高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第21講 電化學(xué)基礎(chǔ)課件.ppt
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第21講 電化學(xué)基礎(chǔ),[考綱導(dǎo)視],考點(diǎn)一,原電池 化學(xué)電源 【基礎(chǔ)梳理】,一、原電池,化學(xué)能,電能,1.概念:把________轉(zhuǎn)化為________的裝置。 2.構(gòu)成條件。 (1)兩個(gè)________________電極。,(2)將兩個(gè)電極插入____________中。 (3)用導(dǎo)線連接電極形成____________。,閉合回路,(4)具有自發(fā)進(jìn)行的________________。,活潑性不同的,電解質(zhì)溶液,氧化還原反應(yīng),3.工作原理(以鋅銅原電池為例)。,Zn,Cu,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),Zn-2e-===Zn2+,Cu2++2e-===Cu,二、化學(xué)電源,1.堿性鋅錳干電池——一次電池。,Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2,Pb+ -2e- ===,2.鉛蓄電池——二次電池。,PbO2+Pb2H2SO4,PbSO4,3.氫氧燃料電池(堿性介質(zhì))。,能量利用率高、無污染、原料來源廣泛等,2H2+4OH--4e-===,4H2O,O2+4e-+2H2O===,4OH-,2H2+O2===2H2O,【題組訓(xùn)練】 [例 1]分析下圖所示的四個(gè)原電池裝置,其中結(jié)論正確的是,(,)。,①,②,③,④,C.③中 Fe 作負(fù)極,電極反應(yīng)式為:Fe-2e-===Fe2+,A.①②中 Mg 作負(fù)極,③④中 Fe 作負(fù)極 B.②中 Mg 作負(fù)極,電極反應(yīng)式為:Mg-2e-===Mg2+,D.④中 Cu 作正極,電極反應(yīng)式為:O2+2H2O+4e-===4OH- 解析:②中 Mg 不與NaOH 溶液反應(yīng),而 Al 能和NaOH 溶 液反應(yīng)失去電子,故 Al 是負(fù)極;③中 Fe 在濃硝酸中鈍化,Cu 和濃 HNO3 反應(yīng)失去電子作負(fù)極,A、B、C 錯(cuò)。 答案:D,歸納總結(jié),原電池正、負(fù)極判斷方法,說明:原電池的正極和負(fù)極與電極材料的性質(zhì)有關(guān),也與 電解質(zhì)溶液有關(guān),不要形成活潑電極一定作負(fù)極的思維定勢(shì)。,[例 2](2014 年全國模擬題組合)銅鋅原電池工作時(shí),下列敘,述正確的是(,)。,A.正極反應(yīng)為:Zn-2e-===Zn2+ B.電池反應(yīng)為:Zn+Cu2+===Zn2++Cu C.在外電路中,電子從正極流向負(fù)極 D.電池反應(yīng)進(jìn)行時(shí),鹽橋中的 K+移向ZnSO4溶液,思路指導(dǎo):正極發(fā)生還原反應(yīng),化合價(jià)降低;負(fù)極發(fā)生氧,化反應(yīng),化合價(jià)升高。,解析:根據(jù)題給原電池,鋅片為原電池的負(fù)極,電極反應(yīng),Cu2++2e-===Cu,電池反應(yīng)為:Zn+Cu2+===Zn2++Cu;在外,電路中,電子由負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極,電流是由正極流向負(fù)極;,鋅片中的 Zn 失去電子生成 Zn2+,帶正電荷的Zn2+進(jìn)入ZnSO4 溶液,為保持溶液電中性,鹽橋中的 Cl-移向ZnSO4溶液。所 以選項(xiàng) B 正確,A、C、D 錯(cuò)誤。,答案:B,為:Zn-2e-===Zn2+,銅片為原電池的正極,電極反應(yīng)為:,易錯(cuò)警示,在原電池中,外電路由電子定向移動(dòng)導(dǎo)電,電子總是從負(fù) 極流出,流入正極;內(nèi)電路由離子的定向移動(dòng)導(dǎo)電,陽離子向 正極移動(dòng),陰離子向負(fù)極移動(dòng)。,原電池,負(fù)極材料是 Cu,電極反應(yīng)式為:Cu-2e-===Cu2+,[例 3]下列說法正確的是(,)。