电极方程式的书写.pptx

电极方程式的书写与计算电极方程式的书写与计算高考化学重难点专项讲解高考化学重难点专项讲解1考纲要求考纲要求1、了解原电池和电解池的工作原理，了解原电池和电解池的工作原理，能能写出电极反应和电池反应方程式。写出电极反应和电池反应方程式。2、了解常见化学电源的种类及其工作原了解常见化学电源的种类及其工作原理。理。3、理解金属发生电化学腐蚀的原因，金理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。近三年高考电化学的主要特点近三年高考电化学的主要特点（1）注重基础）注重基础：判断电极、电极反应、电解判断电极、电极反应、电解产物以及产物以及电极反应的书写。电极反应的书写。（2）起点高）起点高：电化学、氧化还原反应、特别电化学、氧化还原反应、特别是新型电池等联系，考查的是新型电池等联系，考查的知识有一定的综合知识有一定的综合度。度。（3）注重实际）注重实际：电化学知识与生产、生活知：电化学知识与生产、生活知识识(如金属的腐蚀与防护、铜的电解精炼、氯碱如金属的腐蚀与防护、铜的电解精炼、氯碱工业工业)以及新科技知识相结合以及新科技知识相结合。原电池正、负极的确定原电池正、负极的确定由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强（针对电解质溶液而由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强（针对电解质溶液而言）的金属为负极（一般地，负极材料与电解质溶液要发生反应），言）的金属为负极（一般地，负极材料与电解质溶液要发生反应），相对活泼性较差的金属或导电的非金属等为正极。相对活泼性较差的金属或导电的非金属等为正极。由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或质量不断减少，该由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，则此电极为负极；若某一电极上有气体产生、电电极发生氧化反应，则此电极为负极；若某一电极上有气体产生、电极的质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，则此电极为正极。极的质量不断增加或不变，该电极发生还原反应，则此电极为正极。根据实验现象确定：一般可以根据电极附近指示剂（石蕊、酚酞、根据实验现象确定：一般可以根据电极附近指示剂（石蕊、酚酞、湿润的湿润的KI淀粉等）的显色情况来分析推断该电极发生的反应情况，淀粉等）的显色情况来分析推断该电极发生的反应情况，是氧化反应还是还原反应，是是氧化反应还是还原反应，是H+还是还是OH或或I等放电，从而确定正、等放电，从而确定正、负极。负极。如两极都是惰性电极（一般用于燃料电池），则可根据原电池原如两极都是惰性电极（一般用于燃料电池），则可根据原电池原理分析，发生氧化反应的气体（或对应物质）所对应的一极为负极，理分析，发生氧化反应的气体（或对应物质）所对应的一极为负极，燃料电池中则通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极。燃料电池中则通入燃料的一极为负极，通入氧气的一极为正极。如果题目给定的是图示装置，可根据电子流动方向或其它提示来如果题目给定的是图示装置，可根据电子流动方向或其它提示来分析正、负极。分析正、负极。1、原电池电极反应式书写的一般步骤、原电池电极反应式书写的一般步骤书写电极反应式原电池的电极名称一旦确定，书写电极反应式原电池的电极名称一旦确定，则相应电极的电极反应式也随之确定。但书写电则相应电极的电极反应式也随之确定。但书写电极反应式时还需注意以下几点：极反应式时还需注意以下几点：两极电极反应式若要相加时则电子得失数目必两极电极反应式若要相加时则电子得失数目必须相等。须相等。注意溶液的性质注意溶液的性质(溶液的酸碱性溶液的酸碱性)。看负极反应。看负极反应生成的阳离子或产物与电解质溶液中的阴离子是生成的阳离子或产物与电解质溶液中的阴离子是否能反应，若能反应，则继续反应并将两步反应否能反应，若能反应，则继续反应并将两步反应方程式相加得到该电极反应式中。