高考第一轮复习电化学文档格式.docx
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②根据原电池、电解池的电极变化判断金属活动性强弱;
③根据电解时的电极变化判断电极材料或电解质种类;
④新型电池的电极反应及应用;
⑤有关电解产物的判断和计算。
三、考向预测:
电化学是高考命题的热点,在今后的高考命题中,有关电化学的命题仍是热中之热,其中原电池的工作原理,电解产物的判断与计算及电极反应方程式的书写、离子的移动方向、溶液的pH变化、金属腐蚀等仍为高考命题的热点。
在复习中应注意对实物图表的分析,原电池、电解池装置的绘图及绿色能源的开发。
一、电化学
二、化学电源
1.一次电池
锌锰干电池
负极:
Zn+2OH-
=Zn(OH)2
正极:
2MnO2(S)+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-
总反应:
Zn+2MnO2+2H2O===Zn(OH)2+2MnO(OH)
2.二次电池
铅蓄电池
(1)总反应式:
PbO2+Pb+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
(2)放电的电极反应为:
Pb+SO
-2e-=PbSO4;
正极:
PbO2+4H++SO
+2e-=PbSO4+2H2O
(3)充电的电极反应为:
阳极:
PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO
阴极:
PbSO4+2e-=Pb+SO
3.燃料电池
氢氧燃料电池
①酸性电解质
负极:
2H2-4e-===4H+;
O2+4H++4e-===2H2O;
2H2+O2===2H2O
②碱性电解质
2H2-4e-+4OH-===4H2O;
O2+2H2O+4e-===4OH-;
三、电解原理的应用
(1)电解食盐水
2H++2e-=H2↑
2Cl-=Cl2↑+2e-(或2Cl--2e-=Cl2↑)
电解反应:
(2)电解法精炼铜
①粗铜的成分:
铜(锌、铁、镍、银、金、铂等)
②电极的连接:
粗铜做阳极,和外加电源的正极相连;
纯铜做阴极,和外加电源的负极相连。
③电解液:
硫酸铜或硝酸铜溶液
④电极反应
Cu=Cu2++2e-,Zn=Zn2++2e-,Ni=Ni2++2e-
Cu2++2e-=Cu
⑤Ag、Au、Pt不发生反应,沉积到阳极底部,叫做阳极泥。
(3)电镀:
利用电解原理,在金属表面镀上一层其他金属或合金的过程叫电镀。
①电极的连接:
镀层金属或惰性电极做阳极,和外加电源的正极相连;
镀件金属做阴极,和外加电源的负极相连。
如铁上镀铜,铜(或石墨)做阳极,铁做阴极。
②电镀液的选择:
选择含有镀层金属离子的溶液做电镀液,如铁上镀铜,选择硫酸铜溶液做电镀液。
③电极反应:
Cu=Cu2++2e-,阴极:
④电镀的特点:
若镀层金属做阳极,电镀过程中溶液中阳离子浓度不变;
若用惰性电极做阳极,电镀过程中溶液中阳离子浓度减小。
四、离子的放电顺序与电解规律
1.离子放电顺序
(1)活性材料作电极时:
金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液,阴离子不容易在电极上放电。
(2)惰性材料作电极(Pt、Au、石墨等)时:
两极按照下列顺序放电:
2.电解规律
项目物
质类别
代表物
阴极
产物
阳极
电解方程式
电解类型
含氧酸
H2SO4
电解水型
可溶性碱
NaOH
活泼金属含氧酸盐
Na2SO4
无氧酸
HCl
电解自身型
不活泼金属无氧酸盐
CuCl2
活泼金属无氧酸盐
NaCl
放氢生碱型
不活泼金属含氧酸盐
CuSO4
放氧生酸型
聚焦热点1:
原电池的原理及应用
例1控制适合的条件,将反应2Fe3++2I-
2Fe2++I2设计成如下图所示的原电池。
下列判断不正确的是()
A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应
B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+被还原
C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态
D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极
分析:
由图示结合原电池原理分析可知,Fe3+得电子变成Fe2+被还原,I-失去电子变成I2被氧化,所以A、B正确;
电流计读数为零时Fe3+得电子速率等于Fe2+失电子速率,反应达到平衡状态;
D项在甲中溶入FeCl2固体,平衡2Fe3++2I-
2Fe2++I2向左移动,I2被还原为I-,乙中石墨为正极,D不正确。
答案:
D
点评:
判断正、负极的基础是氧化还原反应,发生氧化反应的一极为负极,发生还原反应的一极为正极。
例2铜锌原电池(如图)工作时,下列叙述正确的是()
A.正极反应为Zn-2e-
Zn2+
B.电池反应为Zn+Cu2+
Zn2++Cu
C.在外电路中,电子从负极流向正极
D.盐桥中的K+移向ZnSO4溶液
Cu是正极,电极反应式是Cu2++2e-=Cu;
Zn是负极,电极反应式是Zn-2e-=Zn2+,总反应为Cu2++Zn=Zn2++Cu,B正确;
外电路的电子流向是从负极经导线流向正极,C正确;
由于CuSO4溶液中的Cu2+参与了电极反应,所以盐桥中的K+要向CuSO4溶液移动,D项错误。
