化學(xué)第1部分 核心突破 2 基本理論 第7講 電化學(xué)原理及應(yīng)用

核心專(zhuān)題突破第一部分第一部分專(zhuān)題二基本理論專(zhuān)題二基本理論第第7 7講電化學(xué)原理及應(yīng)用講電化學(xué)原理及應(yīng)用欄目導(dǎo)航2 2年考情回顧年考情回顧熱點(diǎn)題型突破熱點(diǎn)題型突破熱點(diǎn)題源預(yù)測(cè)熱點(diǎn)題源預(yù)測(cè)對(duì)點(diǎn)規(guī)范演練對(duì)點(diǎn)規(guī)范演練2 2年考情回顧年考情回顧設(shè)問(wèn)方式原電池電極的判斷、電極及電池反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)、離子移動(dòng)方向例(2016全國(guó)卷甲，11)，(2016全國(guó)卷丙，11)(2015全國(guó)卷，11)原電池能量密度、理論效率、電量的計(jì)算例(2015全國(guó)卷，26)，(2016全國(guó)卷乙，11)例(2016全國(guó)卷甲，11)，(2015山東卷，29)(2015全國(guó)卷，26)審題要點(diǎn)抓住一個(gè)本質(zhì)：原電池、電解池的基礎(chǔ)都是氧化還原反應(yīng)理解兩種能量轉(zhuǎn)化的工作原理：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能原電池原理；電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電解池原理正確書(shū)寫(xiě)三個(gè)反應(yīng)式：電極反應(yīng)式、電池反應(yīng)式、電解反應(yīng)式靈活利用一個(gè)規(guī)律：電子守恒電化學(xué)原理問(wèn)題：明確電池的類(lèi)型判斷電極確定發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)分析離子的移動(dòng)電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)問(wèn)題：確定電極反應(yīng)的類(lèi)型(氧化或還原)找出相應(yīng)的還原劑(氧化劑)和氧化產(chǎn)物(還原產(chǎn)物)配平電化學(xué)計(jì)算問(wèn)題：寫(xiě)反應(yīng)標(biāo)得失根據(jù)守恒列算式求解金屬的腐蝕與防護(hù)問(wèn)題：明確要求分析原理、確定腐蝕類(lèi)型確定防腐方法作出相應(yīng)的判斷與評(píng)價(jià) 解題規(guī)律：1題型：選擇題、填空題。2考向：考查原電池電極的判斷、電極和電池反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)、電子的轉(zhuǎn)移或電流方向的判斷、電解質(zhì)溶液中離子的移動(dòng)方向及有關(guān)簡(jiǎn)單計(jì)算。熱點(diǎn)題型突破熱點(diǎn)題型突破題型一原電池原理及其應(yīng)用題型一原電池原理及其應(yīng)用 方法點(diǎn)撥：1原電池正極和負(fù)極的確定1(2015全國(guó)卷)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()A正極反應(yīng)中有CO2生成B微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移C質(zhì)子通過(guò)交換膜從負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)D電池總反應(yīng)為C6H12O66O2=6CO26H2OA 解析：圖示所給出的是原電池裝置。A項(xiàng)有氧氣反應(yīng)的一極為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，因?yàn)橛匈|(zhì)子通過(guò)，故正極電極反應(yīng)式為O24e4H=2H2O；在負(fù)極，C6H12O6在微生物的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為 C6H12O624e6H2O=6CO224H，則負(fù)極上有CO2產(chǎn)生，故A項(xiàng)不正確。B項(xiàng)微生物電池是指在微生物作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，所以微生物促進(jìn)了反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移，故B項(xiàng)正確。C項(xiàng)質(zhì)子是陽(yáng)離子，陽(yáng)離子由負(fù)極區(qū)移向正極區(qū)，故C項(xiàng)正確。D項(xiàng)正極的電極反應(yīng)式為6O224e24H=12H2O，負(fù)極的電極反應(yīng)式為C6H12O624e6H2O=6CO224H，兩式相加得電池總反應(yīng)為C6H12O66O2=6CO26H2O，故D項(xiàng)正確。電池內(nèi)部電流方向從_到_，故H從負(fù)極產(chǎn)生，流向正極參加正極反應(yīng)。負(fù)極負(fù)極正極正極【變式考法】(1)任何化學(xué)反應(yīng)都能設(shè)計(jì)成原電池嗎？