電化學(xué)原理及其應(yīng)用.ppt

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第9講電化學(xué)原理及其應(yīng)用 一 原電池工作原理1 原電池原理把能轉(zhuǎn)化為能 負(fù)極發(fā)生反應(yīng) 正極發(fā)生反應(yīng) 化學(xué) 電 氧化 還原 2 組成原電池的條件 1 有兩種作電極 2 電極材料均插入中 兩種不同的電解質(zhì)溶液可通過進(jìn)行連接 3 兩極相連形成 活潑性不同的導(dǎo)電材料 電解質(zhì)溶液 鹽橋 閉合電路 3 電極反應(yīng)式的書寫和電荷移動(dòng)的方向 1 電極反應(yīng)式的書寫 負(fù)極 電極反應(yīng)式 正極 電極反應(yīng)式 電池反應(yīng) 2 電荷移動(dòng)方向 Zn Zn 2e Zn2 Cu Cu2 2e Cu Zn Cu2 Zn2 Cu 電子由釋放 經(jīng)沿導(dǎo)線流入 電解質(zhì)溶液中的移向正極 在其表面得電子被 形成一個(gè)閉合回路 負(fù)極 外電路 正極 陽離子 還原 二 常見化學(xué)電源 1 堿性鋅錳電池 一次電池 負(fù)極反應(yīng) 正極反應(yīng) 總反應(yīng) Zn 2OH 2e Zn OH 2 2MnO2 2H2O 2e 2MnOOH 2OH Zn 2MnO2 2H2O2MnOOH Zn OH 2 2 鋅銀電池 一次電池 負(fù)極反應(yīng) Zn 2OH 2e ZnO H2O 正極反應(yīng) Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 總反應(yīng) Zn Ag2OZnO 2Ag 3 鉛蓄電池 二次電池 負(fù)極反應(yīng) 正極反應(yīng) PbO2 4H SO 2e PbSO4 2H2O 總反應(yīng) Pb PbO2 2H2SO42PbSO4 2H2O Pb SO 2e PbSO4 2 4 2 4 4 氫氧燃料電池 酸性介質(zhì)中 負(fù)極反應(yīng) 正極反應(yīng) 總反應(yīng) H2 2e 2H O2 2H 2e H2O 2H2 O22H2O 三 電解原理 1 電解原理 使電流通過 或熔融的電解質(zhì) 在陰 陽兩極發(fā)生反應(yīng) 陽極發(fā)生反應(yīng) 陰極發(fā)生反應(yīng) 電解質(zhì)溶液 氧化還原 氧化 還原 2 電解原理的應(yīng)用 1 電解飽和食鹽水 電極反應(yīng) 陽極 陰極 總反應(yīng)方程式 2 電鍍銅或電解精煉銅 兩極材料 待鍍金屬或精銅做 鍍層金屬或粗銅做 電極反應(yīng) 陽極 陰極 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 陰極 陽極 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu 通電 3 電解冶煉Na Al等活潑金屬 冶煉Na的化學(xué)反應(yīng)方程式 冶煉Al的化學(xué)反應(yīng)方程式 2NaCl 熔融 2Na Cl2 通電 2Al2O3 熔融 4Al 3O2 通電 四 金屬的腐蝕與防護(hù) 1 金屬的腐蝕 1 概念 金屬表面與周圍的或發(fā)生而遭到破壞 2 實(shí)質(zhì) 金屬原子 M 失去電子而被氧化 MMn ne 3 分類 一般分為和 干燥氣體 非電 電解質(zhì)溶液 氧化 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕 解質(zhì) 2 電化學(xué)腐蝕 1 概念 兩種金屬相接觸且又同時(shí)暴露在潮濕空氣里或與電解質(zhì)溶液接觸時(shí) 由于形成而發(fā)生的腐蝕 2 分類 以鋼鐵為例 吸氧腐蝕 在金屬表面的水膜不強(qiáng)或呈 溶解一定的 金屬生成含氧化合物 負(fù)極 正極 電池總反應(yīng) 原電池 酸性 中性 氧氣 2Fe 4e 2Fe2 O2 2H2O 4e 4OH 2Fe O2 2H2O2Fe OH 2 析氫腐蝕 在金屬表面的水膜較高時(shí) H 被還原而析出H2 負(fù)極 正極 電池總反應(yīng) 酸性 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 Fe 2H Fe2 H2 五 金屬的防護(hù)方法 1 犧牲陽極的陰極保護(hù)法 原電池原理 在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干較活潑金屬如鋅塊 讓被保護(hù)的金屬作原電池的 正極 2 外加電流的陰極保護(hù)法 電解池原理 用被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作 惰性電極作 外接直流電源 