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1、选修四 化学反应原理 第四章 电化学基础 复习 带答案选修四化学反应原理第四章电化学基础复习一、电化学：研究化学能电能的装置、过程和效率的科学二、形成条件原电池电解池自发的氧化还原反应两个电极与电源相连一般是活泼性不同的两电极电解质溶液(或熔融盐)形成闭合回路：电解质溶液(或熔融盐)；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液中。三、工作原理1、原电池（以锌铜原电池为例）(1)反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn片沿导线流向Cu片盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移向负极(2)盐桥的组成和作用：

2、盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。(3)图中部分Zn与Cu2直接接触反应，这部分化学能转化成热能，使温度升高。图中Zn与Cu2不直接接触，不直接反应，所以仅是化学能转化成电能，电流稳定，且持续时间长，能量转化效率更高。2、电解池（以电解CuCl2溶液为例）1、放电顺序（注意阴极电极被保护、阳极活泼电极先放电）阴极（氧化性）：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K阳极（还原性）：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子（非还原性的）注意：结合题干信息、电解质等，合理判断放电产物四、电

3、极反应方法步骤：谁得失多少电子生成什么；得失电子与价态变化一致；电荷守恒；元素守恒1、原电池（1）判断电池正负极（2）电极反应书写镁铝电池(AlKOH溶液Mg) 总反应：负极：；正极：锂电池(LiLiAlCl4SOCl2石墨)总反应：4Li2SOCl2=SO24LiClS，则负极：正极：氢氧燃料电池（酸性、中性或碱性条件下）总反应式：2H2O2=2H2O都一样负极：2H24e4OH=4H2O（碱性）；2H24e=4H（酸性或中性）；正极：O22H2O4e=4OH（碱性或中性）；O24H4e=2H2O（酸性）甲烷燃料电池(铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入甲烷、电解液有三种)电解质总反应正

4、负极反应酸性溶液CH42O2=CO22H2O正极：2O28e8H=4H2O负极：碱性溶液正极：2O28e4H2O=8OH负极：熔融碳酸盐CH42O2=CO22H2O注意：正极要通入CO2和O2正极：负极：CH48e4CO=5CO22H2O熔融氧化物CH42O2=CO22H2O正极：负极：CH48e4O2=CO22H2O试一试：书写甲醇燃料电池在不同电解质条件下的电解反应2、电解池惰性电极电解规律电解质及类别电极反应式电解物质pH 复原电解水H2SO4含氧酸阳极：阴极：4H4e=2H2H2O减小加入NaOH强碱阳极：4OH4e=O22H2O 阴极：Na2SO4活泼金属的含氧酸盐阳极：阴极：电解电

5、解质HCl无氧酸阳极：2Cl2e=Cl2阴极：加入CuCl2不活泼金属的无氧酸盐阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=CuCuCl2加入放H2生碱NaCl活泼金属的无氧酸盐阳极：2Cl2e=Cl2阴极：加入CuSO4不活泼金属的含氧酸盐阳极：阴极： 2Cu24e=2Cu加入(1)用惰性电极电解AgNO3溶液。阳极：_；总反应：_；阴极：_。(2)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极：_；总反应：_；阴极：_。(3)用铁作电极电解NaOH溶液阳极：_；总反应：_；阴极：_。(4)用Al作电极电解NaOH溶液阳极：_；总反应：_；阴极：_。(5)用Al作阳极，电解H2SO4溶液，铝材表面形成氧化膜

6、。阳极：_；总反应：_；阴极：_。(6)用惰性电极电解熔融MgCl2阳极：_；总反应：_；阴极：_。五、计算1、类型：电极产物定量计算、溶液PH、产物的量与电量关系（如比能量的比较）等2、方法：(1)根据总反应或电极反应计算(2)根据电子守恒计算：串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。用于混合溶液中电解的分阶段计算。(3)列关系式计算如：4e2Cl2(Br2、I2)O22H22Cu4AgM(M为金属，n为价态)六、应用1、原电池(1)金属活动性比较（略）(2)加快反应速率例如在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4能使产生H2的速率加快

