DOC《电化学基础》

电化学基础 原电池工作原理 1.

明确原电池构成的条件 2.原电池正负极判断的四种方法 (1)根据构成原电池两极的电极材料判断,一般是较活泼的金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极;

(2)根据电子流动方向或电流方向判断,电子流动方向:由负极流向正极;

电流方向:由正极流向负极. (3)根据原电池电解质溶液中离子的移动方向判断,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动. (4)根据原电池两极发生的变化判断,原电池的负极发生氧化反应;

正极发生还原反应. 明确原电池电极反应式、总反应式书写的三步骤

1、热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源.一种热激活电池的基本结构如图所示,其中作为电解质的无水LiCl-KCl混合物受热熔融后,电池即可瞬间输出电能.该电池总反应为:PbSO4+2LiCl+Ca===CaCl2+Li2SO4+Pb. 下列有关说法正确的是( ) A.正极反应式:Ca+2Cl--2e-===CaCl2 B.放电过程中,Li+向负极移动 C.每转移0.1 mol电子,理论上生成20.7 g Pb D.常温时,在正负极间接上电流表或检流计,指针不偏转

2、Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器.该电池以海水为电解质溶液,示意图如图.该电池工作时,下列说法正确的是( ) A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应 C.石墨电极附近溶液的pH增大 D.溶液中Cl-向正极移动

3、 ZEBRA 蓄电池的结构如图所示,电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔.下列关于该电池的叙述错误的是( ) A.电池反应中有NaCl生成 B.电池的总反应是金属钠还原三价铝离子 C.正极反应为:NiCl2+2e-===Ni+2Cl- D.钠离子通过钠离子导体在两电极间移动

二、电解池工作原理 1.牢记电解池的电极反应及其放电顺序 (1)阳离子在阴极上的放电顺序:Ag+>

Fe3+>

Cu2+>

H+>

…… (2)阴离子在阳极上的放电顺序:S2->

I->

Br->

Cl->

OH->

…… 2.判断电解池阴阳极的四种方法 (1)根据所连接的外加电源判断,与直流电源正极相连的为阳极,与直流电源负极相连的为阴极. (2)根据电子流动方向判断,电子流动方向为:电源负极流向阴极,阳极流向电源正极. (3)根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动. (4)根据电解池两极产物判断,一般情况下: ①阴极上的现象是:析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出;

②阳极上的现象是:有非金属单质生成,呈气态的有Cl

2、O2或电极质量减小(活性电极作阳极). 3.掌握电解的四大类型及规律 类型 电极反应特点 实例 电解物质 电解液 浓度 pH变化 电解液复原 电解水型 阴极: 4H++4e-=== 2H2↑ 阳极:4OH--4e- ===2H2O+O2↑ NaOH H2O 增大 增大 加H2O H2SO4 减小 Na2SO4 不变 电解电 解质型 电解质的阴、阳离子分别在两极放电 HCl 电解质 减小 增大 通HCl气体 CuCl2 …… 加CuCl2 放H2 生碱型 阴极:放H2生成碱 阳极:电解质阴离子放电 NaCl 电解质 和水 生成新 电解质 增大 通HCl 气体 放O2 生酸型 阴极:电解质阳离子放电 阳极:放O2生成酸 CuSO4 减小 加CuO 电解池中电极反应式的书写步骤

4、电解法处理酸性含铬废水(主要含有Cr2O)时,以铁板作阴、阳极,处理过程中存在反应Cr2O+6Fe2++14H+===2Cr3++6Fe3++7H2O,最后Cr3+以Cr(OH)3形式除去.下列说法不正确的是( ) A.阳极反应为Fe-2e- ===Fe2+ B.电解过程中溶液pH不会变化 C.过程中有Fe(OH)3沉淀生成 D.电路中每转移12 mol电子,最多有1 mol Cr2O被还原

5、用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图).下列分析正确的是( ) A.a端是直流电源的负极 B.通电使CuCl2发生电离 C.阳极上发生的反应:Cu2++2e-===Cu D.通电一段时间后,在阴极附近观察到黄绿色气体

6、下图所示的电解池I和II中,a、b、c和d均为Pt电极.电解过程中,电极b和d上没有气体逸出,但质量均增大,且增重b①>

③>

④ C.D.③>

②>

④>

①

四、突破原电池和电解池原理的综合应用题 多池串联装置中电池类型的判断方法 1.直接判断 非常直观明显的装置,如燃料电池、铅蓄电池等在电路中,则其他装置为电解池.如图所示,A为原电池,B为电解池. 2.根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 原电池一般是两种材料不同的电极;

而电解池则一般都是两个惰性电极.原电池中的电极材料和电解质溶液能发生自发氧化还原反应,电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应.如图所示,B为原电池,A为电解池. 3.根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极,并由此判断电池类型,如图所示,若C极溶解,D极上析出Cu,B极附近溶液变红,A极上放出黄绿色气体,则可知乙是原电池,D是正极, C是负极;

甲是电解池, A是阳极,B是阴极.B、D极发生还原反应,A、C极发生氧化反应.

