电化学专题复习
电化学专题复习
一、基础知识：
氧化还原反应的特征是什么？氧化还原反应的本质是什么？ 原电池装置构成必须具备哪些条件？
a.溶液相同，电极变化： b.电极相同，溶液变化 c.断路
a:二、原电池
b: c:
1、 定义：原电池装置是将化学能转变为电能的装置 2、 构成要素
（-）较活泼的金属 （a）电极 （+）较不活泼的金属或非金属
（b）电解质溶液 （c）闭合回路 3、铜/锌/H2SO4原电池原理： （1）电极反应：（Zn）负极：Zn-2e=Zn2+ （发生氧化反应）；（Cu）正极：2H++2e=H2↑发生还原反应 （2）电池总反应Zn+2H+=H2↑+ Zn2+ （3）、微粒流向：外电路：电子：负极 → 导线→正极 内电路：离子：阳离子向正极移动 小结：原电池是一种负极流出电子，发生氧化反应，正极流入电子，发生还原反应，从而实现化学能转换为电能的装置。 例题精讲
1．确定金属活动性顺序
例1．有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来，浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀；将A、D分别投入到等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈；将铜浸入B的盐溶液中无明显变化；将铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出。据此可推知它们的金属活动性由强到弱的顺序为 （ ）
A．D＞C＞A＞B B．D＞A＞B＞C C．D＞B＞A＞C D．B＞A＞D＞C 2．比较反应速率
-1
例2．100mL浓度为2 mol·L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是 （ ）
-1
A．加入适量的6mol·L的盐酸 B．加入数滴氯化铜溶液 C．加入适量蒸馏水 D．加入适量的醋酸钠溶液
3．分析电极反应
例4．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。氢镍电池的总反应式是：(1/2)H2+NiO(OH)
Ni(OH)2
根据此反应式判断下列叙述中正确的是（ ）
A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大 B．电池放电时，镍元素被氧化 C．电池充电时，氢元素被还原 D．电池放电时，H2是负极 5．判断原电池的电极
例5．铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中，锌片是（ ） A．阴极 B．正极 C．阳极 D．负极
1
例6.取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圆 为白色，外圆呈浅红色。则下列说法错误的是 A．b电极是阴极
B．a电极与电源的正极相连接
C．电解过程中，水是氧化剂 D．b电极附近溶液的pH变小
6．原电池原理的综合应用
例7．下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是 ( )
A．a电极是负极 B．b电极的电极反应为：4OH--4e-
== 2H2O+O2↑ C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置 [例8] 下列叙述的方法不正确．．．
的是( ) A．金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍 B．用铝质铆钉铆接铁板，铁板易被腐蚀 C．钢铁在干燥空气中不易被腐蚀 D．用牺牲锌块的方法来保护船身 三．电解池
1．原电池和电解池的比较： 装置 原电池 电解池 实例 原理 ①电极：两种不同的导体相连； ①电源； 形成条件 ②电解质溶液：能与电极反应。 ②电极（惰性或非惰性）； ③电解质（水溶液或熔化态）。 反应类型 自发的氧化还原反应 非自发的氧化还原反应 由电极本身性质决定： 由外电源决定： 电极名称 正极：材料性质较不活泼的电极； 阳极：连电源的正极； 负极：材料性质较活泼的电极。 阴极：连电源的负极； 2+电极反应 负极：Zn-2e-=Zn（氧化反应） 阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应） 正极：2H++2e-=H2↑（还原反应） 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ （氧化反应） ①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；应用 ①抗金属的电化腐蚀； ③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精②实用电池。 铜）。
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2、电解反应中反应物的判断——放电顺序
⑴阴极A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。
B.阳离子得电子顺序 — 金属活动顺序表的反表：K+ 阴离子失电子：S2- ＞ I- ＞ Br- ＞ Cl- ＞ OH- ＞ NO3- 等含氧酸根离子 ＞F- B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。 3、电解反应方程式的书写步骤： ①分析电解质溶液中存在的离子； ②分析离子的放电顺序； ③确定电极、写出电极反应式； ④写出电解方程式。如： ⑴电解NaCl溶液：2NaCl+2H2O ====H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大。 ⑵电解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O====2Cu + O2↑+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应， PH减小。 ⑶电解CuCl2溶液：CuCl2==== Cu＋Cl2 ↑ 电解盐酸： 2HCl ==== H2↑＋Cl2↑溶剂不变，实际上是电解溶质，PH增大。 ⑷电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2H2O==== 2H2↑ + O2↑，溶质不变，实际上是电解水，PH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。 