1、第 課時(shí)(ksh) 12原電池、電解池原理(yunl)及其應(yīng)用專(zhuān)題二 化學(xué)基本理論 共三十一頁(yè) 理解原電池原理，初步了解化學(xué)電源(dinyun)。了解化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕及一般防腐蝕方法。理解電解原理。了解銅的電解精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理。考標(biāo)共三十一頁(yè) 電化學(xué)是高考命題的熱點(diǎn)之一。試題常以選擇題居多，也有以填空、簡(jiǎn)答、實(shí)驗(yàn)、計(jì)算等形式命題。由于電化學(xué)中的電路、電量等與物理學(xué)聯(lián)系緊密，在今后的理綜考試中該部分不僅不會(huì)“降溫”，還有“變熱”的趨勢(shì)。在題型上應(yīng)以傳統(tǒng)題為主。主要考查點(diǎn)：電解池、原電池、電鍍池的構(gòu)成條件及區(qū)別，電路中的電子流向、電極反應(yīng)類(lèi)型與電極種類(lèi)關(guān)系，金屬活潑性與電極關(guān)系，陰

2、、陽(yáng)極放電順序及應(yīng)用，電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)，兩極(lingj)產(chǎn)物判斷，電解質(zhì)溶液中離子濃度變化、pH變化，離子、電解產(chǎn)物的計(jì)算，反應(yīng)時(shí)的現(xiàn)象等。考情共三十一頁(yè)一、原電池原理(yunl) 1.區(qū)分正、負(fù)極 電子流入的一極 得電子，發(fā)生還原反應(yīng)的一極 較不活潑的一極 電解質(zhì)溶液(rngy)中陽(yáng)離子流向的一極 電子流出的一極 失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)的一極 較活潑的一極 電解質(zhì)溶液中陰離子流向的一極 正極負(fù)極共三十一頁(yè)2.原電池的電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)半反應(yīng)疊加法（已知電極材料、粒子） 無(wú)論原電池還是電解池，其反應(yīng)都是氧化還原反應(yīng)，應(yīng)根據(jù)氧化還原反應(yīng)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式。分析氧化還原反應(yīng)，初步寫(xiě)出半反應(yīng)式。負(fù)極

3、：還原劑-ne- 氧化產(chǎn)物；正極：氧化劑+ne- 還原產(chǎn)物。根據(jù)題目(tm)中的介質(zhì)（常見(jiàn)的有：水溶液、有機(jī)溶劑、熔融鹽、固體電解質(zhì)），選擇在相應(yīng)介質(zhì)中的適當(dāng)?shù)牧Ｗ觼?lái)配平上述半反應(yīng)式。（此步驟是書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式的難點(diǎn)）合并兩極電極反應(yīng)式，消去得失電子數(shù)及兩邊的介質(zhì)離子，即得到總的氧化還原方程式，可與原反應(yīng)式進(jìn)行比較從而檢驗(yàn)其正誤。(2)拆分法（已知總反應(yīng)）共三十一頁(yè) 有人設(shè)計(jì)出利用CH4和O2的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類(lèi)似(li s)于CH4在O2中燃燒，則下列說(shuō)法正確的是( ) 每消耗1 mol CH4可以向外電路提供8 mol e- 負(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)

4、式 CH4+10OH-8e- CO32-+7H2O 負(fù)極上是O2獲得電子，電極反應(yīng)式為 O2+2H2O+4e- 4OH- 電池放電后，溶液pH不斷升高 A. B. C. D.共三十一頁(yè) CH4在鉑電極上發(fā)生類(lèi)似于CH4在O2中的燃燒反應(yīng)，即CH4生成CO2，嚴(yán)格講生成的CO2還與KOH反應(yīng)生成K2CO3，化合價(jià)升高，失去電子，是電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式CH4+10OH-8e- CO32-+7H2O，1 mol CH4參加反應(yīng)有8 mol e-發(fā)生轉(zhuǎn)移，O2在正極上發(fā)生反應(yīng)，獲得電子，電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e- 4OH-。雖然正極產(chǎn)生(chnshng)OH-，負(fù)極消耗OH-，但從總反應(yīng)CH

