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电化学原理及其应用


考点3:电化学应用
巩固提升 • 例1. [改编题]粗镍中含有少量Fe,Zn,Cu,Pt等 杂质,可用氢氧燃料电池电解制备高纯度镍,说 法正确的是 be (已知氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+) • a、电能全部转化为化学能。 • b、粗镍接该燃料电池通入O2的一极,发生氧化 反应。 • c、电解过程中,阳极质量的减少和阴极质量的增 加相等。 • d、电解后,溶液中存在的阳离子有Fe2+和Zn2+ Cu2+ 。 • e、利用阳极泥可以回收Pt、Cu等金属。
在金属表 面覆盖保 护层,如涂 油、刷漆、 电镀等
电化学防护
改变微观结构
隔绝空气、水等
考点3:电化学原理的应用
【典型例题1】
(2012山东高考)下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 (
B)
A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重 B.图b中,开关由M改置于N时,Cu­Zn合金的腐蚀速率减小 C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大 D.图d中,Zn­MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
考点2:电极反应式的书写
(2012·青岛一模)一种新型燃料电池,一极通入空气,一 极通入CH3OH(g),电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆 (ZrO2)晶体,在熔融状态下能传导O2-。则在该熔融电解 负 质中,O2-向 ________ ( 填“正”或“负”)极移动,电池 CH3OH +3O2- –6e- = ; CO2+ 2H2O 负极电极反应为: ________________ (2012·泰安一模)用Na2CO3熔融盐作电解质,CO、O2为 原料组成的新型电池的研究取得了重大突破。该电池示意图 CO+CO32- –2e- = 2CO2 , 如右:负极电极反应式为________________ 为了使该燃料电池长时间稳定运行,电池的电解质组成应保 持稳定,电池工作时必须有部分A物质参加循环。A物质的化 CO2 学式为_______________ 。
外加电源的阴极保护法
考查重点
电 化 学 原 理 电 化 学 应 用
原电池、电解池的判定
电极名称及发生的反应类型
电子、离子的移动方向 电子转移的数目相关计算 干电池
电极反应方程式的书写
金属的腐蚀与防护
精炼、电镀、电冶金
对比分析
A Fe
角度一:能量转化和物质转化 C
Fe
C
NaCl溶液
原电池
NaCl溶液
D
FeO42- + 3e- + 4H2O = Fe(OH)3 + 5OH-
C
电化学原理的考查
(2009·山东理综)29、Zn—MnO2干电池应用广泛,其电解质溶 液是ZnCl2—NH4Cl混合溶液。(1)该电池的负极材料是_____。 电池工作时,电子流向________(填“正极”或“负极”)。
(2011)钠硫高能电池,该电池的工作温度为320℃左右,电池反应为
2Na+ xS=Na2Sx ,正极的电极反应式为______。
(2012)利用反应2Cu+O2+2H2SO4=2CuSO4+2H2O可制备CuSO4,
若将该反应设计为原电池,其正极电极反应式为______。
电化学应用
【2009】若ZnCl2—NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+,会加速某电极的腐蚀,其主要原 因是_____。
专题复习:电化学原理及其应用 化学能与电能的相互转化
专题复习
临沭二中 靖一铭
山东高考再现
【2009】Zn—MnO2干电池应用广泛,其电解质溶液是 ZnCl2—NH4Cl混合溶液。 Zn (1)该电池的负极材料是________。电池工作时,电子流 正极 向________( 填“正极”或“负极”)。 (2008·山东理综) 29、以丙烷为燃料制作新型燃料电池, 电池的正极通入CO2和O2时,电解质是熔融下的碳酸盐, CO32-移向电池的 负 (填正或负)极
【2010】利用右图装置,可以模拟铁 的电化学防护。若X为碳棒,为减缓铁的 腐蚀,开关K应置于______处。若X为锌, 开关K置于M处,该电化学防护法称为_______ 【2011】以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌,下列说法正确的是( A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池,电镀过程是该原电池的充电过程 B.因部分电能转化为热能,电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系 C.电镀时保持电流恒定,升高温度不改变电解反应速率 D.镀锌层破损后即对铁制品失去保护作用 【2012】下列与金属腐蚀有关的说法正确的是 ( ) A.图a中,插入海水中的铁棒,越靠近底端腐蚀越严重 B.图b中,开关由M改置于N时,Cu-Zn合金的腐蚀速率减小 C.图c中,接通开关时Zn腐蚀速率增大,Zn上放出气体的速率也增大 D.图d中,Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的 )。
2Al + 3H2O - 6e- == Al2O3 + 6H+
考点2:电极反应式的书写
规律提升:
列物质→判断电极的反应物、产物 标得失→分析化合价的升降,找出得失电子数 看环境 → (1)配平电荷
配守恒
(2)配平原子
重点突破
电极反应式的书写
铅蓄电池是一种典型的可充电电池, 电池总反应式为: Pb+PbO2+4H++2SO422PbSO4+2H2O 请写出其充电时阴极反应式: 化 2PbSO4 + 2e = Pb + SO4 燃料电池是将燃料具有的化学能 直接变为电能的发电装置。 请写出甲烷燃料电池在碱性条件下, 负极电极反应式: CH -8e- + 10OH- = CO 2-+ 7H O
【典型例题1】
(2010山东高考)以铝为阳极,在H2SO4 溶液 中电解,铝材表面形成氧化膜。写出阳极的电 极反应式,并总结书写电极反应式的步骤.
