2018-2019年高中化學 第四章 電化學基礎復習課學案設計 新人教版選修4.docx

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第四章　電化學基礎復習課 學習目標 1.能正確判斷原電池的正、負極,能正確書寫電極方程式。 2.能熟練掌握電解原理和電解方程式的書寫。 3.能解釋金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因。 4.掌握金屬防護的方法。 學習過程 一、原電池和電解池的知識比較 【例1】(雙選)在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應,同屬氧化反應或同屬還原反應的是(　　) A.原電池正極和電解池陽極所發(fā)生的反應 B.原電池正極和電解池陰極所發(fā)生的反應 C.原電池負極和電解池陽極所發(fā)生的反應 D.原電池負極和電解池陰極所發(fā)生的反應 【練習1】某同學為了使反應2HCl+2Ag2AgCl↓+H2↑能進行,設計了下列四個裝置,你認為可行的方案是(　　) 二、電極反應方程式的書寫 1.堿性鋅錳電池 電池總反應:Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2 負極反應:　。 正極反應:　。 2.紐扣電池(銀鋅電池) 電池總反應:Ag2O+Zn+H2OZn(OH)2+2Ag 負極反應:　。 正極反應:　。 3.鋰電池(Li-SOCl2電池) 電池總反應:8Li+3SOCl26LiCl+Li2SO3+2S 負極反應:　。 正極反應:　。 4.鉛蓄電池 (1)放電過程 放電過程總反應:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l) 負極反應:　。 正極反應:　。 (2)充電過程 充電過程總反應:2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 陰極反應:　。 陽極反應:　。 鉛蓄電池的充、放電過程: Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l) 5.氫氧燃料電池 總反應式:O2+2H22H2O (1)酸性介質(zhì) 負極反應:　。 正極反應:　。 (2)堿性介質(zhì) 負極反應:　。 正極反應:　。 (3)中性介質(zhì) 負極反應:　。 正極反應:　。 三、有關(guān)電化學的計算 【例2】用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液,通電一段時間后,向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢復到電解前的濃度和pH。則電解過程中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)為(　　) A.0.1mol B.0.2mol C.0.3mol D.0.4mol 【練習2】將兩支惰性電極插入500mL的AgNO3溶液中,通電電解。當電解質(zhì)溶液的pH由6.0變?yōu)?.0時(設電解時陰極沒有氫氣析出,且電解液在電解前后體積變化可以忽略),則電極上析出銀的質(zhì)量是 (　　) A.27mg B.54mg C.108mg D.216mg 四、關(guān)于電解問題的解題步驟 【例3】用陽極X和陰極Y電解Z的水溶液,電解一段時間后,再加入W,能使溶液恢復到電解前的狀態(tài),下列符合題意的一組是(　　) 組號 X Y Z W A C Fe NaCl H2O B Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液 C C C H2SO4 H2O D Ag Fe AgNO3 AgNO3晶體 　　【練習3】用惰性電極電解CuSO4溶液,當Cu2+濃度下降至原來一半時停止通電,要想使CuSO4溶液恢復原濃度,應加入的物質(zhì)是(　　) A.CuSO4 B.CuO C.Cu(OH)2 D.CuSO45H2O 隨堂檢測 1.化學用語是學習化學的重要工具,下列用來表示物質(zhì)變化的化學用語中,正確的是(　　) A.惰性電極電解飽和食鹽水時,陽極的電極反應式為:2Cl--2e-Cl2↑ B.氫氧燃料電池的負極反應式為:O2+2H2O+4e-4OH- C.