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1、2022年高三化學(xué)暑假輔導(dǎo)資料 第三講 原電池和電解池
考點(diǎn)總結(jié)
1.原電池和電解池的比較:
裝置
原電池
電解池
實(shí)例
原理
形成條件
反應(yīng)類型
自發(fā)的氧化還原反應(yīng)
非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)
電極名稱
電極反應(yīng)
負(fù)極:
正極:
陰極:
陽極:
電子流向
電流方向
能量轉(zhuǎn)化
化學(xué)能→電能
電能→化學(xué)能
應(yīng)用
①抗金屬的電化腐蝕;
②實(shí)用電池。
①電解食鹽水(氯堿工業(yè));②電鍍(鍍銅);③電冶(冶煉Na、Mg、Al);④精煉(精銅)。
2.化學(xué)腐蝕和電化腐蝕的區(qū)別
3.吸氧
2、腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別
電化腐蝕類型
吸氧腐蝕
析氫腐蝕
條件
水膜酸性很弱或呈中性
水膜酸性較強(qiáng)
正極反應(yīng)
O2 + 4e- + 2H2O == 4OH-
2H+ + 2e-==H2↑
負(fù)極反應(yīng)
Fe -2e-==Fe2+
Fe -2e-==Fe2+
腐蝕作用
是主要的腐蝕類型,具有廣泛性
發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)
4.常見實(shí)用電池的種類和特點(diǎn)
⑴干電池(屬于一次電池)
⑵鉛蓄電池(屬于二次電池、可充電電池)
① 結(jié)構(gòu):鉛板、填滿PbO2的鉛板、稀H2SO4。
②
②A.放電反應(yīng) 負(fù)極: Pb-2e-+ SO42- = PbS
3、O4
正極: PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O
B.充電反應(yīng) 陰極:PbSO4 +2e-= Pb+ SO42-
陽極:PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42-
總式:Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
(3)A.氫氧燃料電池
① 結(jié)構(gòu):石墨、石墨、KOH溶液。
②
②電極反應(yīng) 負(fù)極: H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O
正極: O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
總式:2H2+O2=2H2O
其他
4、燃燒電池:
5.電解、電離和電鍍的區(qū)別
電解
電離
電鍍
條件
受直流電作用
受熱或水分子作用
受直流電作用
實(shí)質(zhì)
陰陽離子定向移動,在兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)
陰陽離子自由移動,無明顯的化學(xué)變化
用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金
實(shí)例
CuCl2 Cu+Cl2
CuCl2==Cu2++2Clˉ
陽極 Cu -2e- = Cu2+
陰極 Cu2++2e- = Cu
關(guān)系
先電離后電解,電鍍是電解的應(yīng)用
6.電鍍銅、精煉銅比較
電鍍銅
精煉銅
形成條件
鍍層金屬作陽極,鍍件作陰極,電鍍液必須含有鍍層金屬的離
5、子
粗銅金屬作陽極,精銅作陰極,CuSO4溶液作電解液
電極反應(yīng)
陽極 Cu -2e- = Cu2+
陰極 Cu2++2e- = Cu
陽極:Zn - 2e- = Zn2+
Cu - 2e- = Cu2+ 等
陰極:Cu2+ + 2e- = Cu
溶液變化
電鍍液的濃度不變
溶液中溶質(zhì)濃度減小
7.電解方程式的實(shí)例
①.電解反應(yīng)中反應(yīng)物的判斷——放電順序
⑴陰極
A.陰極材料(金屬或石墨)總是受到保護(hù)。
B.陽離子得電子順序 — 金屬活動順序表的反表:K+
6、2+ < Fe2+ < Sn2+ < Pb2+ < Cu2+ < Hg2+ < Ag+
⑵陽極
A.陽極材料是惰性電極(C、Pt、Au、Ti等)時:陰離子失電子:S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > NO3- 等含氧酸根離子 >F-
B.陽極是活潑電極時:電極本身被氧化液中的離子不放電。
②.(用惰性電極電解):
電解質(zhì)
溶液
陽極反應(yīng)式
陰極反應(yīng)式
總反應(yīng)方程式
(條件:電解)
溶液酸堿性變化
CuCl2
HCl
Na2SO4
H2SO4
NaOH
7、
NaCl
CuSO4
電解反應(yīng)方程式的書寫步驟:①分析電解質(zhì)溶液中存在的離子;②分析離子的放電順序;③確定電極、寫出電極反應(yīng)式;④寫出電解方程式。如:
電解液的PH變化:根據(jù)電解產(chǎn)物判斷??谠E:“有氫生成堿,有氧生成酸;都有濃度大,都無濃度小”。(“濃度大”、“濃度小”是指溶質(zhì)的濃度)
8.使電解后的溶液恢復(fù)原狀的方法:
先讓析出的產(chǎn)物(氣體或沉淀)恰好完全反應(yīng),再將其化合物投入電解后的溶液中即可。如:①NaCl溶液:通HCl氣體(不能加鹽酸);②AgNO3溶液:加Ag2O固體(不能加AgOH);③C
8、uCl2溶液:加CuCl2固體;④KNO3溶液: 加H2O;⑤CuSO4溶液:CuO(不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3)等。
圖20-1
9.電解原理的應(yīng)用
A、電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))
⑴反應(yīng)原理
陽極: 2Cl- - 2e-== Cl2↑
陰極: 2H+ + 2e-== H2↑
總反應(yīng):2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH 。
