1、成才之路 化学路漫漫其修远兮 吾将上下而求索人教版 选修电化学基础第四章 章末专题复习第四章 专题突破纵引横连2知识网络宏观掌控1知识网络宏观掌控专题突破纵引横连原电池原理及应用专题归纳1原电池正负极的判断方法原电池有两个极：一个正极，一个负极。判断原电池正负极常用的方法有：(1)由组成原电池的电极材料判断：一般是活泼金属作负极，活泼性较差的金属或能导电的非金属作正极。(2)根据电流方向或电子移动的方向判断：外电路电流是由正极流向负极，电子移动的方向是由负极移向正极。(3)根据原电池两极发生的反应来判断：原电池的负极总是失去电子，发生氧化反应；其正极总是得到电子，发生还原反应。(4)根据原电池
2、的电解质溶液中离子的移动方向判断：在原电池的电解质溶液中，阳离子移向正极；阴离子移向负极。(5)根据发生反应的现象判断：一般来说原电池的负极质量减少，无气泡产生；正极质量不变或有气泡产生或质量增加。2电极反应式的书写电极反应式的书写在很大程度上反映了对电化学知识掌握的情况。无论是平时考试还是高考，书写电极反应式都是考查的重要内容之一。利用加减法写电极反应式是一种行之有效的方法。(1)加减法的依据。电极反应是指物质在原电池两极上发生电子的得、失，是氧化还原反应的半反应。正、负极发生的电极反应式可写成：正极：氧化剂ne电解质溶液=还原产物其他物质；负极：还原剂电解质溶液=氧化产物其他物质ne正、负
3、极电极反应式相加即得电池总反应式：氧化剂还原剂电解质溶液=还原产物氧化产物其他物质。注意：电解质溶液是否参与反应、有无其他物质生成随具体情况而定。若知电池总反应式和某一电极反应式，用电池总反应式减去某一电极反应式即可得另一电极反应式。(2)用加减法书写电极反应式的步骤：写出电池总反应式(离子方程式)。写出较易判断出的电极反应式。用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。检验电极反应式的电荷、电子转移、质量是否守恒。3应用原电池原理设计化学电源(1)一次电池：只能放电一次，放电后不能充电复原的化学电源，工作原理为原电池原理。(2)二次电池：放电后能充电复原继续使用的化学电源，又称为可充
4、电电池或蓄电池。二次电池放电时为原电池，充电时为电解池。(3)燃料电池：将燃料燃烧的化学能转变为电能的化学电源，符合原电池原理，但电极不参与电极反应，负极上为燃料的氧化反应，正极上为氧气或其他氧化剂的还原反应。4应用原电池原理预防金属的电化学腐蚀(1)金属的腐蚀包括化学腐蚀和电化学腐蚀，其中电化学腐蚀为主要的形式。电化学腐蚀就是金属在潮湿空气中发生原电池反应而被氧化腐蚀，又包括析氢腐蚀和吸氧腐蚀，其中吸氧腐蚀为普遍形式。(2)金属防护的主要措施：破坏发生原电池反应的条件如在金属表面覆盖保护层等；利用原电池原理使被保护的金属作为原电池正极而被保护(牺牲阳极的阴极保护法)；利用电解原理使被保护的金
5、属作阴极而被保护(外加电源的阴极保护法)。(3)金属腐蚀快慢的规律在相同的电解质溶液中：电解反应引起的腐蚀原电池反应引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀。在不同的电解质溶液中：金属在强电解质溶液中的腐蚀金属在弱电解质溶液中的腐蚀金属在非电解质溶液中的腐蚀。在不同防护措施下：有一般防护条件的腐蚀处于原电池正极条件下的腐蚀处于电源阴极保护条件下的腐蚀。(2014高考福建卷)某原电池装置如图所示，电池总反应为2AgCl2=2AgCl。下列说法正确的是()典例透析 A正极反应为AgCle=AgClB放电时，交换膜右侧溶液中有大量白色沉淀生成C若用NaCl溶液代替盐酸，则电池总反应随之改变D当电路中转移0
6、.01 mol e时，交换膜左侧溶液中约减少0.02 mol离子【解析】本题考查原电池原理，意在考查考生对电化学知识的理解和掌握情况。在原电池中负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故由总反应式可知，负极反应为：2Ag2e2Cl=2AgCl，正极反应为：Cl22e=2Cl，A项错误；由于电解质溶液中含有大量Cl，故放电时，Ag在交换膜左侧即与Cl反应生成AgCl沉淀，B项错误；用NaCl溶液代替盐酸，电池总反应不变，C项错误；电路中转移0.01 mol e时，交换膜左侧溶液有0.01 mol Cl参与反应生成AgCl沉淀，还有0.01 mol H通过阳离子交换膜进入右侧溶液，故D项正确。【答案】