5、4+2O2+2KOH K2CO3+3H2O可看出是消耗KOH，所以電池放電時(shí)溶液的pH不斷下降，故A選項(xiàng)正確。A答案：共三十一頁(yè) 不久前，美國(guó)一個(gè)海軍航空站安裝了一臺(tái)250 kW的MCFC型燃料電池，該電池可同時(shí)供應(yīng)電和水蒸氣，其工作溫度為600 700 ，所用燃料為H2，電解質(zhì)為熔融的K2CO3，已知該電池的總反應(yīng)為：2H2+O2 2H2O，則下列推斷中正確的是( ) A.正極(zhngj)反應(yīng)為：4OH- O2+2H2O+4e- B.O2從正極通入，發(fā)生氧化反應(yīng) C.電池供應(yīng)1 mol 水蒸氣，轉(zhuǎn)移的電子數(shù)4 mol D.負(fù)極反應(yīng)為：H2+CO32-2e- H2O+CO2共三十一頁(yè) 本題考

6、查的是原電池相關(guān)知識(shí)及其電極方程式的書(shū)寫(xiě)。該電池的負(fù)極反應(yīng)為：H2+CO32- - 2e- H2O+CO2，正極反應(yīng)為：O2+4e-+2CO2 2CO32-,負(fù)極通入H2，發(fā)生(fshng)氧化反應(yīng)，正極通入O2，發(fā)生還原反應(yīng)。關(guān)鍵注意選用CO32-和CO2作介質(zhì)來(lái)平衡電極反應(yīng)式；由總反應(yīng)得：每生成1 mol H2O時(shí)，轉(zhuǎn)移電子為2 mol。故答案為D。D答案：共三十一頁(yè)二、電解池原理(yunl) 1.電解時(shí)陰、陽(yáng)兩極的放電次序陽(yáng)極放電次序：CuAgCl-OH-。陰極(ynj)放電次序：Ag+Cu2+H+Fe2+Zn2+。注意：活潑金屬離子K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+在溶液中不會(huì)

7、得到電子。F-和SO、CO、NO等在溶液中不會(huì)失去電子。當(dāng)c(Zn2+)c(H+)或c(Fe2+)c(H+)時(shí)，Zn2+和Fe2+先得電子，而H+后得電子。共三十一頁(yè)類(lèi)型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例被電解的物質(zhì)電解溶液的濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型陰極：2H+2e- H2陽(yáng)極：4OH-4e- O2+2H2ONaOH水增大增大水H2SO4水增大減小水Na2SO4水增大不變水(2)用惰性電極電解電解質(zhì)溶液(rngy)的變化情況共三十一頁(yè)電解電解質(zhì)電解質(zhì)電離出的陰、陽(yáng)離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小 增大HClCuCl2電解質(zhì)減小增大CuCl2放H2生堿型陰極：放出氫氣生成堿陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl電

8、解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大HCl放O2生酸型陽(yáng)極：OH-放電生成酸陰極:電解質(zhì)陽(yáng)離子放電CuS04電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小CuO共三十一頁(yè)(3)電解法精煉(jnglin)銅、電鍍銅精煉銅電鍍銅電極材料陽(yáng)極粗銅純銅陰極純銅待踱銅電極反應(yīng)陽(yáng)極Cu-2e- Cu2+Cu-2e- Cu2+陰極Cu2+2e- CuCu2+2e- Cu電解液變化情況Cu2+濃度略降Cu2+濃度不變共三十一頁(yè) 某溶液中含有兩種溶質(zhì)氯化鈉和硫酸，它們的物質(zhì)的量之比為31。用石墨做電極電解溶液時(shí)，根據(jù)反應(yīng)產(chǎn)物，電解可明顯分為三個(gè)階段，下列敘述中不正確的是( )A.陰極析出氫氣B.陽(yáng)極先析出氯氣后析出氧氣C.電解最后階段為電解水

