文档介绍：学案电化学基础
要点一原电池的工作原理及应用
【例1】有一种MCFC型燃料电池,其所用燃料为H2
和空气,电解质为熔融的K2CO3。电池的总反应
为:2H2+O2 2H2O,负极反应为H2+CO -2e-
H2O+CO2。下列说法正确的是( )
--4e- 2H2O+O2↑
,电池中CO 的物质的量将逐渐减少
,氢气应该在负极处进入
、负极、熔融的K2CO3后再
到正极,形成闭合回路
解析用总反应减去负极反应可得出正极反应为2CO2+O2+4e- 2CO ,A错;由总反应知最终生成的物质是水,这不会导致CO 的物质的量发生变化,B错;工作中H2是还原剂,应该在负极失去电子,C对;电子只能通过导线转移,D错。
答案 C
变式训练1 固体氧化物燃料电池(SOFC)以固体氧化物(可通过O2-)作为电解质。其工作原理如图所示:
下列关于固体燃料电池的有关说法正确的是( )
,电极反应式为O2+4e- 2O2-
,则接触面上发生的反应为
H2+2OH--2e- 2H2O
,则接触面上发生的反应为:
C2H4+6O2--12e- 2CO2+2H2O
解析由原电池原理知,a为负极,b为正极,内电路O2-作导电微粒,可知A、B错误;H2在负极上反应时,H2-2e-+O2- H2O。
D
要点二电解池的工作原理及应用
【例2】1 L K2SO4和CuSO4的混合溶液中,c(SO )
=2 mol/L,用石墨作电极电解此溶液,通电一段
时间后,两极均收集到(标况下) L气体,则
原溶液中K+浓度为( )
mol/L mol/L
mol/L mol/L
解析当阴极有气体即H2生成时,说明Cu2+已经完
全放电;而阳极始终是OH-放电, L气
体是O2。阳极反应为4OH--4e- 2H2O+O2↑,
阴极反应为Cu2++2e- Cu,2H++2e- H2↑。
变式训练2 电解液是由物质的量之比为1∶2的硫酸铜和盐酸组成的混合溶液,下列有关说法不正确的是( )
,电极反应不可能有2Cl--2e- Cl2↑
,阴、阳两极产生的气体的体积比
可能≥1∶1
,阴、阳两极产生的气体的体积比
可能≤1∶1
根据得失电子守恒原理有:
×2+n(Cu2+)×2,n(Cu2+)=1 mol,c(Cu2+)=1 mol/L。根
据电荷守恒原理得:c(Cu2+)×2+c(K+)×1=c(SO ) ×2,
c(K+)=2 mol/L。
D
答案 D
、铜作阳极,电解后期发生的反应为
Cu+2HCl CuCl2+H2↑
解析当阳极是铜时,阳极上放电的是铜本身,阴极上先是Cu2+放电,但因溶液中Cu2+的浓度不变,故后期仍是Cu2+放电,A对;用石墨作电极进行电解时,由离子放电顺序知,开始相当于直接电解CuCl2,阴极生成的是单质铜,而阳极生成的是氯气,后来就是电解硫酸溶液,本质上是电解水,阴、阳两极上生成的氢气、氧气体积之比为2∶1,因此整个电解过程中开始阳极产生的气体多,后来阴极产生的气体多,B、C对。
答案 D
要点三电化学腐蚀与防护
【例3】位于美国纽约港外海岛上的“自由女神”历
来被认为是美国民主自由的象征,但据报道“她”
现在“病”得相当严重。由于时间长久,女神像
的铜外壳与支撑女神像的铁支架之间的毛毡已丧
失隔离作用,导致铁支架一层又一层地被锈蚀,
蓬松的氧化铁使支架体积膨胀,致使铁支架被撑
断。对产生此现象的原因解释不正确的是( )
、铜及周围介质构
成原电池导致的
(OH)2+
2H2O+O2 4Fe(OH)3
,“女神”可能会在更长时
间内保持“健康状态”
解析海岛上空气比较潮湿且含有一定量的电解质,与铁、铜一起构成原电池,从而加速了金属的腐蚀,其中铁为负极,放电后生成的Fe2+与正极上生成的OH-结合生成Fe(OH)2,Fe(OH)2易被空气氧化为Fe(OH)3,A、B正确;干燥条件下电化学腐蚀无法发生,D正确;金属腐蚀主要是电化学腐蚀。
答案 C
变式训练3 在世界海运史上曾发生过一件悲剧,一艘名叫“阿那吉纳号”的货轮满载着精铜矿砂,在日本海行驶中突然发生大面积漏水,最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水