4、电解原理的应用 A、电解饱和食盐水（氯碱工业） ⑴反应原理 阳极： 阴极： 总反应：2NaCl+2H2O====H2↑+Cl2↑+2NaOH ⑵设备 （阳离子交换膜电解槽） ①组成：阳极—C或Ti、阴极—Fe 图20-1 ②阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。 2⑶制烧碱生产过程 （离子交换膜法） ①食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO4等）→加入NaOH溶液→加入BaCl2溶液→加入Na2CO3溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR) ②电解生产主要过程（见图20-1）：NaCl从阳极区加入，H2O从阴极区加入。阴极H+ 放电，破坏了水的电离平衡，使OH-浓度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。 B、电解冶炼铝 ⑴原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na++AlF63- （B）、氧化铝： 铝土矿 ——→ NaAlO2 ——→ Al(OH)3 —→ Al2O3 过滤 过滤 NaOH CO2 △ 电解 电解 电解 电解 电解电解 ⑵ 原理 阳极 阴极 总反应：4Al3++6O2ˉ====4Al+3O2↑ ⑶ 设备：电解槽（阳极C、阴极Fe） 因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：C+O2 → CO+CO2，故需定时补充。 C、电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。 3 电解 ⑴镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子。电镀锌原理： 阳极 Zn－2eˉ = Zn2+ 阴极 Zn2++2eˉ=Zn ⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。 ⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H+和OHˉ一般不起反应。 ⑷电镀液中加氨水或 NaCN的原因：使Zn2+离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。 D、电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。 E、电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成 “阳极泥”。 习题训练 一、选择题 1．化学电池可以直接将化学能转化为电能，化学电池的本质是 （ ） A．化合价的升降 B．电子的转移 C．氧化还原反应 D．电能的储存 2．原电池是将化学能转化为电能的装置，但其构成具有一定的条件，这些条件是 （ ） ①电极（负极与正极：金属活动性不同） ②电解质溶液 ③闭合回路 ④灯泡 A．①②③④ B．①②③ C．①②④ D．②③④ 3．某金属能和盐酸反应生成氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，则该金属可能为 A．铝 B．铜 C．锡 D．硅 4．为了避免表铜器生成铜绿，以下方法不正确的是 （ ） A．将青铜器放在银持托盘上 B．将青铜器保存在干燥的环境中 C．将青铜器保存在密闭容器中 D．在青铜器的表现覆盖一层防渗的高分子膜 5．A、B、C都是金属，A中混有C时，A先腐蚀；A与B组成原电池时，A为电池的正极，则A、B、 C三种金属的活动性顺序为 （ ） A．A＞B＞C B．A＞C＞B C．B＞A＞C D．B＞C＞A 6．随着人们生活质量的不断提高，废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程上来， 其主要的原因是 （ ） A．利用电池外壳的金属材料 B．防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染 C．不使电池中渗泄的电解腐蚀其他物品 D．回收其中石墨电极 7．在理论上可用于设计原电池的化学反应是 （ ） A．2Al(s)+2NaOH(aq)+2H2O(1) =2NaAlO2(ag)+3H2(g) B．Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3·H2O(aq)+8H2O(1) Q<0 C．CaC2(s)+2H2O(1) = Ca(OH)2(s)+C2H2(g) Q >0 D．HCl(aq)+NaOH(aq) = NaCl(aq) + 3H2O(l) Q >0 8．下列关于实验现象的描述不正确的是 （ ） A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B．用铜板做电极电解CuSO4溶液，阴极铜板质量增加 C．把铜片插入FeCl3溶液中，在铜片表面出现一层铁 D．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴CuCl2溶液，气泡放出速率加快 9．钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应为：2Fe+2H2O+O2 = 2Fe+ + 4OH。以下说法正确的 是 （ ） A．负极发生的反应为：Fe－2e+ = Fe2+ 4 B．正极发生的反应为：2H2O + O2 + 2e = 4OH C．原电池是将电能转变为化学能的装置 D．钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀 10．pH = a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH＞a，则该电解质可能 是 （ ） A．NaOH B．H2SO4 C．AgNO3 D．Na2SO4 11．铁生锈是一种常见的自然现象，其主要的化学反应方程式为：4Fe＋3O2＋xH2O = 2Fe2O3·xH2O。如图为一放在水槽中的铁架，水位高度如图。最容易生锈的铁架横杆是 ④ （ ） ③ ② A．① B． ② C．③ D．④ 12．钢铁生锈过程发生如下反应： ①2Fe＋O2＋2H2O2Fe(OH)2； ②4Fe(OH)2＋O2＋2H2O4Fe(OH)3； ③2Fe(OH)3Fe2O3＋3H2O。 下列说法正确的是 （ ） － － A．