7、D变式训练 1(2015高考复习卷)右图烧杯中的溶液为稀硫酸(30%)与 NaCl 溶液(3%)的混合液。下列说法正确的是()ASn 为负极，反应过程中失电子B反应过程中 Fe 电极一直处于恒重状态CFe 电极有气泡生成D如果烧杯中的溶液是 3%的 NaCl 溶液，发生的是 Fe的吸氧腐蚀解析：本题考查原电池知识，意在考查考生对原电池工作原理的理解和应用能力。选项A，金属活泼性FeSn，故Fe为负极，该项错误；选项B，Fe失电子，质量逐渐减小，该项错误；选项C，H在Sn极得电子生成H2，该项错误；选项D,3%的NaCl溶液为中性溶液，铁发生吸氧腐蚀，该项正确。答案：D1电解原理(1)电解在直流
8、电作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。把电能转化为化学能的装置，叫电解池或电解槽。电解原理及其应用专题归纳阴、阳极的判断：(2)电解池工作原理阳极：电子流出失去电子发生氧化反应；阴极：电子流入得到电子发生还原反应。(3)电解时电极产物的判断阳极产物的判断首先看电极，如果是活性电极(除Au、Pt、石墨以外的材料作电极)，则电极材料失电子被氧化，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子；如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。阴极产物的判断无论电极为何种材料，电极均不参加反应，直接根据阳离子放电顺序进行判断。(
9、4)书写电极反应式和总反应式的规律根据给出的两个电极反应式，写出总反应式已知两个电极反应式，写总反应式并不难，只要使两个电极反应式得、失电子数相等后，将两式相加，消去相同的化学式即可。给出总反应式，写出电极反应式书写电极反应式的步骤一般分为四步：A列物质、标得失；B选离子、配电荷；C配个数、巧用水；D两式加、验总式。2电解原理的应用(1)电解饱和食盐水制备烧碱、氯气和氢气工业上用电解饱和食盐水溶液的方法来制取NaOH、H2和Cl2，并以它们为原料生产一系列的化工产品，称为氯碱工业。反应原理阳极(放电顺序：ClOH)：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极(放电顺序：HNa)：2H2e=H2(还原反
10、应)在上述反应中，由于 H在阴极上得到电子而生成 H2，破坏了阴极附近水的电离平衡，促进了水继续电离，结果在阴极区溶液里 OH的浓度增大而呈碱性。总反应式：2NaCl2H2O=通电 2NaOHH2Cl2在工业生产中，为了防止 NaOH 和 Cl2 的反应及 H2 与Cl2 的反应，采用阳离子交换膜电解槽进行电解。阳离子交换膜的作用是将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子(Na)通过，而且阻止阴离子(Cl、OH)和气体通过。这样既能防止阴极产生的 H2 和阳极产生的 Cl2 相混合而引起爆炸，又能避免 Cl2 和 NaOH 作用生成 NaClO 而影响烧碱的质量。(2)电镀定义：应用电解原理
11、在某些金属表面上镀一薄层其他金属或合金的方法。电镀池的组成：待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液(即电镀液)。阳极反应：Mne=Mn(进入溶液)；阴极反应：Mnne=M(在镀件上沉积)。电镀时，阳极本身参与电极反应，电镀过程中理论上电解质溶液的浓度保持不变。(3)电冶金属金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来：Mnne=M，电解法冶炼金属特别适合活泼性强的金属。例如，电解熔融氯化钠可以得到金属钠，NaCl在高温下熔融，并发生电离：NaCl=高温 NaCl通直流电后，阴极：2Na2e=2Na，阳极：2Cl2e=Cl2。总反应：2NaC
12、l(熔融)=电解 2NaCl23电解质水溶液电解产物的规律电解质的组成无氧酸(除HF)、不活泼金属的无氧酸盐(F除外)不活泼金属的含氧酸盐、活泼金属的无氧酸盐含氧酸、可溶性碱、活泼金属的含氧酸盐被电解的物质电解质本身电解质水水实例CuCl2、HBr、HClNaCl、CuSO4、AgNO3H2SO4、NaOH、KNO3下列图示中关于铜电极的连接错误的是()典例透析 【解析】A项，铜锌原电池中，Zn作负极，Cu作正极，正确；B项，电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，正确；C项，电镀铜时，铜作阳极，镀件作阴极，故C错误；D项，电解氯化铜溶液时，铜作阴极，正确。【答案】C2如图，当线路接通时，发现M