方程式相加得到该电极反应式中。例1、以Al、空气，海水为能源的海水电池。负极：正极：总：例2、甲醇、空气（含CO2），与碳酸锂熔融盐燃料电池。负极：正极：总：例例3、有人设计以、有人设计以Pt和和Zn为电极材料，埋入人为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。体内作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的它依靠跟人体内体液中含有一定浓度的溶解氧溶解氧、H+和和Zn2+进行工作，试写出该电池的两极反进行工作，试写出该电池的两极反应式。应式。负极：负极：正极：正极：注重实际注重实际例例4、用金属、用金属铂片铂片插入插入KOH溶液中作电极，溶液中作电极，在两极上分别通入甲烷和氧气，形成甲烷在两极上分别通入甲烷和氧气，形成甲烷氧气燃料电池，试写出该电池的两极反应式。氧气燃料电池，试写出该电池的两极反应式。负极：负极：正极：正极：总反应：总反应：燃料电池中正极反应式的书写：燃料电池中正极反应式的书写：1、电解质溶液为、电解质溶液为中性、碱性或弱酸性中性、碱性或弱酸性O2+2H2O+4e-=4OH-O2+4H+4e-=2H2O（熟记）（熟记）若正极上的反应物质一般都是若正极上的反应物质一般都是O23、电解质溶液为熔融氧化物，能传导、电解质溶液为熔融氧化物，能传导O2-O2+4e-=O2-4、电解质溶液为质子交换膜，能传导、电解质溶液为质子交换膜，能传导H+O2+4H+4e-=2H2O2、电解质溶液为、电解质溶液为酸性酸性5、电解质溶液为熔融碳酸盐，能传导、电解质溶液为熔融碳酸盐，能传导CO32-O2+4e-+2CO2=2CO32-1、AlCuNaHCO3溶液构成的原电池中，溶液构成的原电池中，铝电极铝电极为为极，电极反应为：极，电极反应为：练习练习1负负负极负极正极正极总反应总反应带盐桥的原电池:2、2012四川四川11一种基于一种基于酸性酸性燃料电池原理设计燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH4e+H2O=CH3COOH+4H。下列有关说法正确的是。下列有关说法正确的是A.检测时，电解质溶液中的检测时，电解质溶液中的H向负极移动向负极移动B.若有若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气氧气C.电池反应的化学方程式为：电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2OD.正极上发生的反应是：正极上发生的反应是：O2+4e+2H2O=4OHc高考题型高考题型已知反应已知反应AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O是可逆反应。设计如是可逆反应。设计如图装置图装置(C1、C2均为石墨电极），分别进行下述操作：均为石墨电极），分别进行下述操作：向向B烧杯中逐滴加入浓盐酸烧杯中逐滴加入浓盐酸向向B烧杯中逐滴加入烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液结果发现电流计指针溶液结果发现电流计指针均发生偏转。均发生偏转。据此，下列判断正确的是据此，下列判断正确的是A操作操作I过程中，过程中，C1为正极为正极B操作操作过程中，盐桥中的过程中，盐桥中的K+移向移向B烧杯溶液烧杯溶液C操作操作I过程中，过程中，C2棒上发生的反应为：棒上发生的反应为：AsO43-+2H+2e-=AsO33-+H2OD操作操作过程中，过程中，C1棒上发生的反应为：棒上发生的反应为：2I-=I2+2e-电解池中电极反应式的书写小结电解池中电极反应式的书写小结1、看阳极材料，如果阳极是、看阳极材料，如果阳极是活泼电极活泼电极（金属活动顺序表（金属活动顺序表Ag以前），是以前），是阳极自身失电子阳极自身失电子。注意阳离子与电解质溶液能否。注意阳离子与电解质溶液能否反应。若能反应，则应把两步反应相加写入阳极反应式。反应。若能反应，则应把两步反应相加写入阳极反应式。2、如果阳极是、如果阳极是惰性电极惰性电极（Pt、Au、石墨），电解质溶液、石墨），电解质溶液中的阴离子放电，根据离子的中的阴离子放电，根据离子的放电顺序放电顺序书写电极反应式。