2018_2019年高中化学第四章电化学基础复习课学案设计新人教版选修4.docx

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1、1第四章 电化学基础复习课学习目标1.能正确判断原电池的正、负极,能正确书写电极方程式。2.能熟练掌握电解原理和电解方程式的书写。3.能解释金属发生电化学腐蚀的原因。4.掌握金属防护的方法。学习过程一、原电池和电解池的知识比较【例 1】(双选)在原电池和电解池的电极上所发生的反应,同属氧化反应或同属还原反应的是( )A.原电池正极和电解池阳极所发生的反应B.原电池正极和电解池阴极所发生的反应C.原电池负极和电解池阳极所发生的反应D.原电池负极和电解池阴极所发生的反应【练习 1】某同学为了使反应 2HCl+2Ag 2AgCl+H 2能进行,设计了下列四个装置,你认为可行的方案是( )二、电极反应

2、方程式的书写1.碱性锌锰电池电池总反应:Zn+2MnO 2+2H2O 2MnOOH+Zn(OH)2负极反应: 。 正极反应: 。 2.纽扣电池(银锌电池)电池总反应:Ag 2O+Zn+H2O Zn(OH)2+2Ag负极反应: 。 2正极反应: 。 3.锂电池(Li-SOCl 2电池)电池总反应:8Li+3SOCl 2 6LiCl+Li2SO3+2S负极反应: 。 正极反应: 。 4.铅蓄电池(1)放电过程放电过程总反应:Pb(s)+PbO 2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)负极反应: 。 正极反应: 。 (2)充电过程充电过程总反应:2PbSO 4(s)+2H2

3、O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)阴极反应: 。 阳极反应: 。 铅蓄电池的充、放电过程:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)+2H2O(l)5.氢氧燃料电池总反应式:O 2+2H2 2H2O(1)酸性介质负极反应: 。 正极反应: 。 (2)碱性介质负极反应: 。 正极反应: 。 (3)中性介质负极反应: 。 正极反应: 。 三、有关电化学的计算【例 2】用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加3入 0.1molCu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和 pH。则电解过程中转移的电子数为( )A.0.1mol

4、B.0.2mol C.0.3mol D.0.4mol【练习 2】将两支惰性电极插入 500mL 的 AgNO3溶液中,通电电解。当电解质溶液的 pH由 6.0 变为 3.0 时(设电解时阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略),则电极上析出银的质量是 ( )A.27mg B.54mgC.108mg D.216mg四、关于电解问题的解题步骤【例 3】用阳极 X 和阴极 Y 电解 Z 的水溶液,电解一段时间后,再加入 W,能使溶液恢复到电解前的状态,下列符合题意的一组是( )组号 X Y Z WA C Fe NaCl H2OB Pt Cu CuSO4 CuSO4溶液C C C H2S

5、O4 H2OD Ag Fe AgNO3 AgNO3晶体【练习 3】用惰性电极电解 CuSO4溶液,当 Cu2+浓度下降至原来一半时停止通电,要想使 CuSO4溶液恢复原浓度,应加入的物质是( )A.CuSO4 B.CuO C.Cu(OH)2 D.CuSO45H2O随堂检测1.化学用语是学习化学的重要工具,下列用来表示物质变化的化学用语中,正确的是( )A.惰性电极电解饱和食盐水时,阳极的电极反应式为:2Cl -2e- Cl2B.氢氧燃料电池的负极反应式为:O 2+2H2O+4e- 4OH-C.粗铜精炼时,与电源正极相连的是纯铜,电极反应式为:Cu-2e - Cu2+D.钢铁发生电化学腐蚀的正极

6、反应式为:Fe-2e - Fe2+2.下列叙述中,正确的是( )电解池是将化学能转变成电能的装置原电池是将电能转变成化学能的装置金属和石墨导电均为物理变化,电解质溶液导电是化学变化4不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理有可能实现电镀过程相当于金属的“迁移”,可视为物理变化A. B. C. D.3.下列各装置中铜电极上能产生气泡的是( )4.下列说法不正确的是( )A.充电电池充电时,发生电解反应;放电时,发生原电池反应B.电镀时,应将镀层金属与电源正极相连C.电解饱和 NaCl 溶液时,阳极上放出黄绿色气体的同时还产生大量的氢氧化钠D.利用电化学原理保护金属主要有两种方法,分别是牺牲阳极

7、的阴极保护法和外加电流的阴极保护法5.如图所示,铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里,电流表中有电流通过,则下列说法正确的是( )A.锌片是负极 B.两个铜片上都发生氧化反应C.石墨是阴极 D.两个番茄都形成原电池6.理论上不能用于设计成原电池的化学反应是( )A.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g) 4Fe(OH)3(s) HZYWB.ZWXYC.ZXYWD.ZYXW12.用惰性电极电解下列溶质的溶液,一段时间后,停止电解,向溶液中加入一定质量的另一种物质(括号内),能使溶液完全复原的是( )6A.CuCl2(CuO)B.NaOH(NaOH)C.CuSO4(CuCO3)D.

