2018届二轮复习电化学课件（82张）（全国通用）

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第 14 章 电化学 考点 37 原电池原理 考点 38 化学电源 考点 39 电解原理及其应用 考点 40 金属的腐蚀和防护 考点 41 电化学综合 考点 37 原电池原理 考法 1 原电池的判断 考法 2 原电池正、负极的判断 考法 3 原电池电极反应式的书写 考法 4 原电池原理的应用 ① 能自发进行的氧化还原反应。 ② 两个活动性不同的电极 ( 燃料电池的两 个电极可以相同 ) 。 ③ 形成闭合回路。 1. 原电池 (1) 定义 把化学能转化为电能的装置。 (2)原电池的形成条件 水果电池 图甲和图乙是铜锌原电池装置示意图。 电极名称 负极 正极 电极材料 锌片 铜片 电极反应 Zn － 2e － = = == Zn 2 ＋ Cu 2 ＋ ＋ 2e － = = == Cu 反应类型 氧化反应 还原反应 电子流向 由锌片沿导线流向铜片 2. 原电池 的工作 原理 【 注意 】 无论在原电池中还是在电解池中， 电子均不能通过电解质溶液 。 3. 原电池工作时导电粒子流向 电子流向(外电路)：负极→导线→正极(电流方向与电子流向相反)。 离子流向(内电路)：阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。 例 [ 浙江理综 2016·11 ， 6 分 ] 　金属 (M) 空气电池 ( 如图 ) 具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为 4M ＋ n O 2 ＋ 2 n H 2 O===4M(OH) n 。已知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是 ( 　　 ) 例 1 例   例 1   C 例 1   2. 依据原电池的形成条件判断 (1) 一看电极： 两极为导体，且存在活动性差异； (2) 二看溶液： 两极插入溶液中； (3) 三看回路： 形成闭合回路或两极直接接触； (4) 四看本质： 看能否发生氧化还原反应。 考法1　原电池的判断 1. 分析有无外接直流电源，有外接直流电源的为电解池，无外接直流电源的才可能为原电池。 例 2 下列装置中，能构成原电池的是 。 【 解 】 A 能构成原电池； B 不能构成原电池，因为酒精是非电解质； C 不能构成原电池，因 Fe 、 Cu 与 Na 2 SO 4 溶液不反应； D 能构成原电池，这是两极直接接触的原电池； E 也能构成原电池，但若把左、右烧杯中溶质对换，就不能构成原电池，因氧化剂必须在正极烧杯中； F 能构成原电池，左边为正极 ( 因氧化剂 Fe 3 ＋ 在左烧杯中 ) ，右边为负极 ( 因还原剂 I - 在右烧杯中 ) 。 A 判断方法 负极 正极 ① 电极材料 较活泼金属 较 不活泼金属或石墨 ② 通入物 通入还原剂的电极 通入氧化剂的电极 ③ 两极反应类型 发生氧化反应的电极 发生还原反应的电极 ④ 电子流向 ( 或电流方向 ) 电子流出的电极 ( 或电流流入的电极 ) 电子流入的电极 ( 或电流流出的电极 ) ⑤ 离子流向 阴离子流向的电极 阳离子流向的电极 ⑥ 电极质量变化 质量减小的电极 质量增加的电极 ⑦ 有无气泡 — 有气泡产生的 电极 考法2　原电池正、负极的判断 考法2　原电池正、负极的判断 【 注意 】 (1) 金属的活动性受所处环境的影响。如 Mg 、 Al 的活动性： 在中性或酸性溶液中活动性 Mg ＞ Al ；而在碱性溶液中 ， Al 可以与 OH － 反应，而 Mg 不反应，所以 Mg 与 Al 用导线连接后放入 NaOH 溶液中， Al 是负极， Mg 是正极 。 (2) Fe 、 Cu 相连，浸入稀 HNO 3 中， Fe 作负极；浸在浓 HNO 3 中， Cu 作负极 (Fe 发生钝化 ) 。 [ 课标 Ⅱ 理综 2016·11,6 分 ]Mg-AgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是 ( 　　 ) A ．负极反应式为 Mg-2e － Mg 2 ＋ B ．正极反应式为 Ag ＋ +e － Ag C ．电池放电时， Cl － 由正极向负极迁移 D ．负极会发生副反应 Mg ＋ 2H 2 O Mg(OH) 2 ＋ H 2 ↑ 例 3 【 解析 】 该原电池中， Mg 作负极，发生反应： Mg - 2e － Mg 2 ＋ ， A 正确； AgCl 在正极放电，电极反应式为 AgCl ＋ e － Ag ＋ Cl － ， B 错误； Cl － 带有负电荷，电池放电时在电解质溶液中由正极向负极移动， C 正确； Mg 是活泼金属，能与水发生反应，故负极发生的副反应为 Mg ＋ 2H 2 O Mg(OH) 2 ＋ H 2 ↑ ， D 正确。 