溶液,从理论上讲电镀时电解质溶液组成、浓度和质量不变化。电极反应:阳极Cu-2e=Cu,
2+-阴极Cu+2e=Cu。
--+-(3)氯碱工业:阳极2Cl-2e=Cl2↑, 阴极2H+2e=H2↑总反应2NaCl+2H2O
电解 -2+
2NaOH+H2
↑+Cl2↑(反应条件:直流电)
(4)冶炼金属:电解熔融电解质,可炼得活泼金属。如:K、Na、Ca、Mg、Al等金属可通过电解其熔融的氯化物或氧化物制得。电源的负极是最强的“还原剂”,可“强迫”活泼金
2--3+-属的阳离子得电子。如电解冶炼铝:阳极反应6O-12e=3O2↑,阴极反应4Al+12e=4Al, 总反应式为:2Al2O3
电解 4Al+3O2↑。
(05天津)12.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是
(已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)
—
A.阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni2+ + 2e == Ni B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和Zn2+ D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt
[重点提醒]
(1)电化学计算的基本方法
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算,均可概括为下列三种方法:
①根据电子守恒法计算:用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。
②根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列比例式计算。
③根据关系式计算:借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。
(2)电化学试题的命题点归纳
①二次电池的充电和放电:放电时原电池,充电时电解池;
②电极名称:原电池的电极名称是正和负极,电解池是阳极和阴极;
③反应类型:负极和阳极发生氧化反应,失电子被氧化,正极和阴极发生还原反应,得电子被氧化;
—
④电极反应:负极的反向是阴极,正极的反向是阳极。酸性电池中不能出现OH,碱性电池
++—
中不能出现H,非溶液电池不会出现H和OH;
⑤溶液和电极附近溶液酸碱性变化:总反应消耗酸(碱),溶液PH增大(减小)。电极反应
+——++—
式中H(OH)放电云集OH(H),电极溶液显碱性(酸性)。电极反应消耗H(OH),酸
+—
性(碱性)减弱,生成H(OH),酸性(碱性)增强。 ⑥浓度复原:消耗什么补充什么,消耗多少补多少。 三、金属腐蚀与保护
(1)与构成微电池两极的材料有关。两极材料的活动性差别越大,氧化还原反应的速率越 ,活泼金属被腐蚀的速度越 。
(2) 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀
有防腐措施的腐蚀。
(3)同一种金属的腐蚀:在强电解质中 弱电解质中 非电解质中
(4)一般说来:原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀。 注意:在钢铁的腐蚀过程中,其电化学腐蚀更严重,在电化学腐蚀中,吸氧腐蚀更普遍。 1.下列情况下,海水中铁腐蚀最快的是( )
1.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 电化腐蚀类型 条件 正极反应 负极反应 总反应方程式 吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 O2 + 4e- + 2H2O == 4OH- Fe -2e-==Fe2+ 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O 腐蚀作用 是主要的腐蚀类型,具有广泛性 析氢腐蚀 水膜酸性较强 2H+ + 2e-==H2↑ Fe -2e-==Fe2+ Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ 发生在某些局部区域内 2.金属的防护方法:①改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素,使组织结构发生变化,耐腐蚀。如:不锈钢。②在金属表面覆盖保护层。常见方式有:涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等;使表面生成致密氧化膜;在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。 ③电化学保护法:外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池,被保护的金属作阴极。牺牲阳极的阴极保护法:外加负极材料,构成原电池,被保护的金属作正极。 【强化练习】
1.下列关于能量转换的认识中不正确的是( )
A.电解水生成氢气和氧气时,电能转化成化学能B.煤燃烧时化学能主要转变成热能 C.绿色植物光合作用过程中太阳能转变成化学能D.白炽灯工作时电能全部转变成光能 2.下列关于铜电极的叙述,正确的是( )
A.铜锌原电池中铜是正极B.用电解法精炼粗铜时铜作阳极
C.在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极
3.在理论上可用于设计原电池的化学反应是( )
