓄電池為例)(1)負(fù)極反應(yīng)：Pb－2e－＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4(逆向?yàn)槌潆姇r陰極反應(yīng))。(2)正極反應(yīng)：PbO2＋2e－＋4H＋＋SOeq\o\al(2－,4)=PbSO4＋2H2O；(逆向?yàn)槌潆姇r陽極反應(yīng))。(3)總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)＋2H2O(l)(逆向?yàn)槌潆姇r總反應(yīng))。3．燃料電池(1)氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池。酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式2H2－4e－=4H＋2H2＋4OH－－4e－=4H2O正極反應(yīng)式O2＋4H＋＋4e－=2H2OO2＋2H2O＋4e－=4OH－電池總反應(yīng)2H2＋O2=2H2O(2)燃料電池的電極本身不參與反應(yīng)，燃料和氧化劑連續(xù)地由外部供給?？键c(diǎn)闡釋：燃料電池電極反應(yīng)式的書寫第一步：寫出電池總反應(yīng)式：燃料電池的總反應(yīng)與燃料的燃燒反應(yīng)一致，若產(chǎn)物能和電解質(zhì)反應(yīng)則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。如甲烷燃料電池(電解質(zhì)為NaOH溶液)的反應(yīng)式為：CH4＋2O2=CO2＋2H2O①CO2＋2NaOH=Na2CO3＋H2O②①式＋②式得燃料電池總反應(yīng)式為CH4＋2O2＋2NaOH=Na2CO3＋3H2O。第二步：寫出電池的正極反應(yīng)式：根據(jù)燃料電池的特點(diǎn)，一般在正極上發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)都是O2，電解質(zhì)溶液不同，其電極反應(yīng)有所不同，其實(shí)，我們只要熟記以下四種情況：a．酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O。b．堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－。c．固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2－)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋4e－=2O2－。d．熔融碳酸鹽(如：熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式：O2＋2CO2＋4e－=2COeq\o\al(2－,3)。第三步：根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出電池的負(fù)極反應(yīng)式：電池的總反應(yīng)式－電池正極反應(yīng)式＝電池負(fù)極反應(yīng)式，注意在將兩個反應(yīng)式相減時，要約去正極的反應(yīng)物O2。第二節(jié)——電解池金屬腐蝕與防護(hù)考點(diǎn)一電解原理1．電解、電解池(1)電解：電解質(zhì)溶液eq\a\vs4\al(\f(通電,))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up11(陰極),\s\do4()))eq\a\vs4\al(還原反應(yīng))eq\a\vs4\al(\o(→,\s\up11(陽極),\s\do4()))eq\a\vs4\al(氧化反應(yīng))(2)電解池：由電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。2．電解池的組成和工作原理(惰性電極電解CuCl2溶液)總反應(yīng)的離子方程式：Cu2＋＋2Cl－eq\o(=,\s\up17(電解))Cu＋Cl2↑考點(diǎn)闡釋：2．電極反應(yīng)式的書寫(1)首先判斷陰、陽極，分析電極材料，判斷是電極材料放電還是溶液中的離子放電。陽極為金屬活性電極時，電極材料放電。(2)再分析溶液中的離子種類，根據(jù)離子放電順序，分析電極反應(yīng)，并判斷電極產(chǎn)物，寫出電極反應(yīng)式。(3)電解水溶液時，應(yīng)注意放電順序中H＋、OH－之后的離子一般不參與放電反應(yīng)。3．電解化學(xué)方程式的書寫(1)必須在長等號上標(biāo)明通電或電解。(2)只是電解質(zhì)被電解，電解化學(xué)方程式中只寫電解質(zhì)及電解產(chǎn)物。如電解CuCl2溶液：CuCl2eq\o(=,\s\up17(電解))Cu＋Cl2↑。(3)只有水被電解，只寫水及電解產(chǎn)物即可。如：電解稀硫酸、電解NaOH溶液、電解Na2SO4溶液時，化學(xué)方程式可以寫為：2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))2H2↑＋O2↑。(4)電解質(zhì)、水同時被電解，則都要寫成反應(yīng)物。如電解飽和食鹽水：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))H2↑＋Cl2↑＋2NaOH。4．以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型和規(guī)律考點(diǎn)二電解原理的應(yīng)用2．電解精煉銅3．電鍍銅4．電解冶煉鈉考點(diǎn)闡釋：電解池中有關(guān)量的計(jì)算或判斷電解池中有關(guān)量的計(jì)算或判斷主要包括以下幾方面：根據(jù)直流電源提供的電量求產(chǎn)物的量(析出固體的質(zhì)量、產(chǎn)生氣體的體積等)、溶液的pH、相對原子質(zhì)量或某元素的化合價、化學(xué)式等。有如下解題方法：考點(diǎn)三與電化學(xué)有關(guān)的定量計(jì)算1．計(jì)算類型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)的計(jì)算、產(chǎn)物的量與電量關(guān)系的計(jì)算等。2．三種方法(1)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)式列出比例式計(jì)算。(2)根據(jù)電子守恒計(jì)算①用于串聯(lián)電路中陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中通過的電子數(shù)相