第21讲电化学基础考纲导视基础反馈1.判断正误，正确的画“”，错误的画“”。(1)在原电池中，发生氧化反应的一极一定是负极()。(2) 在原电池中，负极材料的活泼性一定比正极材料强()。(3)在原电池中，正极本身一定不参与电极反应，负极本身一定要发生氧化反应()。(4)其他条件均相同，带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长()。答案：(1)(2)(3)(4)(5) (6)(5)由Al、Cu、稀H2SO4组成的原电池中，负极反应式为Al3e=Al3()。(6)由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中，负极反应式为Cu2e=Cu2()。2.在有盐桥的铜锌原电池中，电解质溶液的选择可以是与电极材料不相同的阳离子吗？如 Zn 极对应的是硫酸锌，能不能是氯化铜或者氯化钠？答案：可以，如果该溶液中溶质的阳离子对应的金属单质比电极强的话没有问题。因为负极区发生的反应只是 Zn 的溶解而已。但是如果比电极弱的话，例如氯化铜，锌就会置换出铜，在表面形成原电池，减少供电量。使用盐桥就是为了避免这种情况。考点一原电池 化学电源【知识梳理】一、原电池化学能电能1概念：把_转化为_的装置。2构成条件。活泼性不同的电解质溶液(1)两个_电极。(2)将两个电极插入_中。(3)用导线连接电极形成_。(4)具有自发进行的_。氧化还原反应闭合回路3工作原理(以锌铜原电池为例)。ZnCu氧化反应还原反应电极名称负极正极(1)电极材料(2)电极反应(3)反应类型电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移向负极Zn2e=Zn2Cu22e=Cu二、化学电源1碱性锌锰干电池一次电池。负极反应 _正极反应 2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH电池反应 Zn2MnO22H2O=Zn(OH)22MnOOHZn2OH2e=Zn(OH)22.铅蓄电池二次电池。Pb 2e =PbO2Pb+2H2SO4电极名称负极正极电极材料铅二氧化铅电极反应_PbO22e4H=PbSO42H2O电池反应 电解质溶液硫酸溶液优点铅蓄电池是二次电池，可多次充电，反复利用PbSO42PbSO42H2O3.氢氧燃料电池(碱性介质)。电极名称负极正极电极材料氢气氧气电极反应_电池反应_电解质溶液氢氧化钾溶液优点_能量利用率高、无污染、原料来源广泛等2H24OH4e=4H2OO24e2H2O=4OH2H2O2=2H2O【考点集训】例1(2016 年新课标卷)MgAgCl电池是一种以海水为电A.负极反应式为Mg2e=Mg2B.正极反应式为Age=AgC.电池放电时Cl由正极向负极迁移D.负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2答案：B解析：根据题意，电池总反应式为：Mg2AgCl=MgCl22Ag，正极反应为：2AgCl2e=2Cl2Ag，负极反应为：Mg2e=Mg2，A项正确，B项错误；对原电池来说，阴离子由正极移向负极，C项正确；由于镁是活泼金属，则负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2，D项正确；答案选B。归纳总结原电池正、负极判断方法说明：原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。例 2(2015 年新课标卷)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有A.正极反应中有 CO2 生成B.微生物促进了反应中电子的转移C.质子通过交换膜从负极区移向正极区D.电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O思路指导：正极发生还原反应，化合价降低；负极发生氧化反应，化合价升高。答案：A解析：根据图知，负极上C6H12O6失电子，正极上O2得电子和H反应生成水，负极的电极反应式为C6H12O66H2O24e=6CO224H，正极的电极反应式为O24e4H=2H2O，因此CO2在负极产生，A错误；葡萄糖在微生物的作用下将化学能转化为电能，形成原电池，有电流产生，所以微生物促进了反应中电子的转移，B正确；通过原电池的电极反应可知，负极区产生了H，根据原电池中阳离子向正极移动，可知质子(H)通过质子交换膜从负极区移向正极区，C正确；该反应属于燃料电池，燃料电池的电池反应式和燃烧反应式相同，则电池反应式应该为C6H12O66O2=6CO26H2O，D正确。易错警示在原电池中，外电路由电子定向移动导电，电子总是从负极流出，流入正极；内电路由离子的定向移动导电，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。料理论上能释放出的最大电能。例 3(2016 年浙江卷)金属(M)空气电池(如图)具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为： 4MnO22nH2O =4M(OH)n。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面积，并有利于氧气扩散至电极表面B.比较 Mg、Al、Zn 三种金属空气电池，Al空气电池的理论比能量最高D.在 M空气电池中，为防止负极区沉积 Mg(OH)2，宜采用中性电解质及阳离子交换膜C.M空气电池放电过程的正极反应式：4MnnO22nH2O4ne=4M(OH)n解析：多孔电极的接触面积大，有利于氧气的吸收，A 项正确；根据信息提示，相同质量的 Mg、Al、Zn 完全反应，失答案：C为O2放电，电极反应式为：O22H2O4e=4OH，C项错误；不能采用碱性电解质，否则负极产生的Mg2与OH反应生成沉淀，采用阳离子交换膜时，正极产生的OH不能向负极移动，D项正确。归纳总结原电池原理的应用(1)比较不同金属的活动性强弱。根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或碳棒)作正极。(2)加快化学反应速率。原电池可以加快化学反应速率。如锌和稀硫酸反应制取氢气时，可向溶液中滴加少量硫酸铜，形成铜锌原电池，加快反应的进行速率。(3)设计制作化学电源。设计原电池时要紧扣原电池的四个条件。具体方法是：首先将氧化还原反应拆成两个半反应，即氧化反应和还原反应。结合两个半反应找出正负极材料及电解质溶液。按要求画出原电池装置图。