,A.用導(dǎo)線將金屬 A 和石墨棒連接后插入稀硫酸中,一段時(shí) 間后觀察到 A 極溶解,則說明 A 是正極。 B.向稀硫酸溶液中滴加少量硫酸銅溶液,會(huì)減慢鋅和硫酸 反應(yīng)制取氫氣的速率。,D.甲 醇 燃 料 電 池 總 反 應(yīng) 式 為:2CH3OH+3O2+4OH-,C.根據(jù)反應(yīng):2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的,電子,解析:A 極溶解,則說明 A 的活潑性強(qiáng),作負(fù)極,A 項(xiàng)錯(cuò) 誤;向溶液中加少量硫酸銅溶液,形成銅-鋅原電池加快反應(yīng)的 進(jìn)行速率,B項(xiàng)錯(cuò)誤;根據(jù)總反應(yīng)式可知,每生成1 mol CH3OH 時(shí),C 元素的化合價(jià)由+4 降低到-2,轉(zhuǎn)移 6 mol 電子,D 項(xiàng) 錯(cuò)誤。,答案:C,歸納總結(jié),原電池原理的應(yīng)用,(1)比較不同金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱。,根據(jù)原電池原理可知,在原電池反應(yīng)過程中,一般活動(dòng)性 強(qiáng)的金屬作負(fù)極,而活動(dòng)性弱的金屬(或碳棒)作正極。,(2)加快化學(xué)反應(yīng)速率。,原電池可以加快化學(xué)反應(yīng)速率。如鋅和稀硫酸反應(yīng)制取氫 氣時(shí),可向溶液中滴加少量硫酸銅,形成銅-鋅原電池,加快反 應(yīng)的進(jìn)行速率。,(3)設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源。,設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣原電池的四個(gè)條件。具體方法是: ①首先將氧化還原反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng),即氧化反應(yīng)和還,原反應(yīng)。,②結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。 ③按要求畫出原電池裝置圖。,[例 4]把適合題意的圖象填在橫線上(填序號(hào))。,A,B,C,D,(1)將等質(zhì)量的兩份鋅粉 a、b 分別加入過量的稀硫酸,同 時(shí)向 a 中加入少量的 CuSO4 溶液,產(chǎn)生 H2 的體積 V(L)與時(shí)間 t(min)的關(guān)系是________。 (2)將過量的兩份鋅粉 a、b 分別加入定量的稀硫酸,同時(shí)向 a 中加入少量的 CuSO4 溶液,產(chǎn)生 H2 的體積 V(L)與時(shí)間 t(min) 的關(guān)系是________。,(3)將(1)中的 CuSO4 溶液改成 CH3COONa 溶液,其他條件,不變,則圖象是________。,解析:加入 CuSO4 溶液,Zn 置換出 Cu,形成原電池,加,中由于 H2SO4 定量,產(chǎn)生 H2 的體積一樣多;(3)當(dāng)把 CuSO4 溶,圖象正確。,答案:(1)A (2)B (3)C,快反應(yīng)速率。(1) a 中一部分 Zn 與 Cu2+反應(yīng),H2 體積減??;(2),液改成CH3COONa溶液時(shí),由于CH3COO-+H+===CH3COOH,,a中c(H+)減少,反應(yīng)速率減小,但生成H2的體積不變,所以C,考點(diǎn)二,電解池,【基礎(chǔ)梳理】,一、電解原理,電流,陰陽兩極,氧化還原反應(yīng),1.電解:使________通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在 __________引起________________的過程。,2.電解池。 (1)概念:把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。 (2)構(gòu)成:直流電源、電極、電解質(zhì)、閉合回路。 (3)電極名稱及電極反應(yīng)式(如下圖)。,陽極,氧化,2Cl--2e-===Cl2↑,陰極,還原,Cu2++2e-===Cu,(4)電子和離子的移動(dòng)方向。,3.