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高三电化学基础知识及易错点

 花好月圆sb3rxi 2020-05-15

1.知识的迁移实现陌生装置的解读:


由陌生装置图迁移到课本熟悉的装置图

燃料电池

可逆电池

电解池

金属防腐

2.常见原电池电极反应式

(1)铜-锌-H2SO4构成的原电池

①负极反应:________________________________________________________;

②正极反应:_______________________________________________________;

③总反应:_________________________________________________________。

(2)氢氧燃料电池

①电解质是KOH溶液(碱性电解质)

负极反应:_________________________________________________________;

正极反应:_______________________________________________________________;

总反应:__________________________________________________________________。

②电解质是H2SO4溶液(酸性电解质)

负极反应:______________________________________________________________;

正极反应:____________________________________________________________;

总反应:________________________________________________________________。

③电解质是熔融碳酸盐

负极反应:______________________________________________________________;

正极反应:____________________________________________________________;

总反应:________________________________________________________________。

④电解质是熔融氧化物

负极反应:______________________________________________________________;

正极反应:____________________________________________________________;

总反应:________________________________________________________________。

答案:(1)①Zn-2e=Zn2+②2H+2e=H2↑③Zn+2H=Zn2++H2

(2)①2H2-4e+4OH=4H2O

O2+2H2O+4e=4OH2H2+O2=2H2O

②2H2-4e=4HO2+4H+4e=2H2O

2H2+O2=2H2O

③H2-2e+CO32-=H2O+CO2 ↑          O2+4e+2CO2=2CO32-

2H2+O2=2H2O

④H2-2e+O2-=H2O         O2+4e=2O2-

2H2+O2=2H2O

3.常见电解池电极反应式(电极材料为石墨)

(1)活泼金属的无氧酸盐溶液,以NaCl溶液为例,写电极反应式

①阴极:_______________________________________________________________;

②阳极:_________________________________________________________________;

③总反应式:______________________________________________________________。

(2)不活泼金属的含氧酸盐溶液,以CuSO4溶液为例,写电极反应式

①阴极:__________________________________________________________;

②阳极:______________________________________________________________;

③总反应式:_______________________________________________________________。

(3)不活泼金属的无氧酸盐溶液,以CuCl2溶液为例,写电极反应式

①阳极:_________________________________________________________;

②阴极:___________________________________________________________;

③总反应式:____________________________________________________________。

放电顺序

阴极:

阳离子放电顺序:Ag>Fe3+>Cu2+>H(酸)>Fe2+>Zn2+(水)>Al3+>Mg2+>Na>Ca2+>K

阳极:

活泼电极>S2->I>Br>Cl>OH>含氧酸根离子。

答案:(1)①2H+2e=H2

②2Cl-2e=Cl2

③2NaCl+2H2O电解=====2NaOH+H2↑+Cl2

(2)①2Cu2++4e=2Cu

②4OH-4e=2H2O+O2

③2CuSO4+2H2O电解=====2Cu+2H2SO4+O2

(3)①2Cl-2e=Cl2↑②Cu2++2e=Cu

③CuCl2电解=====Cu+Cl2

4.常见可逆电池的电极反应式(铅蓄电池)

放电时:

负极:Pb-2e-+SO42-=PbSO4  

正极:PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O

充电时:

阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-  

阳极:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+

特征:充电时的阴极就是放电时的负极。  

5.离子交换膜

离子交换膜在氯碱工业中的作用:

(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O

(2)避免生成物H2和Cl2混合,而导致遇火或遇强光爆炸

例1.锂铜空气燃料电池容量高、成本低,具有广阔的发展前景。该电池通过一种复杂的铜腐蚀“现象”产生电力,  其中放电过程为2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li+2OH, 下列说法不正确的是(      )

A.放电时,正极的电极反应式为Cu2O+H2O+2e2OH+2Cu

B.放电时,电子透过固体电解质向Li极移动

C.通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O

D.整个反应过程中,氧化剂为O2

【答案】B

【解析】放电过程为2Li+Cu2O+H2O2Cu+2Li+2OH,正极上Cu2O反应,碱性条件下通空气时,铜被氧化,表面产生Cu2O,A、C正确;放电时,阳离子向正极移动,则Li透过固体电解质向Cu极移动,但电子不能在电解质中移动,B错误;D.碱性条件下通空气时,铜被腐蚀,表面产生Cu2O,放电时Cu2O转化为Cu,则整个反应过程中,铜相当于催化剂,氧化剂为O2,故D正确。

【点拨】回归燃料电池,通入空气一边为正极。

例:2.用一种阴、阳离子双隔膜三室电解槽处理废水中的NH4+,模拟装置如图所示。下列说法正确的是 (       )

A.阳极室溶液由无色变成棕黄色

B.阴极的电极反应式为4OH-4e2H2O+O2

C.电解一段时间后,阴极室溶液中的pH升高

D.电解一段时间后,阴极室溶液中的溶质一定是(NH4)3PO4

【答案】C

【解析】Fe与电源正极相连为阳极,失电子发生氧化反应生成Fe2+,故溶液由无色变为浅绿色,A项错误;阴极上H发生还原反应:2H+2eH2↑,B项错误;根据阴极上电极反应,阴极消耗H,电解一段时间后,阴极室溶液pH升高,C项正确;电解一段时间后,阴极室溶液pH升高,阴极室溶液中溶质可以有很多种,比如(NH4)3PO4、NH4H2PO4、(NH4)2HPO4、H3PO4等,D项错误。

【点拨】注意分析放电顺序。

例3.某充电宝锂离子电池的总反应为xLi+Li1-xMn2O4LiMn2O4(0<x<1),某手机镍氢电池总反应为NiOOH+MHM+Ni(OH)2(M为储氢金属或合金),有关上述两种电池的说法不正确的是(       )

A.锂离子电池放电时,Li向正极迁移

B.镍氢电池放电时,正极的电极反应式:NiOOH+H2O+eNi(OH)2+OH

C.如图表示用锂离子电池给镍氢电池充电

D.锂离子电池充电时,阴极的电极反应式:LiMn2O4xeLi1-xMn2O4xLi

【答案】D

【解析】A项,锂离子电池放电时阳离子移向正极,所以Li向正极迁移,  A正确;B项,放电时,正极发生还原反应,方程式为NiOOH+e+H2ONi(OH)2+OH,B正确;C项,题图表示锂离子电池为放电过程,而镍氢电池为充电过程,故负极Li接M极发生M+H+eMH,C正确;D项,锂离子电池充电时,阴极的电极反应式:Li+eLi,故D错误。

【点拨】对于电解池和原电池的串联,可联系电极反应以及工作示意图上的物质判断哪个是原电池,哪个是电解池。

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