2019-2020年高三化學(xué)專題 第十一講 電化學(xué)教案 新人教版.doc

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2019-2020年高三化學(xué)專題 第十一講 電化學(xué)教案 新人教版 1．理解原電池原理。熟記金屬活動性順序。了解化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕及一般防腐蝕方法。 2．了解電解和電鍍的基本原理及應(yīng)用。 電化學(xué)基礎(chǔ)知識 一、電解原理 電解定義： 。電解池是 轉(zhuǎn)化為 的裝置。 二、銅的電解精煉 原理：電解時，用 作陽極，與直流電源的 相連；用 作陰極，與電源的 極相連，用 作電解液。 三、電鍍銅 原理：電鍍時，一般都是用 為電鍍液；把 浸入電鍍液中與直流電源的負相連，作為陰極，而用 為陽極,與直流電源的 極相連。 實驗分析：電鍍銅實驗 （1）待鍍件需 除表面的銹。（2）電鍍液CuSO4中加 制成銅氨溶液以降低Cu2+濃度使鍍層光亮。 工業(yè)上電鍍常使用有毒電鍍液，因此電鍍廢水應(yīng)回收有用物質(zhì)、降低有害物質(zhì)含量后，達標排放，以防污染環(huán)境。 四、電解飽和食鹽水反應(yīng)原理 實驗分析：電解飽和食鹽水 在U型管里裝入飽和食鹽水，滴入幾滴酚酞試液，用 作陽極、 作陰極， 將 放在陽極附近，接通電源，觀察管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象及試紙顏色的變化?，F(xiàn)象：陰、陽兩極均有氣體放出， 氣體有刺激性氣味，能使 變藍； 域溶液變紅。說明溶液里有堿性物質(zhì)生成。飽和食鹽水成分：溶液存在 四種離子。電極反應(yīng)式：陰極： （還原反應(yīng)）； 陽極： （氧化反應(yīng)）總反應(yīng)： 五、離子交換膜法制燒堿 離子交換膜電解槽主要由 等組成；陽極用_ 制成，為了延長電極使用壽命和提高電解效率，鈦陽極網(wǎng)上涂有鈦、釕等氧化物涂層；陰極由 制成，上面涂有鎳涂層；陽離子交換膜把電解槽分成陰極室和陽極室。 　　電極均為網(wǎng)狀，可增大 ，陽極表面的特殊處理要考慮 。 　　離子交換膜法制燒堿名稱的由來，主要是因為使用的陽離子交換膜，該膜有特殊的選擇透過性，只允 通過，而 和兩極產(chǎn) 無法通過，因而起到了 。 氯堿工業(yè)的主要原料：飽和食鹽水，但由于粗鹽水中含有泥沙 等雜質(zhì)，精制食鹽水時經(jīng)常加入 等，使雜質(zhì)成為沉淀，過濾除去，然 后加入 調(diào)節(jié)鹽水的pH。 六、原電池 原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。原電池中電極、電極反應(yīng)、電子流向(以Zn|H2SO4|Cu原電池為例)電池正極：___________________負極：_______________________電流方向：________________鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕負極：________________________ 正極：_________________ 總反應(yīng)：____________________________ 鞏固練習(xí) 一、選擇題 1．阿波羅宇宙飛船上使用的是氫氧燃料電池，其電池反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O，電解液為KOH，反應(yīng)保持在較高溫度，使H2O蒸發(fā)，下列敘述正確的是（ ） A．此電池能發(fā)出藍色火焰 B.H2為正極，O2為負極 C．工作時，電解液的pH不斷減小 D.電極反應(yīng)為：負極2H2+4OH--4e-=4H2O； 正極O2+2H2O+4e -=4OH- 2．在常溫下，用惰性電極電解飽和Na2CO3溶液，下列說法中不正確的是（ ） A．溶液的pH不變 B.溶液中Na2CO3的物質(zhì)的量不變 C．Na2CO3溶液的濃度不變 D.Na2CO3的水解程度不變 3．鋅、溴蓄電池的充、放電的電池總反應(yīng)為Zn+Br2Zn2++2Br- 下列各反應(yīng)：①Zn-2e-=Zn2+ ②Br2+2e-=2Br- ③2Br--2e-=Br2 ④Zn2++2e-=Zn，其中充電時的陽極和放電時的負極的反應(yīng)分別是（ ） A．①② B.③① C.④② D.③② 4．下列試管中的鐵釘腐蝕最快的是（ ） 5．有a、b、c、d 4種金屬，可兩兩組成原電池，a都是正極；把4種金屬放入足量的鹽酸中，其中b和c溶解，過濾后，向濾液中加入稀NaOH溶液，得到含c的沉淀，則4種金屬的活動性由強至弱的順序可能是（ ） A．a(chǎn)、c、b、d B.c、b、d、a C．