高考化學(xué)復(fù)習(xí)電化學(xué)專題
電化學(xué)是研究電和化學(xué)反應(yīng)相互關(guān)系的科學(xué)。下面是學(xué)習(xí)啦小編為您帶來的高考化學(xué)復(fù)習(xí)電化學(xué)專題,希望對大家有所幫助。
高考化學(xué)復(fù)習(xí)電化學(xué)專題:知識點
1.判斷電極
(1)“放電”時正、負極的判斷
?、儇摌O:元素化合價升高或發(fā)生氧化反應(yīng)的物質(zhì);②正極:元素化合價降低或發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)。
(2)“充電”時陰、陽極的判斷
?、訇帢O:“放電”時的負極在“充電”時為陰極;②陽極:“放電”時的正極在“充電”時為陽極。
2.微粒流向
(1)電子流向
?、匐娊獬兀弘娫簇摌O→陰極,陽極→電源正極;
②原電池:負極→正極。
提示:無論是電解池還是原電池電子均不能流經(jīng)電解質(zhì)溶液。
(2)離子流向
?、匐娊獬兀宏栯x子移向陰極,陰離子移向陽極;②原電池:陽離子移向正極,陰離子移向負極。
3.書寫電極反應(yīng)式
(1)“放電”時電極反應(yīng)式的書寫
?、僖罁?jù)條件,指出參與負極和正極反應(yīng)的物質(zhì),根據(jù)化合價的變化,判斷轉(zhuǎn)移電子的數(shù)目;
②根據(jù)守恒書寫負極(或正極)反應(yīng)式,特別應(yīng)注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液共存。
(2)“充電”時電極反應(yīng)式的書寫
充電時的電極反應(yīng)與放電時的電極反應(yīng)過程相反,充電的陽極反應(yīng)為放電時正極反應(yīng)的逆過程,充電的陰極反應(yīng)為放電時負極反應(yīng)的逆過程。
3.確定正負極應(yīng)遵循:
(1)一般是較活潑的金屬充當(dāng)負極,較不活潑的金屬或非金屬或金屬氧化物作正極。說明:正負極的確定還與所用的電解質(zhì)溶液有關(guān),如 Mg—Al —HCl溶液構(gòu)成的原電池中, Mg為負極,Al為正極; 若改用溶液即Mg—Al —NaOH溶液構(gòu)成的原電池中,則Mg為正極,Al為負極。
(2) 根據(jù)電子流向或電流方向確定:電子流出的一極或電流流入的一極為負極;
(3)根據(jù)內(nèi)電路中自由離子的移動方向確定:在內(nèi)電路中陰離子移向的電極為負極,陽離子移向的電極為正極。
(4)根據(jù)原電池反應(yīng)式確定: 失電子發(fā)生氧化反應(yīng)(還原劑中元素化合價升高)的一極為負極。此外還可以借助氧化反應(yīng)過程發(fā)生的一些特殊現(xiàn)象(如電極溶解、減重,電極周邊溶液或指示劑的變化等)來判斷。
4.書寫電極反應(yīng)式應(yīng)注意:
第一、活性電極:負極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng);正極上,①電解質(zhì)溶液中的陽離子與活性電極直接反應(yīng)時,陽離子(或氧化性強的離子)得到電子;②電解質(zhì)溶液中的陽離子與活性電極不反應(yīng)時,溶解在溶液中的O2得電子,發(fā)生還原反應(yīng)。
第二、兩個電極得失電子總數(shù)守恒。
第三、注意電極產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng),若反應(yīng),一般要將電極反應(yīng)和電極產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液發(fā)生的反應(yīng)合并寫。
5、電解時電極產(chǎn)物的判斷
a.陽極產(chǎn)物判斷
首先看電極,如果是活性電極(金屬活動順序表Ag以前),則電極材料失電子,電極被溶解,溶液中的陰離子不能失電子。如果是惰性電極(Pt、Au、石墨),則要再看溶液中的離子的失電子能力,此時根據(jù)陰離子放電順序判斷。
陰離子放電順序:S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—
b.陰極產(chǎn)物的判斷
直接根據(jù)陽離子得電子能力進行判斷,陽離子放電順序:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
c.電鍍條件,由于陽極不斷溶解,電鍍液中陽離子保持較高的濃度,故在此條件下Zn2+先于H+放電。
6、原電池、電解池、電鍍池之比較
原電池 電解池 電鍍池
