电化学原理及其应用_图文

电化学原理及其应用

电化学原理及其应用

考点1:原电池和电解池的工作原理

交流讨论

“橙子”给“苹果”充电的原理 原电池 ⑴ 甲装置属于 , 能量转化形式为 化学能转化为电能 , 电解池 乙装置属于 , 能量转化形式为 电能转化为化学能 ;

考点1:原电池和电解池的工作原理

交流讨论

(Zn)

(Cu)

⑵ 若a为Zn棒,b为Cu棒,甲装置中的离子反应方程式

为 Zn + 2H+=Zn2+ + H 2↑

, ;

负极反应式为 Zn-2e-=Zn2+

溶液中阳离子向

b

极(填“a”或“b”)移动。

考点1:原电池和电解池的工作原理

交流讨论

⑶锂离子电池是新一代实用化的蓄电池,具有能量密度大、电压 高的特性,是手机常用电池。作为乙装置的某可充电的锂离子电 池,以 LiMn2O4 为正极,嵌入锂的碳材料为负极,含 Li+ 导电固 体为电解质。放电时的电池反应为: Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4 。 请思考:

①该电池 不能 (填“能”或“不能”)用水溶液作为电解质。
②该电池放电时,负极反应式为 Li-e-=Li+ ,LiMn2O4发 生 还原 反应(填“氧化”或“还原”,下同); 极 ③充电时,Li2Mn2O4 发生 氧化和还原 反应,Li+向 (填 “c”或“d”)移动。

考点1:原电池和电解池的工作原理

交流讨论

(Zn)

(Cu)

③ 充电时,Li+向 d 极(填“c”或“d”)移动。 ④ 整套装置中电子流动方向是 a?d,c?b 。

考点1:原电池和电解池的工作原理

交流讨论
电解池

原电池
电极判断
负极:较活泼金属 正极:较不活泼金属或非金属

阳极: 与电源正极相连 阴极: 与电源负极相连 阳极: 失电子→氧化反应 阴极: 得电子→还原反应 由电源负极→阴极 阳极→电源正极 阳离子→阴极 阴离子→阳极

负极: 失电子→氧化反应 电极反应 正极: 得电子→还原反应

电子流动 方向

由负极→正极 阳离子→正极 阴离子→负极

离子迁移 方向 相同点

都是氧化还原反应

考点2:电极反应和总反应方程式的书写

试一试

1. 请根据要求写出氢氧燃料电池的电极反应式:
①以KOH溶液为电解液, 负极 2H2+4OH--4e-=4H2O 正极 O2+2H2O+4e-=4OH②以H2SO4溶液为电解液, 2H2-4e-=4H+ 负极 正极 O2+4H++4e-=2H2O , ;




③以熔融固体氧化物(能传递O2-) 为电解质, 负极 2H2+2O2--4e-=2H2O ,
正极

O2+4e-=2O2-



考点2:电极反应和总反应方程式的书写

试一试

2.一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷(能传递H+),实现了 电解法合成氨。该过程N2 和H2的转化率远高于现在工业上使用 的氨合成法。试写出该过程相应的电极反应式: 阳极:

3H2-6e-=6H+

;

+ + 6e-=2NH N + 6H 2 3 。 阴极:

考点2:电极反应和总反应方程式的书写

练一练

3.(2011江苏20) 氢气是一种清洁能源,氢气的制取与储存是氢能 源利用领域的研究热点。电解尿素[CO(NH2)2]的碱性溶液制氢气 的装置示意图如右图(电解池中隔膜仅阻止气体通过,阴、阳极 均为惰性电极)。电解时,阳极的电极反应式为:

CO(NH2)2+8OH--6e-=CO32-+N2↑+6H2O 。

考点2:电极反应和总反应方程式的书写 电极反应和总反应方程式的书写 分析判断池型 确定电极名称 根据化合价变化 分析电极反应 写出电极 反应式

整理归纳

相加得 总反应

正极: 得电子,化合价降低,还原反应

原电池

负极: 失电子,化合价升高,氧化反应 阴极: 得电子,化合价降低,还原反应 阳极: 失电子,化合价升高,氧化反应

电解池

考点2:电极反应和总反应方程式的书写

练一练

1.(2011安徽)研究人员最近发现了一种“水”电池,这种电池
能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电,在海水中电池总 反应可表示为:5MnO2 + 2Ag + 2NaCl = Na2Mn5O10 + 2AgCl, 下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是 A.正极反应式:Ag + Cl--e-= AgCl B. 每生成1 mol Na2Mn5O10 转移2 mol电子 C.Na+不断向“水”电池的负极移动 D. AgCl是还原产物 (B)