兩極放電順序。,(1)若陽極為活潑金屬(金屬活動(dòng)性順序表 Pt 之前金屬),則 金屬失電子,電極被溶解;若是惰性電極(Pt、Au、石墨),則,OH-含氧酸根離子F-。,(2)在陰極,陽離子放電,順序與金屬活動(dòng)性順序表相反:,Na+Ca2+K+。,溶液中陰離子失電子,陰離子放電順序:S2-I-Br-Cl-,Ag+Fe3+Cu2+H+(酸)Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+,方法技巧,①陰極不管是什么材料,電極本身都不反應(yīng),一定是溶液 (或熔融電解質(zhì))中的陽離子放電。②最常用、最重要的放電順 序是:陽極:Cl-OH-;陰極:Ag+Cu2+H+。③電解水溶液 時(shí),K+~Al3+不可能在陰極放電,即不可能用電解水溶液的方 法得到 K、Ca、Na、Mg、Al 等金屬。,二、電解原理的應(yīng)用 1.電解飽和食鹽水。,氫氣,氯氣,燒堿,2Cl--2e-===Cl2↑,2H++2e-===H2↑,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,2.電鍍或電解精煉銅。,陰極,陽極,Cu-2e-===Cu2+,Cu2++2e-===Cu,3.冶煉金屬(以冶煉 Na 為例)。,鈉、鎂、鋁,2Cl--2e-===Cl2↑,2Na++2e-===2Na,2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑,【題組訓(xùn)練】 [例 5](2014 年廣東高考)某同學(xué)組裝了如下圖所示的電化學(xué),)。,裝置,電極Ⅰ為 Al,其他電極均為 Cu,則( A.電流方向:電極Ⅳ→電極Ⅰ B.電極Ⅰ發(fā)生還原反應(yīng) C.電極Ⅱ逐漸溶解 D.電極Ⅲ的電極反應(yīng):Cu2++2e-===Cu,思路指導(dǎo):無明顯外接電源的電解池的串聯(lián)問題,主要是 根據(jù)原電池的形成條件判斷電源的正負(fù)極,從而判斷電解池的 陰陽極。,解析:由題意可知,該裝置的Ⅰ、Ⅱ是原電池的兩極,Ⅰ 是負(fù)極,Ⅱ是正極,Ⅲ、Ⅳ電解池的兩極,其中Ⅲ是陽極,Ⅳ 是陰極,所以電流方向:電極Ⅳ→電極Ⅰ,A 項(xiàng)正確;電極Ⅰ 是原電池的負(fù)極,發(fā)生氧化反應(yīng),B 項(xiàng)錯(cuò)誤;電極Ⅱ是原電池 的正極,發(fā)生還原反應(yīng),有Cu 析出,C 項(xiàng)錯(cuò)誤;電極Ⅲ是陽極,,答案:A,發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)是Cu-2e-===Cu2+,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,[例 6]按要求書寫電極反應(yīng)式和總方程式。 (1)用惰性電極電解 CuSO4 溶液。,陽極反應(yīng)式:______________________________________; 陰極反應(yīng)式:______________________________________; 總反應(yīng)離子方程式:________________________________。 (2)用鐵作電極電解 NaCl 溶液。,陽極反應(yīng)式:______________________________________; 陰極反應(yīng)式:______________________________________; 總化學(xué)方程式:____________________________________。,(2) Fe-2e-===Fe2+,答案:(1) 4OH--4e-===O2↑+2H2O 2Cu2++4e-===2Cu,2CuSO4+2H2O,Cu+O2↑+2H2SO4,Fe+2H2O,Fe(OH)2↓+H2↑,2H++2e-===H2↑,解題模型,電解電極反應(yīng)式的書寫,(1)首先判斷陰、陽極,分析陽極材料是惰性電極還是活潑,電極。,(2)再分析電解質(zhì)水溶液的組成,找全離子并分為陰、陽兩,(3)然后排出陰、陽兩極的放電順序。,(4)分析電極反應(yīng),判斷電極產(chǎn)物,寫出電極反應(yīng)式,要注,意遵循原子守恒和電荷守恒。,(5)最后寫出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。