9、新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料,两电极上分别通入CH4和O2 ,电解质为KOH溶液.某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源,进行饱和氯化钠溶液电解实验,如图所示. 回答下列问题: (1)甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为_ (2)闭合K开关后,a、b电极上均有气体产生,其中b电极上得到的是_电解氯化钠溶液的总反应方程式为_ (3)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为_法拉第常数F=9.65*104 C・mol-1,列式计算),最多能产生的氯气体积为________L(标准状况). [答案] (1)2O2+4H2O+8e-===8OH-,CH4+10OH--8e-===CO+7H2O (2)H2 2NaCl+2H2O电解,2NaOH+H2↑+Cl2↑ (3)*8*9.65*104 C・mol-1=3.45*104 C

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10、某兴趣小组设计如下图所示的微型实验装置.实验时,先断开K2,闭合K1,两极均有气泡产生;

一段时间后,断开K1,闭合K2,发现电流表A指针偏转. 下列有关描述正确的是( ) A.断开K2,闭合K1时,总反应的离子方程式为:2H++2Cl-通电,Cl2↑+H2↑ B.断开K2,闭合K1时,石墨电极附近溶液变红 C.断开K1,闭合K2时,铜电极上的电极反应式为:Cl2+2e-===2Cl- D.断开K1,闭合K2时,石墨电极作正极 11.如图是一个电化学过程的示意图. 请回答下列问题: (1)图中甲池是_填 原电池 、 电解池 或 电镀池 ). (2)A(石墨)电极的名称是_填 正极 、 负极 、 阴极 或 阳极 ). (3)写出通入CH3OH的电极的电极反应式: (4)乙池中反应的化学方程式为_ 当乙池中B(Ag)极质量增加5.4 g,甲池中理论上消耗O2的体积为________L(标准状况下),此时丙池中某电极析出1.6 g某金属,则丙池中的某盐溶液可能是_ A.MgSO4溶液 B.CuSO4溶液 C.NaCl溶液 D.AgNO3溶液 答案:(1)原电池 (2)阳极 (3)CH3OH-6e-+8OH-===CO+6H2O (4)4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3 0.28 B

12、Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池,电池反应方程式为2AgCl+ Mg===Mg2++ 2Ag +2Cl-.有关该电池的说法正确的是( ) A.Mg为电池的正极 B.负极反应为AgCl+e-===Ag+Cl- C.不能被KCl 溶液激活 D.可用于海上应急照明供电

13、①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池.①②相连时,外电路电流从②流向①;

①③相连时,③为正极;

②④相连时,②上有气泡逸出;

③④相连时,③的质量减少.据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是( ) A.①③②④ B.①③④② C.D.③①②④

14、工业上常将铬镀在其他金属表面,同铁、镍组成各种性质的不锈钢,在下图装置中,观察到图1装置铜电极上产生大量的无色气泡,而图2装置中铜电极上无气体产生,铬电极上产生大量有色气体,则下列叙述正确的是( ) A.图1为原电池装置,Cu电极上产生的是O2 B.图2装置中Cu电极上发生的电极反应式为:Cu-2e-===Cu2+ C.由实验现象可知:金属活动性Cu>

Cr D.两个装置中,电子均由Cr电极流向Cu电极

15、电解装置如图所示,电解槽内装有KI及淀粉溶液,中间用阴离子交换膜隔开.在一定的电压下通电,发现左侧溶液变蓝色,一段时间后,蓝色逐渐变浅. 已知:3I2+6OH-===IO+5I-+3H2O 下列说法不正确的是( ) A.右侧发生的电极反应式:2H2O+2e-===H2↑+2OH- B.电解结束后,右侧溶液中含有IO C.电解槽内发生反应的总化学方程式:KI+3H2OKIO3+3H2↑ D.如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜,电解槽内发生的总化学反应不变 16尿素[CO(NH2)2]是首个由无机物人工合成的有机物.人工肾脏可采用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素,原理如图: (1)电源的负极为_填 A 或 B ). (2)阳极室中发生的反应依次为_ (3)电解结束后,阴极室溶液的pH与电解前相比将_若两极共收集到气体13.44 L(标准状况),则除去的尿素为________g(忽略气体的溶解). 答案:(1)B (2)2Cl--2e-===Cl........