考点2:电极反应和总反应方程式的书写

练一练

2.(2011全国)铁镍蓄电池又称爱迪生电池,其充、放电按下式进
行:Fe+Ni2O3 +3H2O
放电 充电

Fe(OH)2 +2Ni(OH)2,下列有关 (C)

该电池的说法不正确的是 A. 电池的电解液为碱性溶液,正极为Ni2O3、负极为Fe B. 电池放电时,负极反应为Fe + 2OH--2e-=Fe(OH)2 C. 电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低

D. 电池充电时,阳极反应为2Ni(OH)2+2OH--2e-= Ni2O3+3H2O

考点2:电极反应和总反应方程式的书写

整理归纳

可充电电池:放电时是原电池反应,充电时是电解池反应。
放电时:负极:Fe + 2OH--2e-= Fe(OH)2 (氧化反应) 正极:Ni2O3+3H2O + 2e-=2Ni(OH)2+2OH- (还原反应) 充电时:阴极:Fe(OH)2 + 2e-= Fe + 2OH- (还原反应) 阳极:2Ni(OH)2+2OH--2e-= Ni2O3+3H2O(氧化反应)

两者关系:负极反应式颠倒即为阴极反应式,

正极反应式颠倒即为阳极反应式。

考点3:电化学原理的综合应用

整理归纳

考点3:电化学原理的综合应用

想一想

1. 按如图所示装置进行下列不同的操作,说法不正确的是( D ) A.铁腐蚀的速率由大到小的顺序是: 只闭合K1>只闭合K3>都断开>只闭合K2

B.只接通K1,一段时间后,U形管中
出现白色沉淀 C.只接通K2,U形管左、右两端液面 均下降 D.若只接通K1,一段时间后,漏斗液

面上升;若只接通K2,漏斗液面下降

考点3:电化学原理的综合应用

想一想

2.(2011天津理综10节选)电解法除去Cr2O72- 该法用Fe作电极电

解含Cr2O72- 的酸性废水,随着电解进行,在阴极附近溶液的pH
升高,产生Cr(OH)3沉淀。用Fe作电极的原因为

阳极反应为Fe–2e-=Fe2+

,

提供还原剂Fe2+ ,

在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)

2H+ + 2e-=H2↑
溶液中同时生成的沉淀还有



Fe(OH)3



考点3:电化学原理的综合应用

想一想

3.如图,E为沾有Na2SO4溶液的滤纸, 并加入几滴酚酞。A、B分别为Pt片, 压在滤纸两端,R、S为电池的电极。 M、N是用多微孔的Ni制成的电极材 料,它在碱性溶液中可以视为惰性电 极。G为电流计,K为开关。C、D和 电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤 纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液, 打开K,接通电源一段时间后,C、D中有气体产生。 (1)R为________( 负 填“正”或“负”极)。 (2)A极附近溶液的现象是____________________ ,B极附近发生的 溶液变红 电极反应式为__________________________________ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 。

考点3:电化学原理的综合应用

想一想

3.如图,E为沾有Na2SO4溶液的滤纸, 并加入几滴酚酞。A、B分别为Pt片, 压在滤纸两端,R、S为电池的电极。 M、N是用多微孔的Ni制成的电极材 料,它在碱性溶液中可以视为惰性电 极。G为电流计,K为开关。C、D和 电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤 纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液, 打开K,接通电源一段时间后,C、D中有气体产生。 B (3)滤纸上的紫色点向________( 填“A”或“B”)方移动。 (4)当C、D里的气体产生到一定量时,切断外电源并接通开关K, 经过一段时间,C、D中气体逐渐减少,C中的电极为 , 负 (填“正”或“负”)极,电极反应式为 2H2+4OH--4e-=4H2O 。


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