2022年高考化學(xué)大串講 專題12 電化學(xué)教案

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1、2022年高考化學(xué)大串講 專題12 電化學(xué)教案一原電池工作原理1工作原理示意圖(以銅鋅原電池為例)2原電池電極的判斷3. 原電池的負極一般，在原電池反應(yīng)中活潑金屬作負極包含兩層含義：(1) “活潑”是指相對活潑而不是絕對活潑。 (2) 在大部分原電池反應(yīng)中，金屬活動性較強的一極作負極，另一電極作正極。但在某些特殊條件下例外，例如： 冷的濃硝酸作電解質(zhì)溶液，金屬鐵或鋁與金屬銅作電極時，鐵或鋁在冷的濃硝酸中鈍化，金屬活動性弱的銅與濃硝酸發(fā)生氧化反應(yīng)作負極。 NaOH溶液作電解質(zhì)溶液，金屬鎂與金屬鋁作電極時，因鋁能與NaOH溶液反應(yīng)，作負極，而金屬活動性強的鎂只能作正極。4. 原電池的設(shè)計從理論上講

2、，能自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)均可以設(shè)計成原電池，實際設(shè)計時應(yīng)注意以下幾點： 負極(還原性較強的物質(zhì))； 正極是活動性較差的金屬或能導(dǎo)電的非金屬； 電解質(zhì)溶液：兩電極浸入電解質(zhì)溶液中，陰離子移向負極，陽離子移向正極。例1 關(guān)于下列各裝置圖的敘述不正確的是 A 用圖裝置實現(xiàn)鐵上鍍銅，a 極為銅，電解質(zhì)溶液可以是CuSO4溶液B 圖裝置鹽橋中 KCl的 Cl移向乙燒杯C 圖裝置中鋼閘門應(yīng)與外接電源的負極相連獲得保護D 圖兩個裝置中通過導(dǎo)線的電子數(shù)相同時，消耗負極材料的物質(zhì)的量不同【答案】B例2鋅-空氣電池（原理如下圖）適宜用作城市電動車的動力電源。該電池放電時Zn轉(zhuǎn)化為ZnO。該電池工作時下列說法正確

3、的是（ ）A 該電池的正極反應(yīng)為Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2B 該電池放電時電子經(jīng)氫氧化鉀溶液向石墨電極移動C 該電池的鋅電極是負極D 氧氣在石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)【答案】C二原電池原理的應(yīng)用1加快氧化還原反應(yīng)的速率例如：在鋅與稀硫酸反應(yīng)時加入少量CuSO4溶液，能使產(chǎn)生H2的速率加快。2比較金屬活動性強弱3設(shè)計化學(xué)電池例如：以FeCuCl2=FeCl2Cu為依據(jù)，設(shè)計一個原電池。(1) 將氧化還原反應(yīng)拆成氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個半反應(yīng)，分別作原電池的負極和正極的電極反應(yīng)式。負極：Fe2e=Fe2，正極：Cu2+2e=Cu。(2) 確定電極材料若發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì)為金屬單質(zhì)，可用該金屬

4、直接作負極；若發(fā)生氧化反應(yīng)的為氣體(如H2)或溶液中的還原性離子，可用惰性電極(如Pt、碳棒)作負極。發(fā)生還原反應(yīng)的電極材料一般不如負極材料活潑。本例中可用Fe作負極，用鉑絲或碳棒作正極。(3) 確定電解質(zhì)溶液一般選用反應(yīng)物中的電解質(zhì)溶液即可，如本例中可用CuCl2溶液作電解液。(4) 構(gòu)成閉合回路：將電極用導(dǎo)線連接，使之構(gòu)成閉合回路。4電化學(xué)防護：犧牲陽極的陰極保護法利用原電池原理 負極(陽極)是作保護材料的金屬； 正極(陰極)是被保護的金屬設(shè)備。例3研究電化學(xué)腐蝕及防護的裝置如右圖所示。下列有關(guān)說法錯誤的是（ ）A d為石墨，鐵片腐蝕加快B d為石墨，石墨上電極反應(yīng)為：O2 + 2H2O