8、NaCl(NaOH)13.如图所示,X、Y 分别是直流电源的两极,通电后发现 a 极板质量增加,b 极板处有无色、无味的气体放出,符合这一情况的是( )a 极板 b 极板 X 电极 ZA 锌 石墨 负极 CuSO4B 石墨 石墨 负极 NaOHC 银 铁 正极 AgNO3D 铜 石墨 负极 CuCl214.下列有关电化学的装置示意图正确的是( )15.在铁制品上镀上一定厚度的铜层,以下电镀方案中正确的是( )A.铜作阳极,铁制品作阴极,溶液中含 Fe2+B.铜作阴极,铁制品作阳极,溶液中含 Cu2+C.铜作阴极,铁制品作阳极,溶液中含 Fe3+D.铜作阳极,铁制品作阴极,溶液中含 Cu2+16

9、.如下图所示,装置中都盛有 0.1molL-1的 NaCl 溶液,放置一段时间后,装置中的四块相同的锌片腐蚀速率由大到小的正确顺序是( )7A. B.C. D.17.有两只串联的电解池(惰性电极),甲池盛有 CuSO4溶液,乙池盛有一定量某硝酸盐的稀溶液。电解时当甲池电极析出 1.6gCu 时,乙池电极析出 5.4g 金属,则乙池的溶质可能是( )A.NaNO3 B.Mg(NO3)2C.Al(NO3)3 D.AgNO318.下图为以惰性电极进行电解的装置:(1)写出 A、B、C、D 各电极上的电极反应式和总反应方程式:A: , B: , 总反应方程式: ; C: , D: , 总反应方程式:

10、; (2)反应一段时间后,在 A、B、C、D 各电极上析出生成物的物质的量之比为 。 19.在由铜片、锌片和 200mL 一定浓度的稀硫酸组成的原电池中,若锌片只发生电化学腐蚀,当在铜片上放出 3.36L(标准状况)的 H2时,硫酸恰好用完,请填空:正极的电极反应式为 , 负极的电极反应式为 ; 通过导线的电子的物质的量为 ; 原稀硫酸的物质的量浓度为 。 820.请按要求回答下列问题。(1)根据上图回答:打开 K2,闭合 K1。A 电极可观察到的现象是 ; B 极的电极反应式为 。 打开 K1,闭合 K2。A 电极可观察到的现象是 ; B 极的电极反应为 。 (2)根据下图回答:将较纯净的

11、CuSO4溶液放入如图所示的装置中进行电解,石墨电极上的电极反应式为 ,总反应的离子方程式为 ; 实验完成后,铜电极增重 ag,石墨电极产生标准状况下的气体体积为 L。 参考答案学习过程一、【例 1】解析:原电池的负极和电解池的阳极发生的是氧化反应,原电池的正极和电解池的阴极发生的是还原反应。答案:BC【练习 1】解析:要使反应 2HCl+2Ag 2AgCl+H 2能进行,只能通过电解装置来实现。B 项是原电池装置(Fe 作原电池的负极,Ag 作原电池的正极),其总反应为9Fe+2HCl FeCl2+H2;D 项不是原电池,也不是电解池;A 项是电解装置,但 Ag 连接在电源的负极上,不会溶解

12、,其实质是电解盐酸:2HCl H2+Cl 2;C 项是电解装置,与电源正极连接的 Ag 失去电子:Ag-e - Ag+,产生的 Ag+立即与溶液中的 Cl-结合生成 AgCl 沉淀:Ag+Cl- AgCl, 溶液中的 H+获得电子产生 H2:2H+2e- H2,其总反应为:2HCl+2Ag2AgCl+H 2。答案:C二、1.Zn+2OH-2e- Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e- 2MnOOH+2OH-2.Zn+2OH-+2e- Zn(OH)2Ag2O+H2O+2e- 2Ag+2OH-3.8Li-8e- 8Li+3SOCl2+8e- 6Cl-+S +2SO2-34.(1)Pb(s)+S