,組(不要忘記水溶液中的H+和OH-)。,[例 7](1)在 298 K 時(shí),1 mol CH4 在氧氣中完全燃燒生成二 氧化碳和液態(tài)水,放出熱量 890.0 kJ。寫出該反應(yīng)的熱化學(xué)方程 式:____________________________?,F(xiàn)有 CH4 和 CO 的混合 氣體 0.75 mol,完全燃燒后,生成 CO2 氣體和 18 g 液態(tài)水,并 放出 515 kJ 熱量,則 CH4 和 CO 的物質(zhì)的量分別為________、 ______mol。,(2)利用該反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)燃料電池:用氫氧化鉀溶液作電解 質(zhì)溶液,多孔石墨作電極,在電極上分別通入甲烷和氧氣。通 入甲烷氣體的電極應(yīng)為______極(填“正”或“負(fù)”),該電極 上發(fā)生的電極反應(yīng)是______(填字母代號(hào))。,(2)在右圖所示實(shí)驗(yàn)裝置中,石墨棒上 的電極反應(yīng)式為:____________________,______;如果起始時(shí)盛有 1000 mL pH=5 的硫酸銅溶液(25 ℃,CuSO4 足量),一段 時(shí)間后溶液的 pH 變?yōu)?1,此時(shí)可觀察到的,,現(xiàn)象是__________________________________;若要使溶液恢 復(fù)到起始濃度(溫度不變,忽略溶液體積的變化),可向溶液中 加入______(填物質(zhì)名稱),其質(zhì)量約為______。 解析:(1)1 mol C2H6 在氧氣中完全燃燒生成二氧化碳和液 態(tài)水,放出熱量1 558.3 kJ,根據(jù)書寫熱化學(xué)方程式的要求寫出,熱化學(xué)方程式即可。18 g 液態(tài)水的物質(zhì)的量=,18 g 18 gmol-1,=,1 mol2 4,=0.5 mol,故,1 mol,根據(jù) H 原子守恒可知 n(CH4)= n(CO)=0.75 mol-0.5 mol=0.25 mol。,,(2)用氫氧化鉀溶液作電解質(zhì)溶液,多孔石墨作電極,在電 極上分別充入甲烷和氧氣,甲烷在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),氧氣在 正極發(fā)生還原反應(yīng),在強(qiáng)堿溶液中負(fù)極的電極反應(yīng)式為:CH4 (3)由裝置中的電子流向判斷石墨為陽極,鐵為陰極,電解,質(zhì)溶液中的氫氧根離子在陽極放電,電極反應(yīng)式為 2H2O-4e-,盛有 1000 mL pH=5 的硫酸銅溶液(25 ℃)(CuSO4 足量),一段時(shí) 間后溶液的 pH 變?yōu)?1,根據(jù) pH 的變化可知 c(H+)近似增加了,-8e-+10OH-===CO+7H2O。,===4H++O2↑;陰極電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu。起始時(shí),式2CuSO4+2H2O,2Cu+2H2SO4+O2↑可知,該過程中溶液,損失了 0.05 mol Cu 和0.025 mol O2,若要使溶液恢復(fù)到起始濃 度(忽略溶液體積的變化),這需要加入0.05 mol Cu 和0.05 mol O, 即 0.05 mol 氧化銅或碳酸銅等,需要氧化銅的質(zhì)量=,10-1-10-5=0.1 molL-1,即生成的硫酸為0.05 mol。結(jié)合方程,0.05 mol80 gmol-1=4 g;需要碳酸銅的質(zhì)量=0.05 mol,124 gmol-1=6.2 g。,4H+),答案:(1) CH4(g)+2O2(g)===CO2(g)+2H2O(l),石墨電極表面有氣泡產(chǎn)生,鐵電極上附著一層紅色物質(zhì),,溶液顏色變淺,氧化銅(或碳酸銅),4 g(或 6.2 g),ΔH=-890.0 kJmol-1 0.5 0.25 (2)負(fù) b,(3)4OH--4e-===O2↑+2H2O(或2H2O-4e-===O2↑+,規(guī)律總結(jié),電解質(zhì)溶液的復(fù)原應(yīng)遵循“從溶液中析出什么補(bǔ)什么”的 原則,即從溶液中析出哪種元素的原子,則應(yīng)按比例補(bǔ)入哪些 原子。