高考一轮复习教学案第14讲.doc

第十四讲第十四讲 电化学电化学1理解原电池原理。熟记金属活动性顺序。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀 方法。 2了解电解和电镀的基本原理及应用。 电化学基础知识 一、电解原理 电解定义： 。电解池是 转化为 的 装置。 二、铜的电解精炼 原理：电解时，用 作阳极，与直流电源的 相连；用 作阴极，与电源的 极相连，用 作电解液。 三、电镀铜 原理：电镀时，一般都是用 为电 镀液；把 浸入电镀液中与直流电源的负相连，作为阴极，而用 为阳极,与直流电源的 极相连。 实验分析：电镀铜实验 （1）待镀件需 除表面的锈。 （2）电镀液 CuSO4中加 制成铜氨溶液以降低 Cu2+ 浓度使镀层光亮。工业上电镀常使用有毒电镀液，因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后， 达标排放，以防污染环境。 四、电解饱和食盐水反应原理 实验分析：电解饱和食盐水 在 U 型管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用 作阳极、 作阴极， 将 放在阳极附近，接通电源，观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。现象：阴、阳两极均 有气体放出， 气体有刺激性气味，能使 变蓝； 域溶液变 红。说明溶液里有碱性物质生成。饱和食盐水成分：溶液存在 四种 离子。电极反应式：阴极： （还原反应） ； 阳极： （氧化反应）总反应：五、离子交换膜法制烧碱离子交换膜电解槽主要由 等 组成；阳极用_ 制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、 钌等氧化物涂层；阴极由 制成，上面涂有镍涂层；阳离子交换膜把电解槽分成阴极室 和阳极室。电极均为网状，可增大 ，阳极表面的特殊处理要考虑 。离子交换膜法制烧碱名称的由来，主要是因为使用的阳离子交换膜，该膜有特殊的选 择透过性，只允 通过，而 和两极产 无法通过，因而起到了 。 氯碱工业的主要原料：饱和食盐水，但由于粗盐水中含有泥沙 等杂质，精制食盐水时经常加入 等，使杂质成为沉淀，过滤除 去，然后加入 调节盐水的 pH。 六、原电池 原电池是把化学能转化成电能的装置。原电池中电极、电极反应、电子流向(以 Zn|H2SO4|Cu 原电池为例)电池正极：_负极： _电流方向：_钢铁在潮湿的空气中发生吸氧 腐蚀负极：_ 正极：_ 总反应： _巩固练习 一、选择题1阿波罗宇宙飞船上使用的是氢氧燃料电池，其电池反应为：2H2+O2=2H2O，电解液 为 KOH，反应保持在较高温度，使 H2O 蒸发，下列叙述正确的是（ ）A此电池能发出蓝色火焰 B.H2为正极，O2为负极C工作时，电解液的 pH 不断减小 D.电极反应为：负极 2H2+4OH-4e-=4H2O；正极 O2+2H2O+4e -=4OH-2在常温下，用惰性电极电解饱和 Na2CO3溶液，下列说法中不正确的是（ ）A溶液的 pH 不变 B.溶液中 Na2CO3的物质的量不变 CNa2CO3溶液的浓度不变 D.Na2CO3的水解程度不变3锌、溴蓄电池的充、放电的电池总反应为 Zn+Br2Zn2+2Br-下列各反应：Zn-2e-=Zn2+ Br2+2e-=2Br- 2Br-2e-=Br2 Zn2+2e-=Zn，其中 充电时的阳极和放电时的负极的反应分别是（ ） A B. C. D.4下列试管中的铁钉腐蚀最快的是（ ）5有 a、b、c、d 4 种金属，可两两组成原电池，a 都是正极；把 4 种金属放入足量的 盐酸中，其中 b 和 c 溶解，过滤后，向滤液中加入稀 NaOH 溶液，得到含 c 的沉淀，则 4 种金属的活动性由强至弱的顺序可能是（ ）Aa、c、b、d B.c、b、d、a Cb、c、d、a D.a、b、c、d6将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电 一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比是（ ） A123 B.321 C.631 D.6327用铂电极电解 CuSO4溶液，当铜离子浓度降至一半时，停止通电，若使 CuSO4溶液恢复原浓度、原体积，应加入的适量适当物质是（ ） ACuSO4 B.CuSO4·5H2O C.CuO D.Cu(OH)28用石墨电极在一定温度下电解 K2SO4饱和溶液 m g。