B 1 . 用“三步法”书写电极反应式 考法3　原电池电极反应式的书写 例 4 有人设计出利用 CH 4 和 O 2 的反应，用铂作电极，在 KOH 溶液中构成原电池。电池的总反应类似于 CH 4 在 O 2 中燃烧的反应，则正、负极的电极反应式分别为 ___________________________________ 。 【 解 】 CH 4 在铂电极上发生类似于 CH 4 在 O 2 中燃烧的反应，即 CH 4 →CO 2 ，生成的 CO 2 与 KOH 反应生成 K 2 CO 3 ，碳元素的化合价升高，失去电子，即 CH 4 在负极上发生氧化反应，电极反应式为 CH 4 ＋ 10OH - -8e - CO 3 2- +7H 2 O ； O 2 在正极上发生还原反应，得到电子，电极反应式为 O 2 +2H 2 O+4e - 4OH - 。 O 2 +2H 2 O+4e - 4OH - CH 4 ＋ 10OH - -8e - CO 3 2- +7H 2 O (1)书写步骤 ①步骤一：写出电池总反应式，标出电子转移的方向和数目( n e - )。 ②步骤二：找出正、负极，失电子的电极为负极；确定溶液的酸碱性。 ③步骤三：写电极反应式。 负极反应：还原剂－ n e - = = == 氧化产物 正极反应：氧化剂＋ n e - = = == 还原产物 考法3　原电池电极反应式的书写 2．总反应式法书写电极反应式 考法3　原电池电极反应式的书写 2．总反应式法书写电极反应式 (2)书写技巧 若某电极反应式较难写时，可先写出较易写的电极反应式，然后根据得失电子守恒，用总反应式减去较易写的电极反应式，即得较难写的电极反应式。 例 5 CH 3 OCH 3 ( 二甲醚 ) 酸性燃料电池中： 总反应式： CH 3 OCH 3 +3O 2 2CO 2 +3H 2 O 正极： 3O 2 +12H + +12e - 6H 2 O 负极： CH 3 OCH 3 +3H 2 O-12e - 2CO 2 ＋ 12H + 【 注意 】 (1) 溶液酸、碱性不同 ,O 、 H 元素的存在形式不同： 水溶液中不能出现 O 2- ; 非水溶液中可有独立的 O 2- ; 酸性溶液中 , 不能出现 OH - ; 碱性溶液中 , 不能出现 H + ; 中性溶液中 , 反应物不能出现 H + 和 OH - , 但产物可以出现 OH - 或 H + 。 (2) 要注意“电极产物与电解质 ( 即介质 ) 是否反应” “负极产物与正极产物是否反应”。 考法3　原电池电极反应式的书写 3. 利用电极反应判断电解质溶液的 pH 变化 （ 1 ）若电极反应消耗 OH - ( 或 H + ) ，则电极周围电解质溶液的 pH 减小（或增大）。 （ 2 ）若电极反应生成 OH - ( 或 H + ) ，则电极周围电解质溶液的 pH 增大（或减小）。 （ 3 ）若总反应的结果是消耗 OH - （或 H + ) 或生成 OH - （或 H + ) ，则电解质溶液的 pH 减小（或增大）或增大（或减小）。 （ 4 ）若两极消耗等物质的量的 OH - 和 H + ，则电解质溶液的 pH 变化规律随电解质溶液酸碱性的不同而不同。 考法4　原电池原理的应用 1 . 加快氧化还原反应的速率 一个自发的氧化还原反应，设计成原电池时，反应速率 会 增大 。 2 . 用于比较金属的活动性强弱 两种金属分别作原电池的两极时， 一般 情况下 作负极的金属比作正极的金属活泼 。 (1)根据一个氧化还原反应的方程式，将其 拆 分为氧化反应和还原反应两个半反应。 (2)根据原电池反应特点，结合两个半反应，选择合适的电极材料和电解质溶液设计原电池。 考法4　原电池原理的应用 3 . 设计原电池 4 . 用于金属的防护 使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。 ［浙江选考化学 2017 年 4 月 ·17,2 分］银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理： Zn+Ag 2 O+H 2 O = = == Zn(OH) 2 +2Ag 。其工作示意图如下。下列说法不正确的是（ ） A.Zn 电极是负极 B.Ag 2 O 电极发生还原反应 C.Zn 电极的电极反应式： Zn-2e - +2OH - = = == Zn(OH) 2 D. 放电前后电解质溶液的 pH 保持不变 例 2 【 解析 】 已知电池的总反应为 Zn+Ag 2 O+H 2 O = = == Zn(OH) 2 +2Ag ， Zn 从 0 价变为 +2 价，化合价升高，失去电子，故 Zn 电极为负极， A 正确； Ag 2 O 中 Ag 从 +1 价变为 0 价，化合价降低，得到电子，发生还原反应， B 正确；在碱性条件下， Zn 2+ 与 OH - 结合生成 Zn(OH) 2 ，故负极反应式为 Zn-2e - +2OH - = = == Zn(OH) 2 ， C 正确；根据总反应可知，反应中 H 2 O 被不断地消耗，电解质溶液中 OH - 浓度增大，所以放电后溶液的 pH 增大， D 错误。 