答案：必須是自發(fā)進(jìn)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計(jì)成原電池，非氧化還原反應(yīng)沒(méi)有電子的轉(zhuǎn)移，必然無(wú)法設(shè)計(jì)成原電池。(2)兩種金屬作電極時(shí)，較活潑的金屬一定作負(fù)極嗎？答案：不一定，如鎂、鋁為電極，NaOH作電解質(zhì)溶液時(shí)，由于Mg與NaOH溶液不反應(yīng)而Al能，故鋁作負(fù)極。DC 電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)原電池中一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(2)復(fù)雜的電極反應(yīng)式總反應(yīng)式較簡(jiǎn)單一極的電極反應(yīng)式 解題規(guī)律：1題型：選擇題、填空題。2考問(wèn)：根據(jù)電解現(xiàn)象判斷電源正、負(fù)極，并進(jìn)一步考查離子移向，電極反應(yīng)及簡(jiǎn)單計(jì)算。根據(jù)電源正、負(fù)極考查電解相關(guān)基礎(chǔ)知識(shí)。電解原理在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。題型二電解原理及其應(yīng)用題型二電解原理及其應(yīng)用 方法點(diǎn)撥：1原電池和電解池的比較原電池電解池電極及電極反應(yīng)類(lèi)型正極：還原反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)陽(yáng)極(電源正極)：氧化反應(yīng)陰極(電源負(fù)極)：還原反應(yīng)應(yīng)用(1)電化學(xué)腐蝕(2)金屬防護(hù)(3)新型電池(1)電鍍、電解精煉銅(2)電解飽和氯化鈉溶液(3)電解制鋁、制活潑金屬 2.“5點(diǎn)”突破電解池(1)分清陰極、陽(yáng)極，與電源正極相連的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為陰極，兩極的反應(yīng)為“陽(yáng)氧陰還”。(2)剖析離子移向，陽(yáng)離子移向陰極，陰離子移向陽(yáng)極。(3)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式，注意得失電子守恒。(4)正確判斷產(chǎn)物。陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極作陽(yáng)極，則電極材料失電子，電極溶解(注意：鐵作陽(yáng)極溶解生成Fe2，而不是Fe3)；如果是惰性電極，則需看溶液中陰離子的失電子能力，陰離子放電順序?yàn)镾2IBrClOH(水)。陰極產(chǎn)物的判斷直接根據(jù)陽(yáng)離子的放電順序進(jìn)行判斷：AgHg2Fe3Cu2HPb2Fe2Zn2H(水)(5)恢復(fù)原態(tài)措施。電解后有關(guān)電解質(zhì)溶液恢復(fù)原態(tài)的問(wèn)題應(yīng)該用質(zhì)量守恒法分析。一般是加入陽(yáng)極產(chǎn)物和陰極產(chǎn)物的化合物，但也有特殊情況，如用惰性電極電解CuSO4溶液，Cu2完全放電之前，可加入CuO或CuCO3復(fù)原，而Cu2完全放電之后，應(yīng)加入Cu(OH)2或Cu2(OH)2CO3復(fù)原。1(2016福建福州二模)如圖所示，通電5 min后，第極增重2.16 g，同時(shí)在A(yíng)池中收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體224 mL，設(shè)A池中原混合液的體積為200 mL。(1)電源F為_(kāi)極；第極為_(kāi)極；B池為_(kāi)池。(2)A池中第極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)；A池中第極上產(chǎn)生氣體體積為_(kāi)mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)。(3)通電前A池中原混合溶液中Cu2的濃度為_(kāi)。正正陽(yáng)陽(yáng)電解電解(鍍鍍)4OH4e=H2OO2 1120.025 molL1 根據(jù)電極現(xiàn)象判斷電極屬性，在電解池中，增重的必是_；串聯(lián)的電解裝置中，每個(gè)電極轉(zhuǎn)移的電子數(shù)_。陰極陰極相等相等【變式考法】電解池問(wèn)題中，如何判斷電極區(qū)域的酸堿性變化？有何數(shù)量關(guān)系？答案：若陰極為H放電，則陰極區(qū)c(OH)增大；若陽(yáng)極為OH放電，則陽(yáng)極區(qū)c(H)增大；若陰極上H放電，同時(shí)陽(yáng)極上OH放電，相當(dāng)于電解水。電解過(guò)程中產(chǎn)生的H或OH，其物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量。DC 有關(guān)電解池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)及解題流程(1)電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě) 解題規(guī)律：1題型：選擇題(主)、填空題(次)。