粗銅精煉時,與電源正極相連的是純銅,電極反應式為:Cu-2e-Cu2+ D.鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的正極反應式為:Fe-2e-Fe2+ 2.下列敘述中,正確的是(　　) ①電解池是將化學能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 ②原電池是將電能轉(zhuǎn)變成化學能的裝置 ③金屬和石墨導電均為物理變化,電解質(zhì)溶液導電是化學變化 ④不能自發(fā)進行的氧化還原反應,通過電解的原理有可能實現(xiàn) ⑤電鍍過程相當于金屬的“遷移”,可視為物理變化 A.①②③④ B.③④ C.③④⑤ D.④ 3.下列各裝置中銅電極上能產(chǎn)生氣泡的是(　　) 4.下列說法不正確的是(　　) A.充電電池充電時,發(fā)生電解反應;放電時,發(fā)生原電池反應 B.電鍍時,應將鍍層金屬與電源正極相連 C.電解飽和NaCl溶液時,陽極上放出黃綠色氣體的同時還產(chǎn)生大量的氫氧化鈉 D.利用電化學原理保護金屬主要有兩種方法,分別是犧牲陽極的陰極保護法和外加電流的陰極保護法 5.如圖所示,銅片、鋅片和石墨棒用導線連接后插入番茄里,電流表中有電流通過,則下列說法正確的是(　　) A.鋅片是負極 B.兩個銅片上都發(fā)生氧化反應 C.石墨是陰極 D.兩個番茄都形成原電池 6.理論上不能用于設計成原電池的化學反應是(　　) A.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3(s)　ΔH<0 B.CH3CH2OH(l)+3O2(g)2CO2(g)+3H2O(l)　ΔH<0 C.Al(OH)3(s)+NaOH(aq)NaAlO2(aq)+2H2O(l)　ΔH<0 D.H2(g)+Cl2(g)2HCl(g)　ΔH<0 7.下列事實與電化學腐蝕無關(guān)的是(　　) A.鋼鐵制品生銹后用鹽酸處理 B.黃銅(Cu—Zn合金)制的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 C.銅、鋁電線一般不連接起來作導線 D.生鐵比熟鐵(幾乎是純鐵)容易生銹 8.下列過程需要通電才能進行的是(　　) ①電離　②電解?、垭婂儭、茈娪尽、蓦娀瘜W腐蝕 A.①②③ B.②④⑤ C.②③④ D.①②③④⑤ 9.(雙選)關(guān)于金屬的外加電流的陰極保護法的敘述中正確的是(　　) A.被保護的金屬與電源的正極相連 B.被保護的金屬與電源的負極相連 C.在被保護的金屬表面發(fā)生氧化反應 D.被保護的金屬作陰極,其表面不發(fā)生氧化反應,而發(fā)生還原反應 10.我國某大城市今年夏季多次降下酸雨。據(jù)環(huán)保部門測定,該城市整個夏季酸雨的pH平均為3.2。在這種環(huán)境中的鐵制品極易被腐蝕。下列對此條件下鐵的腐蝕的敘述不正確的是(　　) A.此條件下的腐蝕過程有化學腐蝕也有電化學腐蝕 B.發(fā)生電化學腐蝕時的正極反應為2H2O+O2+4e-4OH- C.在化學腐蝕過程中有氫氣產(chǎn)生 D.發(fā)生電化學腐蝕時的負極反應為Fe-2e-Fe2+ 11.根據(jù)下列事實: (1)X+Y2+X2++Y; (2)Z+2H2OZ(OH)2+H2↑; (3)Z2+氧化性比X2+弱; (4)由Y、W電極組成的原電池,電極反應為:W2++2e-W,Y-2e-Y2+。 可知X、Y、Z、W的還原性由強到弱的順序是(　　) A.X>Z>Y>W B.Z>W>X>Y C.Z>X>Y>W D.Z>Y>X>W 12.用惰性電極電解下列溶質(zhì)的溶液,一段時間后,停止電解,向溶液中加入一定質(zhì)量的另一種物質(zhì)(括號內(nèi)),能使溶液完全復原的是(　　) A.CuCl2(CuO) B.NaOH(NaOH) C.CuSO4(CuCO3) D.NaCl(NaOH) 13.如圖所示,X、Y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加,b極板處有無色、無味的氣體放出,符合這一情況的是(　　) a極板 b極板 X電極 Z A 鋅 石墨 負極 CuSO4 B 石墨 石墨 負極 NaOH C 銀 鐵 正極 AgNO3 D 銅 石墨 負極 CuCl2 14.下列有關(guān)電化學的裝置示意圖正確的是(　　) 15.