9、D.電解過(guò)程(guchng)中溶液的pH不斷增大，最后pH為7解析：根據(jù)離子放電順序電解(dinji)分為以下三階段：電解(dinji)HCl、電解氯化鈉溶液、電解水。D共三十一頁(yè) （2012安徽高考化學(xué)11題）某興趣小組設(shè)計(jì)如下微型實(shí)驗(yàn)裝置。實(shí)驗(yàn)時(shí)，現(xiàn)斷開(kāi)K2，閉合K1，兩極均有氣泡產(chǎn)生；一段時(shí)間后，斷開(kāi)K1，閉合K2，發(fā)現(xiàn)電流表指針偏轉(zhuǎn)，下列有關(guān)描述正確(zhngqu)的是 A斷開(kāi)K2，閉合K1時(shí)，總反應(yīng)的離子方程式為： 2H+2Cl Cl2+H2B斷開(kāi)K2，閉合K1時(shí)，石墨電極附近溶液變紅C斷開(kāi)K1，閉合K2時(shí)，銅電極上的電極反應(yīng)為： Cl2+2e2ClD斷開(kāi)K1，閉合K2時(shí)，石墨電極作

10、正極含酚酞的飽和食鹽水K1K2石墨直流電源A銅通電(tng din)共三十一頁(yè)解析：本題考查原電池及電解池工作原理，旨在考查考生對(duì)知識(shí)的綜合應(yīng)用能力。斷開(kāi)K2，閉合K1時(shí)，裝置為電解池，兩極均有氣泡產(chǎn)生，則反應(yīng)為2Cl2H2O H22OHCl2，石墨為陽(yáng)極，銅為陰極，因此(ync)石墨電極處產(chǎn)生Cl2，在銅電極處產(chǎn)生H2，附近產(chǎn)生OH，溶液變紅，故A、B兩項(xiàng)均錯(cuò)誤；斷開(kāi)K1、閉合K2時(shí)，為原電池反應(yīng)，銅電極反應(yīng)為H22e2OH = 2H2O，為負(fù)極，而石墨電極反應(yīng)為Cl22e = 2Cl，為正極，故C項(xiàng)錯(cuò)誤，D項(xiàng)正確。答案(d n)：D共三十一頁(yè) 將0.2 mol AgNO3、0.4 mol

11、Cu(NO3)2和0.6 mol KCl溶于水，配成100 mL 混合液，用惰性電極電解一段時(shí)間后，在一極上析出0.3 mol 銅，此時(shí)另一極上收集到的氣體的體積為(標(biāo)準(zhǔn)狀況)( ) A.4.48 L B.5.6 L C.6.72 L D.7.84 L 解析(ji x)：首先分析混合液中發(fā)生的反應(yīng)，因Ag+Cl- AgCl，混合液中Cl-為0.4 mol、Cu2+為0.4 mol。當(dāng)析出0.3 mol Cu轉(zhuǎn)移0.6 mol e-時(shí)，Cl-全部放電轉(zhuǎn)化成0.2 mol Cl2，余0.2 mol e-使OH-放電生成0.05 mol O2，共放出氣體0.25 mol(Cl2+O2)。B共三十一頁(yè)

12、三、有關(guān)(yugun)電化學(xué)的計(jì)算 不管是求生成物的質(zhì)量、濃度、pH、電子(dinz)轉(zhuǎn)移數(shù)目等，首先就是要分析總反應(yīng)方程式，把已知量和待求量建立起關(guān)系；除此之外，經(jīng)常用到電子(dinz)守恒解題。共三十一頁(yè) 如右圖所示將質(zhì)量均為8 g的銅片和鉑片插入200 mL CuSO4溶液中，以電流強(qiáng)度I，通電5 min，然后反接電源繼續(xù)(jx)通電10 min，此時(shí)CuSO4恰好被完全電解，鉑電極產(chǎn)生的氣體為1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。共三十一頁(yè)(1)請(qǐng)依次寫(xiě)出015 min內(nèi)鉑電極上的電極反應(yīng)式_。(2)電解后所得的溶液pH是(假設(shè)反應(yīng)(fnyng)前后溶液體積不變)_。 (3)若要使電解后所得溶液