当阴极产生 a mol 气体时，从 溶液中析出 n g 无水晶体。则剩余溶液的溶质质量分数是（ ）Anmn B.nan 9C.nan 18D.nan 369用 Pt 作电极，电解串联电路中分装在甲、乙两个烧杯中的 200mL 0.3mol/L NaCl 溶液和 30mL 0.2mol/L 的 AgNO3溶液，当产生 0.56L(标准状况) Cl2时停止电解，取出电极， 将两杯溶液混合，混合液的 pH 为（设混合后总体积为 500mL） （ ） A1.4 B.5.6 C.7 D.12.610某金属元素 R 的硝酸盐 R（NO3）n溶液用 Pt 电极电解，阳极产生气体 VL（标准状 况下）时，阴极质量增加 m g，若 R 的原子量为 M 下列叙述中不正确的是（ ）A.电路中通过电子6 . 5 Vmol B.n=mMV 6 . 5C.溶液中H增加6 . 5 Vmol D.n=MVm6 . 5二、非选择题 11用惰性电极电解 AgNO3溶液，经一段时间后，余下溶液的体积为 2L。pH=2，阴极 上的产物和它的质量是_。12铅蓄电池是化学电源，其电极材料分别是 Pb 和 PbO2，电解质溶液为稀硫酸。工 作时，该电池的总反应为 PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O 根据上述情况判断 （1）蓄电池的负极是_，其电极反应式为_。 （2）蓄电池的正极是_，其电极反应式为_。 （3）蓄电池工作时，其中电解质溶液的 pH_（增大、减小、不变） 。13由于 Fe(OH)2极易被氧化，所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净 的 Fe(OH)2沉淀。若用下图所法实验装置可制得纯净的 Fe(OH)2沉淀。两极材料分别为石墨 和铁。 a 电极材料为_，其电极反应式为_。电解液 d 可以是_，则白色沉淀在电极上生成；也可以是_，则白色沉 淀在两极之间的溶液中生成。A.纯水 B.NaCl 溶液 C.NaOH 溶液 D.CuCl2溶液液体 c 为苯，其作用是_，在加入苯之前，对 d 溶液进行加热处理 的目的是_。为了在短时间内看到白色沉淀，可以采取的措施是_。 A.改用稀硫酸做电解液 B.适当增大电源电压 C.适当缩小两电极间距离 D.适当降低电解液温度若 d 改为 Na2SO4溶液，当电解一段时间，看到白色沉淀后，再反接电源，继续电解， 除了电极上看到气泡外，另一明显现象为_。14100.0g 无水氢氧化钾溶于 100.0g 水。在 T 温度下电解该溶液，电流强度 I=6.00A，电解时间 10.00h。电解结束温度重新调至 T，分离析出的 KOH·2H2O 固体后， 测得剩余溶液的总质量为 164.8g。已知不同温度下每 100g 氢氧化钾饱和溶液中氢氧化钾的 质量为：温度/0102030KOH/g49.250.852.855.8（已知电子的电量为 1.6×10-19c，最后结果要求三位有效数字。 ）（1）被电解的水的物质的量为_mol。（2）计算电解后剩余溶液的质量分数（写出计算过程） 。（3）温度 T 为_。电化学基础知识参考答案 一、电解原理 电解定义：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。电解池是电 能转化为 化学能的装置。 二、铜的电解精炼 原理：电解时，用粗铜作阳极，与直流电源的阳极相连；用纯铜作阴极，与电源的负极相 连，用CuSO4溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。 