第一节 原电池与电解池
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文档简介
高中化学竞赛辅导系列——电化学基础
第一节 原电池与电解池
高考要求
1.理解原电池原理、熟记金属活动顺序表
2.了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐方法
3.了解电解和电镀的基本原理及应用
初赛基本要求
电化学。原电池。电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。标准电极电势。用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。电解池的电极符号与电极反应。电解与电镀。电化学腐蚀。常见化学电源。pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应的影响的定性说明。
知识要点
一、原电池与电解池比较：
原电池 电解池
概念 把化学能转变为电能的装置 把电能转变为化学能的装置
形成条件 ⑴活泼性不同的两个电极⑵电解质溶液或熔融电解质⑶形成闭合电路⑷自发氧化还原反应 ⑴两个电极⑵电解质溶液或熔融电解质⑶外接直流电源形成闭合电路⑷在外接直流电源作用下发生氧化还原反应
电极 负极:相对活泼的电极(发生氧化反应)正极:相对不活泼的电极(发生还原反应) 阴极:与电源负极相连的电极(发生还原反应)阳极:与电源正极相连的电极(发生氧化反应)
电子、离子定向移动方向
二、电池符号
图为 Cu - Zn 电池。
左池:锌片插在 1mol·dm-3的 ZnSO4 溶液中。 右池:铜片插在 1 mol·dm-3的 CuSO4 溶液中。 两池之间倒置的 U 形管叫做盐桥(盐桥是由饱和KCl溶液和琼脂装入U形管中制成)。 检流计表明电子从锌片流向铜片。左侧为负极，右侧为正极。
此Cu - Zn 电池可表示如下:
(-)Zn | Zn2+(1mol·dm-3)‖Cu2+(1mol·dm-3) | Cu(+)
负极: Zn-2e-== Zn2+
正极: Cu2++2e-== Cu
总反应: Zn+Cu2+ == Zn2+ + Cu
☆ 写电池符号应注意事项：
正、负极： (－) 左， (+) 右
界面“|”: 单质与“极棒”写在一起，写在“|”外面。
注明离子浓度(c),气态时用分压(p)，
物质状态：固态(s), 液态(l) 等
盐桥: “||”
三、金属腐蚀与防护：
1. 金属腐蚀：金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)反应而腐蚀损耗的过程。
⑴ 本质：金属原子失电子而被氧化
M – ne- ====Mn+
(2) 分类：
①化学腐蚀：
金属与其他物质 直接氧化反应 金属被氧化
(不是电解质溶液)(无电流产生)
②电化腐蚀：
不纯金属或合金 发生原电池反应 活泼金属被氧化
电解质溶液 （有电流产生）
⑶钢铁腐蚀：
铁：负极 水膜(电解质溶液)
碳：正极
分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强（弱酸） 水膜酸性较弱或呈中性
负极反应 Fe –2e- == Fe2+ 2Fe –4e- == 2Fe2+
正极反应 2H+ + 2e- == H2 2H2O + O2 + 4e- == 4OH-
总反应 Fe + 2H+ == Fe2+ + H2 2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3Fe2O3·xH2O
次要 主要
2.金属腐蚀的防护
⑴ 金属腐蚀的原因：金属本身的组成和结构是锈蚀的根据；外界条件(如：温度、湿度、与金属接触的物质)是促使金属锈蚀的客观因素。
⑵ 防护：
①改变金属内部组成结构，可以增强金属耐腐蚀的能力。如：不锈钢。
② 在金属表面覆盖一层保护层，以断绝金属与外界物质接触，达到耐腐蚀的效果。（油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜）
③电化学保护法：牺牲阳极阴极保护法、外加电流阴极保护法。
四、电解及其应用
1.电解的原理:
使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。
电解质在溶解或熔化状态下电离出自由离子，通电时，自由移动的离子定向移动，阳离子移向阴极，在阴极获得电子发生还原反应；阴离子移向阳极，在阳极失去电子发生氧化反应。电解质导电过程就是电解过程。
法拉第(Faraday)定律: 通电于电解质溶液之后,⑴在电极上(即两界面上)发生化学变化的物质的物质的量与通入的电量成正比;⑵若将几个电解池串联,通入一定的电量后,在各个电解电容器池的电极上发生反应的物质其物质的量等同,析出物质质量与其摩尔质量成正比.用式子表示如下:
Q=nzF, m=M
其中F称为法拉第常数,它表示1mol质子的电荷(即1mol电子所带电量的绝对值)
F=NAe=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C
=96484.6C·mol-1≈96500 C·mol-1
2.电解反应离子放电顺序(不考虑浓度等其他因素)
放电：阳离子得电子而阴离子失电的过程。
上述顺序基本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。
⑵阴离子放电顺序
(注明：若阳极材料是金属（除Pt、Au外），电极首先发生氧化反应而进入溶液。)
3.电镀：利用电解原理在某些金属表面镀上一层金属或合金的过程，金属叫镀件，薄层镀层。
阴极：镀件→待镀金属
阳极：镀层金属
电镀液：含有镀层金属离子的溶液。
五、几种常见新型原电池
1.铅蓄电池
(-)Pb|PbSO4(s)|H2SO4(aq)| PbSO4(s)|PbO2(+)
Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
(-) (+)
2. 燃料电池
新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金属板,负极是通入还原剂的一方,正极是通入氧化剂的一方.