在鐵制品上鍍上一定厚度的銅層,以下電鍍方案中正確的是(　　) A.銅作陽極,鐵制品作陰極,溶液中含F(xiàn)e2+ B.銅作陰極,鐵制品作陽極,溶液中含Cu2+ C.銅作陰極,鐵制品作陽極,溶液中含F(xiàn)e3+ D.銅作陽極,鐵制品作陰極,溶液中含Cu2+ 16.如下圖所示,裝置中都盛有0.1molL-1的NaCl溶液,放置一段時間后,裝置中的四塊相同的鋅片腐蝕速率由大到小的正確順序是(　　) A.①②③④ B.①②④③ C.③①④② D.②①④③ 17.有兩只串聯(lián)的電解池(惰性電極),甲池盛有CuSO4溶液,乙池盛有一定量某硝酸鹽的稀溶液。電解時當甲池電極析出1.6gCu時,乙池電極析出5.4g金屬,則乙池的溶質(zhì)可能是(　　) A.NaNO3 B.Mg(NO3)2 C.Al(NO3)3 D.AgNO3 18.下圖為以惰性電極進行電解的裝置: (1)寫出A、B、C、D各電極上的電極反應式和總反應方程式: A:　, B:　, 總反應方程式:　; C:　, D:　, 總反應方程式:　; (2)反應一段時間后,在A、B、C、D各電極上析出生成物的物質(zhì)的量之比為　　　　　　　　　　。 19.在由銅片、鋅片和200mL一定濃度的稀硫酸組成的原電池中,若鋅片只發(fā)生電化學腐蝕,當在銅片上放出3.36L(標準狀況)的H2時,硫酸恰好用完,請?zhí)羁? ①正極的電極反應式為　, 負極的電極反應式為　; ②通過導線的電子的物質(zhì)的量為　; ③原稀硫酸的物質(zhì)的量濃度為　。 20.請按要求回答下列問題。 (1)根據(jù)上圖回答①②: ①打開K2,閉合K1。 A電極可觀察到的現(xiàn)象是　; B極的電極反應式為　。 ②打開K1,閉合K2。 A電極可觀察到的現(xiàn)象是　; B極的電極反應為　。 (2)根據(jù)下圖回答③④: ③將較純凈的CuSO4溶液放入如圖所示的裝置中進行電解,石墨電極上的電極反應式為　　　　　　　　　　,總反應的離子方程式為　　　　　　　　　　; ④實驗完成后,銅電極增重ag,石墨電極產(chǎn)生標準狀況下的氣體體積為　　　　L。 參考答案 學習過程 一、 【例1】解析:原電池的負極和電解池的陽極發(fā)生的是氧化反應,原電池的正極和電解池的陰極發(fā)生的是還原反應。 答案:BC 【練習1】解析:要使反應2HCl+2Ag2AgCl↓+H2↑能進行,只能通過電解裝置來實現(xiàn)。B項是原電池裝置(Fe作原電池的負極,Ag作原電池的正極),其總反應為Fe+2HClFeCl2+H2↑;D項不是原電池,也不是電解池;A項是電解裝置,但Ag連接在電源的負極上,不會溶解,其實質(zhì)是電解鹽酸:2HClH2↑+Cl2↑;C項是電解裝置,與電源正極連接的Ag失去電子:Ag-e-Ag+,產(chǎn)生的Ag+立即與溶液中的Cl-結(jié)合生成AgCl沉淀:Ag++Cl-AgCl↓,溶液中的H+獲得電子產(chǎn)生H2:2H++2e-H2↑,其總反應為:2HCl+2Ag2AgCl↓+H2↑。 答案:C 二、 1.Zn+2OH--2e-Zn(OH)2 2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH- 2.Zn+2OH-+2e-Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH- 3.8Li-8e-8Li+ 3SOCl2+8e-6Cl-+SO32-+2S 4.(1)Pb(s)+SO42-(aq)-2e-PbSO4(s) PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-PbSO4(s)+2H2O(l) (2)PbSO4(s)+2e-Pb(s)+SO42-(aq) PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq) 5.(1)2H2-4e-=4H+ O2+4H++4e-=2H2O (2)2H2+4OH--4e-=4H2O O2+2H2O+4e-=4OH- (3)2H2-4e-=4H+ O2+2H2O+4e-=4OH- 三、 【例2】解析:電解硫酸銅溶液的反應方程式為2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,從上述方程式可以看出,電解前后只有銅和氧的改變,電解后加入CuO就可以使溶液恢復原來的狀態(tài)。