,[例 8]空間實(shí)驗(yàn)室“天宮一號(hào)”的供電系統(tǒng)中有再生氫氧 燃料電池(RFC), RFC 是一種將水電解技術(shù)與氫氧燃料電池技術(shù) 相結(jié)合的可充電電池。下圖為 RFC 工作原理示意圖,有關(guān)說法,正確的是(,)。,A.當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時(shí),a極產(chǎn)生1.12 L O2(標(biāo)準(zhǔn)狀況下) B.b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是:4H2O+4e-===2H2↑+4OH- C.c極上發(fā)生的電極反應(yīng)是:O2+4H++4e-===2H2O D.d極上進(jìn)行還原反應(yīng),B中的H+可以通過隔膜進(jìn)入A池,答案:C,解析:由裝置圖分析可知,左邊裝置為電解池,右邊裝置為燃料電池。電解池中,由電源判斷a為陰極,發(fā)生還原反應(yīng):4H++4e-===2H2↑,a極轉(zhuǎn)移0.1 mol電子時(shí),產(chǎn)生0.05 mol H2,在標(biāo)準(zhǔn)狀況下其體積為1.12 L,A項(xiàng)錯(cuò)誤;b為陽極,發(fā)生氧化反應(yīng):4OH--4e-===2H2O+O2↑,B項(xiàng)錯(cuò)誤;燃料電池(原電池)中,電解質(zhì)溶液是酸性溶液,c電極通入氧氣,該電極為正極,得到電子,發(fā)生還原反應(yīng):O2+4H++4e-===2H2O,C項(xiàng)正確;d電極通入氫氣,為負(fù)極,失電子,發(fā)生氧化反應(yīng):2H2-4e-===4H+,D項(xiàng)錯(cuò)誤。,考點(diǎn)三,金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 【基礎(chǔ)梳理】,1.金屬的腐蝕。,氧化還原,金屬被氧化,金屬與周圍的氣體或液體物質(zhì)發(fā)生__________反應(yīng)而引起 損耗的現(xiàn)象。金屬腐蝕的本質(zhì):____________。 (1)化學(xué)腐蝕:金屬與接觸的物質(zhì)直接發(fā)生__________而引,起的腐蝕。,化學(xué)反應(yīng),原電池,(2)電化學(xué)腐蝕:不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生______,反應(yīng),較活潑的金屬被氧化的腐蝕。,同時(shí),電化學(xué),(3)兩種腐蝕往往________發(fā)生,但________腐蝕更普遍, 速度快,危害更重。,2.電化學(xué)腐蝕的分類(以鐵的腐蝕為例)。,Fe-2e-===Fe2+,2Fe-4e-===2Fe2+,O2+4e-+2H2O===4OH-,呈中性或弱酸性,2H++2e-===H2↑,呈酸性,吸氧,Fe+2H+===Fe2++H2↑,2Fe+O2+2H2O===,2Fe(OH)2,3.金屬的防護(hù)方法。 (1)加防護(hù)層,如__________________________________,______________。,等(合理即可),(2)改變___________________________,如將普通鋼制成,不銹鋼。,金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),(3)電化學(xué)保護(hù)法。 ①犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法——利用______原理,______極 被保護(hù)。如在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干較活潑的金屬如鋅,,讓被保護(hù)的金屬作原電池的正極。,原電池,②外加電流的陰極保護(hù)法——利用______原理,______極 被保護(hù)。如用被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作陰極,惰性電極作陽極,外,接直流電源。,電解池,涂油漆、覆蓋陶瓷、電鍍、金屬鈍化,正,陰,下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是( )。