3 其他方法改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu) 如 加涂防護(hù)層如 等方法 陰極 陽極 不銹鋼 噴油漆 涂油脂 噴鍍 考點(diǎn)一原電池及原電池工作原理 例1 根據(jù)反應(yīng) 2Ag CuCu2 2Ag 設(shè)計(jì)如右圖所示原電池 下列說法錯(cuò)誤的是 A X可以是銀或石墨 B Y是硫酸銅溶液 C 電子從銅電極經(jīng)外電路流向X電極 D X極上的電極反應(yīng)式為 Ag e Ag 解析據(jù)題意 銅應(yīng)為負(fù)極 X為正極 則X應(yīng)為活潑性比銅弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘?A項(xiàng)正確 電解質(zhì)溶液應(yīng)含Ag B項(xiàng)錯(cuò) 在原電池中 電子從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極 Ag 在正極X上得電子 Ag e Ag 故C D項(xiàng)正確 答案B 有關(guān)原電池問題的解題思路 解決原電池問題時(shí) 一般的思維程序是 根據(jù)電極材料的活潑性判斷出正 負(fù)極電極反應(yīng)的類型 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 電極反應(yīng)方程式原電池反應(yīng)方程式現(xiàn)象 計(jì)算 2009 福建理綜 11 控制合適的條件 將反應(yīng)2Fe3 2I 2Fe2 I2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池 下列判斷不正確的是 A 反應(yīng)開始時(shí) 乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B 反應(yīng)開始時(shí) 甲中石墨電極上Fe3 被還原 C 電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí) 反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) D 電流計(jì)讀數(shù)為零后 在甲中溶入FeCl2固體 乙中石墨電極為負(fù)極 解析反應(yīng)開始后 乙中石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為2I 2e I2 為氧化反應(yīng) A說法正確 甲中石墨電極上發(fā)生的反應(yīng)為2Fe3 2e 2Fe2 Fe3 被還原 B正確 電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí) 電極上得到和失去的電子數(shù)相等 反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) C正確 電流計(jì)讀數(shù)為零 反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài) 后 在甲中溶入FeCl2固體 則平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng) I2被還原 乙中的石墨電極為正極 D錯(cuò)誤 答案D 例2 據(jù)報(bào)道 我國(guó)擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧燃料電池車將在北京奧運(yùn)會(huì)期間為運(yùn)動(dòng)員提供服務(wù) 某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液 下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是 A 正極反應(yīng)式為O2 2H2O 4e 4OH B 工作一段時(shí)間后 電解液中的KOH的物質(zhì)的量不變 C 該燃料電池的總反應(yīng)方程式為2H2 O22H2OD 用該電池電解CuCl2溶液 產(chǎn)生2 24LCl2 標(biāo)準(zhǔn)狀況 時(shí) 有0 1mol電子轉(zhuǎn)移 考點(diǎn)二電極反應(yīng)式的書寫 解析堿性氫氧燃料電池總反應(yīng)式是2H2 O22H2O 不消耗和生成KOH O2為正極反應(yīng)物 故A B C都正確 由Cl 生成0 1molCl2轉(zhuǎn)移0 2mol電子 D錯(cuò)誤 答案D 1 燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式的書寫步驟 1 寫出燃燒反應(yīng)正確的化學(xué)方程式 