反应①、②中电子转移数目相等 B．反应①中氧化剂是氧气和水 C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀 13．如图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置 一段时间。下列有关描述错误的是 （ ） A．生铁块中的碳是原电池的正极 B．红墨水柱两边的液面变为左低右高 C．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e = Fe2 － ＋ 红墨水 D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀 a 14．下列叙述不正确的是 ．．． 生铁块 b （ ） A．铁表面镀锌，铁作阳极 B．船底镶嵌锌块，锌作负极，以防船体被腐蚀 －－ C．钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O2＋2H2O＋4e = 4OH －－ D．工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl－2e = Cl2↑ 15．钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应是 ( ) A.2H++2e == H2↑ B.Fe2++2e == Fe C.2H2O+O2+4e == 4OH- D.Fe3++e == Fe2+ 16．以下现象与电化腐蚀无关的是 ( ) A．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈 C．锈质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 D 银质奖牌久置后表面变暗 17．右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是：（ ） A．a为负极，b为正极 B．c为阳极，d为阴极 C．电解过程中，氯离子浓度不变 D．电解过程中，c电极质量增加 5 18.铁棒与石墨棒用导线连接后浸入0.01mol•L-1的食盐溶液中，可能出现的现象是 （ ） A. 铁棒附近产生OH- B. 铁棒逐渐被腐蚀 C. 石墨棒上放出Cl2 D. 石墨棒上放出O2 二、非选题 19．将洁净的金属片Fe、Zn 、A、B 分别与Cu用导线连结浸在合适的电解质溶液里。实验并记录电压 指针的移动方向和电压表的读数如下表所示： 金属 Fe Zn A B 电子流动方向 Fe → Cu Zn → Cu Cu → A B → Cu 电压/V +0.78 +1.10 －0.15 +0.3 根据以上实验记录，完成以下填空： （1）构成两电极的金属活动性相差越大，电压表的读数越 （填“大”、“小”）。 Zn、A、B三种金属活动性由强到弱的顺序是 。 （2）Cu与A组成的原电池， 为负极，此电极反应式为 。 （3）A、B形成合金，露置在潮湿空气中， 先被腐蚀。 20．通常情况下，反应Cu+H2SO4(稀)=CuSO4+H2↑不能发生，其原因： 。若向稀硫酸中加入铜片再通 入热的空气，则发现铜会逐渐溶解，溶液呈蓝色。反应的化学方程为： 。 下列装置能实现反应Cu+H2SO4=CuSO4+H2↑的是 。 21．电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a， X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： （1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边 各滴入几滴酚酞溶液，则电解池中X极上的电极反应为__________________， 在X极附近观察到的现象是 ：__________________ （2）Y电极上的电极反应式是_________，检验该电极反应产物的方法是 ：____________________________________w.w.w.k.s.5.u.c.o.m （3）如果用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则X电极的材料是_________，电极反应式是__________________，Y电极的材料是_________，电极反应式是__________________ 22．关于“电解氯化铜溶液时的pH变化”问题，化学界有以下两种不同的观点： 观点一：“理论派”认为电解氯化铜溶液后溶液的pH升高。 观点二：“实验派”经过反复、多次、精确的实验测定，证明电解氯化铜溶液时pH下降，如图四。请回答下列问题： 6 pH3A210 10 20 t /min 图四 (1)电解前氯化铜溶液的pH处于A点位置的原因是(用离子方程式说明)____________。 (2)“理论派”所持观点的理论依据是_____________________________________。 (3)“实验派”的实验结论是____________________________，他们所述“精确的实验”是通过__________________来准确测定溶液的pH的。该观点的理由是(从化学原理上加以简述)_________________________。 23．如右图所示的装置，在盛有水的烧杯中，铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。 （1）片刻后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈） 。 A.铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态不变 C.铁圈向下倾斜 D.银圈向下倾斜 （2）产生上述现象的原因是 。 24．下表数据是在某高温下，金属镁和镍分别在氧气中进行氧化反应时，在金属表面生成氧化薄膜的实验记录： 反应时间t/h MgO层厚y/nm NiO层厚y′/nm 1 0.05a B 4 0.20a 2b 9 0.45a 3b 16 0.80a 4b 25 1.25a 5b 注：a和b均为与温度有关的常数。 请填空回答： （1）金属高温氧化腐蚀速率可以用金属氧化膜的生长速率来表示，其理由是 。 （2）金属氧化膜的膜厚y跟时间t所呈现的关系是（填“直线”“抛物线”“对数”或“双曲线”）：MgO氧化膜厚y属 型，NiO氧化膜厚y′属 型。 （3）Mg与Ni比较，哪一种金属更具有耐腐蚀性 ，其理由是 ２５．