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專(zhuān)題7：電化學(xué)

班級(jí)_________ 姓名_________ 學(xué)號(hào)__________

[專(zhuān)題目標(biāo)]：

1、復(fù)習(xí)、鞏固電化學(xué)方面的有關(guān)知識(shí)和基本原理，掌握電化學(xué)一些相關(guān)規(guī)律；

2、熟練運(yùn)用電化學(xué)的有關(guān)理論知識(shí)解決生活實(shí)際中的相關(guān)問(wèn)題

[經(jīng)典題型]

題型一：原電池原理在燃料電池中的運(yùn)用

[例1]：有人設(shè)計(jì)出利用CH₄和O₂的反應(yīng)，用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類(lèi)似于CH₄在O₂中燃燒，則下列說(shuō)法正確的是（）

①每消耗1molCH₄可以向外電路提供8mole^-

②負(fù)極上CH₄失去電子，電極反應(yīng)式CH₄+10OH^-－8e^-=CO₃^2-+7H₂O

③負(fù)極上是O₂獲得電子，電極反應(yīng)式為 O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-

④電池放電后，溶液PH不斷升高

A.①② B.①③ C.①④ D.③④

[點(diǎn)撥]：本題是考查原電池原理在燃料電池中的具體應(yīng)用，首先要判斷出電池的正負(fù)極，其方法是確定在該電極上發(fā)生的是失電子還是得電子反應(yīng)，若發(fā)生的是失電子反應(yīng)是原電池的負(fù)極，反之是正極。CH₄在鉑電極上發(fā)生類(lèi)似于CH₄在O₂燃燒反應(yīng)，即CH₄→CO₂嚴(yán)格講生成的CO₂還與KOH反應(yīng)生成K₂CO₃，化合價(jià)升高，失去電子，是電池的負(fù)極，電極反應(yīng)式為CH₄-8e^-+10OH^-=CO₃^2-+7H₂O，1molCH₄參加反應(yīng)有8mole^-發(fā)生轉(zhuǎn)移，O₂在正極上發(fā)生反應(yīng)，獲得電子，電極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-。雖然正極產(chǎn)生OH^-，負(fù)極消耗OH^-，但從總反應(yīng)CH₄+2O₂+2KOH=K₂CO₃+3H₂O可看出是消耗KOH，所以電池放電時(shí)溶液的PH值不斷下降，故①②正確，③④錯(cuò)誤。

答案：A

點(diǎn)評(píng)：燃料電池在特定條件下發(fā)生的反應(yīng)就是在一般原電池反應(yīng)的式子上，加上該條件的影響而得到的最后結(jié)果。

[規(guī)律總結(jié)]：

1、原電池電極名稱(chēng)的判斷方法

（1）根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定金屬―金屬電極，活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬是正極；金屬―非金屬電極，金屬是負(fù)極，非金屬是正極；金屬―化合物電極，金屬是負(fù)極，化合物是正極。

（2）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

2、原電池電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)關(guān)鍵

（1）明確電池的負(fù)極反應(yīng)物是電極本身還是其他物質(zhì)、反應(yīng)產(chǎn)物及化合價(jià)的變化；

（2）確定電池的正極反應(yīng)物是電解質(zhì)溶液中的離子，還是其他物質(zhì)（如溶有或通入的氧氣）；

（3）判斷是否存在特定的條件（如介質(zhì)中的微粒H⁺、OH^- 非放電物質(zhì)參加反應(yīng)），進(jìn)而推斷電解質(zhì)溶液的酸堿性的變化；

（4）總的反應(yīng)式是否滿足質(zhì)量守衡、得失電子守衡、電荷守衡。

[鞏固]：航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn)。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時(shí)的總反應(yīng)都可以表示為2H₂+O₂=2H₂O，酸式電池中電解質(zhì)是酸，其負(fù)極反應(yīng)可表示為2H₂-4e^-=H₂ ，則其正極反應(yīng)式為_(kāi)______________。堿式電池的電解質(zhì)是堿，其正極反應(yīng)式為O₂+2H₂O+4e^-=4OH^-，則其負(fù)極反應(yīng)可表示為_(kāi)_____________________________。

題型二：電解原理的運(yùn)用

[例2]：某一學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和NaCl溶液，通電時(shí)，為使Cl₂被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖所示裝置，則電源電極名稱(chēng)和消毒液的主要成分判斷正確的是（）

A.a為正極，b為負(fù)極；NaClO和 NaCl

B. a為負(fù)極，b為正極；NaClO和 NaCl

C. a為陽(yáng)極，b為陰極；HClO和 NaCl

D. a為陰極，b為陽(yáng)極；HClO和 NaCl

[點(diǎn)撥]：石墨作電極電解飽和NaCl溶液發(fā)生的反應(yīng)是

2NaCl+2H₂O 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑伴隨

進(jìn)行過(guò)程中可能發(fā)生的副發(fā)應(yīng)為2NaOH+Cl₂=NaCl+NaClO+H₂O，若使Cl₂完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌消毒能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl，怎樣才能使產(chǎn)生的Cl₂與NaOH充分反應(yīng)，只有發(fā)生器下端產(chǎn)生Cl₂才能確保其被完全吸收，從中可推知電源a為負(fù)極，b為正極。