2 根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性改寫燃料電池總反應(yīng) 3 寫出正極的電極反應(yīng)式 一般較簡(jiǎn)單 4 由燃料電池總反應(yīng)方程式減去正極的電極反應(yīng)式得到負(fù)極的電極反應(yīng)式 2 原電池電極反應(yīng)式的書寫除注意正確判斷正 負(fù)極外 還應(yīng)充分考慮介質(zhì)的影響 一般而言 中性溶液中反應(yīng)物不可出現(xiàn)H 和OH 酸性溶液中反應(yīng)物 生成物不會(huì)有OH 堿性溶液中反應(yīng)物 生成物不會(huì)有H 水溶液中不會(huì)出現(xiàn)O2 特別要注意的是介質(zhì)還能影響正 負(fù)極的改變 如Mg Al NaOH原電池中 Mg為正極 Al為負(fù)極 2009 廣東 14 可用于電動(dòng)汽車的鋁 空氣燃料電池通常以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液 鋁合金為負(fù)極 空氣電極為正極 下列說法正確的是 A 以NaCl溶液或NaOH溶液為電解液時(shí) 正極反應(yīng)都為O2 2H2O 4e 4OH B 以NaOH溶液為電解液時(shí) 負(fù)極反應(yīng)為Al 3OH 3e Al OH 3 C 以NaOH溶液為電解液時(shí) 電池在工作過程中電解液的pH保持不變D 電池工作時(shí) 電子通過外電路從正極流向負(fù)極 解析電池工作時(shí) 正極上O2得到電子被還原 電極反應(yīng)為O2 2H2O 4e 4OH A正確 電解液為NaOH溶液時(shí) 在負(fù)極上產(chǎn)生的是NaAlO2而不是 l OH 3 B錯(cuò)誤 電池的總反應(yīng)為4Al 3O2 4NaOH4NaAlO2 2H2O 消耗NaOH pH減小 C錯(cuò)誤 電池工作時(shí) 電子通過外電路由負(fù)極流向正極 答案A 例3 2009 安徽理綜 12 Cu2O是一種半導(dǎo)體材料 基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的一制取Cu2O的電解池示意圖如下 電解總反應(yīng)為2Cu H2OCu2O H2 下列說法正確的是 考點(diǎn)三電解原理及其應(yīng)用 通電 A 石墨電極上產(chǎn)生氫氣 B 銅電極發(fā)生還原反應(yīng) C 銅電極接直流電源的負(fù)極 D 當(dāng)有0 1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí) 有0 1molCu2O生成 解析由總反應(yīng)知失電子的為Cu 得電子的是H2O中的氫無素 因此Cu極為電解池的陽極 接電源的正極 石墨為陰極 接電源的負(fù)極 當(dāng)有0 1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí) 應(yīng)有0 05molCu2O生成 答案A 1 電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷 1 陽極產(chǎn)物的判斷 如果是活潑電極 金屬活動(dòng)性順序表Ag以前 則電極材料失電子 電極被溶解 溶液中的陰離子不能失電子 如果是惰性電極 Pt Au 石墨 則要看溶液中離子的失電子能力 此時(shí)根據(jù)陰離子放電順序加以判斷 常見陰離子放電順序 S2 I Br Cl OH 含氧酸根 2 陰極產(chǎn)物的判斷 直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷 陽離子放電順序與金屬活動(dòng)性順序相反 其中Ag Fe2 Cu2 H 2 電解池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)式的書寫方法 第一步 先檢查陽極電極材料和確定溶液中的離子種類 第二步 由放電順序確定放電產(chǎn)物和電極反應(yīng) 第三步 將電極反應(yīng)相加得總反應(yīng)式 下圖為相互串聯(lián)的甲乙兩個(gè)電解池 請(qǐng)回答 1 甲池若為用電解原理精煉銅的裝置 A極是 材料是 電極反應(yīng)為 B極是 材料是 電極反應(yīng)為 電解質(zhì)溶液為 2 乙池中若滴入少量酚酞試液 開始一段時(shí)間后 極附近呈紅色 3 若甲槽陰極增重12 8g 則乙槽陽極放出氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為 4 若乙槽剩余液體為400mL 則電解后得到堿液的物質(zhì)的量濃度為 pH為 答案 1 陰極精銅Cu2 2e Cu陽極粗銅Cu 2e Cu2 CuSO4溶液 2 Fe 3 4 48L 4 1mol