1、第 4 章 电化学基础章末知识网络构建一、原电池二、常见的化学电源1一次电池(碱性锌锰干电池 )。正极(C)：2MnO 22H 2O2e =2MnOOH2OH 负极(Zn) ：Zn2OH 2e =Zn(OH)2总反应式：_。2二次电池(铅蓄电池)。放电时：负极：PbSO 2e =PbSO424正极：PbO 2SO 4H 2e =PbSO42H 2O24总反应式：_。充电时：阴极：与外接电源负极相连 PbSO 42e =PbSO 24阳极：与外接电源正极相连PbSO42H 2O2e =PbO2SO 4H 24总反应式：_。3氢氧燃料电池。酸性电解质溶液：正极：O 2 4H 4e =2H2O负极：
2、2H 24e =4H总反应式：_。碱性电解质溶液：正极：O 2 2H2O4e =4OH负极：_。总反应式：O 22H 2=2H2O三、电解池四、金属的腐蚀与防护Error!金 属的 腐蚀 与防 护【答案】 一、活泼性不同 电解质溶液 氧化 还原金属的活泼性 化学反应速率二、1Zn2MnO 22H 2O=Zn(OH)22MnOOH2PbO 2Pb2H 2SO4=2PbSO42H 2O2PbSO 42H 2O=PbO2Pb2H 2SO43O 22H 2=2H2O2H 24OH 4e =4H2O三、与直流电源相连 电解质溶液 氧化 还原四、化学 析氢 吸氧 牺牲阳极 外加电流重点知识整合一、原电池、
3、电解池、电镀池的比较 原电池 电解池 电镀池定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置装置举例形成条件活泼性不同的两电极电解质溶液形成闭合回路自发进行的氧化还原反应两电极接直流电源两极两电极插入电解质溶液中形成闭合回路镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层金属的离子装置特征无电源，一般两极材料活动性不同有电源，两极材料可同可不同 同电解池电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼金属(或能导电的非金属)阳极：与电源正极相连的电极阴极：与电源负极相连的电极名称同电解池，但有限制条件阳极：必须是镀层金属阴极：镀件电极反应负极：
4、氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：氧化反应、溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中阳离子得电子电子流向 负极 正极电源负极 阴极电源正极 阳极同电解池带电粒子的移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动同电解池是否 自发 不自发 不自发自发主要应用金属的电化学腐蚀制造化学电源氯碱工业电冶金精炼铜增强金属抗腐蚀能力增加美观和表面硬度【例 1】 请按要求完成下列各题： （1）某研究性学习小组为探究利用电化学原理合成氨，设计如图(a)所示的装置。电极 B 为 极;电极 A 发生
5、的电极反应式为 。 该电池工作一段时间后，电解质溶液 pH ( 填“增大”“减小”或“不变”) 。 （2）某人设想以如图(b)所示装置用电化学原理生产硫酸，写出通入 SO2 的电极的电极反应式： 。 （3）以石墨电极电解饱和 NaCl 溶液，反应装置及现象如图(c)所示。M 是电源的 极(填“正”或“负”)。 该电解反应的化学方程式是 。已知饱和食盐水的体积为 1 L，一段时间后，测得左试管中气体体积为 112 mL(标准状况)，若电解前后溶液的体积变化忽略不计，电解后将溶液混合均匀，此时溶液的 pH 为 。 解析：（1）(a)装置中电池反应的总反应式为 N2+3H2+2H+ 2N，H 2 在
6、电极 B 上放电，电极 B 为原电池的负极，其电极反应式为 3H2-6e- 6H+，用总反应式减去负极反应式得正极 (A 电极)反应式：N2+8H+6e- 2N;由电池反应的总反应式可知，该电池工作一段时间后，电解质溶液 pH 增大。（2）(b)装置中电池反应的总反应式为 2SO2+O2+2H2O 4H+2S ，正极电极反应式为O2-4O2+4H+4e- 2H2O，以上两式相减得：2SO 2+4H2O-4e- 8H+2S ，即 SO2+2H2O-2e-O2-4S +4H+。（3）惰性电极电解饱和食盐水的化学方程式为 2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2，O2-4由于 Cl2 在水中的
7、溶解度大于 H2，并结合装置可知，左边试管内产生的是氢气，故 M 为电源的负极;n(H2)=112 mL22 400 mLmol -1=510-4 mol，n(OH -)=2n(H2)=110-3 mol，故溶液 pH=11。答案：（1）负 N 2+8H+6e- 2N增大（2）SO 2+2H2O-2e- S +4H+O2-4（3）负 2NaCl+2H 2O 2NaOH+Cl2+H2 11二、电化学综合应用与计算1原电池和电解池组合装置的分析如该装置图中，左边是原电池，右边是电解池。分析方法：根据原电池中两电极金属的活动性顺序先确定原电池的正负极，再根据与负极相连的是电解池的阴极，与正极相连的是
8、电解池的阳极，继而判断分析各电极的电极反应及实验现象，有时也反向推断。2多个电解池串联组合装置的分析如该装置图中，是两个电解池串联组合。分析方法：根据外接电源的正负极判断出各个电极的类型，继而根据离子放电顺序写出各个电极的电极反应式，并分析相关问题。3电化学计算的基本方法（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、相同电量等类型的计算，其依据是电路上转移的电子数相等。（2）根据总反应式中的计量关系进行计算：先写出电极反应式，再写出总反应式或直接运用总反应式，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，建立所需的关系
9、式。如关系式：O 24e-4H+4OH-4Ag2Cu。【例 2】 新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入 CH4 和 O2，电解质为 KOH 溶液。某研究小组将两个甲烷燃料电池串联后作为电源，进行饱和氯化钠溶液的电解实验，如图所示。回答下列问题：（1）甲烷燃料电池正极、负极的电极反应式分别为 、 。 （2）闭合 K 开关后，a、b 电极上均有气体产生，其中 b 电极上得到的是 ，电解氯化钠溶液的总反应方程式为 。 （3）若每个电池中甲烷的通入量为 1 L(标准状况)，且反应完全，则理论上通过电解池的电量为 (法拉第常数 F=96510 4 Cmol-1，列式计算) ，最多能产
10、生的氯气体积为 L(标准状况)。 解析：（1）总反应式为 CH4+2O2+2OH- C +3H2O，正极反应式为 2O2+4H2O+8e- 8OH-，则负极O2-3反应式可由总反应式减正极反应式得到;（2）三个电池中一二两电池为串联的电源，其中甲烷与氧气反应是还原剂，所在电极为负极，所以与之相连的 b 电极为阴极，产生的气体为氢气;（3）1 mol 甲烷氧化失去电子 8 mol，电量为 896 500 C，题中虽有两个燃料电池，但电子的传递只能用一个电池的甲烷量计算，根据 1 L 为 mol，可求电量; 甲烷失电子数是 Cl-失电子数的 8 倍，则得到氢气为 4 4.2L(CH48Cl-4Cl2)。答案：（1）2O 2+4H2O+8e- 8OH-CH4+10OH-8e- C +7H2OO2-3（2）H 2 2NaCl+2H 2O 2NaOH+H2+Cl2（3） 896510 4 Cmol-134510 4 C 4
