高考一輪復(fù)習(xí) 電化學(xué)及應(yīng)用

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1、高三化學(xué)總復(fù)習(xí)高三化學(xué)總復(fù)習(xí)電化學(xué)電化學(xué)一、原電池一、原電池構(gòu)成原電池的基本條件是什么？構(gòu)成原電池的基本條件是什么？ （1 1）必須自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)必須自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng) （3 3）兩個(gè)電極必須插入兩個(gè)電極必須插入電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)溶液中或或熔融熔融 的電解質(zhì)中的電解質(zhì)中；（4 4）兩個(gè)電極必須兩個(gè)電極必須相連相連并形成并形成閉合回路閉合回路。（2 2）必須有必須有兩種活潑性不同的兩種活潑性不同的導(dǎo)電材料導(dǎo)電材料作電極；作電極；把把化學(xué)能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為電能電能的裝置。的裝置。下列反應(yīng)中理論上不能設(shè)計(jì)成原電池的是下列反應(yīng)中理論上不能設(shè)計(jì)成原電池的是（ ）A.HCl ( aq ) + N

2、aOH ( aq ) = NaCl ( aq ) + H2O ( l );H 0B.2CH3OH ( l ) +3O2 ( g ) = 2CO2 ( g ) + 4H2O ( l ); H 0C.2Fe Cl3 ( aq) +Fe ( s ) + = 3Fe Cl2( aq) ; H 0D. 2H2 ( g ) + O2 ( g ) = 2H2O ( l ) ; H 正極正極(3)加快某些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率；加快某些化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率；例如：在鋅與硫酸的反應(yīng)中加入硫酸銅，可以例如：在鋅與硫酸的反應(yīng)中加入硫酸銅，可以加快反應(yīng)速率。加快反應(yīng)速率。(1)制做化學(xué)電源；制做化學(xué)電源；(4)金屬腐蝕的原

3、理及金屬腐蝕的防護(hù)。金屬腐蝕的原理及金屬腐蝕的防護(hù)。金屬的電化學(xué)腐蝕金屬的電化學(xué)腐蝕（一）金屬腐蝕（一）金屬腐蝕1.1.概念：概念：金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。2.2.金屬腐蝕的本質(zhì)金屬腐蝕的本質(zhì)金屬原子失去電子變成陽(yáng)離子而損耗金屬原子失去電子變成陽(yáng)離子而損耗3.3.金屬腐蝕的分類：金屬腐蝕的分類：化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕絕大多數(shù)金屬的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕絕大多數(shù)金屬的腐蝕屬于電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕通常有析氫腐蝕和吸氧腐蝕電化學(xué)腐蝕通常有析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較項(xiàng)目比較項(xiàng)目化學(xué)腐蝕化學(xué)

4、腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕發(fā)生條件發(fā)生條件共同點(diǎn)共同點(diǎn)是否構(gòu)成原電池是否構(gòu)成原電池有無(wú)電流有無(wú)電流實(shí)質(zhì)實(shí)質(zhì)化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕與與電電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕的比較的比較電化學(xué)電化學(xué)腐蝕腐蝕比比化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕普遍得多普遍得多金屬跟接觸到的物質(zhì)金屬跟接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)不純金屬跟接觸的電解不純金屬跟接觸的電解質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)質(zhì)溶液發(fā)生原電池反應(yīng)無(wú)電流無(wú)電流無(wú)原電池?zé)o原電池構(gòu)成無(wú)數(shù)微小原電池構(gòu)成無(wú)數(shù)微小原電池有弱電流有弱電流金屬被腐蝕金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕金屬原子失去電子變成陽(yáng)離子而損耗金屬原子失去電子變成陽(yáng)離子而損耗鋼鐵的電化學(xué)腐蝕鋼鐵的電化學(xué)腐蝕比較項(xiàng)目比較

5、項(xiàng)目析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕發(fā)生條件發(fā)生條件電電極極反反應(yīng)應(yīng)負(fù)極負(fù)極正極正極總反應(yīng)總反應(yīng)鋼鐵表面吸附的水膜酸鋼鐵表面吸附的水膜酸性較強(qiáng)時(shí)性較強(qiáng)時(shí)Fe Fe2+ + 2e- 2H+ + 2e- H2Fe+ 2H+ Fe2+ H2鋼鐵表面吸附的水膜酸鋼鐵表面吸附的水膜酸性較弱或呈中性時(shí)性較弱或呈中性時(shí)Fe Fe2+ +2e- O22H2O4e- 4OH-Fe2+2OH- Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2+2H2O=4Fe(OH)34Fe(OH)3Fe2O3xH2O(鐵銹鐵銹)+(3-x)H2O吸氧吸氧腐蝕腐蝕比比析氫析氫腐蝕腐蝕普遍得多普遍得多金屬的防護(hù)金屬的防護(hù)方方 法：法：1.1