L14 例4 2009 上海 13 如圖裝置中 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 下列有關(guān)描述錯(cuò)誤的是 考點(diǎn)四金屬的腐蝕與防護(hù) 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 b試管中均發(fā)生鐵的電化學(xué)腐蝕 在食鹽水中的Fe發(fā)生吸氧腐蝕 正極為碳 2H2O O2 4e 4OH 負(fù)極為鐵 2Fe 4e 2Fe2 由于吸收O2 a管中氣壓降低 b管中的電解質(zhì)溶液是酸性較強(qiáng)的NH4Cl溶液 故發(fā)生析氫腐蝕 正極 2H 2e H2 負(fù)極 Fe 2e Fe2 由于放出氫氣 b管中氣壓增大 故U型管中的紅墨水應(yīng)是左高右低 B選項(xiàng)錯(cuò)誤 答案B 金屬腐蝕的本質(zhì) 金屬腐蝕的本質(zhì)就是金屬失電子被氧化 金屬腐蝕有化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種類型 若金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起腐蝕 則是化學(xué)腐蝕 此類腐蝕無電流產(chǎn)生 若合金或不純金屬接觸到電解質(zhì)溶液構(gòu)成原電池 其中活潑金屬作負(fù)極失去電子被腐蝕 稱為電化學(xué)腐蝕 此類腐蝕伴隨電流產(chǎn)生 且腐蝕速率比化學(xué)腐蝕快 電化學(xué)腐蝕又分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕 水膜酸性較強(qiáng)時(shí)發(fā)生析氫腐蝕 水膜酸性很弱或非酸性時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕 下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是 純銀器表面在空氣中因化學(xué)腐蝕漸漸變暗 當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時(shí) 鍍層仍能對(duì)鐵制品起保護(hù)作用 海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法 可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕 A B C D 解析純銀器表面在空氣中易生成硫化物失去光澤 當(dāng)鍍錫鐵制品鍍層破損時(shí) 由于鐵比錫活潑 形成原電池時(shí) 鐵作原電池的負(fù)極 加快鐵的腐蝕 鋅比鐵活潑 當(dāng)在海輪外殼上連接鋅塊后 鋅失電子而海輪外殼被保護(hù) 要采用電解原理保護(hù)金屬 應(yīng)將金屬與電源的負(fù)極相連 即作電解池的陰極 綜合上述分析 可知 正確 答案C 高考失分警示1 同一個(gè)原電池反應(yīng)在不同的介質(zhì)中其電極反應(yīng)式有可能是不相同的 如氫氧燃料電池 其總反應(yīng)的化學(xué)方程式都是2H2 O22H2O 但在堿性介質(zhì) 中性介質(zhì)和酸性介質(zhì)中其電極反應(yīng)式是不同的 另外由相同的電極材料組成的原電池 在不同的介質(zhì)中其電池反應(yīng) 電極名稱 電流方向也有可能不同 如 由鎂 鋁作電極組成的原電池 在氫氧化鈉溶液中 鋁作負(fù)極 鎂作正極 而在稀鹽酸中則鋁作正極 鎂作負(fù)極 因此在解電化學(xué)題時(shí)要特別關(guān)注介質(zhì)的成分 慎重思考介質(zhì)所起的作用 2 只有氧化還原反應(yīng)才有電子的得失 只有氧化還原反應(yīng)才可能被設(shè)計(jì)成原電池 復(fù)分解反應(yīng)永遠(yuǎn)不可能被設(shè)計(jì)成原電池 3 無論什么樣的電極材料 電解質(zhì)溶液 或熔融狀態(tài)的電解質(zhì) 構(gòu)成原電池 只要是原電池就永遠(yuǎn)遵守電極的規(guī)定 電子流出的電極是負(fù)極 電子流入的電極是正極 4 在化學(xué)反應(yīng)中 失去電子的反應(yīng) 電子流出的反應(yīng) 是氧化反應(yīng) 得到電子的反應(yīng) 電子流入的反應(yīng) 是還原反應(yīng) 所以在原電池中 負(fù)極永遠(yuǎn)發(fā)生氧化反應(yīng) 正極永遠(yuǎn)發(fā)生還原反應(yīng) 5 在電解池中分析陽極上的電極反應(yīng) 應(yīng)首先看陽極材料 因?yàn)榛顫婋姌O作陽極會(huì)先放電 1 右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置 