定義 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置 將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置 應(yīng)用電解的原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置
形成條件 活動性不同的兩電極(連接)
電解質(zhì)溶液(電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng))
形成閉合回路 兩電極接直流電源
兩電極插入電解質(zhì)溶液
形成閉合回路 鍍層金屬接電源的正極;待鍍金屬接電源的負極
電鍍液必須含有鍍層金屬的離子(電鍍過程濃度不變)
電極名稱 負極:氧化反應(yīng),金屬失電子
正極:還原反應(yīng),溶液中的陽離子或者O2得電子 陽極:氧化反應(yīng),溶液中的陰離子失電子,或電極金屬失電子
陰極:還原反應(yīng),溶液中的陽離子得電子 陽極:電極金屬失電子
陰極:電鍍液中鍍層金屬的陽離子得電子(在電鍍控制的條件下,水電離產(chǎn)生的H+、OH—一般不放電)
電子的流向 負極導(dǎo)線→正極 電源負極導(dǎo)線→陰極
電源正極導(dǎo)線→陽極 同電解池
(1)同一原電池的正負極的電極反應(yīng)得失電子數(shù)相等。
(2)同一電解池的陽極、陰極電極反應(yīng)中得失電子數(shù)相等。
(3)串聯(lián)電路中的各個電極反應(yīng)得失電子數(shù)相等。上述三種情況下,在寫電極反應(yīng)式時得失電子數(shù)相等;在計算電解產(chǎn)物的量時,應(yīng)按得失電子數(shù)相等計算。
7、書寫燃料電池電極反應(yīng)式必須遵循的原則:
(1)電池的負極一定是可燃性氣體(如H2、CO、CH4)在失電子時,發(fā)生氧化反應(yīng),電池的正極一定是助燃性氣體(如O2),在得電子時,發(fā)生還原反應(yīng)。
(2)電極材料一般不發(fā)生化學(xué)反應(yīng),只起傳導(dǎo)電子的作用。
(3)電極反應(yīng)式作為一種特殊的電子反應(yīng)方程式,也必須遵循原子守恒、電荷守恒的規(guī)律。
(4)寫電極反應(yīng)式時,一定要注意電解質(zhì)是什么,其中的離子要和電極反應(yīng)式中出現(xiàn)的離子相對應(yīng)。
例如:宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池,電解質(zhì)溶液是KOH,其中H2為負極,O2為正極,電極反應(yīng)式為:正極 O2+2H2O+4e—=4OH— 還原反應(yīng) 負極 2H2+4OH——4e—=4H2O 氧化反應(yīng)
電解質(zhì)溶液中的OH—和電極反應(yīng)式中OH—相對應(yīng),符合原子守恒,電荷守恒。
8、金屬的腐蝕和防護
金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過程。
⑴化學(xué)腐蝕與電化腐蝕
化學(xué)腐蝕 電化腐蝕
條件 金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸 不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸
現(xiàn)象 無電流產(chǎn)生 有微弱電流產(chǎn)生
本質(zhì) 金屬被氧化 較活潑金屬被氧化
聯(lián)系 兩者往往同時發(fā)生,電化腐蝕更普遍
⑵析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以Fe為例)
析氫腐蝕 吸氧腐蝕
條件 水膜酸性較強(pH<4.3) 水膜酸性很弱或中性
電極反應(yīng) 負極 Fe-2e—=Fe2+
正極 2H++2e—=H2↑ O2+2H2O+4e—=4OH—
總反應(yīng)式 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
?、墙饘俜雷o的幾種重要方法
改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu),將金屬制成合金,增強抗腐蝕能力。
?、谠诮饘俦砻娓采w保護保護層,使金屬和周圍物質(zhì)隔離開來。
?、垭娀瘜W(xué)保護法:利用電化學(xué)反應(yīng)使金屬鈍化而受到保護,或者利用原電池反應(yīng)將需要保護的金屬作為電池的正極而受到保護。
(4)金屬腐蝕速率大小
電解池陽極>原電池負極>化學(xué)腐蝕>原電池正極>電解池陰極
9、原電池、電解池、電鍍池和精煉池的判斷方法
a.單池判斷:
Ⅰ原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源;有外加電源的裝置一定是電解池,無外加電源的裝置一定是原電池。
?、螂娊獬?、電鍍池和精煉池的區(qū)分關(guān)鍵看陽極材料和電解質(zhì)溶液。
b.多池組合判斷:
?、贌o外電源:一池為原電池,其余為電解池;
?、谟型怆娫矗喝繛殡娊獬鼗螂婂兂?、精煉池
【說明】:多池組合時, 一般是含有活潑金屬的池為原電池,其余都是在原電池帶動下工作的電解池;若最活潑的電極相同時,則兩極間活潑性差別較大的是原電池,其余為電解池。
10、電解后pH變化判斷
先分析原溶液的酸堿性,再看電極產(chǎn)物:①如果只產(chǎn)生H2而沒有O2,則pH變大;②如果只產(chǎn)生O2而無H2,則pH變小;③如果既產(chǎn)生O2又有H2,若原溶液呈酸性,則pH減小;若原溶液呈堿性,則pH增大;若原溶液呈中性,pH不變;④如果既無O2產(chǎn)生也無H2產(chǎn)生,則溶液的pH均趨于7。
11、電化學(xué)計算題
解題時要注意電極反應(yīng)式的正確書寫,可根據(jù)電解方程式或電極反應(yīng)式列式求解;還可利用各電極,線路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)守恒列等式求解;或者由電解方程式及電極反應(yīng)式找出關(guān)系式,最后根據(jù)關(guān)系式列式計算。
常見微粒間的計量關(guān)系式為:4e?~4H+~4OH?~4Cl?~4Ag+~2Cu2+~2H2~O2~2Cl2~4Ag~2Cu~2H2O。
高考化學(xué)復(fù)習(xí)電化學(xué)專題:教案
一、教學(xué)目標(biāo):
1、使學(xué)生掌握原電池、電解池、電鍍池幾種電化學(xué)裝置的區(qū)別和聯(lián)系
2、使學(xué)生掌握電極反應(yīng)式的書寫方法
3、使學(xué)生掌握電極上的放電順序
4、使學(xué)生掌握常見的電解類型
5、使學(xué)生了解原電池、電解原理的應(yīng)用
6、培養(yǎng)學(xué)生進行理論分析以及理論聯(lián)系實際的能力
7、通過兩極上離子的放電順序的教學(xué),培養(yǎng)學(xué)生的辯證唯物主義觀點。
二、教學(xué)重點
1、原電池和電解池
2、放電順序
3、電極反應(yīng)式的書寫
4、電解的類型
三、教學(xué)難點
1、電極反應(yīng)式的書寫
2、放電順序
四、教學(xué)方式方法
講練結(jié)合,學(xué)生自主分析、討論、歸納
采用多媒體輔助教學(xué)
五、教學(xué)過程
1、原電池、電解池對比
通過計算機投影先給出表頭,讓學(xué)生進行討論,完成對比
為突出重點,在學(xué)生完成對比的同時,提出相關(guān)問題:
(1)區(qū)別原電池和電解池的基本方法是什么?
(2)判斷原電池和電解池的電極名稱有那些方法?
(3)原電池和電解池的電極反應(yīng)有什么關(guān)系?
(3)原電池和電解池的總反應(yīng)式有什么區(qū)別?
(4)如何判斷原電池和電解池內(nèi)電路的電流方向和離子運動方向?
(5)如何利用電化學(xué)原理對金屬進行保護?
(6)根據(jù)原電池的能量轉(zhuǎn)化方式,從能量變化方面看,其總反應(yīng)式有什么特點?
2、放電順序
提問:(1)在電解池陰極上放電的應(yīng)是什么樣的物質(zhì)(電極本身還是溶液中的離子)?
(2)應(yīng)該是什么樣的離子到陰極上去放電?
(3)這些離子到陰極去干什么(得電子還是失電子)?
(4)什么樣的離子先得電子?
由此得出結(jié)論:陰極上的放電順序,關(guān)鍵看陽離子的氧化性順序
追問:(5)如何判斷常見陽離子的氧化性順序?
由此得出常見陽離子在陰極上的放電順序
教師提醒:(1)注意Fe2+和Fe3+的位置;(2)注意H+的位置
轉(zhuǎn)折提問:(6)陰極上放電的是陽離子,其順序即為氧化性順序;那么陽極上放電的又是什么樣的物質(zhì)呢?此時應(yīng)看什么順序呢?陽極材料本身又有沒有可能參與放電呢?
由此得出陽極上的放電順序
教師強調(diào):以上只是常見物質(zhì)的放電順序,并不是絕對的,不要死記規(guī)律,關(guān)鍵抓住兩極上的放電順序的本質(zhì):分別為氧化、還原性順序。
練習(xí):1、用Pt電極電解MgCl2、KI、Cu(NO3)2組成的混合溶液,電解產(chǎn)物應(yīng)是___________ 。
2、已知:SO2+I2+2H2O=H2SO4+2HI,若用惰性電極電解BaCl2、NaHSO3組成的混合溶液,電解過程中可以觀察到什么現(xiàn)象?