7、。(3)设计电池：化学电源一次电池 碱性锌锰干电池总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2正极：_负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2锌银电池总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag负极：_正极：_二次电池(可充电电池)以铅蓄电池为例（Pb稀硫酸PbO2）放电充电负极：阴极：正极：阳极：总反应：燃料电池（略）(4)金属的电化学腐蚀（与化学腐蚀相比，强调“不纯金属或合金”、“电解质溶液”）类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强电极反应负极Fe2e=Fe2正极总反应式联系_更普遍生成铁锈：_(5)金属电化学防护：牺牲阳极的阴极保护法（略）2、电解池(1) 氯碱工业：2Cl2

8、H2O2OHH2Cl2阳极：2Cl2e=Cl2阴极：4H2O4e=2H24OH阳离子交换膜的作用：只允许阳离子(Na)通过，而阻止阴离子(Cl、OH)和分子(Cl2)通过，这样既能阻止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成的NaClO影响烧碱质量。(2)电镀（以钥匙镀银为例如图）镀件作阴极，镀层金属银作阳极，电解质溶液是含镀层金属阳离子的盐溶液阳极：Age=Ag；阴极：Age=Ag特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。(3)电解精炼铜阳极为粗铜，阴极为纯铜，电解质溶液是含Cu2的盐溶液阳极：Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；阴极：

9、Cu22e=Cu(4) 电冶金如冶炼铝阳极：6O212e=3O2；阴极：4Al312e=4Al(5)金属电化学防护：外加电流的阴极保护法（略）电化学基础复习题()1有关电化学知识的描述正确的是ACaOH2O=Ca(OH)2反应放热，故可把该反应设计成原电池，将化学能转化为电能B某原电池反应为Cu2AgNO3=Cu(NO3)22Ag，装置中的盐桥中可以是装有含琼胶的KCl饱和溶液C原电池的两极一定是由活动性不同的两种金属组成D从理论上讲，任何能自发进行的氧化还原反应都可设计成原电池()2X、Y、Z、M、N代表五种金属，有以下反应：Y与M用导线连接放入稀硫酸中，M上冒气泡；M、N为电极，与N的盐溶

10、液组成原电池，电子从M流出，经外电路，流入N极；Z2H2O(冷水)=Z(OH)2H2；水溶液中，XY2=X2Y。则这五种金属的活动性由强到弱的顺序为AZXYMNBZYXMNCZXYNM DXYMNZ()3下列有关电化学知识的说法中正确的是A电池放电时，导线中电子由负极流向正极，溶液中阴离子向正极移动B电池充电时，电池负极应该接在直流电源的正极上C电解池工作时，阴极接电源负极，一般是还原性较强的离子得到电子D原电池工作时，可能会伴随着热能变化()4 2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。下列叙述错误的是Aa为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xL

11、iC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中Li从b向a迁移() 5如图装置模拟电解原理在工业上的应用。下列正确的是A氯碱工业中，X电极上反应式是4OH4e=2H2OO2B电解精炼铜时，Z溶液中的Cu2浓度不变C在铁片上镀铜时，Y是纯铜D制取金属镁时，Z是熔融的氯化镁()6如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为A BC D ()7利用右图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是Aa管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀B一段时间后，a管液面高于b管液面Ca处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小Da、b两处具有相同的电极反应式：F

12、e2e=Fe2()8下列与金属腐蚀有关的说法正确的是A图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重B图b中，开关由M改置于N时，CuZn合金的腐蚀速率减小C图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大D图d中，钢铁轮船外壳连接一块金属A(铜块)可以减缓船体外壳腐蚀速度()9下图、分别是甲、乙两组同学将反应“AsO2I2HAsOI2H2O”设计成的原电池装置，其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸；乙组向图B烧杯中逐滴加入适量40% NaOH溶液。下列叙述中正确的是A甲组操作时，电流表(A)指针发生偏转B甲组操作时，溶液颜色变浅C乙组操作时，C2作正极D乙组