通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液 下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是 A 逸出氣體的體積 a電極的小于b電極的 B 一電極逸出無味氣體 另一電極逸出刺激性氣味氣體 C a電極附近呈紅色 b電極附近呈藍(lán)色 D a電極附近呈藍(lán)色 b電極附近呈紅色 解析用惰性電極電解Na2SO4水溶液時(shí) 陰 陽兩極發(fā)生的電極反應(yīng)分別為 陰極 a 4H 4e 2H2 陽極 b 4OH 4e 2H2O O2 由于H 和OH 都來自H2O的電離 因此在陰極有OH 生成 在陽極有H 生成 故遇到石蕊溶液 a極顯堿性 呈藍(lán)色 而b極附近顯酸性 呈紅色 答案D 2 2009 北京理綜 6 下列敘述不正確的是 A 鐵表面鍍鋅 鐵作陽極 B 船底鑲嵌鋅塊 鋅作負(fù)極 以防船體被腐蝕 C 鋼鐵吸氧腐蝕的正極反應(yīng) O2 2H2O 4e 4OH D 工業(yè)上電解飽和食鹽水的陽極反應(yīng) 2Cl 2e Cl2 解析鐵表面鍍鋅 鐵應(yīng)作陰極而鋅作陽極 A錯(cuò)誤 鋅比鐵活潑 在船底鑲嵌鋅塊 可有效防護(hù)船體被腐蝕 鋼鐵的吸氧腐蝕中正極上O2得到e 被還原 工業(yè)電解食鹽水的反應(yīng)中陽極上Cl 失去e 被氧化 故B C D均正確 A 3 一種燃料電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為 在酸性溶液中甲醇與氧作用生成水和二氧化碳 該電池負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是 A CH3OH O2 2e H2O CO2 2H B O2 4H 4e 2H2O C CH3OH H2O 6e CO2 6H D O2 2H2O 4e 4OH 解析在酸性條件下 甲醇與氧作用生成水和二氧化碳 總反應(yīng)方程式為2CH3OH 3O22CO2 4H2O 因此負(fù)極反應(yīng)為CH3OH H2O 6e CO2 6H C 4 關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是 A 在放電時(shí) 正極發(fā)生的反應(yīng)是Pb SOPbSO4 2e B 在放電時(shí) 該電池的負(fù)極材料是鉛板 C 在充電時(shí) 電池中硫酸的濃度不斷變小 D 在充電時(shí) 陽極發(fā)生的反應(yīng)是PbSO4 2e Pb SO 2 4 2 4 解析鉛蓄電池放電時(shí)正極反應(yīng)為PbO2 4H SO 2e PbSO4 2H2O 負(fù)極材料為鉛板 充電時(shí)陽極反應(yīng)是PbSO4 2H2O 2e PbO2 4H SO 充電時(shí) 電池中硫酸的濃度增大 2 4 2 4 B 5 關(guān)于下圖的說法正確的是 A 裝置中陰極處產(chǎn)生的氣體能夠使?jié)駶?rùn)淀粉KI試紙變藍(lán) B 裝置中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連 C 裝置中電子由b極流向a極 D 裝置中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng) 解析A項(xiàng)中應(yīng)是陽極產(chǎn)生Cl2 B項(xiàng)中電鍍池中 待鍍制品應(yīng)作陰極 與電源負(fù)極相連 C項(xiàng)中原電池外電路電子是由負(fù)極流向正極 答案D 6 在一個(gè)U形管里盛有氯化銅溶液 并插入兩塊鋅片作電極 按下圖連接 1 如果把電鍵K接A 該裝置應(yīng)是 Zn 極是極 電極反應(yīng)為 Zn 極是極 電極反應(yīng)為 2 上述反應(yīng)進(jìn)行5min后 轉(zhuǎn)換電鍵K到C 則這一裝置是 Zn 極是極 電極反應(yīng)式是 Zn 極是極 電極反應(yīng)式是 3 若裝置 1 中反應(yīng)進(jìn)行2min后 再轉(zhuǎn)換電鍵K到B 則Zn 極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為 Zn 極發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)為 解析當(dāng)電鍵K接觸A點(diǎn)時(shí) 構(gòu)成一個(gè)有外接直流電源的電解裝置 與電源正極相連的Zn 極是陽極 與電源負(fù)極相連的Zn 極是陰極 當(dāng)工作5min后Zn 極上析出了Cu 此時(shí) 將電鍵K接觸C點(diǎn) 構(gòu)成一個(gè)原電池裝置 表面覆蓋銅的Zn 極是原電池的正極 Zn 極是原電池的負(fù)極 當(dāng)把電鍵K接觸B點(diǎn)時(shí) 