答案：B

[點(diǎn)評(píng)]：本題是原電池原理在新情境下的具體應(yīng)用，要求用已有知識(shí)對(duì)實(shí)際問(wèn)題進(jìn)行分析處理，從而找出正確的結(jié)論。

[規(guī)律總結(jié)] （歸納整理）

1、陽(yáng)極放電次序：非惰性電極>S^2->I^->Br^->Cl^->OH^->高價(jià)含氧酸根離子>F^-

陰極放電次序一般為：

Ag⁺>Hg²⁺>Cu²⁺>H⁺>Pb²⁺>Sn²⁺>Fe²⁺>Zn²⁺>Al³⁺>Mg²⁺>Na⁺

當(dāng)然，微粒的濃度也會(huì)影響放電的順序，如電鍍鋅時(shí)，溶液中C(Zn2⁺)>C(H⁺),放電次序 Zn²⁺>H⁺。

2、電解原理應(yīng)用：

⑴電解食鹽水：電極反應(yīng)式：_________________________________________

⑵電鍍：以鐵件鍍銅為例陽(yáng)極材料：_________ 電極反應(yīng)：___________

陰極材料：__________ 電極反應(yīng)：___________

電鍍液：___________

⑶精煉銅：陽(yáng)極材料__________ 陰極材料__________電解質(zhì)溶液___________

3、惰性電極電解溶液時(shí)各種情況簡(jiǎn)析

類(lèi) 型

電極反應(yīng)特點(diǎn)

實(shí) 例

電解對(duì)象

電解質(zhì)濃度

電解質(zhì)溶液復(fù)原

電解水型

分解電解質(zhì)型

放出H₂生成堿型

放出O₂生成酸型

題型三：電池判斷

[例3]：按下圖裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，并回答下列問(wèn)題

⑴判斷裝置的名稱(chēng)：A池為_(kāi)__________ B池為_(kāi)_____________

⑵鋅極為_(kāi)_________極，電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________

銅極為_(kāi)_________極，電極反應(yīng)式為_(kāi)________________________

石墨棒C₁為_(kāi)_____極，電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________

石墨棒C₂附近發(fā)生的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)______________________________

⑶當(dāng)C₂極析出224mL氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)時(shí)，鋅的質(zhì)量變化（增加或減少）_________g.CuSO₄溶液的質(zhì)量變化了（增加或減少了）_________g

[點(diǎn)撥]：A池中Zn、Cu放入CuSO₄溶液中構(gòu)成原電池，B池中兩個(gè)電極均為石墨電極，在以A為電源的情況下構(gòu)成電解池，即A原電池帶動(dòng)B電解池，A池中Zn負(fù)極，Cu為正極，B池中C₁為陽(yáng)極，C₂為陰極、析出H₂，周?chē)鶲H^-富集，酚酞變紅，且故電路上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01mol×2=0.02mol，根據(jù)得失電子守恒鋅極有0.01molZn溶解，即Zn極重量減少0.01mol×65g/mol=0.65g銅極上有0.01molCu析出，即CuSO₄溶液增加了0.01mol×(65g/mol-64g/mol)=0.01g

答案：⑴A為原電池 B為電解池

⑵Zn為負(fù)極 Zn-2e^-=Zn²⁺

Cu為正極 Cu²⁺+2e^-=Cu

C₁為正極 2Cl^―2e^-=Cl₂↑

C₂極發(fā)生的現(xiàn)象為：有無(wú)色氣體產(chǎn)生，附近溶液出現(xiàn)紅色

⑶Zn質(zhì)量減少0.65g，CuSO₄溶液增加0.01g.

[規(guī)律總結(jié)]

1、原電池、電解池、電鍍池判定

（1）若無(wú)外接電源，可能是原電池，然后根據(jù)原電池的形成條件判定；

（2）若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當(dāng)陽(yáng)極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬離子相同則為電鍍池；

（3）若為無(wú)明顯外接電源的串聯(lián)電路，則應(yīng)利用題中信息找出能發(fā)生自發(fā)氧化還原反應(yīng)的裝置為原電池。

2、可充電電池的判斷放電時(shí)相當(dāng)于原電池，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；充電時(shí)相當(dāng)于電解池，放電時(shí)的正極變?yōu)殡娊獬氐年?yáng)極，與外電源正極相連，負(fù)極變?yōu)殛帢O，與外電源負(fù)極相連。

3、電解有關(guān)計(jì)算方法：

（1）串聯(lián)電路中各電極得失電子數(shù)相等,即電路中通過(guò)的電量（電子總數(shù)）相等求解。通常存在下列物質(zhì)的量關(guān)系

H₂~Cl₂~ O₂ ~Cu ~ 2Ag ~ 2H⁺~ 2OH^-