书写电极反应式。阴离子失去电子被氧化的顺序为：阴离子失去电子被氧化的顺序为：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子含氧酸根离子F-。3、阴极上阳离子得到电子发生还原反应被还原的顺序为：、阴极上阳离子得到电子发生还原反应被还原的顺序为：Ag+Fe3+Cu2+（酸电离出的（酸电离出的H+）Fe2+Zn2+（水电离出（水电离出的的H+）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。（注：在水溶液中（注：在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+这些活泼金属阳这些活泼金属阳离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用离子不被还原，这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态电解无水熔融态盐或氧化物而制得）。盐或氧化物而制得）。阳极：阳极：阴极：阴极：总反应式：总反应式：例例1、写出用石墨作电极，电解、写出用石墨作电极，电解CuSO4溶液溶液写出电极反应式及总反应方程式。写出电极反应式及总反应方程式。例例2Na2FeO4是一种既能杀菌、消毒是一种既能杀菌、消毒,又能絮凝净又能絮凝净水的水处理剂水的水处理剂,其电解制法如下图所示其电解制法如下图所示,请根据图示请根据图示分析分析:Fe电极与电源的电极与电源的极相连，电极式为极相连，电极式为。Fe6e-+8OH-=FeO42-+4H2O正正例例3（2013广州一模广州一模31（4）电解）电解Na2HPO3溶液也可得溶液也可得到亚磷酸，装置示意图如下：到亚磷酸，装置示意图如下：阴极的电极反应式为阴极的电极反应式为.产品室中反应的离子产品室中反应的离子方程式为方程式为.2H+2e=H2（2分）分）HPO32+2H+=H3PO3（2分）分）或：或：HPO32+H+=H2PO3、H2PO3+H+=H3PO3（各（各1分）分）阳极阳极阴极阴极4、（、（2011广东广东32）（）（4）镀铝电解池镀铝电解池中，金属中，金属铝为铝为极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主极，熔融盐电镀中铝元素和氯元素主要以要以AlCl4和和Al2Cl7形式存在，铝电极的主要形式存在，铝电极的主要电极反应式为电极反应式为：Al-3e-+7AlCl4=4Al2Cl7巩固练习巩固练习阳阳5、（2013江门一模）江门一模）(5)工业上还可用电解法制备重工业上还可用电解法制备重铬酸钠，其装置示意图如右：铬酸钠，其装置示意图如右：阴极发生的电极反应式为：阴极发生的电极反应式为：阳极发生的电极反应式为：阳极发生的电极反应式为：巩固练习巩固练习2H+2e=H2（2分）分）4OH-4e=O2+2H2O（2分）分）提示：选修提示：选修4p262CrO42-+2H+Cr2O72-+H2O例例5熔融状态下，熔融状态下，Na单质和单质和FeCl2能组成可充电电能组成可充电电池（装置示意图如下），反应原理为：池（装置示意图如下），反应原理为：2Na+FeCl2Fe+2NaCl放电时，电池的正极反应式为放电时，电池的正极反应式为_：充电时，充电时，_（写物质名称）电极接电源的负极；（写物质名称）电极接电源的负极；该电极的反应方程式为：该电极的反应方程式为：_：Fe2+2e=FeNaNa+e=Na5、2012海南海南16(9分分)新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电新型高效的甲烷燃料电池采用铂为电极材料，两电极上分别通入极材料，两电极上分别通入CH4和和O2，电解质为，电解质为KOH溶液。某研溶液。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：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甲烷燃料电池正极、负极的电极反应分别为、。