13、恢復(fù)至與原溶液完全一樣，可加入物質(zhì)_(填化學(xué)式)，其質(zhì)量為_(kāi)g。共三十一頁(yè) (4)在下圖中畫(huà)出銅電極質(zhì)量隨時(shí)間變化(binhu)的關(guān)系曲線。共三十一頁(yè)答案(d n)：(1)鉑電極：Cu2+2e- Cu, Cu-2e- Cu2+, 2H2O-4e- O2+4H+ (2)0 (3)CuO8 (4)如下圖所示共三十一頁(yè) 05 min為向Pt極上電鍍銅，510 min，反電鍍，前10 min相當(dāng)于沒(méi)有任何反應(yīng)，可以(ky)認(rèn)為直接把電源正極與鉑極相連，每5 min轉(zhuǎn)移電子的電量相等。根據(jù)放出氣體(氧氣)的量可求得從1015 min轉(zhuǎn)移電子所得物質(zhì)的量,進(jìn)而可求得其他問(wèn)題。共三十一頁(yè) 1.固體氧化物燃料

14、電池是由美國(guó)西屋(West-inhouse)公司研制開(kāi)發(fā)的。它以固體氧化鋯-氧化釔為電解質(zhì)，這種電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2-)在其間通過(guò)。該電池的工作原理如圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應(yīng)。下列說(shuō)法(shuf)正確的是( )共三十一頁(yè)A.有O2放電，a極為電池的負(fù)極B.有H2放電，b極為電池的正極C.a極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)為：O2+2H2O+4e- 4OH-D.b極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)為：H2+O2-2e- H2O解析：此題需要注意的是用氧離子(O2-)來(lái)平衡電極反應(yīng)式。負(fù)極發(fā)生的氧化(ynghu)反應(yīng)為：H2+O2-2e- H2O，正極發(fā)生的還原反應(yīng)為：O2+4e- 2O2-，總反應(yīng)為：

15、2H2+O2 2H2O，故答案選D。答案(d n)：D共三十一頁(yè)Li-e- Li+Li(還原劑) 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)(fnyng)可表示為：4Li+2SOCl2 4LiCl+S+SO2。請(qǐng)回答下列問(wèn)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 。2SOCl2+4e- 4Cl-+S+SO2共三十一頁(yè)(3)SOCl2易揮發(fā)，實(shí)驗(yàn)室中常用NaOH溶液吸收SOCl2，有Na2SO3和NaCl生成。如果把少量水滴(shu d)到SOCl2中，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象是_，反應(yīng)的化學(xué)方

16、程式為_(kāi)。(4)組裝該電池必須在無(wú)水、無(wú)氧的條件下進(jìn)行，原因是_。構(gòu)成電池的兩個(gè)主要成分(chng fn)Li能和氧氣、水反應(yīng)，且SOCl2也與出現(xiàn)白霧，有刺激性氣體生成SOCl2+H2O SO2+2HCl因?yàn)樗磻?yīng)共三十一頁(yè) 分析反應(yīng)的化合價(jià)變化，可得Li為還原劑，SOCl2為氧化劑。 (1)負(fù)極材料為L(zhǎng)i(還原劑)，Li-e- Li+。 (2)正極反應(yīng)式可由總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)式得到：2SOCl2+4e- 4Cl-+S+SO2。 (3)題中給出有堿液吸收時(shí)的產(chǎn)物，則沒(méi)有堿液吸收時(shí)的產(chǎn)物應(yīng)為SO2和HCl，所以(suy)現(xiàn)象應(yīng)該為出現(xiàn)白霧和有刺激性氣體生成。 (4)因?yàn)闃?gòu)成電池的兩個(gè)主要成分L

17、i能和氧氣水反應(yīng)，且SOCl2也與水反應(yīng)。共三十一頁(yè)3.按裝置圖甲進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，若圖乙的x軸表示流入陰極(ynj)的電子的量，則y軸不可能表示的是( )A.Ag+物質(zhì)的量濃度 B.NO-3物質(zhì)的量濃度C.溶液的pH D.銀棒的質(zhì)量 解析(ji x)：此實(shí)驗(yàn)為電鍍銀，所以答案選D。D共三十一頁(yè)4.用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu2(OH)2CO3后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH(不考慮CO2的溶解)。則電解過(guò)程中共轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為( )A.0.4 mol B.0.5 mol C.0.6 mol D.0.8 mol解析： 如果只電解CuSO4，只要(zhyo)加入一定量的CuO就可以恢復(fù)，而此時(shí)加入Cu2(OH)2CO3相當(dāng)于加入了CuO和H2O，說(shuō)明電解分了兩個(gè)階段，先電解了CuSO4，再電解了H2O。C共三十