,【題組訓(xùn)練】 [例 9]如右下圖裝置中,U 型管內(nèi)為紅墨水,a、b 試管內(nèi)分 別盛有食鹽水和氯化銨溶液,各加入生鐵塊,放置一段時(shí)間。,A.生鐵塊中的碳是原電池的正極 B.紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟮陀腋?C.兩試管中相同的電極反應(yīng)式是:Fe-2e-===Fe2+ D.a 試管中發(fā)生了吸氧腐蝕,b 試管中發(fā)生了析氫腐蝕,解析:a 試管中食鹽水為中性,發(fā)生了吸氧腐蝕,壓強(qiáng)減 ??;b 試管中氯化銨溶液為酸性,發(fā)生了析氫腐蝕,壓強(qiáng)增大, 所以紅墨水柱兩邊的液面變?yōu)樽蟾哂业汀?答案:B,[例 10]下列金屬防腐的措施中,使用外加電流的陰極保護(hù),法的是(,)。,A.水中的鋼閘門連接電源的負(fù)極 B.金屬護(hù)欄表面涂漆 C.汽水底盤噴涂高分子膜 D.地下鋼管連接鎂塊,解析:水中的鋼閘門連接電源負(fù)極作陰極,得電子被保護(hù), 所以屬于使用外加電流的陰極保護(hù)法,故 A 正確;對(duì)健身器材 涂油漆使金屬和空氣、水等物質(zhì)隔離而防止生銹,沒有連接外 加電源,故 B 錯(cuò)誤;汽車底盤噴涂高分子膜阻止了鐵與空氣、 水的接觸,從而防止金屬鐵防銹,沒有連接外加電源,故 C 錯(cuò) 誤;鎂的活潑性大于鐵,用犧牲鎂塊的方法來保護(hù)船身而防止 鐵被腐蝕,屬于犧牲陽極的陰極保護(hù)法,故 D 錯(cuò)誤。,答案:A,[例 11]對(duì)金屬制品進(jìn)行抗腐蝕處理,可延長其使用壽命。,(1)鍍銅可防止鐵制品腐蝕,電鍍時(shí)用銅而不用石墨作陽極 的原因是______________________________________________ _____________________________________________________。 (2)利用上圖裝置,可以模擬鐵的電化學(xué)防護(hù)。若 X 為碳棒, 為減緩鐵的腐蝕,開關(guān) K 應(yīng)置于______處。若 X 為鋅,開關(guān) K 置于 M 處,該電化學(xué)防護(hù)法稱為____________________。,解析:(1)電鍍時(shí)若用石墨作陽極,則電解過程中電解液中 Cu2+濃度不斷減小,導(dǎo)致鐵表面不能鍍上均勻的銅。(2)若 X 為 碳棒,則只能用外加電源的陰極保護(hù)法,此時(shí)開關(guān) K 應(yīng)置于 N 處。若 X 為 Zn,K 置于 M 處,其保護(hù)原理稱為犧牲負(fù)極的正 極保護(hù)法。,定,(2)N 犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法,答案:(1)補(bǔ)充溶液中消耗的Cu2+,保持溶液中Cu2+濃度恒,思維模型,鹽橋原電池專題突破,1.鹽橋的組成和作用。 (1)鹽橋中裝有飽和的 KCl、KNO3 等溶液和瓊脂制成的膠 凍。 (2)鹽橋的作用:①連接內(nèi)電路,形成閉合回路;②平衡電 荷,使原電池不斷產(chǎn)生電流。,2.單池原電池和鹽橋原電池的對(duì)比。,負(fù)極(Zn):Zn-2e-===Zn2+ 正極(Cu):Cu2++2e-===Cu 總反應(yīng):Zn+Cu2+===Cu+Zn2+,(續(xù)表),[典例1]根據(jù)氧化還原反應(yīng):2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+ (aq),+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如下圖所示,其中鹽橋內(nèi)裝瓊脂-飽和 KNO3 溶液。,請(qǐng)回答下列問題:,(1)電極 X 的材料是______;電解質(zhì)溶液 Y 是_______。,2Ag++2e-===2Ag Cu-2e-===Cu2+,(2)銀電極為電池的______極,寫出兩電極的電極反應(yīng)式: 銀電極:__________________________________________; X 電極:__________________________________________。 (3)外電路中的電子是從______電極流向________電極。 (4)鹽橋中向 CuSO4 溶液中遷移的離子是_______(填序號(hào))。,(5)其中 CuSO4 溶液能否被稀硫酸溶液代替?