3、寫出用Cu電極電解NaCl溶液的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式
由此可以突出重點、初步解決難點,加深學(xué)生對放電順序的理解。
3、電解類型(見表二)
通過計算機投影先給出表頭,讓學(xué)生討論,并歸納出用惰性電極電解常見物質(zhì)水溶液的四種基本類型。
為突出重點,強化學(xué)生對事物本質(zhì)的認識,強調(diào)學(xué)生在分析問題過程中不要死記規(guī)律,而應(yīng)抓住事物本質(zhì),在學(xué)生歸納過程中提出以下問題
(1)實驗室用電解水的方法制取氫氣和氧氣時,通常要加入一些Na2SO4或H2SO4,那么為什么可以加入這些物質(zhì)?為什么要加入這些物質(zhì)?
(2)電解硫酸、燒堿、硫酸鈉等物質(zhì)水溶液時,溶液的pH值分別有什么變化?
(3)若用惰性電極電解硫酸鈉和紫色石蕊的混合溶液,在陰極區(qū)、陽極區(qū)和中間區(qū)分別可以觀察到什么現(xiàn)象?
(4)若用惰性電極電解Na2CO3水溶液,在陰陽兩極上產(chǎn)生的氣體體積之比 ___________ 2:1(填>、<或=)
(5)若用惰性電極電解HF水溶液,實質(zhì)又是在電解什么?
(6)要想使電解后的硫酸銅溶液恢復(fù)原樣,可加入哪些物質(zhì)?
4、電解原理的應(yīng)用
布置任務(wù),讓學(xué)生回家自學(xué)
補充:電解法測兩阿伏加德羅常數(shù)
例題:阿伏加德羅常數(shù)(NA)、物質(zhì)的量(n)和粒子數(shù)之間的關(guān)系為:NA=N/n。測定NA的方法有多種,其中電解法(根據(jù)電子的物質(zhì)的量及電子數(shù)來測定NA)是常用的方法,試回答:
(1)實驗室有相同濃度的NaCl、CuSO4、AgNO3、H2SO4等溶液,若實驗過程中用惰性電極電解,且不考慮電解產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液的反應(yīng),你認為應(yīng)該選擇___________ 作電解液,實驗既簡便,誤差又小,理由是 ______________________ 。
(2)采用你所選定的溶液來進行實驗,至少需要測定 ___________個數(shù)據(jù),它們是 ___________ 。
(3)已知一個電子的電量為q(C),選定符號代表有關(guān)數(shù)據(jù),列出電解法測定NA的表達式___________。
5、電化學(xué)裝置的判斷和電極反應(yīng)式的書寫
設(shè)計練習(xí),通過對電化學(xué)裝置的判斷,突出重點,通過電極反應(yīng)式書寫的訓(xùn)練,突破難點
練習(xí):4、構(gòu)成原電池的一般條件有哪些?判斷下列裝置的類型,寫出有關(guān)電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式
5、宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池,其構(gòu)造如圖示:兩個電極均由多孔性碳制成,通入的氣體由孔隙逸出,并在電極表面放電。
(1)該電池工作時 _____ (能、不能)看到淡藍色火焰;與傳統(tǒng)的火力發(fā)電相比,燃料電池的優(yōu)點是 _______________ 。
(2)寫出a的電極反應(yīng)式_____ 。
(3)若將KOH換成H2SO4,寫出b極的電極反應(yīng)__________ 。
(4)若將H2換成CH4(電解液仍為KOH),則構(gòu)成甲烷燃料電池,寫出總反應(yīng)式和電極反應(yīng)式 _____.