13、 (aq)-2e- PbSO4(s)O2-4PbO2(s)+4H+(aq)+S (aq)+2e- PbSO4(s)+2H2O(l)O2-4(2)PbSO4(s)+2e- Pb(s)+S (aq)O2-4PbSO4(s)+2H2O(l)-2e- PbO2(s)+4H+(aq)+S (aq)O2-45.(1)2H2-4e-=4H+O2+4H+4e-=2H2O(2)2H2+4OH-4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-(3)2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-三、【例 2】解析:电解硫酸铜溶液的反应方程式为 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2,从上述方程式

14、可以看出,电解前后只有铜和氧的改变,电解后加入 CuO 就可以使溶液恢复原来的状态。但本题提示加入 Cu(OH)2后溶液恢复为原来的状态,说明电解过程中不仅硫酸铜被电10解,而且有水被电解(说明硫酸铜被电解完全)。0.1molCu(OH) 2可以看作是 0.1mol 的 CuO和 0.1molH2O,因此电解过程中有 0.1mol 的硫酸铜和 0.1mol 的水被电解,共有 0.4mol 电子发生转移。答案:D【练习 2】解析:阳极:4OH -4e- O2+2H 2O阴极:4Ag +4e- 4Ag总的电解反应式:4Ag +2H2O 4Ag+O2+4H +不难推导出用惰性电极电解 AgNO3溶液

15、时,发生的反应为:4AgNO3+2H2O 4Ag+O2+4HNO 3。因为有 HNO3生成,所以 pH 要变小。生成 HNO3的物质的量为(10 -3-10-6)molL-10.5L0.510 -3mol,所以析出银的质量为 0.510-3mol108gmol-1=54mg。答案:B四、【例 3】解析:A 项,电解 NaCl 溶液反应为 2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H 2,显然加H2O 不能恢复到电解前的状态,应通入适量 HCl 气体。B 项,电解 CuSO4溶液时,S 物质的O2-4量不变,加 CuSO4溶液不能复原。C 项,电解硫酸实质是电解水,再加入适量水,可使溶液复原。D

16、 项,Ag 作阳极、Fe 作阴极电解 AgNO3溶液,实质是铁镀银的过程,AgNO 3溶液浓度不变,不需加 AgNO3晶体。答案:C名师点睛:对电解质溶液进行电解时,大致分三种情况:电解质本身被电解;溶剂水被电解;电解质和水同时被电解。因此要使电解后的溶液恢复原状,必须根据电解的化学反应原理来确定。同学们可记为:“出去什么就加什么” 。【练习 3】解析:发生的电解池反应为 2CuSO4+2H2O 2Cu+O2+2H 2SO4,电解过程中CuSO4溶液每损失 2 个 Cu 原子,就损失 2 个 O 原子,相当于损失 2 个 CuO,为了使 CuSO4溶液恢复原浓度,可加入 CuO。当然,也可以加

17、入 CuCO3,但绝不能加入 Cu(OH)2、Cu 2(OH)2CO3,因为 CuCO3+H2SO4 CuSO4+CO2+H 2O,相当于加 CuO,而 Cu(OH)2+H2SO4 CuSO4+2H2O、Cu 2(OH)2CO3+2H2SO4 2CuSO4+CO2+3H 2O,除增加溶质外还增加了水。答案:B11随堂检测1.解析:A 项中,惰性电极电解饱和食盐水阳极上 Cl-放电正确;B 项中,负极上应是 H2放电;C 项中,粗铜应接电源的正极;D 项中钢铁发生电化学腐蚀的本质是负极发生反应:Fe-2e -Fe2+。故答案为 A。答案:A2.解析:的描述正好相反,正确,中电镀是特殊形式的电解,

18、仍然是化学变化。答案:B3.解析:A 项,乙醇为非电解质,不能构成原电池。B 项,两电极均为铜电极,不能构成原电池。C 项为原电池,Cu 为正极,发生反应:2H +2e- H2。D 项,没有自发进行的氧化还原反应,构不成原电池。答案:C4.解析:二次电池放电时是原电池,充电时是电解池,所以 A 项正确;电镀时镀层金属和电源的正极相连作为阳极,B 项正确;C 项中 NaOH 应在阴极区生成,错误;D 项正确。答案:C5.解析:由于番茄汁显酸性,Zn 和 Cu 的活泼性不同,且 Zn 能与 H+反应,因此左侧为原电池,右侧为电解池。在左侧,Zn 作负极,Cu 作正极;在右侧,C 作阳极,Cu 作阴