D 例 2 ［浙江选考化学 2017 年 4 月 ·17,2 分］银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理： Zn+Ag 2 O+H 2 O = = == Zn(OH) 2 +2Ag 。其工作示意图如下。下列说法不正确的是（ ） A.Zn 电极是负极 B.Ag 2 O 电极发生还原反应 C.Zn 电极的电极反应式： Zn-2e - +2OH - = = == Zn(OH) 2 D. 放电前后电解质溶液的 pH 保持不变   例 4 【 解析 】 根据化合价升降判断， Zn 的化合价只能升高，即发生氧化反应，故 Zn 为电池的负极， K 2 FeO 4 为电池的正极， A 正确； KOH 溶液为电解质溶液，电极反应中不会有大量 H + 参与， B 错误；该原电池总反应为 3Zn+2K 2 FeO 4 +8H 2 O = = == 2Fe(OH) 3 +3Zn(OH) 2 +4KOH ，反应消耗了 H 2 O ，生成了 KOH ，故该电池放电过程中电解质溶液的浓度增大， C 错误；电池工作时 OH - 向负极迁移， D 正确。 AD 银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了 Ag 2 S 的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．处理过程中银器一直保持恒重 B ．银器为正极， Ag 2 S 被还原生成单质银 C ．该过程中总反应为 2Al+3Ag 2 S = = == 6Ag+Al 2 S 3 D ．黑色褪去的原因是黑色 Ag 2 S 转化为白色 AgCl 例 5 【 解析 】 结合题中叙述，由 “ 电化学原理 ” 可知 Ag 2 S - Al - NaCl 溶液形成原电池，其中一定是 Ag 2 S 作正极，发生还原反应得到 Ag ，即正极反应式为 Ag 2 S + 2e - = = == 2Ag + S 2 - ，负极反应式为 Al - 3e - = = == Al 3 + ；电解质溶液中发生反应 Al 3 + + 3H 2 O Al(OH) 3 + 3H + ， S 2 - 与 H + 结合生成 H 2 S ，使 Al 3 + + 3H 2 O Al(OH) 3 + 3H + 的平衡右移，最终生成 Al(OH) 3 沉淀。 B 例 5 银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了 Ag 2 S 的缘故。根据电化学原理可进行如下处理：在铝质容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去。下列说法正确的是 ( 　　 ) A ．处理过程中银器一直保持恒重 B ．银器为正极， Ag 2 S 被还原生成单质银 C ．该过程中总反应为 2Al+3Ag 2 S = = == 6Ag+Al 2 S 3 D ．黑色褪去的原因是黑色 Ag 2 S 转化为白色 AgCl 考点 38 化学电源 考法 5 燃料电池电极反应式的书写 考法 6 可充电电池的反应规律 1 . 一次电池 ( 1 )碱性锌锰电池 碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO 2 ，电解质是KOH，其电极反应如下： 负极： Zn+2OH - -2e - = = == Zn(OH) 2 ； 正极： 2MnO 2 +2H 2 O+2e - = = == MnOOH+2OH - ； 总反应： Zn+2MnO 2 +2H 2 O = = == 2MnOOH+Zn(OH) 2 。 1 . 一次电池 ( 2 ) 银锌 电池   锂电池是用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl 4 )溶解在亚硫酰氯(SOCl 2 )中组成。其电极反应如下： (3)锂电池   1 . 一次电池 2．二次电池 (1)最常见的二次电池是铅蓄电池，其正极覆盖PbO 2 ，负极覆盖Pb，电解质是 30% H 2 SO 4 溶液。 (2) 铅蓄电池放电时的电极反应式 负极： Pb+SO 4 2- -2e - = = == PbSO 4 ； 正极： PbO 2 +4H + +SO 4 2- +2e - = = == PbSO 4 +2H 2 O ； 总反应： Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 = = == 2PbSO 4 +2H 2 O 。 