13、操作时，C1上发生的电极反应为I22e=2I() 10甲醇燃料电池容易携带、容易存储等优点，目前被认为将会替代传统的电池成为携带型设备的主要电源。如图是甲醇的质子交换膜型燃料电池模型，下列正确的是AY极为电池的负极BX电极反应：CH3OHH2O6e=CO26HC若常温下用该电池电解100 mL KCl溶液至pH12时，质子交换膜迁移的A为0.01 molD空气以20%为氧气计算，X极每消耗1 mol甲醇，Y极必消耗168 L空气中的氧气() 11人工光合作用能够借助太阳能用CO2和水制备化学原料，如图是通过人工光合作用制备HCOOH的原理示意图，下列说法中正确的是A催化剂a处通CO2气体，催化

14、剂b处加水B催化剂a处发生的反应为2H2O4e=O24HC该电池的电解质溶液可采用HCOOH溶液D在合成HCOOH的过程中，电池内部的H的物质的量浓度不发生改变()12下图左，甲为直流电源，乙为用含有酚酞的饱和食盐水浸透的滤纸，丙为电镀槽。断开K后，发现乙上c点附近显红色；闭合K，可实现铁上镀锌，电路中通过0.002 NA个电子。以下判断正确的是Aa为负极Bd上发生还原反应Ce为锌板Df极的质量增加0.056 g13用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的Na2SO3溶液进行电解，可循环再生NaOH，同时得到H2SO4，其原理如上图右所示(电极材料为石墨)。(1)图中a极要连接电源的_极，C

15、口流出的物质是_。(2)SO放电反应_(3)电解过程中阴极区碱性明显增强，用平衡移动原理解释原因：_。14常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池(图1)，测得原电池的电流强度(I)随时间(t)的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。0t1时，原电池的负极是Al片，此时，正极的电极反应式是_，溶液中的H向_极移动，t1时，原电池中电子流动方向发生改变，其原因是_。15使用氯化钠作原料可以得到多种产品。(1)实验室用惰性电极电解100 mL 0.1 molL1 NaCl溶液，若阴、阳两极均得到112 mL气体(标准状况)，则所得溶液的物质的量浓度是_(忽略溶液体积变

16、化)。(2)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置。对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是_ Aa正极，b负极；NaClO和NaClBa负极，b正极；NaClO和NaClCa阳极，b阴极；HClO和NaClDa阴极，b阳极；HClO和NaCl(3)实验室中很难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。某同学利用上图装置，只更换一个电极，通过电解法制取较纯净的Fe(OH)2沉淀，且较长时间不变色。该同学换上的电解材料是_，总的反应式是_。(4)若用锌锰干电池做电源，维持

17、电流强度0.5 A，工作5分钟，理论上消耗锌_g。(已知F96 500 Cmol1)162015重庆理综，11(5)如图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。(1)腐蚀过程中，负极是_(填a、b或c)；(2)环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为_；(3)若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为_L(标准状况)。17如下图1所示，用氢氧燃料电池分别电解CuSO4溶液、FeCl3溶液，其中A、B、D电极材料均为石墨，C电极材料为铜。工作一段时间后，断开K，此时电解池乙两极上产生的气体体积相同。（1

18、）甲中通入H2的电极反应式为_。（2）乙装置中，产生气体在标状況下总体积为_mL，此时乙中溶液的PH=_(忽略水解，lg2=0.3)，要使乙中CuSO4溶液恢复到原来的浓度，需要加入的物质是_。（3）丙装置中，溶液慢慢由黄色变成浅绿色，D电极发生的反应为_，溶液中金属阳离子的物质的量与电路中转移电子的物质的量变化关系如图2所示，则图中直线表示的是_(填离子符号)的变化四、电极反应1、原电池（2）电极反应书写镁铝电池(AlKOH溶液Mg) 总反应：2Al2OH2H2O=2AlO3H2负极：2Al8OH6e=2AlO4H2O；正极：6H2O6e=3H26OH锂电池(LiLiAlCl4SOCl2石墨