形成斷路 Zn 極發(fā)生Zn與CuCl2的置換反應(yīng) Zn 極由于在鋅的表面有銅 又浸在CuCl2溶液中 構(gòu)成一個(gè)原電池 發(fā)生電化學(xué)腐蝕 答案 1 電解池陽Zn 2e Zn2 陰Cu2 2e Cu 2 原電池負(fù)Zn 2e Zn2 正Cu2 2e Cu 3 Zn Cu2 Zn2 Cu Zn Cu2 Zn2 Cu 1 2009 廣東理基 34 下列有關(guān)電池的說法不正確的是 A 手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池 B 銅鋅原電池工作時(shí) 電子沿外電路從銅電極流向鋅電極 C 甲醇燃料電池可把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 D 鋅錳干電池中 鋅電極是負(fù)極 解析鋰離子電池可以充電再次使用 屬于二次電池 A項(xiàng)正確 銅鋅原電池中銅為正極 故電流由銅流向鋅 而電子是由鋅流向銅 B項(xiàng)錯(cuò) 電池的實(shí)質(zhì)即是化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能 C項(xiàng)正確 Zn失去電子生成Zn2 故作為負(fù)極 D項(xiàng)正確 B 2 LiFePO4電池具有穩(wěn)定性高 安全 對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn) 可用于電動(dòng)汽車 電池反應(yīng)為FePO4 LiLiFePO4 電池的正極材料是LiFePO4 負(fù)極材料是石墨 含Li 導(dǎo)電固體為電解質(zhì) 下列有關(guān)LiFePO4電池說法正確的是 A 可加入硫酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性 B 放電時(shí)電池內(nèi)部Li 向負(fù)極移動(dòng) C 充電過程中 電池正極材料的質(zhì)量減少 D 放電時(shí)電池正極反應(yīng)為FePO4 Li e LiFePO4 放電 充電 解析由于Li能和稀H2SO4 H2O反應(yīng) 因此電解質(zhì)不能用硫酸 放電過程為原電池原理 在原電池中 陰離子向著負(fù)極移動(dòng) 陽離子向著正極移動(dòng) 充電過程是電解的過程 電解池的陽極失電子 即LiFePO4 e Li FePO4 因此陽極材料 LiFePO4 質(zhì)量會(huì)減少 將電解池陽極反應(yīng)倒過來就是原電池的正極反應(yīng) 綜合上述分析可知C D正確 答案CD 3 下列敘述正確的是 A 在原電池的負(fù)極和電解池的陰極上都發(fā)生失電子的氧化反應(yīng) B 用惰性電極電解Na2SO4溶液 陰 陽兩極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1 2 C 用惰性電極電解飽和NaCl溶液 若有1mol電子轉(zhuǎn)移 則生成1molNaOH D 鍍層破損后 鍍錫鐵板比鍍鋅鐵板更耐腐蝕 解析A項(xiàng)中電解池的陰極發(fā)生的是還原反應(yīng) B項(xiàng)中用惰性電極電解Na2SO4溶液 實(shí)質(zhì)是電解水 在陰 陽兩極上析出的是H2和O2 其物質(zhì)的量之比為2 1 D項(xiàng)中錫的活動(dòng)性比鐵弱 構(gòu)成原電池時(shí)鐵作負(fù)極 故鍍錫鐵板比鍍鋅鐵板易腐蝕 C 4 鋰離子電池正極材料是含鋰的二氧化鈷 LiCoO2 充電時(shí)LiCoO2中Li被氧化 Li 遷移并以原子形式嵌入電池負(fù)極材料碳 C6 中 以LiC6表示 電池反應(yīng)為L(zhǎng)iCoO2 C6CoO2 LiC6 下列說法正確的是 A 充電時(shí) 電池的負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)iC6 e Li C6 B 放電時(shí) 電池的正極反應(yīng)為CoO2 Li e LiCoO2 C 羧酸 醇等含活潑氫的有機(jī)物可用作鋰離子電池的電解質(zhì) D 鋰離子電池的比能量 單位質(zhì)量釋放的能量 低 充電 放電 解析充電時(shí) Li被氧化 電池負(fù)極反應(yīng)為L(zhǎng)i C6 e LiC6 故A項(xiàng)錯(cuò)誤 由于Li為活潑金屬 可與羧酸 醇等物質(zhì)反應(yīng) 故C項(xiàng)錯(cuò)誤 由于Li的摩爾質(zhì)量較小 所以鋰電池的比能量應(yīng)較高 故D項(xiàng)錯(cuò)誤 答案B 5 如圖所示 將緊緊纏繞不同金屬的鐵釘放入培養(yǎng)皿中 再加入含有適量酚酞和NaCl的瓊脂熱溶液 冷卻后形成瓊膠 離子在瓊膠內(nèi)可以移動(dòng) 下列敘述正確的是 