A.2Al(s)十2NaOH(aq)+2H2O(1)=2NaAlO2(aq)+3H2(g);△H B.Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3·H2O(aq)+8H2O(1);△H >0 C.CaC2(s)+2H2O(1)→Ca(OH)2(s)+C2H2(g);△H <0 D.FeCl3(aq)十3H2O(1)Fe(OH)3(s)+3HCl(aq);△H >0 4.在如图所示的装置中,a的金属性比氢要强,b为碳棒,关于此装置的各种叙述不正确的是( ) A.碳棒上有气体放出,溶液pH变大 B.a是正极,b是负极 C.导线中有电子流动,外电路中,电流从a极到b极 D.a极上发生了氧化反应 5.通以相等的电量,分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞(亚汞的化合价为+1)溶液,若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比n(硝酸银)∶n(硝酸亚汞)=2∶1,则下列表述正确的是 ( ) A.在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比为1∶1 B.在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等 C.硝酸亚汞的分子式为HgNO3 D.硝酸亚汞的分子式为Hg2(NO3)2 6.高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比,该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为:3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下 列叙述不正确的是 A. 放电时负极反应为:Zn-2e?+2OH? =Zn(OH)2 B. 充电时阳极反应为:Fe(OH)3-3e?+5OH? =FeO42—+4H2O C. 放电时每转移3 mol电子,正极有1 mol K2FeO4被氧化 D. 放电时正极附近溶液的碱性增强 7.下列叙述正确的是 A.在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应 B.用惰性电极电解Na2SO4溶液,阴阳两极产物的物质的量之比为1:2 C.用惰性电极电解饱和NaCl溶液,若有1 mol电子转移,则生成1 molNaOH D.镀层破损后,镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀 8.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是 A.纯银器表面在空气中因化学腐蚀渐渐变暗 B.当镀锡铁制品的镀层破损时,镶层仍能对铁制品起保护作用 C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 9.关于铅蓄电池的说法正确的是 —— A.在放电时,正极发生的反应是 Pb(s) +SO42(aq)= PbSO4(s) +2e B.在放电时,该电池的负极材料是铅板 C.在充电时,电池中硫酸的浓度不断变小 —— D.在充电时,阳极发生的反应是 PbSO4(s)+2e= Pb(s)+ SO42(aq) 10.LiFePO4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。电池反应为: 放电 + FePO4+Li充电 LiFePO4,电池的正极材料是LiFePO4,负极材料是石墨,含Li导电固体为 电解质。下列有关LiFePO4电池说法正确的是 A.可加入硫酸以提高电解质的导电性 + B.放电时电池内部Li向负极移动 C.充电过程中,电池正极材料的质量减少 D.放电时电池正极反应为:FePO4+Li++e-=LiFePO4 11.镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液 放电为KOH溶液,其充、放电按下式进行:Cd + 2NiOOH + 2H2O 充电Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2。 有关该电池的说法正确的是 — A.充电时阳极反应:Ni(OH)2 -e + OH- == NiOOH + H2O B.充电过程是化学能转化为电能的过程 C.放电时负极附近溶液的碱性不变 D.放电时电解质溶液中的OH-向正极移动 12.用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂-KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是 ①在外电路中,电流由铜电极流向银电极 ②正极反应为:Ag++e-=Ag③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同A.①② B.②③ C.②④ D.③④ 13.天津是我国研发和生产锂离子电池的重要基地。锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴 + (LiCoO2),充电时LiCoO2中Li被氧化,Li迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳(C6)中,以LiC6表示。电池反应为LiCoO2+C6 充电放电- CoO2+LiC6,下列说法正确的是 + A.充电时,电池的负极反应为LiC6-e = Li+C6 +- B.放电时,电池的正极反应为CoO2+Li+e = LiCoO2 C.羧酸、醇等含活泼氢的有机物可用作锂离子电池的电解质 D.锂离子电池的比能量(单位质量释放的能量)低 15.甲、乙、丙三个烧杯中分别装有稀硫酸、氯化铜溶液、饱和食盐水,把用导线连接的锌片和铜片插入甲,把分别与直流电源正、负极相连的C1、C2插入乙,把分别与直流电源正、负极相连的C3、铁片插入丙。则下列叙述正确的是( ) A.甲、丙中是化学能转变为电能,乙中是电能转变为化学能 B.C1、C2分别是阳极、阴极,锌片、铁片上都发生氧化反应 C.C1和C3放出的气体相同,铜片和铁片放出的气体也相同 D.甲、乙中溶液的PH值逐渐升高,丙中溶液的PH值逐渐减小 16.有一种锂电池,用金属锂和石墨作电极材料,电解质溶液是由四氯铝锂溶解在亚硫酰氯(SOCl2)中形成,电池总反应方程式为:8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S,已知亚硫酰氯和AlCl3·6H2O混合共热蒸干,可制得无水AlCl3,则下列叙述正确的是 ( ) A.电解质溶液中混入水,对电池反应无影响 B.金属锂作电池的负极,石墨作电池的正极 C.电池工作过程中,SOCl2 被还原为Li2SO3 D.电池工作过程中,负极消耗锂与正极区析出的S的质量之比为7:8 17.将氢气、甲烷、乙醇等物质在氧气中燃烧时的化学能直接转化为电能的装置叫燃料电池。燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。此种电池能量利用率可高达80%(一
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