19、)总反应：4Li2SOCl2=SO24LiClS，则负极：4Li4e=4Li正极：2SOCl24e=SO2S4Cl氢氧燃料电池（酸性、中性或碱性条件下）总反应式：2H2O2=2H2O都一样负极：2H24e4OH=4H2O（碱性）；2H24e=4H（酸性或中性）；正极：O22H2O4e=4OH（碱性或中性）；O24H4e=2H2O（酸性）甲烷燃料电池(铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入甲烷、电解液有三种)电解质总反应正负极反应酸性溶液CH42O2=CO22H2O正极：2O28e8H=4H2O负极：CH48e2H2O=CO28H碱性溶液CH42O22KOH=K2CO33H2O正极：2O28e

20、4H2O=8OH负极：CH48e10OH=CO7H2O熔融碳酸盐CH42O2=CO22H2O注意：正极要通入CO2和O2正极：2O28e4CO2=4CO负极：CH48e4CO=5CO22H2O熔融氧化物CH42O2=CO22H2O正极：2O28e=4O2负极：CH48e4O2=CO22H2O电解池电极反应书写参考答案：惰性电极电解规律电解质及类别电极反应式电解物质pH 复原电解水H2SO4含氧酸阳极：2H2O4e=O24H阴极：4H4e=2H2H2O减小加入H2ONaOH强碱阳极：4OH4e=O22H2O 阴极：4H2O4e=2H24OH增大Na2SO4活泼金属的含氧酸盐阳极：2H2O4e=O

21、24H阴极：4H2O4e=2H24OH不变电解电解质HCl无氧酸阳极：2Cl2e=Cl2阴极：2H2e=H2HCl增大加入HClCuCl2不活泼金属的无氧酸盐阳极：2Cl2e=Cl2阴极：Cu22e=CuCuCl2加入CuCl2放H2生碱NaCl活泼金属的无氧酸盐阳极：2Cl2e=Cl2阴极：4H2O4e=2H24OHNaCl、H2O增大加入HCl放O2生酸CuSO4不活泼金属的含氧酸盐阳极：2H2O4e=O24H阴极： 2Cu24e=2CuCuSO4、H2O减小加入CuO或CuCO3(1) 2H2O4e=O24H4Ag4e=4Ag4Ag2H2O4AgO24H(2)2Cl2e=Cl22H2O2

22、e=H22OHMg22Cl2H2OMg(OH)2Cl2H2(3)Fe2e2OH=Fe(OH)22H2O2e=H22OHFe2H2OFe(OH)2H2(4)2Al6e8OH=2AlO4H2O6H2O6e=3H26OH2Al2H2O2OH2AlO3H2(5)2Al6e3H2O=Al2O36H6H6e=3H22Al3H2OAl2O33H2(6)2Cl2e=Cl2Mg22e=MgMg22ClMgCl2六、应用 (3)设计电池：化学电源一次电池 碱性锌锰干电池总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2正极：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2锌银

23、电池总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag负极：Zn2OH2e=Zn(OH)2正极：Ag2OH2O2e=2Ag2OH二次电池(可充电电池) 以铅蓄电池为例（Pb稀硫酸PbO2）放电充电负极：Pb(s)SO (aq)2e=PbSO4(s)阴极：PbSO4(s)2e=Pb(s)SO (aq)正极：PbO2(s)4H(aq)SO (aq)2e=PbSO4(s)2H2O(l)阳极：PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq)SO (aq)Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)(4)金属的电化学腐蚀（与化学腐蚀相比，强调“不纯金属或合金”、“电解质溶液”）类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍生成铁锈：4Fe(OH)2O22H2O=