如:氢氧燃料电池,电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液:
正极： O2+ 4e- + 2H2O === 4OH-
负极： 2H2 –4e- + 4OH-=== 4H2O
又如：甲烷燃料电池;电解质溶液为氢氧化钾溶液：
正极：2O2 + 8e-+ 4H2O ==8OH-
负极： CH4 + 10OH- -8e- ==CO2- 3 + 7H2O
总反应：CH4 + 2O2 + 2OH- == CO2- 3 + 3H2O
典型例题
例1 指出下列装置哪些是原电池，哪些是电解池。用电池符号表示原电池，并写出原电池和电解池的电极反应与总反应。
例2 铁可与硫酸铜溶液反应,按下述二项要求设计相应的实验装置.
①铁能溶解在硫酸铜溶液中而被还原的铜不能附着在铁片上
②铁不能溶解在硫酸铜溶液中而被还原出的铜不能附着在铁片上
例3 熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在6500℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:
阳极反应式:
阴极反应式:O2+2CO2+4e-=2CO2- 3
总电池反应式:
答案:2CO+2CO2- 3=4CO2+4e-， 2CO+O2=2CO2
例4 用惰性电极电解下列溶液,电解一段时间后,阴极质量增加,电解液的pH下降的是
A.CuSO4 B.AgNO3 C.BaCl2 D.H2SO4
解析:阴极质量增加,说明溶液中含有不活泼金属的阳离子,电解液的pH下降,说明在阳极上是OH-离子放电而使溶液中[H+]增大,溶液中的阴离子应该是含氧酸根离子.综合分析应为AB。
例5 以铁为电极,铜为阴极对足量NaOH溶液电解,一段时间得到了共2molFe(OH)3固体.那么此间共消耗了水 C
A.3mol B.4mol C.5mol D.6mol
错解:阳极 Fe-3e-=Fe3+ 阴极 2H++2e-=H2↑
总式 2Fe+6H2O=2Fe(OH)3+3H2
得出消耗水6mol
正解: Fe+2H2O=2Fe(OH)2+ H2↑ 消耗水4mol 又4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)2消耗水1mol.合计5mol,选C.
例6 通常条件下,电池存在内阻(r).当电池与用电器成回路时,电路中的电流强度I,电池电动势和用电器的电阻(R)间有关系:I=/(R+r).
现将电动势为1.5V,内阻0.1的4节电池串联后接Pt电极,对373mLCuSO4溶液电解.假设体积不变,求10min后的pH(已知两Pt电极间CuSO4电阻为9.6).