B、電解冶煉鋁
C、電鍍:用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程。
D、電解冶煉活潑金屬Na、Mg、Al等。
E、電解精煉銅:粗銅作陽極,精銅作陰極,電解液含有Cu2+
9、。銅前金屬先反應(yīng)但不析出,銅后金屬不反應(yīng),形成 “陽極泥”。
習(xí)題
1.某小組為研究電化學(xué)原理,設(shè)計如圖2裝置。下列敘述不正確的是
A、a和b不連接時,鐵片上會有金屬銅析出
B、a和b用導(dǎo)線連接時,銅片上發(fā)生的反應(yīng)為:Cu2++2e-= Cu
C、無論a和b是否連接,鐵片均會溶解,溶液從藍(lán)色逐漸變成淺綠色
D、a和b分別連接直流電源正、負(fù)極,電壓足夠大時,Cu2+向銅電極移動
2.①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池,①②相連時,外電路電流從②流向①;①③相連時,③為正極;②④相連時,②上有氣泡逸出;③④相連時,③的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性
10、由大到小的順序是
A. ①③②④ B.①③④② C.③④②① D.③①②④
3.將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上,一段時間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗,在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b),如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是
A.液滴中的Cl―由a區(qū)向b區(qū)遷移
B.液滴邊緣是正極區(qū),發(fā)生的電極反應(yīng)為:O2+2H2O+4e-4OH-
C.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕,生成的Fe2+由a區(qū)向b區(qū)遷移,與b區(qū)的OH―形成Fe(OH)2,進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹
D.若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板,在銅鐵接觸處滴
11、加NaCl溶液,負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為:Cu-2e-Cu2+
4.研究人員最近發(fā)現(xiàn)了一種“水”電池,這種電池能利用淡水與海水之間含鹽量差別進(jìn)行發(fā)電,在海水中電池總反應(yīng)可表示為:5MnO2+2Ag+2NaCl=Na2Mn5O10+2AgCl,下列“水” 電池在海水中放電時的有關(guān)說法正確的是:
A.正極反應(yīng)式:Ag+Cl--e-=AgCl
B.每生成1 mol Na2Mn5O10轉(zhuǎn)移2 mol電子
C.Na+不斷向“水”電池的負(fù)極移動
D. AgCl是還原產(chǎn)物
5.鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池,放電時的總反應(yīng)為:Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2
12、 下列有關(guān)該電池的說法不正確的是
A. 電池的電解液為堿性溶液,正極為Ni2O3、負(fù)極為Fe
B. 電池放電時,負(fù)極反應(yīng)為Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2
C. 電池充電過程中,陰極附近溶液的pH降低
D. 電池充電時,陽極反應(yīng)為2Ni(OH)2+2OH--2e-=Ni2O3+3H2O
6.一種基于酸性燃料電池原理設(shè)計的酒精檢測儀,負(fù)極上的反應(yīng)為:
CH3CH2OH-4e-+ H2O = CH3COOH + 4H+。下列有關(guān)說法正確的是
A.檢測時,電解質(zhì)溶液中的H+向負(fù)極移動
B.若有0.4mol電子轉(zhuǎn)移,則在標(biāo)準(zhǔn)狀況下消耗4.
13、48L氧氣
C.電池反應(yīng)的化學(xué)方程式為:CH3CH2OH + O2 = CH3COOH + H2O
D.正極上發(fā)生的反應(yīng)為:O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
1.(15分)
新型鋰離子電池在新能源的開發(fā)中占有重要地位。可用作節(jié)能環(huán)保電動汽車的動力電池。磷酸亞鐵鋰(LiFePO4)是新型鋰離子電池的首選電極材料,它的制備方法如下:
方法一:將碳酸鋰、乙酸亞鐵[(CH3COO) Fe]、磷酸二氫銨按一定比例混合、充分研磨后,在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰,同時生成的乙酸及其它產(chǎn)物均以氣體逸出。
方法二:將一定濃度的磷酸二氫銨、氯化鋰混合溶液
14、作為電解液,以鐵棒為陽極,石墨為陰極,電解析出磷酸亞鐵鋰沉淀。沉淀經(jīng)過濾、洗滌、干燥,在800℃左右、惰性氣體氛圍中煅燒制得晶態(tài)磷酸亞鐵鋰。
在鋰郭了電池中,需要一種有機(jī)聚合物作為正負(fù)極之間鋰郭子選移的介質(zhì),該有機(jī)聚合物的單體之一(用M表示)的結(jié)構(gòu)簡式如下:
請回答下列問題:
(1)上述兩種方法制備磷酸亞鐵鋰的過程都必須在惰性氣體氛圍中進(jìn)行。其原因是
。
(2)在方法一所發(fā)生的反應(yīng)中,除生成磷酸亞鐵鋰、乙酸外,還有 、
、 ?。ㄌ罨瘜W(xué)式)生成。
(3)在方法二中,陽極生成磷酸亞鐵鋰的電極反應(yīng)式為
。
(4)寫出M與足量氧化鈉溶液反應(yīng)的化學(xué)方程式:
。
(5) 已知該鋰離子電池在充電過程中,陽極的磷酸亞鐵鋰生成磷酸鐵,則該電池放電時正極的電極反應(yīng)式為