考点一原电池的工作原理1.概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是氧化还原反应。
2.原电池的构成条件(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。
(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需三个条件:①电解质溶液;②两电极直接或间接接触;③两电极插入电解质溶液中。
3.工作原理以锌铜原电池为例(1)反应原理(2)盐桥的组成和作用①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用:①连接内电路,形成闭合回路;②平衡电荷,使原电池不断产生电流。
(3)图Ⅰ中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2+,会有一部分Zn与Cu2+直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。
图Ⅱ中Zn和CuSO4溶液分别在两个池子中,Zn与Cu2+不直接接触,不存在Zn与Cu2+直接反应的过程,所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定,且持续时间长。
关键点:盐桥原电池中,还原剂在负极区,而氧化剂在正极区。
【深度思考】1.原电池正、负极判断方法说明原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不要形成“活泼电极一定作负极”的思维定势。
2.当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时,可逆反应达到化学平衡状态,电流表指针示数为零;当电流表指针往相反方向偏转,暗示电路中电子流向相反,说明化学平衡移动方向相反。
考点二原电池原理的“四”个基本应用1.用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。
例如,要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等,可用导线将其与一块锌块相连,使锌作原电池的负极。
2.设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。
(2)根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
3.比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
4.加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大。
例如,在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
1.将过量的两份锌粉a、b分别加入定量的稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液,请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。
答案【反思归纳】改变Zn与H+反应速率的方法(1)加入Cu或CuSO4,形成原电池,加快反应速率,加入Cu不影响Zn的量,但加入CuSO4,Zn的量减少,是否影响产生H2的量,应根据Zn、H +的相对量多少判断。
(2)加入强碱弱酸盐,由于弱酸根与H+反应,使c(H+)减小,反应速率减小,但不影响生成H2的量。
“装置图”常见失分点提示1.不注明电极材料名称或元素符号。
2.不画出电解质溶液(或画出但不标注)。
3.误把盐桥画成导线。
4.不能连成闭合回路。
考点三化学电源1.日常生活中的三种电池(1)碱性锌锰干电池——一次电池正极反应:2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-;负极反应:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;总反应:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。
(2)锌银电池——一次电池负极反应:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;正极反应:Ag 2O +H 2O +2e -===2Ag +2OH -; 总反应:Zn +Ag 2O +H 2O ===Zn(OH)2+2Ag 。
(3)二次电池(可充电电池)铅蓄电池是最常见的二次电池,负极材料是Pb ,正极材料是PbO 2。
①放电时的反应a .负极反应:Pb +SO 42--2e -===PbSO 4;b .正极反应:PbO 2+4H ++SO 42-+2e -===PbSO 4+2H 2O ; c .总反应:Pb +PbO 2+2H 2SO 4===2PbSO 4+2H 2O 。
②充电时的反应a .阴极反应:PbSO 4+2e -===Pb +SO 42-;b .阳极反应:PbSO 4+2H 2O -2e -===PbO 2+4H ++SO 42-; c .总反应:2PbSO 4+2H 2O ===Pb +PbO 2+2H 2SO 4。
注:可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。
2.“高效、环境友好”的燃料电池氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分酸性和碱性两种。
【深度思考】1.化学电源中电极反应式书写的一般步骤 “加减法”书写电极反应式(1)先确定原电池的正、负极,列出正、负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。
(2)注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。
若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O 2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O 2生成OH -,若电解质溶液为酸性,则H +必须写入正极反应式中,O 2生成水。