但本題提示加入Cu(OH)2后溶液恢復為原來的狀態(tài),說明電解過程中不僅硫酸銅被電解,而且有水被電解(說明硫酸銅被電解完全)。0.1molCu(OH)2可以看作是0.1mol的CuO和0.1molH2O,因此電解過程中有0.1mol的硫酸銅和0.1mol的水被電解,共有0.4mol電子發(fā)生轉(zhuǎn)移。 答案:D 【練習2】解析:陽極:4OH--4e-O2↑+2H2O 陰極:4Ag++4e-4Ag 總的電解反應式:4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+ 不難推導出用惰性電極電解AgNO3溶液時,發(fā)生的反應為:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。因為有HNO3生成,所以pH要變小。生成HNO3的物質(zhì)的量為(10-3-10-6)molL-10.5L≈0.510-3mol,所以析出銀的質(zhì)量為0.510-3mol108gmol-1=54mg。 答案:B 四、 【例3】解析:A項,電解NaCl溶液反應為2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,顯然加H2O不能恢復到電解前的狀態(tài),應通入適量HCl氣體。B項,電解CuSO4溶液時,SO42-物質(zhì)的量不變,加CuSO4溶液不能復原。C項,電解硫酸實質(zhì)是電解水,再加入適量水,可使溶液復原。D項,Ag作陽極、Fe作陰極電解AgNO3溶液,實質(zhì)是鐵鍍銀的過程,AgNO3溶液濃度不變,不需加AgNO3晶體。 答案:C 名師點睛:對電解質(zhì)溶液進行電解時,大致分三種情況:電解質(zhì)本身被電解;溶劑水被電解;電解質(zhì)和水同時被電解。因此要使電解后的溶液恢復原狀,必須根據(jù)電解的化學反應原理來確定。同學們可記為:“出去什么就加什么”。 【練習3】解析:發(fā)生的電解池反應為2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4,電解過程中CuSO4溶液每損失2個Cu原子,就損失2個O原子,相當于損失2個CuO,為了使CuSO4溶液恢復原濃度,可加入CuO。當然,也可以加入CuCO3,但絕不能加入Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3,因為CuCO3+H2SO4CuSO4+CO2↑+H2O,相當于加CuO,而Cu(OH)2+H2SO4CuSO4+2H2O、Cu2(OH)2CO3+2H2SO42CuSO4+CO2↑+3H2O,除增加溶質(zhì)外還增加了水。 答案:B 隨堂檢測 1.解析:A項中,惰性電極電解飽和食鹽水陽極上Cl-放電正確;B項中,負極上應是H2放電;C項中,粗銅應接電源的正極;D項中鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的本質(zhì)是負極發(fā)生反應:Fe-2e-Fe2+。故答案為A。 答案:A 2.解析:①②的描述正好相反,③④正確,⑤中電鍍是特殊形式的電解,仍然是化學變化。 答案:B 3.解析:A項,乙醇為非電解質(zhì),不能構(gòu)成原電池。B項,兩電極均為銅電極,不能構(gòu)成原電池。C項為原電池,Cu為正極,發(fā)生反應:2H++2e-H2↑。D項,沒有自發(fā)進行的氧化還原反應,構(gòu)不成原電池。 答案:C 4.解析:二次電池放電時是原電池,充電時是電解池,所以A項正確;電鍍時鍍層金屬和電源的正極相連作為陽極,B項正確;C項中NaOH應在陰極區(qū)生成,錯誤;D項正確。 答案:C 5.解析:由于番茄汁顯酸性,Zn和Cu的活潑性不同,且Zn能與H+反應,因此左側(cè)為原電池,右側(cè)為電解池。在左側(cè),Zn作負極,Cu作正極;在右側(cè),C作陽極,Cu作陰極,故A項正確。 答案:A 6.解析:能設計成原電池的反應,應是自發(fā)進行的氧化還原反應。C項不是氧化還原反應,所以理論上不能設計成原電池。 答案:C 7.解析:B項中黃銅是銅鋅合金,在潮濕的空氣中可以構(gòu)成原電池,但銅沒有鋅活潑,被腐蝕的是鋅而不是銅,所以不易產(chǎn)生銅綠;C項中鋁的活潑性比銅強,連接起來可構(gòu)成原電池;D項中生鐵是鐵碳合金,可因構(gòu)成原電池而加速鐵的腐蝕生銹。 