解析:以Q作化学-—物理的结合点
I=A=0.6A,
10min通电量Q=It=0.594×10×60C=360C
CuSO4+H2O == Cu+H2SO4+O2↑
n(H+)=2n(Cu2+)=2×=mol
=0.00373mol
C(H+)=0.00373mol/0.00373L=0.01mol/L
pH=2
练习题
1.已知①M+N2+== M2++N ②Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐,阴极先析出M ③N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应:E2++2e=E,N-2e=N2+.则四种金属还原性为
2.目前人们正研究开发一种高能电池—钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极,以Na+导电的β-Al2O3陶瓷作固体电解质,反应为:2Na＋xS Na2Sx，以下说法正确的是
A. 放电时，钠作负极，硫作正极
B. 放电时，钠极发生还原反应
C. 充电时，钠极与外电源的止极相连，硫极与外电源的负极相连
D. 充电时，阳极发生的反应是：Sx2－—2e＝xS
3.用惰性电极电解M(NO3)x溶液,当阴极上增重ag时,阴极上同时产生bLO2(S.T.P).从而可知M的相对原子质量为
A.22.4ax/b B.11.2ax/b C.5.6ax/b D.2.5ax/b
4.两串联电解池,左池放硫酸铜,右池放一定量的某硝酸盐溶液,电解时当左池析出1.6gCu时,右池析出0.45g固体,则右池溶质为
A.AgNO3 B.NaNO3 C.Mg(NO3)2 D.Al(NO3)3
5.用两支惰性电极插入1000mLAgNO3溶液中通电电解.当溶液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程没有H2析出,且电解前后溶液的体积变化不计)电极上析出Ag的质量大约是
A.27mg B.54mg C.108mg D.216mg
6.电子表钮扣电池材料为Zn、Ag2O,反应方程式为:2Ag+Zn(OH)2=Ag2O+Zn+H2O. 为负极，
为正极,电极反应式为:负极 ,正极
7.a今有2H2+O2===2H2O反应,构成燃料电池,则负极应通入 气,正极通入 气,电极反应为:负极 正极
b如把KOH改为H2SO4作导电物质则电极反应:负极____________正极____________
a和b的电池液不同,反应进行后溶液的PH值各有何变化_________________
c.如把H2改CH4.KOH作导电物质则电极反应为:负极_____________________正极_____________
总反应式______________
8.铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH.
9.已知将Cu和石墨棒与导线连接后插入稀硫酸中可形成原电池,请写出电极反应.
10.在50mL0.2mol/LCuSO4溶液中插入两电极(阳极:纯Zn片,阴极:Cu片),通电电解(不考虑水蒸发),则阳极反应式为 ,如不考虑H+在阴极放电,则当电路上有0.04mol电子通过时,阴极增重 g,阴极电极反应式
11.实验测得,电解法将金属离子还原为金属单质,电极通过的电量Q正比于金属物质的量n和离子化合价a的乘积,其比例系数F是个恒量,称为法拉第常数,与金属种类无关.已知:NA=6.02×1023mol-1,电子电量e=1.60×10-19C,Cu式量64.
(1)试求F(电量以库仑为单位,保留三位有效数字)
(2)若电解CuSO4溶液获得1kgCu,通过的电量是多少
(3)电镀法在半径为R的铜球表面均匀镀很薄Ag层,Cu球作 极(阴极或阳极),另一极是什么材料 若电流强度为I,通电时间为t,银的式量为A,Ag的密度为,求镀层的厚度d(用题中符号表示)
练习题答案
1. P>M>N>E 2. AD 3. C 4. A 5. C
6. Zn, Ag2O, Zn+2OH--2e- =Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e- =2Ag+2OH-
7. a.氢;氧;2H2+4OH- -4e-=4H2O;
O2+2H2O+4e=4OH-
b. 2H2-4e-=4H+;O2+4H++4e-=2H2O; a变小,b变大
c. CH4+10OH- -8e-=CO2- 3+7H2O;
_2O2+4H2O+8e-=8OH- ;
CH4+2O2+2KOH=K2CO3 +3H2O.