2．二次电池 (3) 铅蓄电池充电时的电极反应式 阴极： PbSO 4 +2e - = = == Pb+SO 4 2- ； 阳极： PbSO 4 +2H 2 O-2e - = = == PbO 2 +4H + +SO 4 2- ； 总反应： 2PbSO 4 +2H 2 O = = == Pb+PbO 2 +2H 2 SO 4 。 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分为酸性和碱性两种： 种类 酸性 碱性 负极反应式 2H 2 - 4e - = = == 4H + 2H 2 + 4OH - - 4e - = = == 4H 2 O 正极反应式 O 2 + 4H + + 4e - = = == 2H 2 O O 2 + 2H 2 O + 4e - = = == 4OH - 电池反应式 2H 2 + O 2 = = == 2H 2 O 3 . 燃料电池 (1) 若电解质溶液显酸性，在电极反应式中不能出现 OH - 。 (2) 若电解质溶液显碱性，在电极反应式中不能出现 H + 。 考法5　燃料电池电极反应式的书写 1 . 书写燃料电池的电极反应式时 的 注意事项 2 . 常见两种燃料电池电极反应式的书写 该电池将金属铂片插入 KOH 溶液中作电极，在两极上分别通入甲烷和氧气。 (1) 甲烷 - 氧气燃料电池电极反应式的书写 负极： CH 4 +10OH - -8e - = = == CO 3 2- +7H 2 O ； 正极： 2O 2 +4H 2 O+8e － = = == 8OH - ； 总反应： CH 4 +2O 2 +2KOH = = == K 2 CO 3 +3H 2 O 。 该电池中导电离子是 熔融的 氧化物中的O 2 - 。 2 . 常见两种燃料电池电极反应式的书写 (2)丁烷 - 氧化物燃料电池电极反应式的书写     例 6   D 原电池的电极反应和总反应都必须遵循 原子守恒、电荷守恒和得失电子守恒 。 考法6　可充电电池的反应规律 【 注意 】 可充电电池充电时原负极必然要发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接电源的负极；同理，原正极连接源的正极，作阳极。简记为：负连负，正连正。 1．可充电电池有充电和放电两个过程，放电是原电池反应，充电是电解池反应。 2．放电时的负极反应和充电时的阴极反应、放电时的正极反应和充电时的阳极反应互为逆反应。 ［课标 Ⅲ 理综 2017·11,6 分］全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S 8 材料，电池反应为： 16Li+xS 8 = = == 8Li 2 S x （ 2≤x≤8 ）。下列说法错误的是（ ） A. 电池工作时，正极可发生反应： 2Li 2 S 6 +2Li + +2e - = = == 3Li 2 S 4 B. 电池工作时，外电路中流过 0.02mol 电子，负极材料减重 0.14 g C. 石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性 D. 电池充电时间越长，电池中的 Li 2 S 2 的量越多 例 7   D 例 10 ［课标 Ⅲ 理综 2017·11,6 分］全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石墨烯的 S 8 材料，电池反应为： 16Li+xS 8 = = == 8Li 2 S x （ 2≤x≤8 ）。下列说法错误的是（ ） A. 电池工作时，正极可发生反应： 2Li 2 S 6 +2Li + +2e - = = == 3Li 2 S 4 B. 电池工作时，外电路中流过 0.02mol 电子，负极材料减重 0.14 g C. 石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性 D. 电池充电时间越长，电池中的 Li 2 S 2 的量越多 考点 39 电解原理及其应用 考法 7 电解池阴、阳极的判断 考法 8 电解产物的判断 考法 9 惰性电极的电解规律 考法 10 电极反应式的书写 利用电化学方法在硬币表面沉积的铜结晶 (3)电极及电极反应 1 . 电解池 (1)电解池： 把电能转化为化学能的装置。 (2)构成条件 ①有与直流电源相连的两个电极； ②电解质溶液(或熔融盐)； ③形成闭合回路。 ① 电子： 从电源负极流出后，流向电解池阴极； 从电解池的阳极流出，流向电源的正极。 ②离子： 阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。 1 . 