答案：C考点二电解池【知识梳理】一、电解原理电流阴阳两极氧化还原反应1电解：使_通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在_引起_的过程。2电解池。(1)概念：把电能转化为化学能的装置。(2)构成：直流电源、电极、电解质、闭合回路。(3)电极名称及电极反应式(如下图)。(4)电子和离子的移动方向。阳极氧化2Cl2e=Cl2阴极还原Cu22e=Cu3两极放电顺序。方法技巧(1)阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。(3)电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al 等金属。二、电解原理的应用1电解饱和食盐水。(1)电极反应阳极：_阴极：_(2)总反应_(3)应用氯碱工业制_、_和_氢气氯气烧碱2Cl2e=Cl22H2e=H22NaCl2H2O 2NaOHH2Cl22.电镀或电解精炼铜。(1)两极材料待镀金属或精铜作_；镀层金属或粗铜作_(2)电极反应阳极： _阴极：_阴极阳极Cu2e=Cu2Cu22e=Cu3.冶炼金属(以冶炼 Na 为例)。(1)电极反应阳极： _阴极：_(2)总反应_(3)应用冶炼_等活泼金属钠、镁、铝2Cl2e=Cl22Na2e=2Na2NaCl(熔融) 2NaCl2【考点集训】 例5(2016年新课标卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜，膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是()。答案：B归纳总结电池中，与外接电源正极连接的电极为阳极，与外接电源的负极连接的电极为阴极。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。若阳极是活性电极(除 Au、Pt、C 之外的电极)，则电极本身失去电子，发生氧化反应；若是惰性电极(Au、Pt、C 等电极)，则是溶液中的阴离子放电，放电的先后顺序是S2IBrClOH含氧酸根离子，阴极则是溶液中的阳离子放电，放电顺序是AgHg2Fe3Cu2H，与金属活动性顺序刚好相反。溶液中的离子移动方向符合：同种电荷相互排斥，异种电荷相互吸引的原则，即阳离子向阴极区移动，阴离子向阳极区移动。例6(2015 年福建卷)某模拟“人工树叶”电化学实验装置如下图所示，该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。下列说法正确的是()。A.该装置将化学能转化为光能和电能B.该装置工作时，H从b极区向a极区迁移C.每生成1 mol O2，有44 g CO2被还原D.a电极的反应为3CO216H18e=C3H8O5H2O解析：该装置是电解池装置，是将电能转化为化学能，所以该装置将光能和电能转化为化学能，A 错误；a 与电源负极相连，所以a是阴极，而电解池中氢离子向阴极移动，所以H从阳极 b 极区向阴极 a 极区迁移，B 正确；电池总的方程式为6CO28H2O2C3H8O9O2，即生成9 mol的氧气，阴极有答案：B子两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。解题模型电解电极反应式的书写(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活性电极。(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分为阴、阳离(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序。(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。例 7(1)在 298 K 时，1 mol CH4 在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量 890.0 kJ。写出该反应的热化学方程式：_。现有 CH4 和 CO 的混合气体 0.75 mol，完全燃烧后，生成 CO2 气体和 18 g 液态水，并放出 515 kJ 热量，则 CH4 和 CO 的物质的量分别为_、_mol。(2)利用该反应设计一个燃料电池：用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨作电极，在电极上分别通入甲烷和氧气。通入甲烷气体的电极应为_极(填“正”或“负”)，该电极上发生的电极反应是_(填字母代号)。(3)在下图所示实验装置中，石墨棒上的电极反应式为：_；如果起始时盛有 1000 mL pH5 的硫酸铜溶液(25 ，CuSO4 足量)，一段时间后溶液的 pH 变为 1，此时可观察到的现象是_；若要使溶液恢复到起始浓度(温度不变，忽略溶液体积的变化)，可向溶液中加入_(填物质名称)，其质量约为_。11 mol，解析：(1)1 mol CH4 在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态水，放出热量 890.0 kJ，根据书写热化学方程式的要求写出热化学方程式即可。18 g 液态水的物质的量18 g18 gmol根据 H 原子守恒可知 n(CH4)1 mol240.5 mol，故 n(CO)0.75 mol0.5 mol0.25 mol。(2)用氢氧化钾溶液作电解质溶液，多孔石墨作电极，在电极上分别充入甲烷和氧气，甲烷在负极发生氧化反应，氧气在正极发生还原反应，在强碱溶液中度(忽略溶液体积的变化)，这需要加入0.05 mol Cu和0.05 mol O，即0.05 mol氧化铜或碳酸铜等，需要氧化铜的质量0.05 mol80 gmol14 g；需要碳酸铜的质量0.05 mol124 gmol16.2 g。答案：(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l)H890.0 kJmol10.50.25(2)负b(3)4OH4e=O22H2O(或2H2O4e=O24H)石墨电极表面有气泡产生，铁电极上附着一层红色物质，溶液颜色变浅氧化铜(或碳酸铜)4 g(或6.2 g)规律总结电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的原则，即从溶液中析出哪种元素的原子，则应按比例补入哪些原子。项目实验一实验二装置现象a、d 处试纸变蓝；b 处变红，局部褪色；c 处无明显变化两个石墨电极附近有气泡产生；n 处有气泡产生例 8(2016 年北京