5、+ 4e = 4OHC d為鋅塊，鐵片不易被腐蝕D d為鋅塊，鐵片上電極反應(yīng)為：2H+ + 2e = H2【答案】D三電極反應(yīng)式的書寫總的原則同化學(xué)方程式的書寫：先寫反應(yīng)物，再寫生成物，根據(jù)化合價標(biāo)出得失電子數(shù)，再根據(jù)電荷守恒和物料守恒配平，同時注意溶液的酸堿性。1. 先確定原電池的正、負極，列出正、負極上的反應(yīng)物質(zhì)，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。2. 注意負極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質(zhì)溶液中的陰離子應(yīng)寫入負極反應(yīng)式；若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2，且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則水必須寫入正極反應(yīng)式中，且O2生成OH，若電解質(zhì)溶液為酸性，則H必須寫入正極反應(yīng)式中，

6、O2生成水。3. 正、負極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)式。若已知電池反應(yīng)的總反應(yīng)式，可先寫出較易書寫的一極的電極反應(yīng)式，然后在電子守恒的基礎(chǔ)上，總反應(yīng)式減去較易寫出的一極的電極反應(yīng)式，即得到較難寫出的另一極的電極反應(yīng)式。4. 燃料電池電極反應(yīng)中，酸性溶液中不能出現(xiàn)OH，堿性溶液中不能出現(xiàn)H，水溶液中不能出現(xiàn)O2，而熔融電解質(zhì)中O2被還原為O2。例4利用如圖所示裝置(電極均為惰性電極)可吸收SO2，并用陰極排出的溶液吸收NO2。下列關(guān)于該裝置的四種說法，正確的組合是.a為直流電源的負極.陰極的電極反應(yīng)式為：2HSO3-+2H+2e-=S2O42-+2H2O.陽極的電極反應(yīng)式為：SO2+2H2O

7、-2e-=SO42-+4H+.電解時，H+由陰極室通過陽離子交換膜到陽極室A 和 B 和C 和 D 和【答案】C例5 右圖1為甲烷和O2構(gòu)成的燃料電池示意圖，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，圖2為電解AlCl3溶液的裝置，電極材料均為石墨。用該裝置進行實驗，反應(yīng)開始后觀察到x電極附近出現(xiàn)白色沉淀。下列說法正確的是A 圖2中Y電極為陰極B 圖2中總反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2AlCl3+6H2O22Al(OH)3+3Cl2+3H2C 圖1中電解質(zhì)溶液的pH增大D 圖1中的a 電極反應(yīng)式為：CH4-8e-+8OH-=CO2+6H2O【答案】B【解析】根據(jù)所給裝置的特點分析，圖是燃料電池，圖是電解池。反應(yīng)開始后觀

8、察到x電極附近出現(xiàn)白色沉淀為Al(OH)3，說明X是陰極，氫離子放電，產(chǎn)生OH，所以得到Al(OH)3沉淀。故a是負極， A處通入通入甲烷氣體，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為CH410OH-8e-=CO32-7H2O，由于反應(yīng)消耗了OH-，電解質(zhì)溶液的pH減小，A 、C、D均錯誤；X極：2H+2e-=H2，Al3+3OH-= Al(OH)3；Y 極2Cl-2e-=Cl2；總反應(yīng)為2AlCl3+6H2O2Al(OH)3+3Cl2+3H2；B正確。四用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律總結(jié)1電解水型電解質(zhì)(水溶液)電極反應(yīng)式電解物質(zhì)總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原含氧酸(如H2SO4)(如KNO3、Na2S

9、O4) 陽極：4OH4e=O2+2H2O陰極：4H4e=2H2水2H2OO22H2增大減小加H2O強堿(如NaOH)增大加H2O活潑金屬的含氧酸鹽不變加H2O2. 電解電解質(zhì)型電解質(zhì) (水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原無氧酸(如HCl)除HF外陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2酸2HClCl2H2減小增大通入HCl氣體不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)除氟化物外陽極：2Cl2e=Cl2陰極：Cu22e=Cu鹽CuCl2 CuCl2加CuCl2固體3. 放H2生堿型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原活潑金屬的無氧酸鹽(如N