解析依據(jù)原電池原理分析可知 a中鐵釘作負(fù)極 發(fā)生氧化反應(yīng) 銅絲作正極發(fā)生O2 2H2O 4e 4OH 的還原反應(yīng) 可知A C錯(cuò)誤 b中鐵釘作正極 發(fā)生O2 2H2O 4e 4OH 的還原反應(yīng) 而鋁條發(fā)生氧化反應(yīng)不會(huì)冒氣泡 D錯(cuò)誤 A a中鐵釘附近呈現(xiàn)紅色B b中鐵釘上發(fā)生還原反應(yīng) C a中銅絲上發(fā)生氧化反應(yīng) D b中鋁條附近有氣泡產(chǎn)生 答案B 6 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 1molCu OH 2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH 則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子為 A 0 1molB 0 2molC 0 3molD 0 4mol 解析沒有真正理解電解后的溶液要想復(fù)原 應(yīng)滿足 少什么 加什么 的原則 只根據(jù)0 1mol銅元素轉(zhuǎn)移電子0 2mol 而錯(cuò)選B 電解硫酸銅溶液的反應(yīng)方程式為2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4 要恢復(fù)到電解前的濃度和pH 則需要加入CuO 現(xiàn)加入的是0 1mol的Cu OH 2 說明電解完0 1molCuSO4后 又繼續(xù)電解了0 1molH2O 據(jù)電極反應(yīng)和元素守恒 電解 可知 陰極產(chǎn)物為0 1molCu和0 1molH2 陽極產(chǎn)物為0 1molO2 可得轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0 4mol 選D 7 下列關(guān)于金屬腐蝕敘述正確的是 A 金屬在潮濕空氣中腐蝕的實(shí)質(zhì)是 M nH2OM OH n H2 B 金屬的化學(xué)腐蝕的實(shí)質(zhì)是M ne Mn 電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑 C 金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行 D 在潮濕的中性環(huán)境中 金屬的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕 答案D 解析金屬可發(fā)生析氫腐蝕 也可能發(fā)生吸氧腐蝕 所以A C不對(duì) 答案BD 8 某同學(xué)按下圖所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn) 下列說法正確的是 A 電解過程中 銅電極上有H2產(chǎn)生 B 電解初期 主反應(yīng)方程式為Cu H2SO4CuSO4 H2 C 電解一定時(shí)間后 石墨電極上有銅析出 D 整個(gè)電解過程中 H 的濃度不斷增大 解析從裝置圖可以看出銅接電源正極作陽極 石墨作陰極 應(yīng)在陰極區(qū)產(chǎn)生H2 且H 濃度應(yīng)逐漸減小 故A D錯(cuò) 電解初期主要是電解H2SO4 而隨著電解進(jìn)行 溶液中CuSO4濃度逐漸增大 Cu2 參與電極反應(yīng) 在石墨電極上析出Cu 故B C正確 答案BC 9 500mLKNO3和Cu NO3 2的混合溶液中c NO 0 6mol L 用石墨作電極電解此溶液 當(dāng)通電一段時(shí)間后 兩極均收集到2 24L氣體 標(biāo)準(zhǔn)狀況下 假定電解后溶液體積仍為500mL 下列說法正確的是 A 原混合溶液中c K 為0 2mol L B 上述電解過程中共轉(zhuǎn)移0 2mol電子 C 電解得到的Cu的物質(zhì)的量為0 05mol D 電解后溶液中c H 為0 2mol L 3 解析石墨作電極電解KNO3和Cu NO3 2的混合溶液 陽極反應(yīng)式為4OH 4e 2H2O O2 陰極先后發(fā)生兩個(gè)反應(yīng) Cu2 2e Cu 2H 2e H2 從收集到O2為2 24L這個(gè)事實(shí)可推知上述電解過程中共轉(zhuǎn)移 0 4mol電子 而在生成2 24LH2的過程中轉(zhuǎn)移 0 2mol電子 所以Cu2 共得到0 4mol 0 2mol 0 2mol電子 電解前Cu2 的物質(zhì)的量和電解得到的Cu的物質(zhì)的量都為0 1mol 電解前后分別有以下守恒關(guān)系 c K 2c Cu2 c NO c K c H c NO 不難算出 電解前c K 0 2mol L 電解后c H 0 4mol L 3 3 答案A 10 鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品 請(qǐng)回答 1 工業(yè)冶煉鋁的化學(xué)方程式是 2 鋁與氫氧化鉀溶液反應(yīng)的離子方程式是 3 工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸根雜質(zhì) 可用離子交換膜法電解提純 電解槽內(nèi)裝有陽離子交換膜 只允許陽離子通過 其工作原理如圖所示 該電解槽的陽極反應(yīng)式是 通電開始后 陰極附近溶液pH會(huì)增大 請(qǐng)簡(jiǎn)述原因 除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從液體出口 填寫 A 或 B 導(dǎo)出 解析根據(jù)電解原理 陽極應(yīng)是OH 失電子 所以電極式為4OH 4e 2H2O O2 而陰極為H 放電 促進(jìn)水的電離 使OH 濃度增大 所以pH增大 根據(jù)陽離子交換膜的特點(diǎn) K 可從陽極區(qū)進(jìn)入陰極區(qū)和OH 組成KOH 從而可在陰極區(qū)得純的KOH 故液體應(yīng)從B口導(dǎo)出 答案 1 2Al2O3 熔融 4Al 3O2 2 2Al 2OH 2H2O2AlO 3H2 3 4OH 4e 2H2O O2 H 放電 促進(jìn)水的電離 OH 濃度增大 B 2 通電 11 一種新型的熔融鹽燃料電池因具有高發(fā)電效率而倍受重視 現(xiàn)用Li2CO3和 a2CO3的熔融鹽混合物做電解質(zhì) 一極通入CO氣體 另一極通入空氣與CO2的混合氣體 制得燃料電池 該電池工作時(shí)的負(fù)極反應(yīng)式為 熔融鹽中CO的物質(zhì)的量在工作時(shí) 填 增大 減少 或 不變 2 3 解析電極方程的書寫 首先判斷一氧化碳化合價(jià)升高 失電子作負(fù)極 氧氣得電子作正極 一氧化碳失去兩個(gè)電子后得到正四價(jià)的碳 依據(jù)一氧化碳被氧氣氧化的產(chǎn)物為二氧化碳 則必生成二氧化碳 氧原子必來源于電解質(zhì)中的碳酸根離子 再根據(jù)電荷守恒配平即可 答案CO CO 2e 2CO2不變 2 3 12 如圖所示 A為電源 B為浸透飽和食鹽水和酚酞試液的濾紙 濾紙中央滴有一滴KMnO4溶液 C D為電解槽 其電極材料及電解質(zhì)溶液見圖 1 關(guān)閉K1 打開K2 通電后 B的KMnO4紫紅色液滴向c端移動(dòng) 則電源a端為極 通電一段時(shí)間后 觀察到濾紙d端出現(xiàn)的現(xiàn)象是 2 已知C裝置中溶液為Cu NO3 2和X NO3 3 且均為0 1mol 打開K1 關(guān)閉K2 通電一段時(shí)間后 陰極析出固體質(zhì)量mg與通過電子的物質(zhì)的量nmol關(guān)系如右圖所示 則Cu2 X3 H 氧化能力由大到小的順序是 D裝置Cu極的電極反應(yīng)式為 解析 1 當(dāng)關(guān)閉K1打開K2后能工作的電路圖可簡(jiǎn)化為 通電后 紫色液滴向c端移動(dòng)即陰離子MnO向陽極移動(dòng) 故a為正極 b為負(fù)極 則d極為陰極2H 2e H2 使d極區(qū)呈堿性 使酚酞試液呈紅色 2 溶液中各種陽離子的物質(zhì)的量均為0 1mol 由圖中看出轉(zhuǎn)移0 2mol電子 溶液中的某種金屬陽離子全部沉淀 則析出的陽離子必為銅離子 當(dāng)轉(zhuǎn)移的電子超過0 2mol時(shí)不再析出金屬 說明該三價(jià)金屬離子氧化性弱于氫離子 其對(duì)應(yīng)金屬活潑性強(qiáng)于氫 4 答案 1 正變紅 2 Cu2 H X3 Cu 2e Cu2 13 2009 山東理綜 29 Zn MnO2干電池應(yīng)用廣泛 其電解質(zhì)溶液是ZnCl2 NH4Cl混合溶液 1 該電池的負(fù)極材料是 電池工作時(shí) 電子流向 填 正極 或 負(fù)極 2 若ZnCl2 NH4Cl混合溶液中含有雜質(zhì)Cu2 會(huì)加速某電極的腐蝕 其主要原因是 欲除去Cu2 最好選用下列試劑中的 填代號(hào) a NaOHb Znc Fed NH3 H2O 3 MnO2的生產(chǎn)方法之一是以石墨為電極 電解酸化的MnSO4溶液 陰極的電極反應(yīng)式是 若電解電路中通過2mol電子 MnO2的理論產(chǎn)量為g 解析 1 在原電池中較活潑易失電子的物質(zhì)作負(fù)極 電子從負(fù)極流向正極 3 電解過程中 陰極發(fā)生還原反應(yīng) 陽極發(fā)生氧化反應(yīng) 分析題意即可寫出 當(dāng)轉(zhuǎn)移2mol電子時(shí) 要生成1molMnO2 即87g 答案 1 Zn 或鋅 正極 2 鋅與還原出來的Cu構(gòu)成銅鋅原電池而加快鋅的腐蝕b 3 2H 2e H2 87 返回