電化學(xué)

考點(diǎn)聚焦

1.理解原電池原理。熟記金屬活動(dòng)性順序。了解化學(xué)腐蝕與電化學(xué)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(yīng)用。

 

知識(shí)梳理

    一、構(gòu)成原電池的條件

    1.要有活動(dòng)性不同的兩個(gè)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);

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2.要有電解質(zhì)溶液;

 

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3.兩電極浸入電解質(zhì)溶液且用導(dǎo)線連接或直接接觸。

 

    二、金屬的腐蝕

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    1.金屬腐蝕的實(shí)質(zhì):金屬原子失去電子被氧化而消耗的過(guò)程。

 

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2.金屬腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕。

 

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3.化學(xué)腐蝕實(shí)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(yīng)而引起的腐蝕。其腐蝕過(guò)程沒(méi)有電流產(chǎn)生。

 

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4.電化學(xué)腐蝕實(shí)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(yīng)。電化學(xué)腐蝕過(guò)程有電流產(chǎn)生。

 

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    5.腐蝕的常見(jiàn)類型

    (1)析氫腐蝕  在酸性條件下,正極發(fā)生2H++2e-=H2↑反應(yīng)。

 

    (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(yīng)。

若負(fù)極金屬不與電解質(zhì)溶液發(fā)生直接的反應(yīng),則形成吸氧腐蝕的原電池反應(yīng)。如生鐵浸入食鹽水中,會(huì)形成許多微小的原電池。

 

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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(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕。

 

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    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(duì)于金屬――金屬電極,活潑金屬是負(fù)極,不活潑金屬是正極;

    (2)對(duì)于金屬――非金屬電極,金屬是負(fù)極,非金屬是正極,如干電池等;

(3)對(duì)于金屬――化合物電極,金屬是負(fù)極,化合物是正極。

 

    方法二:根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。

失電子的反應(yīng)→氧化反應(yīng)→負(fù)極;得電子的反應(yīng)→還原反應(yīng)→正極。

 

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    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(yáng)極、與負(fù)極連接的一極是陰極。

方法二:電極上發(fā)生氧化反應(yīng)的是陽(yáng)極,發(fā)生還原反應(yīng)的是陰極。

 

    原電池:負(fù)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(yáng)極:(1)若陽(yáng)極是由活性材料(除C、Pt、Au等以外的其它金屬)做成,陽(yáng)極反應(yīng)是陽(yáng)極金屬失去電子而被氧化成陽(yáng)離子;

(2)若陽(yáng)極是由C、Pt、Au等惰性材料做成,陽(yáng)極反應(yīng)則是電解液中陰離子在陽(yáng)極失去電子被氧化。陰離子失去電子能力大小順序?yàn)椋篒->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。

陰極:陰極反應(yīng)一般是溶液中的陽(yáng)離子得電高考資源網(wǎng)子的還原反應(yīng),陽(yáng)離子得電子能力大小順序?yàn)椋篈g+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。必須注意的是,電鍍時(shí)通過(guò)控制條件,F(xiàn)e2+和Zn2+得電子的能力強(qiáng)于H+

 

五、電解實(shí)例及規(guī)律

電解液

溶質(zhì)類別

電解總反應(yīng)式

相當(dāng)于電解

溶液pH

NaOH溶液

強(qiáng)堿

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    四、分析電極反應(yīng)及其產(chǎn)物

2H2O2H2↑+O2

升高

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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(wú)氧酸鹽

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CuCl2Cu+Cl2

電解質(zhì)本身

接近7

HCl溶液

無(wú)氧酸

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2HClH2↑+Cl2

升高

NaCl溶液

活潑金屬的無(wú)氧酸鹽

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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

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2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

降低

NaCl(熔融)

離子化合物

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2NaCl2Na+Cl2

電解質(zhì)本身

 

Al2O3(熔融)

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2Al2O34Al+3O2

 

試題枚舉

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    【例1】  鎳氫電池是近年來(lái)開發(fā)出來(lái)的可充電電池,它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎳鎘電池。鎳氫電池的總反應(yīng)式是:H2+NiO(OH)Ni(OH)2。根據(jù)此反應(yīng)式判斷,下列敘述中正確的是(    )

    A.電池放電時(shí),電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大

    B.電池放電時(shí),鎳元素被氧化

    C.電池充電時(shí),氫元素被還原

    D.電池放電時(shí),氫氣是負(fù)極

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    【解析】  本題考查在題目創(chuàng)設(shè)的新情景中運(yùn)用所學(xué)電化學(xué)知識(shí),解決具體問(wèn)題的能力。首先是區(qū)別出充電運(yùn)用的是電解原理,放電則是運(yùn)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(yīng)的特點(diǎn),結(jié)合題給的信息進(jìn)行分析判斷:

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    A:原電池負(fù)極反應(yīng)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(shè)計(jì)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(shí)間后,黑色會(huì)褪去而銀不會(huì)損失。試回答:在此原電池反應(yīng)中,負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為________;正極發(fā)生的反應(yīng)為_________;反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生有臭雞蛋氣味的氣體,則原電池總反應(yīng)方程式為___________________________。

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【解析】  要善于抓住題示信息,“黑色褪去而銀不會(huì)損失”,必然發(fā)生變化:Ag2SAg,顯然這是原電池的正極反應(yīng),Ag2S+2e-2Ag+S2-,負(fù)極反應(yīng)為活潑金屬發(fā)生氧化反應(yīng):Al-3e-Al3+。正極生成的S2-和負(fù)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(yīng)為上述三個(gè)反應(yīng)的加合:3Ag2S+2Al+6H2O6Ag+2Al(OH)3↓+3H2S↑。

 

 

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同步練習(xí)冊(cè)答案