2考問(wèn)：主要考查兩種電化學(xué)腐蝕的區(qū)別及有關(guān)電極方程式書(shū)寫(xiě)；常見(jiàn)的兩種電化學(xué)防腐方法及金屬腐蝕快慢的比較題型三金屬的腐蝕與防護(hù)題型三金屬的腐蝕與防護(hù) 方法點(diǎn)撥：1金屬腐蝕的“兩種比較”(1)析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較 1(2016山東濟(jì)南一模)如圖所示，將鐵棒和石墨棒插入盛有飽和NaCl溶液的U型管中。下列分析正確的是()AK1閉合，鐵棒上發(fā)生的反應(yīng)為2H2e=H2 BK1閉合，石墨棒周?chē)芤簆H逐漸升高 CK2閉合，鐵棒不會(huì)被腐蝕，屬于犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法 DK2閉合，電路中通過(guò)0.002 NA個(gè)電子時(shí)，兩極共產(chǎn)生0.001 mol氣體B 正確判斷裝置類(lèi)型，閉合K1時(shí)，裝置為_(kāi)，反應(yīng)類(lèi)型相當(dāng)于鐵的_腐蝕；閉合K2時(shí)，裝置為_(kāi)，陽(yáng)極為惰性電極，相當(dāng)于電解食鹽水。原電池原電池吸氧吸氧電解池電解池【變式考法】(1)電解質(zhì)溶液導(dǎo)電一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng)嗎？答案：電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí)一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液導(dǎo)電的過(guò)程即電解的過(guò)程。在電解的過(guò)程中，電解池的兩極分別發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)，有新物質(zhì)生成。(2)在原電池或電解池中，陰、陽(yáng)離子及電子的運(yùn)動(dòng)情況是怎樣的？答案：原電池和電解池中，陰、陽(yáng)離子一定在電解質(zhì)溶液(或熔融狀態(tài)電解質(zhì))中移動(dòng)，電子一定在導(dǎo)線(xiàn)中移動(dòng)?？珊?jiǎn)記為“離子不上岸，電子不下水”。2利用下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，開(kāi)始時(shí)，a、b兩處液面相平，密封好，放置一段時(shí)間。下列說(shuō)法不正確的是()Aa處發(fā)生吸氧腐蝕，b處發(fā)生析氫腐蝕 B一段時(shí)間后，a處液面高于b處液面 Ca處溶液的pH增大，b處溶液的pH減小 Da、b兩處具有相同的電極反應(yīng)式：Fe2e=Fe2C 3在日常生活中，我們經(jīng)?？吹借F制品生銹、鋁制品表面出現(xiàn)白斑等眾多金屬腐蝕現(xiàn)象?，F(xiàn)通過(guò)如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)探究。下列說(shuō)法正確的是()D“兩”條件與“兩”方法 解決金屬的腐蝕與防護(hù)問(wèn)題時(shí)要熟記電化學(xué)腐蝕發(fā)生的“兩”條件，即強(qiáng)酸條件和弱酸性(中性及堿性)條件；熟記電化學(xué)防護(hù)“兩”方法，弄清防護(hù)對(duì)象充當(dāng)何種電極。二次電源問(wèn)題熱點(diǎn)題源預(yù)測(cè)熱點(diǎn)題源預(yù)測(cè)失分防范(1)對(duì)于可充電電池，放電時(shí)為原電池，符合原電池工作原理，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；外電路中電子由負(fù)極流向正極，內(nèi)電路中陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)(2)可充電電池充電時(shí)為電解池，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)；充電時(shí)電池的“”極與外接直流電源的正極相連，電池的“”極與外接直流電源的負(fù)極相連AA電池充電時(shí)，陰極的電極反應(yīng)式為Cr3e=Cr2B電池放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為Fe2e=Fe3C電池放電時(shí)，Cl從負(fù)極穿過(guò)選擇性透過(guò)膜移向正極D電池放電時(shí)，電路中每通過(guò)0.1 mol電子，F(xiàn)e3濃度降低0.1 molL1解析：放電時(shí)，負(fù)極Cr2發(fā)生氧化反應(yīng)：Cr2e=Cr3，則充電時(shí)陰極Cr3發(fā)生還原反應(yīng)：Cr3e=Cr2，A項(xiàng)正確、B項(xiàng)錯(cuò)誤；電池放電時(shí)，陰離子應(yīng)由正極移向負(fù)極，C項(xiàng)錯(cuò)誤；沒(méi)有給出電解液的體積，無(wú)法計(jì)算物質(zhì)的量濃度，D項(xiàng)錯(cuò)誤。對(duì)點(diǎn)規(guī)范演練對(duì)點(diǎn)規(guī)范演練