19、极,故 A 项正确。答案:A6.解析:能设计成原电池的反应,应是自发进行的氧化还原反应。C 项不是氧化还原反应,所以理论上不能设计成原电池。答案:C7.解析:B 项中黄铜是铜锌合金,在潮湿的空气中可以构成原电池,但铜没有锌活泼,被腐蚀的是锌而不是铜,所以不易产生铜绿;C 项中铝的活泼性比铜强,连接起来可构成原电池;D项中生铁是铁碳合金,可因构成原电池而加速铁的腐蚀生锈。答案:A8.C9.解析:外加电流的阴极保护法依据的是电解池的原理,被保护的金属与电源的负极相连,作阴极,发生还原反应。答案:BD1210.解析:酸性条件下易发生析氢腐蚀,正极反应为 2H+2e- H2,负极反应为 Fe-2e-F

20、e2+。答案:B11.解析:依据氧化还原反应规律,还原性:还原剂还原产物并结合题中(1)可知,还原性:XY;由(3)可知,还原性:ZX;由(4)可知,还原性:YW。故 C 项正确。答案:C12.解析:选项产物的物质的量之比复原加入物质A CuCl 2=11 CuCl2固体B H2O 2=21 H2OC CuO 2=21 CuO 或 CuCO3D Cl2H 2=11 HCl 气体答案:C13.解析:该装置为电解装置,a 极板质量增加,说明 a 为阴极,则 X 为负极,Y 为正极,b为阳极。A 项,a 极:2Cu 2+4e- 2Cu,b 极:4OH -4e- 2H2O+O2,符合题意。B 项,a

21、极板上生成 H2,质量不增加,不合题意。C 项,X 为正极,不合题意。D 项,b 极:2Cl -2e-Cl2,Cl 2为黄绿色气体 ,不合题意。答案:A14.解析:A 项,Zn 作负极、Cu 作正极,错误;B 项,Zn、Cu 两极应互换位置;C 项,粗铜应作阳极,精铜作阴极。答案:D15.解析:在铁上镀铜,则要求铜作阳极,铁作阴极,电解质溶液含 Cu2+,D 项符合题意。答案:D16.解析:根据腐蚀速率:作电解池阳极引起的腐蚀作原电池负极引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀,可知答案为 D。答案:D17.解析:方法一:由 1.6gCu 可知流经电路的电子的物质的量是 0.05mol,假设析出金属

22、13的阳离子显+1 价则其摩尔质量是 5.4g0.05mol=108gmol-1,即可知该金属是 Ag。方法二:由题给信息知乙池金属阳离子放电,而选项中,A 项中的 Na+、B 项中的 Mg2+、C 项中的 Al3+都不放电,便可知答案为 D 项。答案:D18.解析:该题装置在串联的条件下进行电解。A、B、C、D 各电极上分别发生如下反应:Cu2+2e- Cu;2Cl-2e- Cl2;4Ag +4e- 4Ag;4OH-4e- 2H2O+O2;由电子守恒可知在四个电极上依次析出物质的物质的量之比为 n(Cu) n(Cl2) n(Ag) n(O2)=2241。答案:(1)Cu 2+2e- Cu 2

23、Cl -2e- Cl2CuCl2 Cu+Cl2 4Ag +4e- 4Ag4OH-4e- 2H2O+O24AgNO3+2H2O 4Ag+4HNO3+O2(2)224119.解析:由铜片、锌片和稀硫酸组成的原电池中,锌作负极,电极反应式为 Zn-2e-Zn2+,铜为正极 ,电极反应式为 2H+2e- H2,由正极电极反应式可知,生成 3.36LH2,通过导线的电子的物质的量为 0.3mol,消耗 H+的物质的量为 0.3mol,因硫酸恰好用完,则硫酸的物质的量为 0.15mol,得出稀硫酸的物质的量浓度为 0.75molL-1。答案:2H +2e- H2 Zn-2e - Zn2+0.3mol 0.

24、75molL -120.解析:(1)此时为原电池,A 极为负极,锌不断溶解,B 极为正极,反应为 Cu2+2e-Cu。 此时为电解池 ,A 极为阴极,反应为 Cu2+2e- Cu,故 A 极上镀上一层红色的铜,B极为阳极,反应为 Cu-2e- Cu2+。(2)此时为电解 CuSO4溶液,石墨作阳极,电极反应为 4OH-4e- 2H2O+O2,总反应的离子方程式为 2Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H +。 V(O2)= L= L。(a641222.4) 22.4a128答案:(1)锌不断溶解 Cu 2+2e- Cu电极表面有红色固体附着 Cu-2e - Cu2+(2)4OH -4e- 2H2O+O22Cu2+2H2O 2Cu+O2+4H +1422.4a128