例如:宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池,电解质溶液是KOH,其中H2为负极,O2为正极,电极反应式为:正极 O2+2H2O+4e—=4OH— 还原反应 负极 2H2+4OH——4e—=4H2O 氧化反应
电解质溶液中的OH—和电极反应式中OH—相对应,符合原子守恒,电荷守恒。
七、金属的腐蚀和防护
金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。
⑴化学腐蚀与电化腐蚀
化学腐蚀 电化腐蚀
条件 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
现象 无电流产生 有微弱电流产生
本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化
联系 两者往往同时发生,电化腐蚀更普遍
⑵析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以Fe为例)
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强(pH<4.3) 水膜酸性很弱或中性
电极反应 负极 Fe-2e—=Fe2+
正极 2H++2e—=H2↑ O2+2H2O+4e—=4OH—
总反应式 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2
⑶金属防护的几种重要方法
改变金属内部的组成结构,将金属制成合金,增强抗腐蚀能力。
②在金属表面覆盖保护保护层,使金属和周围物质隔离开来。
③电化学保护法:利用电化学反应使金属钝化而受到保护,或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。
(4)金属腐蚀速率大小
电解池阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极
八、原电池、电解池、电镀池和精炼池的判断方法
1.单池判断:
Ⅰ原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源;有外加电源的装置一定是电解池,无外加电源的装置一定是原电池。
Ⅱ电解池、电镀池和精炼池的区分关键看阳极材料和电解质溶液。
2.多池组合判断:
①无外电源:一池为原电池,其余为电解池;
②有外电源:全部为电解池或电镀池、精炼池
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【说明】:多池组合时, 一般是含有活泼金属的池为原电池,其余都是在原电池带动下工作的电解池;若最活泼的电极相同时,则两极间活泼性差别较大的是原电池,其余为电解池。
九、电解后pH变化判断
先分析原溶液的酸碱性,再看电极产物:①如果只产生H2而没有O2,则pH变大;②如果只产生O2而无H2,则pH变小;③如果既产生O2又有H2,若原溶液呈酸性,则pH减小;若原溶液呈碱性,则pH增大;若原溶液呈中性,pH不变;④如果既无O2产生也无H2产生,则溶液的pH均趋于7。
十、电化学计算题
解题时要注意电极反应式的正确书写,可根据电解方程式或电极反应式列式求解;还可利用各电极,线路中转移的电子数守恒列等式求解;或者由电解方程式及电极反应式找出关系式,最后根据关系式列式计算。
常见微粒间的计量关系式为:4e?~4H+~4OH?~4Cl?~4Ag+~2Cu2+~2H2~O2~2Cl2~4Ag~2Cu~2H2O。
电化学专题测试题
单选题(2分×24=48分)
1.一定条件下,电解较稀浓度的硫酸,H2O2仅为还原产物,该原理可用于制取双氧水,其电解的化学方程式为:3H2O+3O2 O3+3H2O2。下列有关说法正确的是 ( )
A.电解池的阳极生成双氧水,阴极生成臭氧
B.电解池中硫酸溶液的pH保持不变
C.产生臭氧的电极反应式为3H2O-6e-=O3+6H+
D.产生双氧水的电极反应式为2H2O-2e-= H2O2+2H+
2.将经过酸洗除锈的铁钉,用饱和食盐水浸泡后放入如图所示装置中,
下列叙述正确的是: ( )
A.过一段时间,Ⅱ试管中的导管内水柱上升
B.Ⅰ试管中铁钉由于发生电解反应而被腐蚀
C.铁钉在该装置中被腐蚀的情况随时间的延长而加快
D.Ⅰ试管中铁钉发生反应的一个电极反应式为:2Cl--2e-=Cl2↑
3.下图中能验证用惰性电极电解NaCl溶液(含酚酞)的电解产物的装置的是( 表示直流电源,I表示电流强度,e-表示电子) ( )
4.如下图所示两个装置,溶液体积均为200 mL,开始电解质溶液的浓度均为0.1 mol•L-1,工作一段时间后,测得导线上通过0.02 mol电子,若不考虑盐水解和溶液体积的变化,则下列叙述正确的是( )
A.产生气体的体积:①>②
B.电极上析出固体的质量:①>②
C.溶液的pH变化:①增大,②减小
D.装置②的电极反应式为:
阳极:4OH—-4e-=2H2O+O2↑
阴极:2H++2e-=H2↑
5.下列图示中关于铜电极的连接错误的是 ( )
铜锌原电池 电解精炼铜 镀件上镀铜 电解氯化铜溶液
6.右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。
下列说法不正确的是 ( )
A.从E口逸出的气体是H2
B.从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
C.标准状况下每生成22.4 LCl2,便产生2 mol NaOH
D.电解一段时间后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度
7.有关如右图所示原电池的叙述,正确的是(盐桥中装有含琼胶KCl饱和溶液) ( )
A.反应中,盐桥中的K+会移向CuSO4溶液
B.取出盐桥后,电流计依然发生偏转
C.铜片上有气泡逸出
D.反应前后铜片质量不改变
8.把金属A放入盐B(NO3)2的溶液中,发生如下反应:A+B2+=A2++B,以下叙述正确的是 ( )
A.常温下金属A一定能与水反应,B一定不能与水反应
B.A与B用导线连接后放入酒精中,一定形成原电池
C.A与B用导线连接后放入B(NO3)2的溶液中,一定有电流产生
D.由A与B形成的原电池,A一定是正极,B一定是负极
9.Cu2O是一种半导体材料,基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下,电解总反应为2Cu+H2O Cu2O+H2 。下列说法正确的是( )
A.石墨电极上产生氢气
B.铜电极发生还原反应
C.铜电极接直流电源的负极
D.当有0.1mol电子转移时,有0.1molCu2O生成
10.下列关于电解精炼铜的叙述中不正确的是 ( )
A.粗铜板体作阳极
B.电解时,阳极发生氧化反应,而阴极发生的反应为Cu2++2e-=Cu
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