8. pH=0
9. 负极: Cu-2e-=Cu2+,正极:O2+4H++4e- =4H2O
10. Zn-2e=Zn2+;1.29; Cu2++2e=Cu ,Zn2++2e=Zn
11. (1)Ma++ae-=M,Q=Fan= NAean,
F= e NA=6.02×1023 mol-1×1.60×10-19 C
=9.64×104C·mol-1
(2)Q=naF=(1000/64)×2×9.64×104 C =3.01×106 C
(3)阴,Ag
镀层体积:V=4лR2d m(Ag)=V n(Ag)=4лR2d/A
由电解定律:It=Fan(a=1)
It=F×4лR2dV/A d=(AIt)/(4лR2F
通电
在钢铁表面形成
无数微小原电池
⑻
⑺
⑹
⑸
⑷
⑶
⑵
⑴
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第一节 原电池与电解池
高考要求
1.理解原电池原理、熟记金属活动顺序表
2.了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐方法
3.了解电解和电镀的基本原理及应用
初赛基本要求
电化学。原电池。电极符号、电极反应、原电池符号、原电池反应。标准电极电势。用标准电极电势判断反应的方向及氧化剂与还原剂的强弱。电解池的电极符号与电极反应。电解与电镀。电化学腐蚀。常见化学电源。pH、络合剂、沉淀剂对氧化还原反应的影响的定性说明。
知识要点
一、原电池与电解池比较：
原电池 电解池
概念 把化学能转变为电能的装置 把电能转变为化学能的装置
形成条件 ⑴活泼性不同的两个电极⑵电解质溶液或熔融电解质⑶形成闭合电路⑷自发氧化还原反应 ⑴两个电极⑵电解质溶液或熔融电解质⑶外接直流电源形成闭合电路⑷在外接直流电源作用下发生氧化还原反应
电极 负极:相对活泼的电极(发生氧化反应)正极:相对不活泼的电极(发生还原反应) 阴极:与电源负极相连的电极(发生还原反应)阳极:与电源正极相连的电极(发生氧化反应)
电子、离子定向移动方向
二、电池符号
图为 Cu - Zn 电池。
左池:锌片插在 1mol·dm-3的 ZnSO4 溶液中。 右池:铜片插在 1 mol·dm-3的 CuSO4 溶液中。 两池之间倒置的 U 形管叫做盐桥(盐桥是由饱和KCl溶液和琼脂装入U形管中制成)。 检流计表明电子从锌片流向铜片。左侧为负极，右侧为正极。
此Cu - Zn 电池可表示如下:
(-)Zn | Zn2+(1mol·dm-3)‖Cu2+(1mol·dm-3) | Cu(+)
负极: Zn-2e-== Zn2+
正极: Cu2++2e-== Cu
总反应: Zn+Cu2+ == Zn2+ + Cu
☆ 写电池符号应注意事项：
正、负极： (－) 左， (+) 右
界面“|”: 单质与“极棒”写在一起，写在“|”外面。
注明离子浓度(c),气态时用分压(p)，
物质状态：固态(s), 液态(l) 等
盐桥: “||”
三、金属腐蚀与防护：
1. 金属腐蚀：金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)反应而腐蚀损耗的过程。
⑴ 本质：金属原子失电子而被氧化
M – ne- ====Mn+
(2) 分类：
①化学腐蚀：
金属与其他物质 直接氧化反应 金属被氧化
(不是电解质溶液)(无电流产生)
②电化腐蚀：
不纯金属或合金 发生原电池反应 活泼金属被氧化
电解质溶液 （有电流产生）
⑶钢铁腐蚀：
铁：负极 水膜(电解质溶液)
碳：正极
分类 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强（弱酸） 水膜酸性较弱或呈中性
负极反应 Fe –2e- == Fe2+ 2Fe –4e- == 2Fe2+
正极反应 2H+ + 2e- == H2 2H2O + O2 + 4e- == 4OH-
总反应 Fe + 2H+ == Fe2+ + H2 2Fe + 2H2O + O2 == 2Fe(OH)2
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2= 4Fe(OH)3Fe2O3·xH2O
次要 主要
2.金属腐蚀的防护
⑴ 金属腐蚀的原因：金属本身的组成和结构是锈蚀的根据；外界条件(如：温度、湿度、与金属接触的物质)是促使金属锈蚀的客观因素。
⑵ 防护：
①改变金属内部组成结构，可以增强金属耐腐蚀的能力。如：不锈钢。
② 在金属表面覆盖一层保护层，以断绝金属与外界物质接触，达到耐腐蚀的效果。（油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜）
③电化学保护法：牺牲阳极阴极保护法、外加电流阴极保护法。
四、电解及其应用
1.电解的原理:
使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。
电解质在溶解或熔化状态下电离出自由离子，通电时，自由移动的离子定向移动，阳离子移向阴极，在阴极获得电子发生还原反应；阴离子移向阳极，在阳极失去电子发生氧化反应。电解质导电过程就是电解过程。
法拉第(Faraday)定律: 通电于电解质溶液之后,⑴在电极上(即两界面上)发生化学变化的物质的物质的量与通入的电量成正比;⑵若将几个电解池串联,通入一定的电量后,在各个电解电容器池的电极上发生反应的物质其物质的量等同,析出物质质量与其摩尔质量成正比.用式子表示如下:
Q=nzF, m=M
其中F称为法拉第常数,它表示1mol质子的电荷(即1mol电子所带电量的绝对值)
F=NAe=6.022×1023mol-1×1.6022×10-19C
=96484.6C·mol-1≈96500 C·mol-1
2.电解反应离子放电顺序(不考虑浓度等其他因素)
放电：阳离子得电子而阴离子失电的过程。
上述顺序基本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。
⑵阴离子放电顺序
(注明：若阳极材料是金属（除Pt、Au外），电极首先发生氧化反应而进入溶液。)
3.电镀：利用电解原理在某些金属表面镀上一层金属或合金的过程，金属叫镀件，薄层镀层。
阴极：镀件→待镀金属
阳极：镀层金属
电镀液：含有镀层金属离子的溶液。
五、几种常见新型原电池
1.铅蓄电池
(-)Pb|PbSO4(s)|H2SO4(aq)| PbSO4(s)|PbO2(+)
Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
(-) (+)
2. 燃料电池
新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金属板,负极是通入还原剂的一方,正极是通入氧化剂的一方.