电解池 (4)电子和离子的移动方向 【 说明 】 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，即电子本身不通过电解质溶液。 ①原理：电镀是一种特殊的电解，用含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液，用待镀的金属制品作阴极，镀层金属作阳极。 ②特点：一增 ( 阴极 ) ，一减 ( 阳极 ) ，一不变 ( 电镀液的浓度 ) ，且阴极与阳极质量变化相等。 2．电解原理的应用 (1)氯碱工业 (2) 电镀 2．电解原理的应用 (3)电解精炼铜 ① 电极材料： 阳极为粗铜，阴极为纯铜 。 ②电解质溶液：含 Cu 2 ＋ 的盐溶液。 ③电极反应式 2．电解原理的应用 (3)电解精炼铜 ④ 阳极泥的形成 在电解过程中，活动性位于铜之后的银、金等杂质，难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解，所以当阳极的铜等金属失去电子变成阳离子溶解之后，金、银等以金属单质的形式沉积在电解槽底部，形成阳极泥。 ⑤电解精炼必备条件 a ． 两极材料： 含杂质的金属作阳极，纯金属作阴极。 b ． 电解质溶液的选取： 含有相应金属离子的盐溶液。 (4) 电冶金 利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属 Na 、 Ca 、 Mg 、 Al 等。 2．电解原理的应用 3. 电解和电离的区别与联系 电解 电离 发生条件 受直流电的作用，阴、阳离子在两极上失、得电子 电解质受热或受水分子的作用（无需通电） 特性 电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程 ；温度升高，电解质溶液的导电能力增强，电解速率加快 电解质电离时，发生了物理变化 [ 课标 Ⅰ 理综 2016·11 ， 6 分 ] 三室式电渗析法处理含 Na 2 SO 4 废水的原理如图所示，采用惰性电极， ab 、 cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的 Na ＋ 和 SO 4 2 － 可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是 ( 　　 ) 例 1 3   例 1 3   B 考法 7 　电解池阴、阳极的判断 1 ．阳极的判断 2 ．阴极的判断 ［课标 Ⅱ 理综 2017·11,6 分］用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为 H 2 SO 4 -H 2 C 2 O 4 混合溶液。下列叙述错误的是（ ） A. 待加工铝质工件为阳极 C. 阴极的电极反应式为 Al 3+ +3 e- ===== Al B. 可选用不锈钢网作为阴极 D. 硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 例 10   C 考法 8 　电解产物的判断 (1) 如果是活性电极 ( 除 Au 、 Pt 以外的金属材料作电极 ) ，电极材料失电子，生成金属阳离子。 (2) 如果是惰性电极 (Pt 、 Au 、石墨 ) ，要依据阴离子放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序： 1 . 阳极产物的判断   考法 8 　电解产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断。 阳离子放电顺序： 2 . 阴极产物的判断   考法 9 　惰性电极的电解规律 考法 9 　惰性电极的电解规律 （续表） [ 北京理综 2016·12,6 分 ] 用石墨电极完成下列电解实验。 例 11 　 【 解析 】 实验一可以看作两个电解池串联， a 为阴极， c 为阳极， d 为阴极， b 为阳极。 a 、 d 均为阴极，溶液中的阳离子即水中的 H + 放电生成 H 2 和 OH - ， 试纸变蓝， A 正确； b 为阳极， b 处变红，说明有 H ＋ 生成，即水中的 OH - 放电生成 O 2 和 H 2 O ， 局部褪色，说明 Cl - 放电生成 Cl 2 ，溶于水中生成 HCl 和 HClO ， HClO 使试纸局部褪色，即 b 处溶液中的 OH - 与 Cl - 同时放电， B 错误； c 处铁作阳极，活性电极作阳极，优先失电子： Fe-2e - = = == Fe 2+ ， C 正确；由实验一原理，可知实验二中形成 3 个电解池 (1 个球的两面分别为阴、阳两极 ) ， m 处为阴极，相当于电镀铜原理， m 处有铜析出。 例 13 用石墨电极完成下列电解实验。 B 考法 10 　电极反应式的书写 1 . 