6、.改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)（如制不銹鋼）改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)（如制不銹鋼）2.2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層：在金屬表面覆蓋保護(hù)層：（1）在表面刷一層油漆；）在表面刷一層油漆；（2）在表面涂上機(jī)油；）在表面涂上機(jī)油；（3）在表面鍍一層其他耐腐蝕金屬；）在表面鍍一層其他耐腐蝕金屬；（4）在表面燒制搪瓷）在表面燒制搪瓷 ；（5）使金屬表面形成致密的氧化膜）使金屬表面形成致密的氧化膜 。3 3. .電化學(xué)保護(hù)法電化學(xué)保護(hù)法 ：（1）犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法）犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 （2）外加電流的陰極保護(hù)法）外加電流的陰極保護(hù)法 金屬的電化學(xué)防護(hù)金屬的電化學(xué)防護(hù)例如在船體上接鋅塊，保護(hù)船身不被腐蝕。 ee1、下

7、列各情況，在其中、下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由 快快到到慢慢的順序是的順序是規(guī)律規(guī)律在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下：防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的外接電源的陰極保護(hù)法犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法有一般防腐條件保護(hù)無(wú)陰極保護(hù)法有一般防腐條件保護(hù)無(wú)防腐條件防腐條件2、下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是、下列事實(shí)不能用電化學(xué)理論解釋的是 A輪船水線以下的船殼上裝一定數(shù)量的輪船水線以

8、下的船殼上裝一定數(shù)量的 鋅塊鋅塊B鋁片不用特殊方法保護(hù)鋁片不用特殊方法保護(hù)C純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量硫酸純鋅與稀硫酸反應(yīng)時(shí)，滴入少量硫酸 銅溶液后速率加快銅溶液后速率加快D鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用鍍鋅鐵比鍍錫鐵耐用3、家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)、家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過(guò)程中不發(fā)生的紅棕色的銹斑，在此變化過(guò)程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是化學(xué)反應(yīng)是A.4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3B.2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2C.2H2OO24e 4OHD.Fe Fe3 3e3e- -二、常見(jiàn)的化學(xué)電池二、常見(jiàn)的化學(xué)電池干電池干電池電極電極: :ZnZn為負(fù)極

9、為負(fù)極, ,碳棒為正極碳棒為正極電解液電解液：NHNH4 4ClCl、ZnClZnCl2 2和和淀粉糊淀粉糊 另有黑色的另有黑色的MnOMnO2 2粉末，吸收正極產(chǎn)生的粉末，吸收正極產(chǎn)生的H H2 2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。電極方程式：電極方程式：負(fù)極負(fù)極( (ZnZn):):Zn ZnZn Zn2 2 2e2e- -正極：正極：2 2MnOMnO2 2 + 2NH + 2NH4 4+ + + 2e + 2e- - Mn Mn2 2O O3 3 + 2NH + 2NH3 3 +H +H2 2O O銀鋅電池銀鋅電池ZnZn為負(fù)極為負(fù)極, ,AgAg2 2O O為正極為正極 電解液電

10、解液: : KOHKOH溶液溶液電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式: : 負(fù)極負(fù)極: :ZnZn2OH2OH Zn(OH) Zn(OH)2 2 2e2e- - 正極正極: :AgAg2 2O OH H2 2O O2e2e- - 2Ag 2Ag2OH2OH總反應(yīng)式總反應(yīng)式: : ZnZnAgAg2 2O OH H2 2O O2Ag2AgZn(OH)Zn(OH)2 2鉛蓄電池鉛蓄電池: : 電極：電極：PbPb為負(fù)極為負(fù)極, , PbOPbO2 2為正極為正極. . 電解液電解液: : 30%30%的的H H2 2SOSO4 4溶液溶液 電極反應(yīng)式電極反應(yīng)式: :放電時(shí)：放電時(shí)： 負(fù)極負(fù)極( (PbPb) )

11、： PbPbSOSO4 42 2- - PbSO PbSO4 4 2e2e- - 正極正極( (PbOPbO2 2) ) PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e- - PbSO PbSO4 42H2H2 2O O總電池反應(yīng)總電池反應(yīng): : PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O充電時(shí)：充電時(shí)： 陰極陰極( (PbPb) )： PbSOPbSO4 4 2e2e- - PbPbSOSO4 42 2- - 陽(yáng)極陽(yáng)極( (PbOPbO2 2) ) PbSOPbSO4 42H2H2 2O PbOO PbO2 24H4HSOSO