13、(用石蕊试液浸润过的滤纸)a端显蓝色，b端显红色，且知甲中电极材料是锌、银，乙中电极材料是铂、铜，且乙中两电极不发生变化。回答下列问题：变式训练 (1)甲、乙分别是什么装置_、_。(2)写出A、B、C、D的电极名称以及电极材料和电极反应式_。解析：由于a端显蓝色，可推知a端附近呈碱性。显然滤纸上水电离的H在a端获得电子发生反应，使该端OH浓度较大。由于锌活动性大于银，甲池为原电池。乙池中Cu、Pt不参与反应，故C极为Pt，D极为Cu，显然乙池为电解池。电子从Aa，bD，CB。滤纸上水电离的OH在b端反应，b端H浓度增大，使b端出现红色。请注意：某电极质量增加，该电极必为阴极，金属阳离子放电。某
14、电极质量减少，必定是阳极且为活性电极，电极本身参加电极反应。某极附近溶液呈碱性，是在该极上H参加电极反应：2H2e=H2，从而产生OH。答案：(1)原电池 电解池(2)A极(负极Zn)：Zn2e=Zn2；B极(正极Ag)：Cu22e=Cu；C极(阳极Pt)：4OH4e=2H2OO2；D极(阴极Cu)：2H2e=H21基本类型原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量的计算、电荷量与产物的量的相互计算。电化学计算的基本方法专题归纳2基本方法(1)根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。该方
15、法较为简便，也更为常用。(2)根据电极反应、总反应式计算：先写出电极反应式，然后根据需要再写出总反应式，分析两极产物找出比例关系。(3)根据关系式计算：据电子守恒关系建立已知量与未知量之间的关系式。3基本步骤(1)根据现象或其他条件(如果是电解池，可以根据与电源正负极的连接情况)，准确判定电极上发生氧化还原反应的类型和电极名称；(2)准确写出电极反应式；(3)根据题目所给条件和所要求解的问题，使用上述合适的方法建立等量关系求解。(2015经典习题选萃)如下图所示，已知A、B、C、D为铂电极，P、Q为直流电源的两极，通电后发现B极的质量增加。典例透析 (1)P、Q哪个是负极？(2)当甲池溶液的p
16、H由6.0降到2.0时，B极的质量增加多少克？(3)此时乙池溶液中NaCl的质量分数由2%变为多少？【解析】(1)因电解后B极的质量增加，说明有金属离子在B极被还原，所以B极为阴极，A极为阳极，则P为电源的正极，Q为电源的负极。(2)因甲池 pH 由 6.0 降至 2.0，即 c(H)由 106 molL1 增至 102 molL1，所以 H的物质的量增加了 102 molL11 L106 molL11 L102 mol，即生成 H2SO4 的物质的量为5103 mol。根据电解反应的化学方程式：2CuSO42H2O=电解 2CuO22H2SO4 5103 mol 5103 mol故 B 极的
17、质量增加 5103 mol64 gmol10.32 g。(3)设反应中消耗 NaCl 的质量为 m(NaCl)，生成 H2 和 Cl2的质量共为 m(H2Cl2)。2NaCl2H2O=电解 2NaOHH2Cl2 根据串联电路各电极通过的电子数相等，由式可得如下关系式：Cu 2NaCl H2Cl2 2e64 117 730.32 g m(NaCl)m(H2Cl2)m(NaCl)1170.32 g640.585 g，m(H2Cl2)730.32 g640.365 g。电解后溶液中 NaCl 的质量分数100 g2%0.585 g100 g0.365 g100%1.42%。【答案】(1)Q是负极。(
18、2)B极的质量增加0.32 g。(3)此时乙池溶液中NaCl的质量分数由2%变为1.42%。【点评】(1)根据电解池中“负极连阴极”与“阴极还原”的原理，由B极的质量增加判定B极的名称，继而判断P、Q两极的名称。(2)根据电解方程式计算当pH降为2.0时B极产物的质量。(3)根据甲、乙两池通过电子的物质的量相等由电解方程式建立关系式，由B极质量的增加量(或pH的变化)求NaCl的消耗量。3在100 mL H2SO4与CuSO4的混合液中，用石墨作电极电解，两极上均收集到2.24 L气体(标准状况)，则原混合溶液中Cu2的物质的量浓度为()A1 molL1 B2 molL1C3 molL1D4
19、molL1变式训练 解析：电解H2SO4和CuSO4的混合溶液，开始只有Cu和O2生成。当CuSO4溶液电解完全时，实质为电解H2SO4溶液，由电解过程可知，实质为电解水，生成H2和O2，在生成这两种气体时，H2和O2的体积比应为21。由电极反应式：4OH4e=2H2OO2，2Cu24e=2Cu,2H2e=H2知，Cu2得电子数和H得电子数总和与OH失去的电子数相等。即应有如下关系：2.24 L22.4 Lmol142.24 L22.4 Lmol12x2(x 代表生成的 Cu 或消耗的 Cu2的物质的量)，x0.1 mol，因此，原混合溶液中，铜离子的物质的量浓度为0.1 mol0.1 L 1 molL1。关键在计算时确保阴、阳两极得失电子数相等。答案：A