b、c、d、a D.a、b、c、d 6．將分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氧化鋁的三個電解槽串聯(lián)，在一定條件下通電一段時間后，析出鉀、鎂、鋁的物質(zhì)的量之比是（ ） A．1∶2∶3 B.3∶2∶1 C.6∶3∶1 D.6∶3∶2 7．用鉑電極電解CuSO4溶液，當(dāng)銅離子濃度降至一半時，停止通電，若使CuSO4溶液恢復(fù)原濃度、原體積，應(yīng)加入的適量適當(dāng)物質(zhì)是（ ） A．CuSO4 B.CuSO45H2O C.CuO D.Cu(OH)2 8．用石墨電極在一定溫度下電解K2SO4飽和溶液m g。當(dāng)陰極產(chǎn)生a mol氣體時，從溶液中析出n g無水晶體。則剩余溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分數(shù)是（ ） A． B. C. D. 9．用Pt作電極，電解串聯(lián)電路中分裝在甲、乙兩個燒杯中的200mL 0.3mol/L NaCl溶液和30mL 0.2mol/L的AgNO3溶液，當(dāng)產(chǎn)生0.56L(標準狀況) Cl2時停止電解，取出電極，將兩杯溶液混合，混合液的pH為（設(shè)混合后總體積為500mL）（ ） A．1.4 B.5.6 C.7 D.12.6 10．某金屬元素R的硝酸鹽R（NO3）n溶液用Pt電極電解，陽極產(chǎn)生氣體VL（標準狀況下）時，陰極質(zhì)量增加m g，若R的原子量為M下列敘述中不正確的是（ ） A.電路中通過電子mol B.n= C.溶液中增加mol D.n= 二、非選擇題 11．用惰性電極電解AgNO3溶液，經(jīng)一段時間后，余下溶液的體積為2L。pH=2，陰極上的產(chǎn)物和它的質(zhì)量是________。 12．鉛蓄電池是化學(xué)電源，其電極材料分別是Pb和PbO2，電解質(zhì)溶液為稀硫酸。工作時，該電池的總反應(yīng)為PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O根據(jù)上述情況判斷 （1）蓄電池的負極是______，其電極反應(yīng)式為______。 （2）蓄電池的正極是______，其電極反應(yīng)式為______。 （3）蓄電池工作時，其中電解質(zhì)溶液的pH______（增大、減小、不變）。 13．由于Fe(OH)2極易被氧化，所以實驗室難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀。若用下圖所法實驗裝置可制得純凈的Fe(OH)2沉淀。兩極材料分別為石墨和鐵。 ①a電極材料為_______，其電極反應(yīng)式為_______________________。 ②電解液d可以是_______，則白色沉淀在電極上生成；也可以是_______，則白色沉淀在兩極之間的溶液中生成。 A.純水 B.NaCl 溶液 C.NaOH溶液 D.CuCl2溶液 ③液體c為苯，其作用是________________，在加入苯之前，對d溶液進行加熱處理的目的是_____________________。 ④為了在短時間內(nèi)看到白色沉淀，可以采取的措施是________________________。 A.改用稀硫酸做電解液 B.適當(dāng)增大電源電壓 C.適當(dāng)縮小兩電極間距離 D.適當(dāng)降低電解液溫度 ⑤若d改為Na2SO4溶液，當(dāng)電解一段時間，看到白色沉淀后，再反接電源，繼續(xù)電解，除了電極上看到氣泡外，另一明顯現(xiàn)象為________________________________。 14．100.0g無水氫氧化鉀溶于100.0g水。在T溫度下電解該溶液，電流強度I=6.00A，電解時間10.00h。電解結(jié)束溫度重新調(diào)至T，分離析出的KOH2H2O固體后，測得剩余溶液的總質(zhì)量為164.8g。已知不同溫度下每100g氫氧化鉀飽和溶液中氫氧化鉀的質(zhì)量為： 溫度/℃ 0 10 20 30 KOH/g 49.2 50.8 52.8 55.8 （已知電子的電量為1.610-19c，最后結(jié)果要求三位有效數(shù)字。） （1）被電解的水的物質(zhì)的量為________mol。 （2）計算電解后剩余溶液的質(zhì)量分數(shù)（寫出計算過程）。 （3）溫度T為________。 電化學(xué)基礎(chǔ)知識參考答案 一、電解原理 電解定義：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。電解池是電能轉(zhuǎn)化為 化學(xué)能的裝置。 二、銅的電解精煉 原理：電解時，用粗銅作陽極，與直流電源的陽極相連；用純銅作陰極，與電源的負極相連，用CuSO4溶液（加入一定量的硫酸）作電解液。 