電化學
考點聚焦
1.理解原電池原理。熟記金屬活動性順序。了解化學腐蝕與電化學腐蝕及一般防腐蝕方法。
2.了解電解和電鍍的基本原理及應用。
知識梳理
一、構(gòu)成原電池的條件
1.要有活動性不同的兩個電極(一種金屬與另一種金屬或石墨或不溶性的金屬氧化物);
2.要有電解質(zhì)溶液;
3.兩電極浸入電解質(zhì)溶液且用導線連接或直接接觸。
二、金屬的腐蝕
1.金屬腐蝕的實質(zhì):金屬原子失去電子被氧化而消耗的過程。
2.金屬腐蝕分為化學腐蝕和電化學腐蝕。
3.化學腐蝕實質(zhì):金屬和非電解質(zhì)或其它物質(zhì)高考資源網(wǎng)相接觸直接發(fā)生氧化還原反應而引起的腐蝕。其腐蝕過程沒有電流產(chǎn)生。
4.電化學腐蝕實質(zhì):不純金屬或合金在電解質(zhì)溶液中發(fā)生原電池反應。電化學腐蝕過程有電流產(chǎn)生。
5.腐蝕的常見類型
(1)析氫腐蝕 在酸性條件下,正極發(fā)生2H++2e-=H2↑反應。
(2)吸氧腐蝕 在極弱酸或中性條件下,正極發(fā)生2H2O+O2+4e-=4OH-反應。
若負極金屬不與電解質(zhì)溶液發(fā)生直接的反應,則形成吸氧腐蝕的原電池反應。如生鐵浸入食鹽水中,會形成許多微小的原電池。
6.在同一電解質(zhì)溶液中,金屬腐蝕的快慢可用下列原則判斷:電解原理引起的腐蝕>原電池引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。
三、原電池、電解(鍍)池電極名稱的確定
1.確定原電池電極名稱的方法
方法一:根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定。通常是
(1)對于金屬――金屬電極,活潑金屬是負極,不活潑金屬是正極;
(2)對于金屬――非金屬電極,金屬是負極,非金屬是正極,如干電池等;
(3)對于金屬――化合物電極,金屬是負極,化合物是正極。
方法二:根據(jù)電極反應的本身確定。
失電子的反應→氧化反應→負極;得電子的反應→還原反應→正極。
2.確定電解(鍍)池電極名稱的方法
方法一:與外電源正極連接的一極是陽極、與負極連接的一極是陰極。
方法二:電極上發(fā)生氧化反應的是陽極,發(fā)生還原反應的是陰極。
原電池:負極:M-ne-=Mn+
正極:(1)酸性溶液中2H++2e-=H2↑
(2)不活潑金屬鹽溶液Mn++ne-=M
(3)中性、弱酸性條件下2H2O+O2+4e-=4OH-
電解(鍍)池:
陽極:(1)若陽極是由活性材料(除C、Pt、Au等以外的其它金屬)做成,陽極反應是陽極金屬失去電子而被氧化成陽離子;
(2)若陽極是由C、Pt、Au等惰性材料做成,陽極反應則是電解液中陰離子在陽極失去電子被氧化。陰離子失去電子能力大小順序為:I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。
陰極:陰極反應一般是溶液中的陽離子得電高考資源網(wǎng)子的還原反應,陽離子得電子能力大小順序為:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。必須注意的是,電鍍時通過控制條件,F(xiàn)e2+和Zn2+得電子的能力強于H+。
五、電解實例及規(guī)律
電解液
溶質(zhì)類別
電解總反應式
相當于電解
溶液pH
NaOH溶液
強堿
四、分析電極反應及其產(chǎn)物
2H2O2H2↑+O2↑
水
升高
H2SO4溶液
含氧酸
降低
Na2SO4溶液
活潑金屬的含氧酸鹽
不 變
(兩極混合液)
CuCl2溶液
不活潑金屬的無氧酸鹽
CuCl2Cu+Cl2↑
電解質(zhì)本身
接近7
HCl溶液
無氧酸
2HClH2↑+Cl2↑
升高
NaCl溶液
活潑金屬的無氧酸鹽
2NaCl+2H2OH2+2NaOH+Cl2↑www .k s5u.c om
電解質(zhì)與水
升高
CuSO4溶液
不活潑金屬的含氧酸鹽
2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
降低
NaCl(熔融)
離子化合物
2NaCl2Na+Cl2↑
電解質(zhì)本身
Al2O3(熔融)
2Al2O34Al+3O2↑
試題枚舉
【例1】 鎳氫電池是近年來開發(fā)出來的可充電電池,它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎳鎘電池。鎳氫電池的總反應式是:H2+NiO(OH)Ni(OH)2。根據(jù)此反應式判斷,下列敘述中正確的是( )
A.電池放電時,電池負極周圍溶液的pH不斷增大
B.電池放電時,鎳元素被氧化
C.電池充電時,氫元素被還原
D.電池放電時,氫氣是負極
【解析】 本題考查在題目創(chuàng)設的新情景中運用所學電化學知識,解決具體問題的能力。首先是區(qū)別出充電運用的是電解原理,放電則是運用了原電池原理。抓住電解池、原電池各極發(fā)生氧化還原反應的特點,結(jié)合題給的信息進行分析判斷:
A:原電池負極反應式為:H2+OH-+e-Ni(OH)2,pH下降。故A不正確。
B:原電池,NiO(OH)→Ni(OH)2,鎳被還原。故B也不正確。同理可判斷得:正確答案為CD。
【例2】 銀器皿日久表面逐漸變黑色,這是由于生成硫化銀,有人設計用原電池原理加以除去,其處理方法為:將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中,再將變黑的銀器浸入溶液中,放置一段時間后,黑色會褪去而銀不會損失。試回答:在此原電池反應中,負極發(fā)生的反應為________;正極發(fā)生的反應為_________;反應過程中產(chǎn)生有臭雞蛋氣味的氣體,則原電池總反應方程式為___________________________。
【解析】 要善于抓住題示信息,“黑色褪去而銀不會損失”,必然發(fā)生變化:Ag2SAg,顯然這是原電池的正極反應,Ag2S+2e-2Ag+S2-,負極反應為活潑金屬發(fā)生氧化反應:Al-3e-Al3+。正極生成的S2-和負極生成的Al3+在溶液中發(fā)生雙水解:2Al3++3S2-+6H2O2Al(OH)3↓+3H2S↑,與題意產(chǎn)生臭雞蛋氣味的氣體相吻合。原電池的總反應為上述三個反應的加合:3Ag2S+2Al+6H2O6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑。
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