12、4 42 2 2e2e- -總電解反應(yīng)總電解反應(yīng): :2 2PbSOPbSO4 42H2H2 2O O PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4通電通電鋁鋁空氣空氣海水電池海水電池負(fù)極：負(fù)極：4 4Al Al 4Al4Al3+ 3+ +12e- 正極：正極：3 3O O2 2 + 6H+ 6H2 20 + 12e0 + 12e- - 120H 120H- -電池總反應(yīng)式為：電池總反應(yīng)式為：4 4Al+3OAl+3O2 2+6H+6H2 20=4Al0=4Al( (OHOH) )3 319911991年，我國(guó)首創(chuàng)以鋁年，我國(guó)首創(chuàng)以鋁- -空氣空氣- -海水為材料組成的新型海水為材料

13、組成的新型電池，用作航海標(biāo)志燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)電池，用作航海標(biāo)志燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)燃料電池燃料電池 (1)電極電極:Pt制作的惰性電極制作的惰性電極 (2)電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液:KOH溶液溶液 (4)反應(yīng)原理反應(yīng)原理: 負(fù)極負(fù)極: 2H2+4OH - 4H2O +4e- 正極正極: O22H2O 4e- 4OH - 總反應(yīng)：總反應(yīng)：2H2O22H2O 電極反應(yīng)：負(fù)極：電極反應(yīng)：負(fù)極：CH4 + 10OH- CO32- + 7H2O +8e- 正極：正極： O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 總反應(yīng)式：總反應(yīng)式： CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2

14、O 以甲烷作燃料的燃料電池以甲烷作燃料的燃料電池 電極為金屬鉑，電解質(zhì)為電極為金屬鉑，電解質(zhì)為KOH，在兩極分別通入甲烷和氧氣。在兩極分別通入甲烷和氧氣。組成電解池的條件組成電解池的條件：(1)外接直流電源外接直流電源(2)電極電極(金屬或惰性電極金屬或惰性電極)(3)電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì) (4)形成閉合回路形成閉合回路 陽(yáng)極陽(yáng)極 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 陰極陰極 還原反應(yīng)還原反應(yīng)e-e-電解池電解池陽(yáng)陽(yáng)極極陰陰極極 陰離子陰離子陽(yáng)離子陽(yáng)離子氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng) Nm+me- NeeRn R +ne非惰性電極：非惰性電極：M Mn+ne-（電極本身溶解）電極本

15、身溶解）電子流電子流動(dòng)方向動(dòng)方向電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液電源負(fù)極電源負(fù)極電解池陰極電解池陰極電源正極電源正極電解池陽(yáng)極電解池陽(yáng)極 在惰性電極上離子放電順序：在惰性電極上離子放電順序： 陰極陰極(與電極材料無(wú)關(guān)與電極材料無(wú)關(guān))：Ag+Fe3+ Cu2+ H+Pb2+ Fe2+ Zn2+ Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+ K+ 得到電子得到電子 由易到難由易到難 陽(yáng)極陽(yáng)極(與電極材料有關(guān)與電極材料有關(guān))：在水溶液中在水溶液中SOSO4 42-2-，NONO3 3- -等不會(huì)放電。等不會(huì)放電。 金屬金屬 S2-I- Br- Cl- OH- NO3- SO42- F- 失去電子由易到難失去電子由易到難

16、電極反應(yīng)電極反應(yīng) 陽(yáng)極陽(yáng)極 活潑金屬作電極活潑金屬作電極 由電極本身失電子由電極本身失電子 R Rn+ +ne- 惰性電極惰性電極 溶液中較易失電子的溶液中較易失電子的 陰離子優(yōu)先放電陰離子優(yōu)先放電陰極陰極 一定是溶液中易得電子的陽(yáng)離子優(yōu)先放電一定是溶液中易得電子的陽(yáng)離子優(yōu)先放電 Rn+ + ne- R 電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷Rn- R +ne- （Pt、Au、石墨）石墨）電解原理的應(yīng)用電解原理的應(yīng)用銅的電解精煉銅的電解精煉粗銅粗銅純銅純銅 CuSO4溶液溶液陽(yáng)極：陽(yáng)極：粗銅粗銅陰極：陰極：純銅薄片純銅薄片電解質(zhì)溶液：電解質(zhì)溶液：CuSO4溶液溶液Cu= Cu2+2e 比銅活

17、潑的雜質(zhì)也會(huì)同時(shí)失去電比銅活潑的雜質(zhì)也會(huì)同時(shí)失去電子而溶解：子而溶解：Zn= Zn2+ + 2eFe= Fe2+ + 2e Ni= Ni2+ + 2e 比銅不活潑的雜質(zhì)（比銅不活潑的雜質(zhì)（Au、Ag）不會(huì)溶解不會(huì)溶解而從陽(yáng)極上脫落下來(lái)而形成而從陽(yáng)極上脫落下來(lái)而形成陽(yáng)極泥陽(yáng)極泥。Cu2+ 2e= Cu提煉金、銀等貴重金屬。提煉金、銀等貴重金屬。 電鍍銅電鍍銅陽(yáng)極：陽(yáng)極：銅片銅片陰極：陰極：待鍍鐵制品待鍍鐵制品Cu Cu2+ + 2e Cu2+ 2e CuCuSO4溶液的濃度保持不變。溶液的濃度保持不變。實(shí)驗(yàn)結(jié)果：實(shí)驗(yàn)結(jié)果：在鐵制品上鍍上了一層銅在鐵制品上鍍上了一層銅利用電解原理在某些金屬的表面鍍