如:氢氧燃料电池,电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液:
正极： O2+ 4e- + 2H2O === 4OH-
负极： 2H2 –4e- + 4OH-=== 4H2O
又如：甲烷燃料电池;电解质溶液为氢氧化钾溶液：
正极：2O2 + 8e-+ 4H2O ==8OH-
负极： CH4 + 10OH- -8e- ==CO2- 3 + 7H2O
总反应：CH4 + 2O2 + 2OH- == CO2- 3 + 3H2O
典型例题
例1 指出下列装置哪些是原电池，哪些是电解池。用电池符号表示原电池，并写出原电池和电解池的电极反应与总反应。
例2 铁可与硫酸铜溶液反应,按下述二项要求设计相应的实验装置.
①铁能溶解在硫酸铜溶液中而被还原的铜不能附着在铁片上
②铁不能溶解在硫酸铜溶液中而被还原出的铜不能附着在铁片上
例3 熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在6500℃下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:
阳极反应式:
阴极反应式:O2+2CO2+4e-=2CO2- 3
总电池反应式:
答案:2CO+2CO2- 3=4CO2+4e-， 2CO+O2=2CO2
例4 用惰性电极电解下列溶液,电解一段时间后,阴极质量增加,电解液的pH下降的是
A.CuSO4 B.AgNO3 C.BaCl2 D.H2SO4
解析:阴极质量增加,说明溶液中含有不活泼金属的阳离子,电解液的pH下降,说明在阳极上是OH-离子放电而使溶液中[H+]增大,溶液中的阴离子应该是含氧酸根离子.综合分析应为AB。
例5 以铁为电极,铜为阴极对足量NaOH溶液电解,一段时间得到了共2molFe(OH)3固体.那么此间共消耗了水 C
A.3mol B.4mol C.5mol D.6mol
错解:阳极 Fe-3e-=Fe3+ 阴极 2H++2e-=H2↑
总式 2Fe+6H2O=2Fe(OH)3+3H2
得出消耗水6mol
正解: Fe+2H2O=2Fe(OH)2+ H2↑ 消耗水4mol 又4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)2消耗水1mol.合计5mol,选C.
例6 通常条件下,电池存在内阻(r).当电池与用电器成回路时,电路中的电流强度I,电池电动势和用电器的电阻(R)间有关系:I=/(R+r).
现将电动势为1.5V,内阻0.1的4节电池串联后接Pt电极,对373mLCuSO4溶液电解.假设体积不变,求10min后的pH(已知两Pt电极间CuSO4电阻为9.6).