BC
本题考查了电极反应方程式的判断和离子移动方向问题。
离子移动的规律可简单总结为:
参加反应的离子向该离子的反应电极移动,不参加反应的离子与带相反电荷的离子的移动方向相反。
例3铁是用途最广的金属材料之一。
为探究铁的化学性质,某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花,然后倒置在水中(如图)。
数天后,他观察到的现象是()
A.铁屑不生锈,试管内液面上升
B.铁屑不生锈,试管内液面高度不变
C.铁屑生锈,试管内液面上升
D.铁屑生锈,试管内液面高度不变
在潮湿的空气中,铁容易生锈,并且发生的是吸氧腐蚀,导致试管内压强减小,液面上升。
C
有关金属腐蚀的常见考查为金属腐蚀的类型、电极反应以及金属电化学腐蚀的后续反应等。
钢铁发生电化学腐蚀的类型与其表面的水膜的酸碱性有关。
聚焦热点2:
电解池的原理及应用
例1Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下,电解总反应为:
2Cu+H2O
Cu2O+H2↑。
下列说法正确的是()
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成
由总反应知失电子的为Cu,得电子的是H2O中的氢元素。
因此Cu极为电解池的阳极,接电源的正极,石墨为阴极,接电源的负极。
当有0.1mol电子转移时,应有0.05molCu2O生成。
A
遇到这类题时,应先根据题给条件(现象、反应或外接电源的情况等)确定两极所发生的反应,进而达到解决问题的目的。
例2利用电解法可将含Fe、Zn、Ag、Pt等杂质的粗铜提纯,下列叙述正确的是()
①电解时以精铜作阳极②电解时阴极发生还原反应③粗铜连接电源负极,其电极反应是Cu-2e-=Cu2+④电解后,电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥
A.①②B.②④C.②③D.③④
电解精炼铜时粗铜作阳极,精铜作阴极,①错误;
电解时阴极发生还原反应,②正确;
粗铜是阳极,应连接电源正极,③错误;
电解后,电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥,④正确,因为这些金属不活泼,不易失电子。
B
电解精炼铜时以粗铜作阳极,以精铜作阴极,阳极上除了铜失电子外,比铜活泼的金属杂质也失电子而进入溶液,而阴极上只有铜离子放电,根据两极上转移的电子守恒,阳极质量的减小不等于阴极质量的增加,电解质溶液的成分也会发生变化。
本题只要熟悉离子(或电极)的放电规律即可迎刃而解。
例3下图是一个用铂丝作电极,电解稀的MgSO4溶液的装置,电解液中加有中性红作指示剂,此时溶液呈红色。
(指示剂的pH变色范围:
6.8~8.0,酸性——红色,碱性——黄色)据此回答下列问题:
(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号);
①A管溶液由红变黄②B管溶液由红变黄
③A管溶液不变色④B管溶液不变色
(2)写出A管中发生反应的反应式:
_________________________________;
(3)写出B管中发生反应的反应式:
__________________________________;
(4)电解一段时间后,切断电源,将电解液倒入烧杯内,观察到的现象是_________________。
电解MgSO4溶液相当于电解水,阴极上是H+得电子生成氢气,阳极上是OH-失电子生成氧气,而A与电源的负极相连,故其为阴极,B与电源的正极相连,故其为阳极。
A中要消耗H+,溶液呈碱性,溶液要变成黄色,B中要消耗OH-,溶液呈酸性,而MgSO4溶液本身水解呈酸性,所以B中溶液颜色不变,仍为红色,故①④正确。
A管中是H+得电子生成氢气,同时要注意考虑生成的OH-与Mg2+反应生成沉淀。
B管中是OH-失电子生成氧气。
从电解的总反应看,最终溶液呈酸性,沉淀要溶解。
(1)①④
(2)2H++2e-
H2↑(或2H2O+2e-
2OH-+H2↑),Mg2++2OH-
Mg(OH)2↓
(3)4OH--4e-
2H2O+O2↑
(4)溶液呈红色,白色沉淀溶解(或大部分溶解)
有关电解的试题解题关键是弄清电解的原理:
阴、阳两极及两极发生的反应。
本题容易忽视阴极反应的后续反应,即生成的氢氧根离子与原溶液中的镁离子生成沉淀。
聚焦热点3:
电极反应的书写与电化学的有关计算
例1Li-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.LiAl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
由给出的正极反应知负极反应式为Li-e-
Li+,C项错。
A项,Li应为0价,故错。
B项,将两电极反应叠加可得总反应,正确。
D项,将原电池负的极反应式颠倒即可得阴极反应式,故错。
新型电池的命题背景或情景新颖,往往具有时代感,给人以全新的感觉,但无论如何命题,其考查点都落脚于原电池原理上,该类试题难度不会很大。
因此,解决该类试题时,首先不要被其陌生的反应式或情景吓倒;
其次,要认真分析题意,找出有用的信息。
本题容易忽视总反应方程式而错选C。
燃料电池也是高考中常见的新命题背景,分析时要注意燃料一定在负极发生氧化反应,还要注意电极反应方程式的