6、另一種化學(xué)電源是熔融鹽燃料電池,由于其發(fā)電效率高,因而逐漸受到重視。它是用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作電解質(zhì),CO為陽極燃氣,空氣和CO2為陰極助燃氣,制得在650℃下工作的燃料電池。試寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng) 。
六、課后小結(jié):本節(jié)對某些概念作了淡化處理,只針對某幾個問題進行了重點復(fù)習(xí),培養(yǎng)了學(xué)生分析,解決理論問題的能力。但是缺乏全面性,以后應(yīng)適當(dāng)增加一點關(guān)于電解計算的問題,刪掉一些電極反應(yīng)式的書寫問題。
高考化學(xué)復(fù)習(xí)電化學(xué)專題:解題策略
一. 電化學(xué)中四個極
正負極是根據(jù)物理學(xué)上的電極電勢高低而規(guī)定的,多用于原電池。正極電極電勢高,是流入電子(外電路)的電極;負極電極電勢低,是流出電子(外電路)的電極。
陰陽極是針對電解池或電鍍池來命名的。陽極是指與電源正極相連,發(fā)生氧化反應(yīng)的電極;陰極是指與電源負極相連,發(fā)生還原反應(yīng)的電極。
二. 電化學(xué)中四個池
1. 原電池:化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。除燃料電池外,一般由活潑金屬作負極。
2. 電解池:電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。
3. 電鍍池:應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層新金屬的裝置。通常鍍層金屬接電源正極,待鍍金屬的物件接電源負極,含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。
4. 電解精煉池:應(yīng)用電解原理提純某些金屬的裝置,通常提純的金屬接電源正極,該金屬的純凈固體接電源負極,電解液含有待提純金屬的陽離子。
三. 原電池電極的四種判斷方法
1. 根據(jù)構(gòu)成原電池的電極材料判斷:活潑金屬作負極,較不活潑金屬或?qū)щ姷姆墙饘偌敖饘傺趸镒髡龢O。
2. 根據(jù)電子流向或電流流向判斷:電子流出或電流流入的電極為負極,反之為正極。
3. 根據(jù)電極反應(yīng)進行判斷:發(fā)生氧化反應(yīng)的為負極,發(fā)生還原反應(yīng)的為正極。也可依據(jù)電極附近指示劑(石蕊、酚酞、淀粉試液等)的顯色情況判斷該電極是或等放電,從而確定正、負極。如用酚酞作指示劑,若電極附近溶液變紅色,說明該電極附近溶液顯堿性,在該電極附近得電子被還原,該電極為正極。
4. 根據(jù)兩極現(xiàn)象判斷:通常溶解或質(zhì)量減少的一極為負極;質(zhì)量增加或有氣泡產(chǎn)生的一極為正極。
四. 電解的四種類型
1. 只有溶質(zhì)發(fā)生化學(xué)變化:如用惰性電極電解溶液、溶液,其電解反應(yīng)式分別為:
2. 形式上看只有水發(fā)生化學(xué)變化:如惰性電極電解溶液的電解反應(yīng)式均為:
3. 溶質(zhì)、水均發(fā)生化學(xué)變化:如惰性電極電解溶液、溶液,其電解反應(yīng)式分別為:
4. 形式上看溶質(zhì)和水均未發(fā)生化學(xué)變化:如鐵器上鍍銅,電極反應(yīng)式分別為:陽極銅棒:,陰極鐵器:。
五. 書寫電極反應(yīng)的四原則
1. 加減原則:根據(jù)得失電子守恒,總反應(yīng)式為兩個電極反應(yīng)式之和。若已知一個電極反應(yīng)式,可用總反應(yīng)式減去已知的反應(yīng)式,得另一電極反應(yīng)式。
2. 共存原則:因為物質(zhì)得失電子后在不同介質(zhì)中的存在形式不同,所以電極反應(yīng)式的書寫必須考慮介質(zhì)環(huán)境。堿性溶液中不可能存在,也不可能有參加反應(yīng);當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時,不可能有參加反應(yīng)。如甲烷燃料電池以KOH為電解質(zhì)溶液時:負極反應(yīng)式:;正極反應(yīng)式:。
3. 得氧失氧原則:得氧時,在反應(yīng)物中加(電解質(zhì)為酸性時)或(電解質(zhì)溶液為堿性或中性時);失氧時,在反應(yīng)物中加(電解質(zhì)為堿性或中性時)或(電解質(zhì)為酸性時)。如“鈕扣”電池以KOH為電解質(zhì)溶液,其電池總反應(yīng)式為:,負極,根據(jù)得氧原則,負極反應(yīng)式為:;正極,根據(jù)失氧原則,正極反應(yīng)式為:。
4. 中性吸氧反應(yīng)成堿原則:在中性電解質(zhì)溶液中,通過金屬吸氧所建立起來的原電池反應(yīng),其反應(yīng)的最后產(chǎn)物是堿。如銀鋅電池、鐵的吸氧腐蝕、以鋁、空氣、海水為材料組成的海水電池等。