三、电镀铜 原理：电镀时，一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负相连，作为阴极，而用镀层金属为阳极,与直流电源的正极相连。（1）待镀件需酸洗除表面的锈。 （2）电镀液 CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低 Cu2+浓 度使镀层光亮。 四、电解饱和食盐水反应原理 在 U 型管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用碳棒作阳极、铁棒作阴极，将湿润的 淀粉碘化钾试纸放在阳极附近，接通电源，观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。现象： 阴、阳两极均有气体放出，阳极气体有刺激性气味，能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝；阴 极区域溶液变红。说明溶液里有碱性物质生成。饱和食盐水成分：溶液存在Na+、H+、Cl- 、OH-四种离子。电极反应式：阴极：2H+2e=H2（还原反应） ； 阳极： 2Cl2e=Cl2（氧化反应）总反应：2NaCl+2H2O= 2NaOH+Cl2+H2 五、离子交换膜法制烧碱离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成；阳 极用_金属钛网制成，为了延长电极使用寿命和提高电解效率，钛阳极网上涂有钛、钌等氧 化物涂层；阴极由碳钢网制成，上面涂有镍涂层； 电极均为网状，可增大反应接触面积，阳极表面的特殊处理要考虑阳极产物 Cl2的强 腐蚀性。离子交换膜法制烧碱名称的由来，主要是因为使用的阳离子交换膜，该膜有特殊的选 择透过性，只允Na+通过，而Cl、OH和两极产H2和 Cl2无法通过，因而起到了防止阳极 产物 Cl2和阴极产物 H2相混合而可能导致爆炸的危险，还起到了避免 Cl2和阴极另一产物 NaOH 反应而生成 NaClO 影响烧碱纯度的作用。粗盐水中含有泥沙Ca2+、Mg2+、Fe3+、等杂质，精制食盐水时经常加入BaCl2、Na2CO3、NaOH等，后加入HCl调节盐水的pH。 六、原电池 原电池是把化学能转化成电能的装置。原电池中电极、电极反应、电子流向(以 Zn|H2SO4|Cu 原电池为例)电池正极：2H+2e=H2负极：2e=_2+ 电流方向：_负极到正极_钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀负极：_ 2e=_2+_ 正极：2e_ OH_ 总反应： _（OH ）_ 1.D 2.B 3.B 4.D 5.C 6.D 7.C 8.C 9.C 10.D11.析出 Ag 为 2.16g12.(1)Pb Pb-2e+SO42-=PbSO4 (2)PbO2 PbO2+2e+4H+SO42-=PbSO4+2H2O (3)增大13.Fe;Fe-2e=Fe2+ C;B 隔绝空气防止 Fe(OH)2被空气氧化；排尽溶液中的氧气，防止生成的 Fe(OH)2在溶液 中氧化 B、C 白色沉淀迅速变成灰绿色，最后变成红褐色14.解：Q=I·t=216×103C相当于 2.24mol e相对于有 1.12mol 水被电解了 (20.1g 水)从剩余溶液总质量 164.8g，知有 200g-164.8g=35.2g 物质离开溶液，其中有 20.1g 水被电解，由此可知结晶的 KOH·2H2O 的质量为 35.2g-20.1g=15.1g结晶的KOH 的质量为：92.0g/molg1 .15×M(KOH)=9.2g结晶水的质量为：92.0g/molg1 .15×2M（H2O）=5.9g剩余溶液的质量分数为：m(KOH)O)m(Hm(KOH)2×100%=55.1%试题最终要求电解槽的温度。根据上面的计算结果，每 100g 溶液里有 55.1g KOH， 利用表知 T 应在 2030之间。现要求具体温度即不是温度范围，故有：利用此温度间的温度与溶解度呈线性关系，故：T=273-20- 8 .528 .558 .521 .55×10K=300.7K=27.7