解析:以Q作化学-—物理的结合点
I=A=0.6A,
10min通电量Q=It=0.594×10×60C=360C
CuSO4+H2O == Cu+H2SO4+O2↑
n(H+)=2n(Cu2+)=2×=mol
=0.00373mol
C(H+)=0.00373mol/0.00373L=0.01mol/L
pH=2
练习题
1.已知①M+N2+== M2++N ②Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐,阴极先析出M ③N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应:E2++2e=E,N-2e=N2+.则四种金属还原性为
2.目前人们正研究开发一种高能电池—钠硫电池，它是以熔融的钠、硫为两极,以Na+导电的β-Al2O3陶瓷作固体电解质,反应为:2Na＋xS Na2Sx，以下说法正确的是
A. 放电时，钠作负极，硫作正极
B. 放电时，钠极发生还原反应
C. 充电时，钠极与外电源的止极相连，硫极与外电源的负极相连
D. 充电时，阳极发生的反应是：Sx2－—2e＝xS
3.用惰性电极电解M(NO3)x溶液,当阴极上增重ag时,阴极上同时产生bLO2(S.T.P).从而可知M的相对原子质量为
A.22.4ax/b B.11.2ax/b C.5.6ax/b D.2.5ax/b
4.两串联电解池,左池放硫酸铜,右池放一定量的某硝酸盐溶液,电解时当左池析出1.6gCu时,右池析出0.45g固体,则右池溶质为
A.AgNO3 B.NaNO3 C.Mg(NO3)2 D.Al(NO3)3
5.用两支惰性电极插入1000mLAgNO3溶液中通电电解.当溶液的pH从6.0变为3.0时(设电解过程没有H2析出,且电解前后溶液的体积变化不计)电极上析出Ag的质量大约是
A.27mg B.54mg C.108mg D.216mg
6.电子表钮扣电池材料为Zn、Ag2O,反应方程式为:2Ag+Zn(OH)2=Ag2O+Zn+H2O. 为负极，
为正极,电极反应式为:负极 ,正极
7.a今有2H2+O2===2H2O反应,构成燃料电池,则负极应通入 气,正极通入 气,电极反应为:负极 正极
b如把KOH改为H2SO4作导电物质则电极反应:负极____________正极____________
a和b的电池液不同,反应进行后溶液的PH值各有何变化_________________
c.如把H2改CH4.KOH作导电物质则电极反应为:负极_____________________正极_____________
总反应式______________
8.铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH.
9.已知将Cu和石墨棒与导线连接后插入稀硫酸中可形成原电池,请写出电极反应.
10.在50mL0.2mol/LCuSO4溶液中插入两电极(阳极:纯Zn片,阴极:Cu片),通电电解(不考虑水蒸发),则阳极反应式为 ,如不考虑H+在阴极放电,则当电路上有0.04mol电子通过时,阴极增重 g,阴极电极反应式
11.实验测得,电解法将金属离子还原为金属单质,电极通过的电量Q正比于金属物质的量n和离子化合价a的乘积,其比例系数F是个恒量,称为法拉第常数,与金属种类无关.已知:NA=6.02×1023mol-1,电子电量e=1.60×10-19C,Cu式量64.
(1)试求F(电量以库仑为单位,保留三位有效数字)
(2)若电解CuSO4溶液获得1kgCu,通过的电量是多少
(3)电镀法在半径为R的铜球表面均匀镀很薄Ag层,Cu球作 极(阴极或阳极),另一极是什么材料 若电流强度为I,通电时间为t,银的式量为A,Ag的密度为,求镀层的厚度d(用题中符号表示)
练习题答案
1. P>M>N>E 2. AD 3. C 4. A 5. C
6. Zn, Ag2O, Zn+2OH--2e- =Zn(OH)2 Ag2O+H2O+2e- =2Ag+2OH-
7. a.氢;氧;2H2+4OH- -4e-=4H2O;
O2+2H2O+4e=4OH-
b. 2H2-4e-=4H+;O2+4H++4e-=2H2O; a变小,b变大
c. CH4+10OH- -8e-=CO2- 3+7H2O;
_2O2+4H2O+8e-=8OH- ;
CH4+2O2+2KOH=K2CO3 +3H2O.
8. pH=0
9. 负极: Cu-2e-=Cu2+,正极:O2+4H++4e- =4H2O
10. Zn-2e=Zn2+;1.29; Cu2++2e=Cu ,Zn2++2e=Zn
11. (1)Ma++ae-=M,Q=Fan= NAean,
F= e NA=6.02×1023 mol-1×1.60×10-19 C
=9.64×104C·mol-1
(2)Q=naF=(1000/64)×2×9.64×104 C =3.01×106 C
(3)阴,Ag
镀层体积:V=4лR2d m(Ag)=V n(Ag)=4лR2d/A
由电解定律:It=Fan(a=1)
It=F×4лR2dV/A d=(AIt)/(4лR2F
通电
在钢铁表面形成
无数微小原电池
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