10、aCl)陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2水和鹽2Cl2H2O Cl2H22OH生成新電解質(zhì)增大通入HCl氣體4. 放O2生酸型電解質(zhì)(水溶液)電極方程式電解物質(zhì)總反應(yīng)式電解質(zhì)濃度溶液pH溶液復(fù)原不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)陽極：4OH4e=O22H2O陰極：2Cu24 e=2Cu水和鹽2Cu22H2O2CuO24H生成新電解質(zhì)減小加CuO或CuCO3例6 利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。可用電解LiCl溶液制備LiOH，裝置如下圖所示。下列說法正確的是A 電極B連接電源正極B A極區(qū)電解液為LiCl溶液C 陽極反應(yīng)式為：2H2O+2e-= H2+2OH-D

11、每生成1molH2，有1molLi+通過該離子交換膜【答案】B接電源負極，A不正確：B. A極區(qū)電解液為LiCl溶液，B正確；C. 陽極反應(yīng)式為2Cl+2e-= Cl2，C不正確；D. 每生成1molH2，有2molLi+通過該離子交換膜，D不正確。例7最近有研究人員發(fā)現(xiàn)了一種處理高濃度乙醛廢水的新方法一隔膜電解法，乙醛分別在陰、陽極發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為乙醇和乙酸。實驗室以一定濃度的乙醛Na2SO4 溶液為電解質(zhì)溶液，模擬乙醛廢水的處理過程，其裝置如圖所示。下列說法正確的是A 電解過程中，兩極除分別生成乙酸和乙醇外，均產(chǎn)生了無色氣體，則陽極產(chǎn)生的是O2B 陽極反應(yīng)為CH3CHO-2e-+2H+=C

12、H3COOH+H2OC 電解過程中，陰極區(qū)Na2SO4的物質(zhì)的量增大D 若以CH4空氣燃料電池為直流電源，燃料電池的b 極應(yīng)通入空氣【答案】A五電解原理的應(yīng)用1. 電解飽和食鹽水電極反應(yīng) 陽極：2Cl2e=Cl2(反應(yīng)類型：氧化反應(yīng))。陰極：2H2e=H2(反應(yīng)類型：還原反應(yīng))?？偡磻?yīng)方程式： 2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2；離子方程式： 2Cl2H2O2OHH2Cl2。 【名師點撥】 NaCl溶液中的Na+、H+在通電后向陰極移動，H+放電，使水的電離平衡右移，OH濃度增大，如果NaCl溶液中加了酚酞，陰極先變紅。陽離子交換膜(以電解NaCl溶液為例)，只允許陽離子(Na)通過，而阻

13、止陰離子(Cl、OH)和分子(Cl2)通過，這樣既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影響燒堿質(zhì)量。2. 電解精煉銅電解裝置電極反應(yīng)電極材料陽 極粗銅（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au） Cu-2e-=Cu2+Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+粗銅中的Ag、Au不反應(yīng)，沉積在電解池底部形成陽極泥陰 極純 銅Cu2+ 2e- = Cu電解質(zhì)溶液CuSO4溶液Cu2+濃度減小3. 電鍍(Fe表面鍍Cu)陰極：鍍件（Fe）陽極：鍍層金屬（Cu）電解質(zhì)溶液：含鍍層金屬離子的溶液（含Cu2的鹽溶液）4. 電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、M

14、g、Al等。冶煉鈉 2NaCl(熔融)2NaCl2電極反應(yīng) 陽極：2Cl2e=Cl2；陰極：2Na2e=2Na。冶煉鎂 MgCl2(熔融)MgCl2電極反應(yīng) 陽極：2Cl2e=Cl2；陰極：Mg22e=Mg。冶煉鋁 2Al2O3(熔融)4Al3O2電極反應(yīng) 陽極：6O212e=3O2；陰極：4Al312e= 4Al。例8碳酸二甲酯(CH3O)2CO是一種具有發(fā)展前景的“綠色”化工產(chǎn)品，電化學(xué)合成碳酸二甲酯的工作原理如圖所示（加入兩極的物質(zhì)均是常溫常壓下的物質(zhì)）。下列說法正確的是A H+由石墨2極通過質(zhì)子交換膜向石墨l極移動B 石墨l極發(fā)生的電極反應(yīng)為：2CH3OH+CO-e-= (CH3O)2