答案:A 8.C 9.解析:外加電流的陰極保護法依據(jù)的是電解池的原理,被保護的金屬與電源的負極相連,作陰極,發(fā)生還原反應。 答案:BD 10.解析:酸性條件下易發(fā)生析氫腐蝕,正極反應為2H++2e-H2↑,負極反應為Fe-2e-Fe2+。 答案:B 11.解析:依據(jù)氧化還原反應規(guī)律,還原性:還原劑>還原產(chǎn)物并結(jié)合題中(1)可知,還原性:X>Y;由(3)可知,還原性:Z>X;由(4)可知,還原性:Y>W。故C項正確。 答案:C 12.解析: 選項 產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比 復原加入物質(zhì) A Cu∶Cl2=1∶1 CuCl2固體 B H2∶O2=2∶1 H2O C Cu∶O2=2∶1 CuO或CuCO3 D Cl2∶H2=1∶1 HCl氣體 　　答案:C 13.解析:該裝置為電解裝置,a極板質(zhì)量增加,說明a為陰極,則X為負極,Y為正極,b為陽極。A項,a極:2Cu2++4e-2Cu,b極:4OH--4e-2H2O+O2↑,符合題意。B項,a極板上生成H2,質(zhì)量不增加,不合題意。C項,X為正極,不合題意。D項,b極:2Cl--2e-Cl2↑,Cl2為黃綠色氣體,不合題意。 答案:A 14.解析:A項,Zn作負極、Cu作正極,錯誤;B項,Zn、Cu兩極應互換位置;C項,粗銅應作陽極,精銅作陰極。 答案:D 15.解析:在鐵上鍍銅,則要求銅作陽極,鐵作陰極,電解質(zhì)溶液含Cu2+,D項符合題意。 答案:D 16.解析:根據(jù)腐蝕速率:作電解池陽極引起的腐蝕>作原電池負極引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕,可知答案為D。 答案:D 17.解析:方法一:由1.6gCu可知流經(jīng)電路的電子的物質(zhì)的量是0.05mol,假設析出金屬的陽離子顯+1價則其摩爾質(zhì)量是5.4g0.05mol=108gmol-1,即可知該金屬是Ag。方法二:由題給信息知乙池金屬陽離子放電,而選項中,A項中的Na+、B項中的Mg2+、C項中的Al3+都不放電,便可知答案為D項。 答案:D 18.解析:該題裝置在串聯(lián)的條件下進行電解。A、B、C、D各電極上分別發(fā)生如下反應:Cu2++2e-Cu;2Cl--2e-Cl2↑;4Ag++4e-4Ag;4OH--4e-2H2O+O2↑;由電子守恒可知在四個電極上依次析出物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為n(Cu)∶n(Cl2)∶n(Ag)∶n(O2)=2∶2∶4∶1。 答案:(1)Cu2++2e-Cu　2Cl--2e-Cl2↑ CuCl2Cu+Cl2↑　4Ag++4e-4Ag 4OH--4e-2H2O+O2↑ 4AgNO3+2H2O4Ag+4HNO3+O2↑ (2)2∶2∶4∶1 19.解析:由銅片、鋅片和稀硫酸組成的原電池中,鋅作負極,電極反應式為Zn-2e-Zn2+,銅為正極,電極反應式為2H++2e-H2↑,由正極電極反應式可知,生成3.36LH2,通過導線的電子的物質(zhì)的量為0.3mol,消耗H+的物質(zhì)的量為0.3mol,因硫酸恰好用完,則硫酸的物質(zhì)的量為0.15mol,得出稀硫酸的物質(zhì)的量濃度為0.75molL-1。 答案:①2H++2e-H2↑　Zn-2e-Zn2+ ②0.3mol?、?.75molL-1 20.解析:(1)①此時為原電池,A極為負極,鋅不斷溶解,B極為正極,反應為Cu2++2e-Cu。②此時為電解池,A極為陰極,反應為Cu2++2e-Cu,故A極上鍍上一層紅色的銅,B極為陽極,反應為Cu-2e-Cu2+。 (2)③此時為電解CuSO4溶液,石墨作陽極,電極反應為4OH--4e-2H2O+O2↑,總反應的離子方程式為2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+。④V(O2)=a641222.4L=22.4a128L。 答案:(1)①鋅不斷溶解　Cu2++2e-Cu ②電極表面有紅色固體附著　Cu-2e-Cu2+ (2)③4OH--4e-2H2O+O2↑ 2Cu2++2H2O2Cu+O2↑+4H+ ④22.4a128