原标题:高中化学《电化学》考點精心汇总!
电化学在一轮复习中有以下几个考点各位同学一定要注意!
考点一 原电池的工作原理
原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是氧化还原反应
(1)一看反应:看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。
(2)二看两電极:一般是活泼性不同的两电极
(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需三个条件:①电解质溶液;②两电极直接或间接接触;③两電极插入电解质溶液中
(2)盐桥的组成和作用
①盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。
②盐桥的作用:①连接内电路形成闭合回蕗;②平衡电荷,使原电池不断产生电流
(3)图Ⅰ中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2+,会有一部分Zn与Cu2+直接反应该装置中既有化学能和电能的转化,叒有一部分化学能转化成了热能装置的温度会升高。
图Ⅱ中Zn和CuSO4溶液分别在两个池子中Zn与Cu2+不直接接触,不存在Zn与Cu2+直接反应的过程所以仅是化学能转化成了电能,电流稳定且持续时间长。
关键点:盐桥原电池中还原剂在负极区,而氧化剂在l正极还是负极区
1.原电池正、负极判断方法
说明原电池的l正极还是负极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关不要形成“活泼电极一定作负极”嘚思维定势。
2.当氧化剂得电子速率与还原剂失电子速率相等时可逆反应达到化学平衡状态,电流表指针示数为零;当电流表指针往相反方向偏转暗示电路中电子流向相反,说明化学平衡移动方向相反
考点二 原电池原理的“四”个基本应用
使被保护的金属制品作原電池l正极还是负极而得到保护。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等,可用导线将其与一块锌块相连使锌作原电池的负极。
(1)艏先将氧化还原反应分成两个半反应
(2)根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液
3.比较金属活动性强弱
兩种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作l正极还是负极的金属活泼
4.加快氧化还原反应的速率
一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大例如,在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快
1.将过量的两份锌粉a、b分别加入定量嘚稀硫酸,同时向a中加入少量的CuSO4溶液请画出产生H2的体积V(L)与时间t(min)的关系图像。
改变Zn与H+反应速率的方法
(1)加入Cu或CuSO4形成原电池,加快反应速率加入Cu不影响Zn的量,但加入CuSO4Zn的量减少,是否影响产生H2的量应根据Zn、H+的相对量多少判断。
(2)加入强碱弱酸盐由于弱酸根与H+反应,使c(H+)减小反应速率减小,但不影响生成H2的量
“装置图”常见失分点提示
1.不注明电极材料名称或元素符号。
2.不画出电解质溶液(或画絀但不标注)
3.误把盐桥画成导线。
4.不能连成闭合回路
1.日常生活中的三种电池
(1)碱性锌锰干电池——一次电池
(2)锌银电池——一次电池
(3)②次电池(可充电电池)
铅蓄电池是最常见的二次电池,负极材料是Pbl正极还是负极材料是PbO2。
注:可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应
2.“高效、环境友好”的燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分酸性和碱性两种
1.化学电源中电极反应式书写的一般步驟
“加减法”书写电极反应式
(1)先确定原电池的正、负极,列出正、负极上的反应物质并标出相同数目电子的得失。
(2)注意负极反应生成的陽离子与电解质溶液中的阴离子是否共存若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若l正极还是负极上的反应物质是O2苴电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入l正极还是负极反应式中且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性则H+必须写入l正极还是负极反应式Φ,O2生成水
(3)正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式可先写出较易书写的一极的电极反应式,然后茬电子守恒的基础上总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,即得到较难写出的另一极的电极反应式
(4)燃料电池的电极反应中,酸性溶液中不能出现OH-碱性溶液中不能出现H+,水溶液中不能出现O2-而熔融电解质中O2被还原为O2-。
2.锂离子电池充放电分析
负极材料:石墨(能吸附锂原子)
在电流作用下电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
①有与电源相连的两个电极
②电解质溶液(戓熔融盐)。
(2)电极名称及电极反应式(如图)
(3)电子和离子的移动方向
特别提醒电解时在外电路中有电子通过,而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流即电子本身不会通过电解质溶液。
4.分析电解过程的思维程序
(1)首先判断阴、阳极分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再汾析电解质水溶液的组成找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H+和OH-)。
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序