________(填 “能”或“否”,下同);Ag 電極能否被石墨代替?________。 答案:(1)Cu AgNO3 溶液,(2)正,(3)Cu,Ag,(4)B (5)能,能,[應(yīng)用 1](2013 年廣東高考節(jié)選)能量之間可以相互轉(zhuǎn)化:電 解食鹽水制備 Cl2 是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,而原電池可將化學(xué) 能轉(zhuǎn)化為電能。設(shè)計(jì)兩種類型的原電池,探究其能量轉(zhuǎn)化效率。 限選材料:ZnSO4(aq),F(xiàn)eSO4(aq),CuSO4(aq);銅片,鐵,片,鋅片和導(dǎo)線。,(1)完成原電池的裝置示意圖(見下圖),并作相應(yīng)標(biāo)注。 要求:在同一燒杯中,電極與溶液含相同的金屬元素。,(2)以銅片為電極之一,CuSO4(aq)為電解質(zhì)溶液,只在一 個(gè)燒杯中組裝原電池乙,工作一段時(shí)間后,可觀察到負(fù)極 ________。,(3)甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的 是______,其原因是____________________________________ _____________________________________________________。,答案:(1)裝置圖如下:,或,或,(2)電極逐漸溶解,電極上有紅色物質(zhì)析出,(3)甲,可以避免活潑金屬和 CuSO4 接觸發(fā)生置換反應(yīng),,從而提供穩(wěn)定電流,易錯(cuò)警示,電化學(xué)裝置圖常見失分點(diǎn),(1)不注明電極材料名稱或元素符號(hào)。 (2)不畫出電解質(zhì)溶液(或畫出但不標(biāo)注)。 (3)誤把鹽橋畫成導(dǎo)線。 (4)不能連成閉合回路。,思維模型,原電池電極反應(yīng)式的書寫,1.“加減法”書寫電極反應(yīng)式。 (1)先確定原電池的正負(fù)極,列出正負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì),并 標(biāo)出電子的得失。 (2)注意負(fù)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(fù)極 反應(yīng)式。 (3)在電子守恒的基礎(chǔ)上正負(fù)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。,[典例 2]Li-SOCl2 電池可用于心臟起搏器。該電池的電極 材料分別為鋰和碳,電解液是 LiAlCl4-SOCl2。電池的總反應(yīng)可 表示為:4Li+2SOCl2===4LiCl+S+SO2。 請(qǐng)回答下列問題: (1) 電池的負(fù)極材料為__________ ,發(fā)生的電極反應(yīng)為: __________________________。 (2)電池正極發(fā)生的電極反應(yīng)為:______________________ ______________________。,2.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)為加合后的反應(yīng)。,例如:氫氧燃料電池的總反應(yīng)式為:2H2+O2===2H2O; 甲烷燃料電池(電解質(zhì)溶液為 NaOH 溶液)的反應(yīng)式為: CH4+2O2===CO2+2H2O ①,CO2+2NaOH===Na2CO3+H2O ②,①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,隨著電解質(zhì)溶液的不同,其電極反應(yīng)有所不同,因此, 我們只要熟記以下四種情況:,(1)酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式:,(2)堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式:,O2+4H++4e-===2H2O。,O2+2H2O+4e-===4OH-,(3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo) O2 ) 環(huán)境下電極反應(yīng)式:,(4)熔融碳酸鹽(如熔融 K2CO3) 環(huán)境下電極反應(yīng)式:,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。