工业上为了除去含Cr2O72-离子的酸性废水，采用以下处理方法： 往工业废水中加入适量的食盐水1~2g/L； 以铁作为电极进行电解： 鼓入空气，经过一段时间后，使废水中的含铬（有毒）量降到可排放的标准。其原理是： 将Cr2O72-离子还原为可溶性三价铬离子； 在电解除铬过程中，溶液的pH不断升高，使工业废水由酸性变为碱性，再把三价铬离子变成不溶性氢氧化物除去。根据上述原理回答下列问题： (1)用铁作为电极电解时，电极反应式为：阳极 ， 阴极 ；加入食盐的目的是 。 (2)在水溶液中将Cr2O72-离子还原成Cr3+离子的还原剂为溶液中的 离子，此氧化还原反应的离子方程式是 。 7 (3)在处理废水的过程中，溶液的pH不断升高，由酸性变为碱性是通过 和 途径来实现的。 (4)将Cr3+转变成不溶性氢氧化物的离子方程式为 ，同时还有 沉淀生成。 ２６.铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。 （1）写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式 。 （2）若将（1）中的反应设计成原电池，请画出原电池的装置图，标出正、负极，并写出电极反应式。正 极反应 负板反应 。 － （3）腐蚀铜板后的混合溶液中，若Cu2+、Fe3+和Fe2+的浓度均为0.10mol·L1，请参照下表给出的数据 和药品，简述除去CuCl2溶液中Fe3+和Fe2+的实验步骤 。 Fe3+ Fe2+ Cu2+ 氢氧化物开始沉淀时的pH 1.9 7.0 4.7 氢氧化物沉淀完全时的pH 3.2 9.0 6.7 提供的药品：Cl2 浓H2SO4 NaOH溶液 CuO Cu （4）某科研人员发现劣质不锈钢在酸中腐蚀缓慢，但在某些盐溶液中腐蚀现象明显。请从上表提供的 药品中选择两种（水可任选），设计最佳实验，验证劣质不锈钢易被腐蚀。 ．．有关反应的化学方程式 劣质不锈钢腐蚀的实验现象 高考题．1.用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是（ ） A．用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 B．用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C．用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D．用带火星的木条检验阳极产物 2．下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是 （ ） 3．某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是 A 铅笔端作阳极，发生还原反应 B 铂片端作阴极 C 铅笔端有少量的氯气产生 D a点是负极，b点是正极 4．将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的是 A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生 B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极 C．两烧杯中溶液的pH均增大 D．产生气泡的速度甲比乙慢 8 5.下列叙述正确的是A Zn Cu 铜丝 ZnSO4 溶液 CuSO4 溶液 X Y 表面皿 隔膜 － (只允许SO24通过) 滤纸 (滴加了Na2SO4、酚酞溶液) A．Y为阴极，发生还原反应 B．X为正极，发生氧化反应 C．Y与滤纸接触处有氧气生成 D．X与滤纸接触处变红 6．依据氧化还原反应：2Ag(aq)＋Cu(s) = Cu2(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示。 ＋ ＋ A 盐桥 电流计 X Ag CuSO4溶液 Y 请回答下列问题： (1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是___________；(2)银电极为电池的________极，发生的电极反应为______________________________；X 电极上发生的电极反应为 ____________________________；(3)外电路中的电子是从_______电极流向________电极。 7．(07年高考全国理综卷II～10)在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（ ） A．正极附近的SO24离子浓度逐渐增大 B．电子通过导线由铜片流向锌片 － C．正极有O2逸出 D．铜片上有H2逸出 8．下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是（ ） A．纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B．当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用 C．在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D．可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 9．氯碱工业的原料是饱和食盐水，由于粗盐中含有泥沙和Ca2、Mg2、SO42等杂质，不符合电解要求， ＋ ＋ － 因此必须经过精制。某化学研究小组设计的精制粗盐水的实验过程如图所示： 粗盐操作a I 过量 试剂甲 液体A 操作a II 泥沙 固体 C 液体 B 过量 试剂乙 操作a III 液体 D 固体 E 滴加 试剂丙 IV 食盐水 实 验 过 程 9 请回答以下问题： (1)操作a的名称是______，所用玻璃仪器除玻璃棒和烧杯以外还有___________。 (2)在步骤II中，加入的试剂甲为_______(填化学式)溶液。 (3)液体D中的溶质除NaCl外，还有_______。 (4)氯碱工业常用离子交换膜法电解饱和食盐水，电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如图所示。 该电解槽的阳极反应式是____________________。电解后的氢氧化钠溶液+ ↑ ○A ← - ↑ ○ B → 饱和NaCl↑ 阳离子交换膜 ↑ H2O（含少从液体出口_______(填“A”或“B”)导出。 10.下图中有关电化学的图示，完全正确的是 溶液 ( ) 量NaOH） 10 因篇幅问题不能全部显示，请点此查看更多更全内容