【归纳】
2Al 2Al 2Al — Al2O3 - 6e- — Al2O3 - 6e- — Al2O3 + 6H+
书写步骤
反应物---生成物 得失电子数 配平电荷 配平原子
考点3:电化学应用
巩固提升
(2012烟台一模)13.氯碱工业常利用阳离子交换膜电 解食盐水,下列说法不正确的是 ( B ) A.随着电解的进行,c(NaCl)降低,需不断补充饱和食盐 水 B.电解过程中采用增大阳极区溶液pH的方法,可以减少 Cl2在水中的溶解量 C.阳离子交换膜的作用是阻止OH-移向阳极,以使氢氧化 钠在阴极区富集 D.阳极表面用钛氧化物涂层处理,目的是降低电解产物 Cl2对电极的腐蚀
巩固练习
(2012福建)将右图所示实验装置的K闭合,下列判断 正确的是( ) A A.Cu 电极上发生还原反应 B.电子沿Zn →a → b → Cu路径流动 C.片刻后甲池中c(SO42-)增大 D.片刻后可观察到滤纸b点变红色
电化学装置的工作原理 【归纳1】
电化学
氧化还原观
考点2:电极反应式的书写
总结提升
本专题思维导图
化学能
能 量 转 化 观
电冶金 氯碱工业 电镀 电解精炼 外加电流的 阴极保护法 应用
转化 电解池原理 Text 原电池原理 应用 转化
判断两极活泼性 加速氧化还原反应 设计各种化学电源 钢铁吸氧/析氢腐蚀 牺牲阳极的阴极保 护法
氧 化 还 原 观
电能
当堂练习
1. 2. 3.
电子流向
离子流向
负极→正极 阳离子→正极; 阴离子→负极
对比分析
A Fe
角度四:电极反应和放电顺序
C
Fe
C
NaCl溶液
原电池 负极→氧化反应 正极→还原反应
NaCl溶液
电解池 阳极→氧化反应 阴极→还原反应
电极反 应类型 放电 顺序
阳极:活性阳极> S2->I->Br->Cl->OH->……
阴极:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>……
4 3 2
干电池
学 电 源
铅蓄电池
燃料电池
能力提升
电极反应式的书写
以铁为阳极电解浓氢氧化钠 溶液,制备FeO42-,阳极电极 反应为: Fe-6e-+8OH- =FeO42-+4H2O
物 质 制 备
电 解 应 用
考点2:电极反应式的书写
【练一练】 1 、(2008山东高考改编)MnO2的生产方式之一 是以石墨为电极,电解酸化的MnSO4溶液。阳极 的电极反应式是__________________
(2008·山东理综) 29、以丙烷为燃料制作新型燃料电池,电池的正极 通入CO2和O2时,电解质是熔融下的碳酸盐,CO32-移向电池的 (填 正或负)极 (2012·山东理综)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、 Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼,下列说法正确的是 a.电能全部转化为化学能 b.粗铜接电源正极,发生氧化反应 c.溶液中Cu2+向阳极移动 d.利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 (2012·山东理综) 电解NaCl溶液得到22.4LH2(标准状况),理论上需 要转移NA个电子(NA表示阿伏加德罗常数)
电解池
能量转 化方式
化学能→电能
自发的氧化还原反应
电能→化学能
自发/非自发的 氧化还原反应均可
反应类型及 是否自发
对比分析
负 正 Fe Mg 极 极 A
角度二:装置构成和电极判断 正 负 C Al 极 极 阴 极 阳 C 极
Fe
NaCl溶液 NaOH 溶液
原电池
NaCl溶液
电解池 有外加直流电源
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