(3)正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。
若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,即得到较难写出的另一极的电极反应式。
(4)燃料电池的电极反应中,酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+,水溶液中不能出现O2-,而熔融电解质中O2被还原为O2-。
2.锂离子电池充放电分析常见的锂离子电极材料正极材料:LiMO2(M:Co、Ni、Mn等)LiM2O4(M:Co、Ni、Mn等)LiMPO4(M:Fe等)负极材料:石墨(能吸附锂原子)负极反应:Li x C n-x e-===x Li++n CMO2+x Li++x e-===LiMO2正极反应:Li1-xMO2+Li x C n放电n C+LiMO2。
总反应:Li1-x考点四电解的原理1.电解定义在电流作用下,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。
2.能量转化形式电能转化为化学能。
3.电解池(1)构成条件①有与电源相连的两个电极。
②电解质溶液(或熔融盐)。
③形成闭合回路。
(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子的移动方向特别提醒电解时,在外电路中有电子通过,而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流,即电子本身不会通过电解质溶液。
4.分析电解过程的思维程序(1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H+和OH-)。
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极:阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na +>Ca2+>K+。
阳极:活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
注意①阴极不管是什么材料,电极本身都不反应,一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。
②最常用、最重要的放电顺序:阳极:Cl->OH-;阴极:Ag+>Cu2+>H+。
③电解水溶液时,K+~Al3+不可能在阴极放电,即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
(4)分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
深度思考1.用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程,并总结电解规律(用惰性电极电解)。
(1)电解水型①电解水型电解一段时间后,其电解质的浓度一定增大吗?举例说明。
答案 不一定,如用惰性电极电解饱和Na 2SO 4溶液,一段时间后会析出Na 2SO 4·10 H 2O 晶体,剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液,此时浓度保持不变。
②用惰性电极电解饱和Na 2SO 4溶液,一段时间后,析出w g Na 2SO 4·10 H 2O 晶体,阴极上放出a g 气体,则饱和Na 2SO 4溶液的质量分数为__________。
答案 161(w +9a 71w×100% 解析 2H 2O 电解=====2H 2↑+O 2↑ 2amol 2amol被电解的水的质量为9a g被电解的水与w g 晶体组成该温度下的饱和溶液 其质量分数为322×100%=161(w +9a 71w×100%。
(2)电解电解质型(3)放H 2生碱型要使电解后的NaCl溶液复原,滴加盐酸可以吗?答案不可以,电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2,所以应通入氯化氢气体,加入盐酸会引入过多的水。
(4)放O2生酸型1.做到“三看”,正确书写电极反应式(1)一看电极材料,若是金属(Au、Pt除外)作阳极,金属一定被电解(注:Fe生成Fe2+)。
(2)二看介质,介质是否参与电极反应。
(3)三看电解质状态,若是熔融状态,就是金属的电冶炼。
2.规避“三个”失分点(1)书写电解池中电极反应式时,一般以实际放电的离子表示,但书写总电解反应方程式时,弱电解质要写成分子式。
(2)要确保两极电子转移数目相同,且应注明条件“电解”。
(3)电解水溶液时,应注意放电顺序中H+、OH-之后的离子一般不参与放电。
考点五 电解原理的应用1.电解饱和食盐水 (1)电极反应阳极反应式:2Cl --2e -===Cl 2↑(氧化反应) 阴极反应式:2H ++2e -===H 2↑(还原反应) (2)总反应方程式2NaCl +2H 2O 电解=====2NaOH +H 2↑+Cl 2↑离子反应方程式:2Cl -+2H 2O 电解=====2OH -+H 2↑+Cl 2↑ (3)应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。
2.电镀右图为金属表面镀银的工作示意图,据此回答下列问题:(1)镀件作阴极,镀层金属银作阳极。
(2)电解质溶液是AgNO 3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。
(3)电极反应: 阳极:Ag -e -===Ag +; 阴极:Ag ++e -===Ag 。
(4)特点:阳极溶解,阴极沉积,电镀液的浓度不变。
3.电解精炼铜(1)电极材料:阳极为粗铜;阴极为纯铜。
(2)电解质溶液:含Cu 2+的盐溶液。
(3)电极反应:阳极:Zn -2e -===Zn 2+、Fe -2e -===Fe 2+、Ni -2e -===Ni 2+、Cu -2e -===Cu 2+; 阴极:Cu 2++2e -===Cu 。
4.电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na 、Ca 、Mg 、Al 等。
(1)冶炼钠2NaCl(熔融)电解=====2Na +Cl 2↑ 电极反应:阳极:2Cl --2e -===Cl 2↑;阴极:2Na ++2e -===2Na 。