两种常用书写方法 (1)根据装置书写 ①根据电源正、负极确定阴、阳两极→确定阳极是否是活性金属电极→根据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。 ②在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并，即得总反应式。 ① 找出发生氧化反应和还原反应的物质 → 两电极名称和反应物 → 利用得失电子守恒分别写出两电极反应式。 ② 若写出一电极反应式，而另一电极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。 考法 10 　电极反应式的书写 1 . 两种常用书写方法 (2)由氧化还原反应方程式书写电极反应式 (1) 书写电解池中电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写电解池总反应式时，弱电解质要写成分子式。 (2) 书写总反应式时，要确保阴、阳两极 电子转移数目相等 ，且注明条件“ 通电 ”。 (3) 电解水溶液时，应注意放电顺序，位于 H + 、 OH - 之后的离子一般不参与放电。 考法 10 　电极反应式的书写 2 . 三个易失分点 铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及 X- 射线防护材料等。回答下列问题： (1)PbO 2 与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为 。 (2)PbO 2 可由 PbO 与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为 ____ _ ； PbO 2 也可以通过石墨为电极， Pb(NO 3 ) 2 和 Cu(NO 3 ) 2 的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 ，阴极上观察到的现象是 ；若电解液中不加入 Cu(NO 3 ) 2 ，阴极发生的电极反应式为 ，这样做的主要缺点是 。 例 1 2 【 解析 】 (1) 从题给信息“生成黄绿色气体”可确定有 Cl 2 产生，再根据 Cl 元素化合价升高，判断 Pb 元素化合价降低，从而得出反应的化学方程式为 PbO 2 +4HCl( 浓 ) PbCl 2 +Cl 2 ↑+2H 2 O 。 (2) 从题中信息知： PbO 与 ClO - 反应生成 PbO 2 ，由得失电子守恒可知，氯元素化合价降低，在碱性条件下，氯元素不可能以 Cl 2 形式存在，所以只能为 -1 价的 Cl - ，从而得出离子方程式为 PbO+ClO - ===== PbO 2 +Cl - ；从所给信息知：阳极 Pb 2+ 失电子，生成 PbO 2 ，再用原子守恒、电荷守恒可写出其电极反应式为 Pb 2+ +2H 2 O-2e - ===== PbO 2 ↓+4H + ；阴极上离子得电子的能力是 Cu 2+ ＞ Pb 2+ ＞ H + ( 水 ) ，所以阴极反应式为 Cu 2+ +2e - ===== Cu↓ ；若没有 Cu 2+ ，阴极反应式为 Pb 2+ +2e - ===== Pb↓ ， Pb 2+ 不能被充分利用。 例 14 例 14 铅及其化合物可用于蓄电池、耐酸设备及 X- 射线防护材料等。回答下列问题： (1)PbO 2 与浓盐酸共热生成黄绿色气体，反应的化学方程式为 。 (2)PbO 2 可由 PbO 与次氯酸钠溶液反应制得，反应的离子方程式为 ____ _ ； PbO 2 也可以通过石墨为电极， Pb(NO 3 ) 2 和 Cu(NO 3 ) 2 的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为 ，阴极上观察到的现象是 ；若电解液中不加入 Cu(NO 3 ) 2 ，阴极发生的电极反应式为 ，这样做的主要缺点是 。 PbO 2 +4HCl( 浓 ) PbCl 2 +Cl 2 ↑+2H 2 O PbO+ClO - = = = == PbO 2 +Cl － Pb 2+ +2H 2 O-2e - = === = PbO 2 ↓+4H + 石墨上包上铜镀层 Pb 2+ +2e - = = == Pb↓ 不能有效利用 Pb 2 ＋ 考点 40 金属的腐蚀和防护 考法 11 金属腐蚀的一般规律 考法 12 金属腐蚀的防护措施 (1) 化学腐蚀与电化学腐蚀 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接 触到的物质 直接反应 不纯金属接触到电解质溶液发生原电池反应 本质 M － n e － = = == M n ＋ M － n e － = = == M n ＋ 现象 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 普遍性： M － n e － = = == M n ＋ ，电化学腐 蚀比化学腐蚀普遍得多，腐蚀速率更快，危害也更严重 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。 