高考化学第一轮复习 基础理论 第二单元《 化学能与电能的相互转化》 温州中学 郑大西.

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1 高考化学第一轮复习 基础理论 第二单元《 化学能与电能的相互转化》 温州中学 郑大西

2 思考1. 下列装置中，哪些属于原电池？哪些属于电解池？
问题1:要想C装置成为原电池装置，应作如何改变？ 问题2:D、E两装置在电极反应、现象、电流强度等有什么不同？ 问题3:F、G装置的外接电源的正负极调换，会有什么不同？

3 思考2. 根据Fe+2H+=Fe2+ +H2↑，回答下列问题： (1)写出氧化反应________,还原反应__________。
(2)能设计成一个原电池装置吗？若能，画出装置图， 并写出电极反应式 (3)能设计成一个电解池装置吗？若能，画出装置图， 并写出电极反应式 问题1:反应Cu+2H+=Cu2+ +H2↑能自发发生吗？ 如何实现该反应？ 问题2: 若使Cu+2H2O=Cu(OH)2 +H2↑能发生，应采取 什么措施？如何选择电解质？

4 注意： 阴、阳离子在电极上的放电顺序 阳离子 ： 与金属活动顺序相反。即
K + Ca2+ Na + Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ (H+) Cu2+ Hg2+ Ag+ 注意： (1)氧化性: Fe3+ >Cu2+>H+> Fe2+ (2) H+仅由水电离产生，则H+排在Zn2+之后 K + Ca2+ Na + Mg2+ Al3+ (H+) Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ Cu2+ Hg2+ Ag+ 阴离子 ： 活性电极﹥阴离子 惰性电极：S2->I -> Br -> Cl ->OH ->含氧酸根>F-

5 思考3. 以Pt为电极，电解含有0. 10molCu2+和0
思考3.以Pt为电极，电解含有0.10molCu2+和0.10mol M3+的溶液(M表示金属)。阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n(mol)的关系如右图。则离子的氧化能力由大到小的排列正确的是 A．Cu2+>M3+>H+ B．Cu2+>H+ >M3+ C． M3+>H+ >Cu2+ D． H+ > M3+> Cu2+ 思考4. 以Pt为电极电解AlCl3溶液，写出阴极的电极反应式和总的方程式。

6 电解规律(惰性电极) 无氧酸，如HCl、 不活泼金属的无氧酸盐溶液，如CuCl2 1.电解本身 含氧酸，如H2SO4 活泼金属的含氧酸盐溶液，如 Na2SO4 可溶性强碱溶液，如NaOH 2.电解水 3.盐和水 同时电解 活泼金属无氧酸盐溶液，如NaCl 不活泼金属含氧酸盐溶液，如CuSO4 放氢生碱型：如NaCl、NaBr、K2S等 放氧生酸型：如CuSO4 、AgNO3等　　　　

7 问题1. 在上述电解规律中，电解后溶液的pH有何变化?
问题2. 用惰性电极电解某电解质溶液时，发现两极只有H2和O2生成。则电解一段时间后，下列有关该溶液(与电解前同温度)的说法中，正确的有 ①该溶液的pH可能增大 ②该溶液的pH可能减小 ③该溶液的pH可能不变 ④该溶液的浓度可能增大 ⑤该溶液的浓度可能不变 ⑥该溶液的浓度可能减小 A．三种 B．四种 C．五种 D．六种 问题3.在上述电解规律中，当电解质足量时，电解后若使电解质恢复到原浓度，应各加入什么物质?

8 问题4 .用惰性电极电解含1mol CuSO4的溶液，当电路中通过1mol电子后，停止电解，要使溶液恢复到原浓度，需要加入________mol_________；若电路中通过4mol电子后停止电解，要使溶液恢复到原浓度，需要加入_______mol_________。 问题5. 用惰性电极电解2L pH值为6的硫酸铜溶液，当电解液的pH从6.0变为2.0时(设电解液的体积变化可忽略)．电极上应放出O2的体积(标准状况)是______mL。 A 　 B.112 　 C.224　 D.448 问题6. 用惰性电极电解2L1mol·L-1的硫酸铜溶液，在电路中通过0.5mol电子后，调换正、负极，电路中又通过1mol电子，此时溶液中c(H+)是(假设通电后溶液体积不变) _______mol·L-1 A B C D.1.5

9 氯碱工业—电解饱和食盐水

10 铜的电解精炼—金属的精制 思考5. 粗铜中往往含有Zn、Ni、Pt等金属杂质，请设计实验对粗铜进行提纯。写出有关电极反应式(已知：氧化性Zn2+<Ni2+<Cu2+) 阳极： (粗铜) Cu-2e- =Cu2+ (Zn-2e-=Zn2+ Ni-2e-=Ni2+) 阴极： (纯铜) Cu2++2e-=Cu 电解液： 含铜离子的电解质溶液 阳极上比铜不活泼的金属成为杂质，沉淀于阳极底部，成为阳极泥，可作为提炼金、银、铂等贵金属的原料

11 思考6. 金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量 Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍。下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)
A.阳极发生还原反应，其电极反应式: Ni2++2e-= Ni2+ B.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C.电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+ D.电解后，电解槽底的阳极泥中只有Cu和Pt