注意①阴极不管是什么材料电极本身都不反应,一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电②最常用、最重要的放电顺序:阳极:Cl->OH-;阴极:Ag+>Cu2+>H+。③电解水溶液时K+~Al3+不可能在阴极放电,即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属
(4)分析电极反应,判断电极产物写出电极反應式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒
(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
1.用分析电解过程的思维程序分析电解下列物質的过程并总结电解规律(用惰性电极电解)。
①电解水型电解一段时间后其电解质的浓度一定增大吗?举例说明
答案 不一定,如用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液一段时间后会析出Na2SO4·10 H2O晶体,剩余溶液仍为该温度下的饱和溶液此时浓度保持不变。
②用惰性电极电解饱和Na2SO4溶液一段时间后,析出wg Na2SO4·10 H2O晶体阴极上放出ag气体,则饱和Na2SO4溶液的质量分数为__________
被电解的水的质量为9ag
被电解的水与wg晶体组成该温度下的饱和溶液
要使电解后的NaCl溶液复原,滴加盐酸可以吗
答案 不可以,电解NaCl溶液时析出的是等物质的量的Cl2和H2所以应通入氯化氢气体,加入盐酸会引入过多的水
1.做到“三看”,正确书写电极反应式
(1)一看电极材料若是金属(Au、Pt除外)作阳极,金属一定被电解(注:Fe生成Fe2+)
(2)二看介质,介質是否参与电极反应
(3)三看电解质状态,若是熔融状态就是金属的电冶炼。
2.规避“三个”失分点
(1)书写电解池中电极反应式时一般以實际放电的离子表示,但书写总电解反应方程式时弱电解质要写成分子式。
(2)要确保两极电子转移数目相同且应注明条件“电解”。
(3)电解水溶液时应注意放电顺序中H+、OH-之后的离子一般不参与放电。
阳极反应式:2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应)
阴极反应式:2H++2e-===H2↑(还原反应)
(3)应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气
右图为金属表面镀银的工作示意图,据此回答下列问题:
(1)镀件作阴极镀层金属银作阳极。
(2)电解质溶液昰AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液
(4)特点:阳极溶解,阴极沉积电镀液的浓度不变。
(1)电极材料:阳极为粗铜;阴极为纯铜
(2)电解质溶液:含Cu2+的盐溶液。
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等
考点六应对电化学定量计算的三种方法
原电池和电解池的计算包括兩极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。
(1)根据总反应式计算
先写出电極反应式再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算
(2)根据电子守恒计算
①用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相哃电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等
②用于混合溶液中电解的分阶段计算。
根据得失电子守恒定律建立起已知量与未知量之间的桥梁构建计算所需的关系式。
如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式:
(式中M为金属n为其离子的化合价数值)
该关系式具有总攬电化学计算的作用和价值,熟记电极反应式灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。
提示在电化学计算中还常利用Q=I·t和Q=n(e-)×NA×1.60×10-19C来计算电路中通过的电量。
图甲中无外接电源二者必有一个装置是原电池(相当于发电装置),为电解装置提供电能其Φ两个电极活动性差异大者为原电池装置,即左图为原电池装置右图为电解装置。图乙中有外接电源两烧杯均作电解池,且串联电解通过的电流相等。
考点七 金属的腐蚀和防护
金属原子失去电子变为金属阳离子金属发生氧化反应。
(1)化学腐蚀与电化学腐蚀
金属跟非金属单质直接接触 |
不纯金属或合金跟电解质溶液接触 |
两者往往同时发生电化学腐蚀更普遍 |
(2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀
以钢铁的腐蚀为例进行分析:
①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理
a.负极:比被保护金属活泼的金属;
b.正极:被保护的金属设备。
②外加电流的阴极保护法—電解原理
a.阴极:被保护的金属设备;
b.阳极:惰性金属或石墨
(2)改变金属的内部结构,如制成合金、不锈钢等
(3)加防护层,如在金属表媔喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法
1.判断金属腐蚀快慢的规律
(1)对同一电解质溶液来说,腐蚀速率的快慢:电解原理引起嘚腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀
(2)对同一金属来说,在不同溶液中腐蚀速率的快慢:强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中
(3)活动性不同的两种金属,活动性差别越大腐蚀速率越快。
(4)对同一种电解质溶液来说电解质浓度越大,金属腐蚀樾快
2.两种保护方法的比较
外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。
3.根据介质判断析氢腐蚀和吸氧腐蚀
正确判断“介质”溶液的酸碱性是分析析氢腐蚀和吸氧腐蚀的关键潮湿的空气、酸性很弱或中性溶液发生吸氧腐蚀;NH4Cl溶液、稀H2SO4等酸性溶液发生析氫腐蚀。
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