18、上一利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或合金的過(guò)程叫薄層其它金屬或合金的過(guò)程叫電鍍電鍍。電鍍電鍍電鍍的目的：電鍍的目的：（1）增強(qiáng)防銹抗腐能力；）增強(qiáng)防銹抗腐能力；（2）增加美觀和表面硬度。）增加美觀和表面硬度。陽(yáng)極陽(yáng)極鍍層金屬鍍層金屬:M Mn ne-陰極陰極鍍件鍍件: Mn ne-M電解液電解液:含鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液含鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液電鍍槽電鍍槽特特點(diǎn)點(diǎn)（1）陽(yáng)極本身溶解；）陽(yáng)極本身溶解；（2）電解液濃度保持不變。）電解液濃度保持不變。 有關(guān)電解的計(jì)算有關(guān)電解的計(jì)算原則原則: 電化學(xué)的反應(yīng)是氧化一還原反應(yīng)電化學(xué)的反應(yīng)是氧化一還原反應(yīng),各電各電極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等

19、極上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量相等,無(wú)論是單一電無(wú)論是單一電池還是串聯(lián)電解池池還是串聯(lián)電解池,均可抓住均可抓住電子守恒電子守恒計(jì)算計(jì)算.關(guān)鍵關(guān)鍵: 電極名稱要區(qū)分清楚電極名稱要區(qū)分清楚. 電極產(chǎn)物要判斷準(zhǔn)確電極產(chǎn)物要判斷準(zhǔn)確. 各產(chǎn)物間量的關(guān)系遵循電子得失守恒各產(chǎn)物間量的關(guān)系遵循電子得失守恒. 電化學(xué)方法處理污水電化學(xué)方法處理污水電化學(xué)方法處理污水電化學(xué)方法處理污水電化學(xué)方法處理污水電化學(xué)方法處理污水 電化學(xué)方法處理污水電化學(xué)方法處理污水電化學(xué)方法處理污水電化學(xué)方法處理污水例例 用下圖裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)用下圖裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)(a、b、c、d均為鉑電極均為鉑電極),供選擇供選擇的有的有4組電解液組電解液,

20、要滿足下列要求要滿足下列要求: 工作一段時(shí)間后工作一段時(shí)間后A槽槽pH值上升值上升,B槽的槽的pH下降下降.b、c兩極上反應(yīng)的離子的物質(zhì)的量相等兩極上反應(yīng)的離子的物質(zhì)的量相等(1)應(yīng)選擇的電解質(zhì)是上述四組中的第應(yīng)選擇的電解質(zhì)是上述四組中的第_組組(2)該組電解過(guò)程中各電極上的電極反應(yīng)為該組電解過(guò)程中各電極上的電極反應(yīng)為a極極_ _ b極極_ _ c極極_ _ d極極_ _(3)當(dāng)當(dāng)b極上析出極上析出7.1g電解產(chǎn)物時(shí)電解產(chǎn)物時(shí),a極上析出產(chǎn)物的質(zhì)量為極上析出產(chǎn)物的質(zhì)量為_(kāi)g;若若B槽電解質(zhì)溶液槽電解質(zhì)溶液500mL，且忽略電解前后電解液的體且忽略電解前后電解液的體積變化，則此時(shí)積變化，則此時(shí)B槽中的槽中的H比電解前增加了比電解前增加了_mol/L.44H4e-2H24Cl2Cl2+ 4e-4Ag 4e- 4Ag4OH2H2OO2+ 4e-0.20.4例：例：用兩支惰性電極插入用兩支惰性電極插入1000mL CuSO4溶液，通電電解，當(dāng)電解液的溶液，通電電解，當(dāng)電解液的PH由由6.0變變?yōu)闉?.0時(shí)，下列敘述正確的是時(shí)，下列敘述正確的是 A、陰極上析出陰極上析出11.2mL氫氣（標(biāo)況）氫氣（標(biāo)況） B、陰極上析出陰極上析出32mg銅銅 C、陽(yáng)極和陰極質(zhì)量都沒(méi)有變化陽(yáng)極和陰極質(zhì)量都沒(méi)有變化 D、陽(yáng)極上析出陽(yáng)極上析出5.6mL氧氣（標(biāo)況）氧氣（標(biāo)況） BD