2 ．金属腐蚀的类型 1 ． 金属腐蚀的性质 吸氧腐蚀 析氢腐蚀 条件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强 负极反应 Fe － 2e - = = == Fe 2 ＋ 正极反应 O 2 ＋ 2H 2 O ＋ 4e - = = == 4OH - 2H + ＋ 2e - = = == H 2 ↑ 总反应 2Fe ＋ O 2 ＋ 2H 2 O = = == 2Fe (OH) 2 4Fe (OH) 2 ＋ O 2 ＋ 2H 2 O = = == 4Fe (OH) 3 Fe ＋ 2H + = = == Fe 2 + ＋ H 2 ↑ 金属的腐蚀和防护 (2)吸氧腐蚀与析氢腐蚀(以钢铁为例分析) 金属的腐蚀和防护 (3) 金属腐蚀的防护 金属腐蚀的防护可通过改变腐蚀过程本身实现，也可通过表面形成保护层防止金属材料直接接触腐蚀介质实现。 (3) 对由同一正、负极构成的原电池 ( 如 Fe - Cu 原电池 ) ： ①电解质的氧化能力越强，负极金属越易被腐蚀。 ②电解质中起氧化作用的离子相同时，该离子浓度越大，负极金属腐蚀速率越快。 ③溶液的导电能力越强，负极金属越易被腐蚀。 考法 11 金属腐蚀的一般规律 (1)对同一电解质溶液 ，金属腐蚀速率快慢 ： 电解引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。 (2)在原电池中，电解质 溶液 相同时，两极的活 泼 性差别越大，负极金属越易被腐蚀。 考法 11 金属腐蚀的一般规律 (4) 纯度越高的金属，腐蚀的速率越慢 ( 纯金属几乎不被腐蚀 ) 。 (5) 一般情况下不纯的金属或合金在潮湿的空气中腐蚀的速率远大于在干燥、隔绝空气条件下腐蚀的速率。 (6) 吸氧腐蚀是金属腐蚀的主要形式。 ［浙江选考化学 2016 年 10 月 ·17,2 分］在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总反应的化学方程式： 2Fe+2H 2 O+O 2 ===== 2Fe(OH) 2 ， Fe(OH) 2 进一步被氧气氧化为 Fe(OH) 3 ，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是 ( ) 例 14 A. 铁片发生还原反应而被腐蚀 B. 铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域 C. 铁片腐蚀中负极发生的电极反应： 2H 2 O+O 2 +4e - ===== 4OH - D. 铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀 【 解析 】 金属腐蚀是金属被氧化的过程， A 项错误；铁锈主要在正极附近生成，而铁被腐蚀最严重的区域则是在负极附近， B 项错误；铁片腐蚀过程中负极发生氧化反应，电极反应式为 Fe-2e - ===== Fe 2+ ， C 项错误；铁片发生电化学腐蚀的原因是铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池， D 项正确。 D 1 . 改变金属的内部结构 (1) 牺牲阳极的阴极保护法 —— 原电池原理 (2) 外加电流的阴极保护法 —— 电解原理 考法 12 金属腐蚀的防护措施 如可根据不同的用途选用不同的金属或非金属制成合金。 2 . 覆盖保护层 如可以采用喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离。 3 . 使用电化学保护法 ［课标 Ⅰ 理综 2017·11,6 分］支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（ ） 例 15 A. 通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B. 通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C. 高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D. 