12 电镀 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。 目的： 使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力 思考:要想在Fe的表面镀Cu，应如何设计实验？ 阳极： 镀层金属(Cu)　 Cu-2e- =Cu2+ 阴极： 镀件(Fe) Cu2++2e-=Cu 电解液： 含镀层金属阳离子的电解质溶液(CuSO4溶液) 电镀液的浓度保持不变

13 普通锌锰干电池 一次电池 碱性锌锰电池 锌银纽扣电池 铅蓄电池 化学电池 二次电池 银锌蓄电池 锂离子电池 氢氧燃料电池 其它燃料电池
化学电源 普通锌锰干电池 一次电池 碱性锌锰电池 锌银纽扣电池 铅蓄电池 化学电池 二次电池 银锌蓄电池 (可充电池) 锂离子电池 氢氧燃料电池 其它燃料电池 燃料电池

14 电极反应式的书写 思考7. 把一小块镁、铝合金放入6mol·L-1的NaOH溶液中，可形成微型原电池。该电池负极的电极反应式为___________________________。 思考8. 如右图所示，将铁片、铜片用导线连接放入浓硝酸中，请回答下列问题： (1)此装置中观察到的现象是 ______________________________ (2)此装置中的化学方程式为__________________ (3)正极电极反应式__________________________

15 思考9. 甲烷燃料电池是一种高能电池，用多孔铂板做电极，放在KOH溶液中，然后分别向两极通入O2和CH4，即产生电流，该燃料电池的负极反应是____________________________，正极反应是_________________________，放电时OH-向_____极移动，该燃料电池的总反应式为__________________________________。

16 高考真题 另一种化学电源是熔融盐燃料电池,由于其发电效率高，因而逐渐受到重视。它是用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气和CO2为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。试写出 总反应式____________________________ 负极反应式__________________________ 正极反应式__________________________

17 高考真题 (2008.江苏化学5)镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：
Cd + 2NiOOH + 2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2 有关该电池的说法正确的是 A.充电时阳极反应:Ni(OH)2-e- +OH- =NiOOH+H2O B．充电过程是化学能转化为电能的过程 C．放电时负极附近溶液的碱性不变 D．放电时电解质溶液中的OH- 向正极移动

18 高考真题 (2005.江苏化学14)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为
3Zn + 2K2FeO4 +8H2O Zn(OH)2 +2Fe(OH)3 +4KOH 下列叙述不正确的是 A.放电时负极反应为：Zn-2e- +2OH-= Zn(OH)2 B.充电时阳极反应为:Fe(OH)3 -3e- + 5OH- = FeO H2O C.放电时每转移3 mol电子，正极有1mol K2FeO4被氧化 D.放电时正极附近溶液的碱性增强

19 高考真题 (2007.天津理综13)天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时，LiCoO2中Li被氧化，Li+迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2+C CoO2+LiC6，下列说法正确的是 A.充电时，电池的负极反应为LiC6-e-=Li++C6 B.放电时，电池的正极反应为CoO2+Li++e-=LiCoO2 C.羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质 D.锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低

20 高考真题 (2010浙江理综9)Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li++FeS+2e-=Li2S+Fe，有关该电池的下列说法中，正确的是
A. Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价 B. 该电池的电池反应式为：2Li+FeS＝Li2S+Fe C. 负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+ D. 充电时，阴极发生的电极反应式为： Li2S+Fe-2e-=2Li++FeS

21 钢铁的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 腐蚀名称 条 件 正极反应 负极反应 电池反应 溶液反应 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 水膜呈中性或极弱酸性
条 件 正极反应 负极反应 电池反应 溶液反应 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 水膜呈中性或极弱酸性 水膜酸性较强 O2+2H2O+4e-==4OH- 2H++2e-==H2↑ Fe - 2e- == Fe2+ Fe - 2e- == Fe2+ 2Fe+O2+2H2O == 2Fe(OH)2 Fe +2H+ == Fe2++H2↑ Fe2++2OH-==Fe(OH)2↓ 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O 吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍

22 化学腐蚀与电化腐蚀的比较 化学腐蚀 电化腐蚀 条件 现象 本质 联系 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金 跟电解质溶液接触 无电流产生 有微弱电流产生 金属被氧化 较活泼金属被氧化 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍

23 金属防腐的常见方法 1.在金属表面覆盖保护层 在金属表面涂油或油漆、覆盖搪瓷或塑料、镀不活泼金属或表面形成致密氧化膜 2.改变金属的内部结构 制成不锈钢 3.用电化学保护法 (1) 牺牲阳极(负极)的阴极(正极)保护法 (2)外加直流电源的阴极保护法

24 思考10. 下列叙述正确的是 A.埋在潮湿土壤里的铁管比埋在干燥土壤里的铁管更容易被腐蚀 B.当马口铁和白铁皮上的金属镀层破损时，马口铁比白铁耐腐蚀 C.大型水闸常与直流电源的正极相连，再在电源的负极连上惰性电极，置于水中 D.电工常把铜线和铝线拧在一起使用 E.镀锌自来水管与铜质水龙头连接，连接处易生锈