三、電鍍銅 原理：電鍍時，一般都是用含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液為電鍍液；把待鍍金屬制成品浸入電鍍液中與直流電源的負相連，作為陰極，而用鍍層金屬為陽極,與直流電源的正極相連。 （1）待鍍件需酸洗除表面的銹。（2）電鍍液CuSO4中加氨水制成銅氨溶液以降低Cu2+濃度使鍍層光亮。 四、電解飽和食鹽水反應(yīng)原理 在U型管里裝入飽和食鹽水，滴入幾滴酚酞試液，用碳棒作陽極、鐵棒作陰極，將濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在陽極附近，接通電源，觀察管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象及試紙顏色的變化?，F(xiàn)象：陰、陽兩極均有氣體放出，陽極氣體有刺激性氣味，能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{；陰極區(qū)域溶液變紅。說明溶液里有堿性物質(zhì)生成。飽和食鹽水成分：溶液存在Na+、H+、Cl-、OH-四種離子。電極反應(yīng)式：陰極：2H+＋2e－=H2↑（還原反應(yīng)）； 陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑（氧化反應(yīng)）總反應(yīng)：2NaCl+2H2O= 2NaOH+Cl2↑+H2↑ 五、離子交換膜法制燒堿 離子交換膜電解槽主要由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成；陽極用_金屬鈦網(wǎng)制成，為了延長電極使用壽命和提高電解效率，鈦陽極網(wǎng)上涂有鈦、釕等氧化物涂層；陰極由碳鋼網(wǎng)制成，上面涂有鎳涂層； 　　電極均為網(wǎng)狀，可增大反應(yīng)接觸面積，陽極表面的特殊處理要考慮陽極產(chǎn)物Cl2的強腐蝕性。 　　離子交換膜法制燒堿名稱的由來，主要是因為使用的陽離子交換膜，該膜有特殊的選擇透過性，只允Na+通過，而Cl－、OH－和兩極產(chǎn)H2和Cl2無法通過，因而起到了防止陽極產(chǎn)物Cl2和陰極產(chǎn)物H2相混合而可能導(dǎo)致爆炸的危險，還起到了避免Cl2和陰極另一產(chǎn)物NaOH反應(yīng)而生成NaClO影響燒堿純度的作用。粗鹽水中含有泥沙Ca2+、Mg2+、Fe3+、等雜質(zhì)，精制食鹽水時經(jīng)常加入BaCl2、Na2CO3、NaOH等，后加入HCl調(diào)節(jié)鹽水的pH。 六、原電池 原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。原電池中電極、電極反應(yīng)、電子流向(以Zn|H2SO4|Cu原電池為例)電池正極：2H+＋2e－=H2↑負極：Ｚｎ－2e－=__Ｚｎ2+ 電流方向：__負極到正極____鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕負極：_ Ｆｅ－2e－=_Ｆｅ_2+___ 正極：４Ｏ２＋2e－_＋２Ｈ２Ｏ_＝_４ OH－__ 總反應(yīng)：___２Ｆｅ_＋４Ｏ２＋２Ｈ２Ｏ＝_２Ｆｅ（OH ）２_________________________ 1.D 2.B 3.B 4.D 5.C 6.D 7.C 8.C 9.C 10.D 11.析出Ag為2.16g 12.(1)Pb Pb-2e+SO42-=PbSO4 (2)PbO2 PbO2+2e+4H++SO42-=PbSO4+2H2O (3)增大 13.①Fe;Fe-2e=Fe2+ ②C;B ③隔絕空氣防止Fe(OH)2被空氣氧化；排盡溶液中的氧氣，防止生成的Fe(OH)2在溶液中氧化 ④B、C ⑤白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色 14.解：①Q(mào)=It=216103C相當(dāng)于2.24mol e相對于有1.12mol水被電解了(20.1g水)②從剩余溶液總質(zhì)量164.8g，知有200g-164.8g=35.2g物質(zhì)離開溶液，其中有20.1g水被電解，由此可知結(jié)晶的KOH2H2O的質(zhì)量為35.2g-20.1g=15.1g結(jié)晶的KOH的質(zhì)量為：M(KOH)=9.2g結(jié)晶水的質(zhì)量為：2M（H2O）=5.9g剩余溶液的質(zhì)量分數(shù)為：100%=55.1% ③試題最終要求電解槽的溫度。根據(jù)上面的計算結(jié)果，每100g溶液里有55.1g KOH，利用表知T應(yīng)在20～30℃之間?，F(xiàn)要求具體溫度即不是溫度范圍，故有：利用此溫度間的溫度與溶解度呈線性關(guān)系，故：T=273-20-[10]K=300.7K=27.7℃