15、CO+H+C 石墨2極與直流電源正極相連D 電解一段時間后，陰極和陽極消耗的氣體的物質(zhì)的量之比為l2【答案】D例9直接電解吸收是煙氣脫硝的一種有效方法。用6%的稀硝酸吸收NOx會生成亞硝酸，再將吸收液導(dǎo)入電解槽使之轉(zhuǎn)化為硝酸。電解裝置如下(陰、陽離子可通過隔膜,但分子不能通過):下列說法不正確的是A 吸收NOx的過程涉及氧化還原反應(yīng)B 石墨電極為顆粒狀，可增大接觸面積，提高電解效率C 當(dāng)b極上產(chǎn)生2.8 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2時，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為0.5NA(設(shè)NA為阿伏加德羅常數(shù)的數(shù)值)D 極的電極反應(yīng)式為HNO2-2e-+H2O=3H+N03-【答案】C六. 原電池、電解池、電鍍池的比較原電池電解

16、池電鍍池定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。一種特殊的電解池。裝置舉例形成條件 活動性不同的兩電極(連接) 電解質(zhì)溶液(電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng)) 形成閉合回路 兩電極接直流電源 兩電極插人電解質(zhì)溶液 形成閉合回路 鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負極 電鍍液必須含有鍍層金屬的離子電極名稱負極：較活潑金屬；正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬等)陽極：電源正極相連的電極陰極：電源負極相連的電極陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件電子流向負極正極電源負極陰極電源正極陽極電源負極陰極電源正極陽極電極反應(yīng)負極（氧化反應(yīng)）：金屬原子失電子；

17、正極（還原反應(yīng)）：溶液中的陽離子得電子陽極（氧化反應(yīng)）：溶液中的陰離子失電子，或金屬電極本身失電子；陰極（還原反應(yīng)）：溶液中的陽離子得電子陽極（氧化反應(yīng)）：金屬電極失電子；陰極（還原反應(yīng)）：電鍍液中陽離子得電子離子流向陽離子：負極正極（溶液中）陰離子：負極正極（溶液中）陽離子陰極（溶液中）陰離子陽極（溶液中）陽離子陰極（溶液中）陰離子陽極（溶液中）例10膜技術(shù)原理在化工生產(chǎn)中有著廣泛的應(yīng)用，有人設(shè)想利用電化學(xué)原理制備少量硫酸和綠色硝化劑N2O5，裝置圖如下。下列說法不正確的是A X是原電池，能夠生產(chǎn)硫酸;Y是電解池，能夠生產(chǎn)N2O5B C電極的電極反應(yīng)方程式為N2O4+2HNO3-2e-=2N

18、2O5+2H+C 當(dāng)電路中通過2mole，X、Y中各有2molH+從左邊遷移到右邊D 電路中電子流向為adcba形成閉合回路【答案】D【解析】A、由裝置圖可知X為原電池，a作負極，a極上的SO2失去電子結(jié)合水生成H2SO4，b作正極，O2得到電子結(jié)合溶液中的H+生成水，Y是電解池，c是陽極，N2O4失去電子生成N2O5，d作陰極，硝酸得到電子生成NO2，所以A正確；B、C為陽極，其電極的反應(yīng)方程式為N2O4+2HNO3-2e-=2N2O5+2H+，生成的H+通過隔膜移向陰極，所以B正確；C、根據(jù)電子和H+所帶電荷相等，只是電性相反，在裝置工作時，原電池X中H+從負極a(左邊)遷移到正極b(右邊

19、)，而在電解池Y中H+從陽極c(左邊)遷移到陰極d(右邊)，所以當(dāng)電路中通過2mol e- 時，X、Y中各有2molH+從左邊遷移到右邊，所以C正確；D、電路中電子的流向為ad、cb，與兩個裝置內(nèi)的H+從左邊遷移到右邊一起形成閉合回路，所以D錯誤。例11如圖，C、D、E、F、X、Y都是惰性電極。將電源接通后，向（乙）中滴入酚酞溶液，在F極附近顯紅色則下列說法正確的是（）A 若用乙烷、空氣燃料電池作電源，電解質(zhì)為KOH溶液，則A極的電極反應(yīng)式為：C2H6 -14e-+ 18OH- = 2CO32- + 12H2OB 欲用（丙）裝置給銅鍍銀，H應(yīng)該是Ag，電鍍液選是AgNO3溶液C （?。┭b置中Y極附近紅褐色變深，說明氫氧化鐵膠體帶正電荷D C、D、E. F電極均有單質(zhì)生成，且其物質(zhì)的量比為1:2:2:2【答案】D