,根據(jù)第一、二步寫出的反應(yīng),可得: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(gè)反應(yīng)式相減時(shí), 要約去正極的反應(yīng)物 O2。,O2+4e-===2O2-。,O2+2CO2+4e-===2CO。,[典例 3]以甲烷燃料電池為例來分析在不同的環(huán)境下電極,反應(yīng)式的書寫方法:,(1)酸性條件。,燃料電池總反應(yīng)式:CH4+2O2===CO2+2H2O ① 燃料電池正極反應(yīng)式:O2+4H++4e-===2H2O ②,①-②2,得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式:_________________,_______________________。,燃料電池正極反應(yīng)式:O2+4e-===2O2-,(2)堿性條件。 燃料電池總反應(yīng)式:CH4+2O2+2NaOH===Na2CO3+,3H2O,①,燃料電池正極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-===4OH-,②,①-②2,得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式:_________________ ______________________。 (3)固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo) O2-)。 燃料電池總反應(yīng)式:CH4+2O2===CO2+2H2O ①,②,①-②2,得燃料電池負(fù)極反應(yīng)式:__________________ ________________________。,反應(yīng)式:O2+2CO2+4e-===,(4)熔融碳酸鹽(如熔融 K2CO3)環(huán)境下。,電池總反應(yīng)式:CH4+2O2===CO2+2H2O,①。正極電極,②。①-②2 得負(fù)極電,極反應(yīng)式:_________________________________。,答案:(1)CH4-8e-+2H2O===CO2+8H+ (2)CH4+10OH--8e-===CO32-+7H2O (3)CH4+4O2--8e-===CO2+2H2O (4)CH4+4CO32--8e-===5CO2+2H2O,[應(yīng)用 2](1)根據(jù)氧化還原反應(yīng):2H2+O2===2H2O,設(shè)計(jì) 成燃料電池,負(fù)極通的氣體應(yīng)是________,正極通的氣體應(yīng)是 ________。,(2)根據(jù)選擇電解質(zhì)溶液的不同,填寫下表:,(3)若把 H2 改為 CH4,KOH 作電解質(zhì),則正極反應(yīng)式為:,________________________。,解析:(1)氫、氧燃料電池中通可燃性氣體(H2)的一極為負(fù),極,通 O2 的一極為正極。,(2)若以 H2SO4 作電解質(zhì)溶液,其電極反應(yīng)式為: 負(fù)極:2H2-4e-===4H+;,正極:O2+4e-+4H+===2H2O。,反應(yīng)過程中生成水,溶液中c(H+)減小,pH 增大,若以KOH,溶液作電解質(zhì)溶液,其電極反應(yīng)式為:,負(fù)極:2H2+4OH--4e-===4H2O; 正極:2H2O+O2+4e-===4OH-。,反應(yīng)過程中生成水,溶液中 c(OH-)減小,pH 減小。 (3)若把 H2 改為 CH4,KOH 作電解質(zhì)溶液時(shí)其正極反應(yīng)式,不變。,答案:(1)H2 O2,(2),(3)2H2O+O2+4e-===4OH-,- 1.請(qǐng)仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對(duì)于不預(yù)覽、不比對(duì)內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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