通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 【 解析 】 由题干可知，高硅铸铁为惰性辅助阳极，与直流电源的正极相连，钢管桩作电解池的阴极，与直流电源的负极相连，通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零，钢管桩得到保护， A 正确；通电后，外电路中电子由高硅铸铁经导线流向正极，再由电源的负极经导线流向钢管桩，故通电后外电路中电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩， B 正确；高硅铸铁为惰性辅助阳极，只起到传递电流的作用，不会被损耗， C 错误；通入的保护电流要根据海水中电解质的浓度、温度等环境条件变化进行调整，从而有效保护钢管桩， D 正确。 例 15 ［课标 Ⅰ 理综 2017·11,6 分］支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是（ ） 例 16 A. 通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B. 通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C. 高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D. 通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 C 考点 41 电化学综合 考法 13 电化学装置的判断技巧和应用 考法 14 电化学的综合计算 原电池、电解池和电镀池的比较 原电池 电解池 电镀池 定义 将化学能转化成电能的装置 将电能转化成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀一层其他金属 ( 或合金 ) 的装置 装置举例 形成条件 ① 活泼性不同的两电极； ② 电解质溶液 ( 电极插入其中，并能与电极发生自发的氧化还原反应 ) ； ③ 形成闭合回路 ① 两电极接直流电源； ② 两电极插入电解质溶液中； ③形成闭合回路 ① 镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极； ② 电镀液必须含有镀层金属的离子 ( 电镀过程浓度不变 ) 电极名称 负极：氧化反应，金属或氢气等还原性物质失电子；正极：发生还原反应，溶液中的阳离子或氧气等氧化学物质得电子 阳极：发生氧化反应，溶液中的阴离子或金属电极失电子； 阴 极：发生还原反应，溶液中的阳离子得电子 阳极：金属失电子；阴极：电镀液中镀层金属阳离子得电子 ( 水电离产生的 H ＋ 及 OH － 一般不放电 ) 电子流向 考法 13 　电化学装置的判断和应用 1 ．电化学装置的判断 (1) 有电源的装置为电解池，其余的是原电池； (2) 有多个电化学装置直接连接时，其中 金属活动性相差最大的装置作原电池 ，其余装置作电解池。 (1) 在原电池中 负极金属活动性强于正极金属 活动性。 (2) 在电解池的阳极上 先放电的阴离子的还原性强于后放电的 阴离子的还原性。 (3) 在电解池的 阴极上先放电的阳离子的氧化性强于后放电的 阳离子的氧化性。 考法 13 　电化学装置的判断和应用 2 ．根据装置判断金属或阴、阳离子的活动性   例 16 【 解析 】 根据题意可知，该电解池反应的实质是氮气和氢气反应生成氨气，故氢气为还原剂，发生氧化反应，通入氢气的 Pd 电极 b 为阳极， A 错误；阴极发生还原反应，其反应式为 N 2 +6H + +6e - 2NH 3 ， B 正确；电解池中， H + 由阳极向阴极迁移， C 正确；观察装置图可知，陶瓷可以传递氢离子，同时可以隔离 N 2 和 H 2 ， D 正确。 A 考法 14 　电化学的综合计算 电化学的综合计算包括：两极产物的定量计算、溶液 pH 及物质的量浓度的计算、元素的相对原子质量和测定阿伏加德罗常数的计算、根据电荷量求产物的量、根据产物的量求电荷量等。通常采用下列三种方法： 1 ．根据电子守恒法计算 用于串联电路的阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是 电路上转移的电子数目相等 。 根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，得出计算所需的关系式。 考法 14 　电化学的综合计算 2 ．根据总反应式计算 先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。 3 ．根据关系式法 酸性锌锰干电池是一种一次电池，外壳为金属锌，中间是碳棒，其周围是由碳粉、 MnO 2 、 ZnCl 2 和 NH 4 Cl 等组成的糊状填充物。该电池放电过程产生 MnOOH 。回收处理该废电池可得到多种化工原料。有关数据如下表所示 [ 溶解度 /(g/100 g 水 )] ： 例 17