二轮复习专题专讲专练：电化学原理.ppt

[例1]　(2012年高考海南卷)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)若每个电池甲烷通入量为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＝9.65×104C·mol－1，列式计算)，最多能产生的氯气体积为________L(标准状况)。 [解析]　(1)甲烷燃料电池的总离子反应方程式为：CH4＋2O2＋2OH－===CO ＋3H2O，正极反应式为2O2＋4H2O＋8e－===8OH－，负极反应式由总反应式减去正极反应式即可得到；(2)由图示可知，甲烷燃料电池中通入CH4的一极为负极，因而与之相连的b电极为阴极，产生的气体为氢气；(3)1 mol甲烷被氧化失去电子8 mol，电量为8×9.65×104C，题中虽有两个燃料电池，但电子的转移只能用一个电池的甲烷量计算，可根据CH4～8e－～4Cl2计算出标准状况下产生氯气的体积为4 L。 [答案]　(1)O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 1．原电池的正负极、电解池的阴阳极的判断 (1)原电池的正负极 ①根据组成原电池的两极电极材料判断，一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。 ②据电子流动方向或电流方向判断，电子流动方向：由负极→正极；电流方向：由正极→负极。 ③根据原电池里电解质溶液中离子的移动方向判断，在原电池的电解质溶液内，阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动。 ④根据原电池两极发生的变化判断，原电池的负极总是失电子，发生氧化反应；而正极总是得电子，发生还原反应。 (2)电解池的阴阳极 ①根据所连接的外加电源判断，与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。 ②据电子流动方向判断，电子流动方向为：电源负极→阴极→阳极→电源正极。 ③根据电解池里电解质溶液中离子的定向移动方向判断，在电解池的电解质溶液内，阳离子向阴极移动，而阴离子向阳极移动。 ④根据电解池两极产物判断，一般情况下： 阴极上的现象是：析出金属(质量增重)或有无色气体(H2)放出； 阳极上的现象是：有非金属单质生成，呈气态的有Cl2、O2或电极质量减轻(活性电极作阳极)。 2．电极反应式及总反应方程式的书写 (1)原电池中电极反应式 ①分析两极情况，直接书写电极反应式，并将两极反应式相加得总反应方程式； ②已知总反应方程式，可根据氧化还原情况，首先写出较易书写的一极的电极反应式，然后用总反应方程式减去前者，即得另一极的电极反应式。 (2)电解池中的电极反应式 3．离子移动的方向 1．(2011年高考新课标全国卷)铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为： Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2 下列有关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 解析：由铁镍蓄电池放电时的产物全部是碱可知，电解液为碱性溶液，放电时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，故Fe为负极，Ni2O3为正极，A正确。放电时，Fe失电子被氧化，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2，B正确。充电时，阴极发生还原反应，电极反应为Fe(OH)2＋2e－===Fe＋2OH－，pH增大，C错误。充电时，阳极发生氧化反应，电极反应为2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O，D正确。 答案：C [例2]　(1)(2011年高考天津卷节选)电解法除去Cr2O 该法用Fe做电极电解含Cr2O 的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液pH升高，产生Cr(OH)3沉淀。 ①用Fe做电极的原因为_____________________________________。 ②在阴极附近溶液pH升高的原因是(用电极反应解释)________，溶液中同时生成的沉淀还有________。 (2)(2011年高考四川卷)用吸收H2后的稀土储氢合金作为电池负极材料(用MH表示)，NiO(OH)作为电池正极材料，KOH溶液作为电解质溶液，可制得高容量、长寿命的镍氢电池。电池充放电时的总反应为：