(2)闭合闭合K开关后，开关后，a、b电极上均有气体产生其中电极上均有气体产生其中b电极上得到的是电极上得到的是，电解氯化钠溶液的总反应方程式，电解氯化钠溶液的总反应方程式为为；2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl22O2+4H2O+8e-=8OH-CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OH2电解 巩固练习巩固练习6、蓄电池在放电时起原电池的作、蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生用，在充电时起电解池的作用。下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是()A放电时，放电时，Fe是负极，是负极，NiO2是正极是正极 B蓄电池的电极可以浸入某中酸性电解质溶液中蓄电池的电极可以浸入某中酸性电解质溶液中C充电时，阴极上的电极反应为：充电时，阴极上的电极反应为：D放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动 答案：答案：B B、D D。原电池和电解池的计算包括：两极产物的定量计算、溶液的计算、相对原子质量的计算和阿伏伽德罗常数测定的计算、根据电荷守恒量求产物的量与根据产物的量求电荷量。不论那类计算，均可以概括以下三类方法：二二有关电化学的计算有关电化学的计算 1、根据电子守恒法计算：依据是电路中转移的电子数目、根据电子守恒法计算：依据是电路中转移的电子数目相等。用于串联电路、阴阳两极产物、正负极产物、电相等。用于串联电路、阴阳两极产物、正负极产物、电荷量等类型的计算。荷量等类型的计算。2、根据总反应式计算：先写出电极反应在写出总反应式，、根据总反应式计算：先写出电极反应在写出总反应式，根据总反应式比例计算。根据总反应式比例计算。3、根据关系式计算：由电子守恒关系建立已知量与未知、根据关系式计算：由电子守恒关系建立已知量与未知量之间的笔记关系。量之间的笔记关系。常见微粒间的计量关系式为：常见微粒间的计量关系式为：4e-4H+4OH-4Cl-4Ag+2Cu2+2H2O22Cl24Ag2Cu2H2O 电解产物的计算是高考中可能考电解产物的计算是高考中可能考查的基本内容。解题思路通常有两种：查的基本内容。解题思路通常有两种：一种是根据总的电解方程式，即根据一种是根据总的电解方程式，即根据化学方程式进行计算。另一种是根据化学方程式进行计算。另一种是根据电极反应，运用阳极与阴极的电子转电极反应，运用阳极与阴极的电子转移数相等进行计算。常见的题型有：移数相等进行计算。常见的题型有：一、单一溶液的电解一、单一溶液的电解用两个惰性电极插入用两个惰性电极插入500mL AgNO3溶液中，通电电溶液中，通电电解。当电解液的解。当电解液的pH从从6.0变为变为3.0时（设电解时阴极时（设电解时阴极没有氢气逸出，且电解液体积变化可以忽略），电没有氢气逸出，且电解液体积变化可以忽略），电极上析出的质量是极上析出的质量是A.27mgB.54mgC.108mgD.216mg用惰性电极电解用惰性电极电解AgNO3溶液时，发生的反应为：溶液时，发生的反应为：4 AgNO3+2H2O=4Ag+O2+4HNO3因为有因为有HNO3生成，所以生成，所以pH要变小。要变小。生成生成HNO3的物质的量为的物质的量为(10-310-6)0.50.510-3mol，所以析出银的质量为所以析出银的质量为0.510-3mol108g/mol=54mg 一、单一溶液的电解一、单一溶液的电解 2525，电解一定量的硫酸钠饱和溶液。一段，电解一定量的硫酸钠饱和溶液。一段时间后，阴极析出时间后，阴极析出a a摩尔气体，同时有摩尔气体，同时有m m克克NaNa2 2SOSO4 4.10H.10H2 2O O晶体析出晶体析出 .若温度不变，此时溶若温度不变，此时溶液中溶质的质量分数是多少？液中溶质的质量分数是多少？电解硫酸钠溶液实际上是电解水，阴极氢离子得电子，生成电解硫酸钠溶液实际上是电解水，阴极氢离子得电子，生成氢气氢气amol，就有，就有amol水被电解。析出水被电解。析出mg硫酸钠晶体，那么硫酸钠晶体，那么晶体与晶体与amol水混合得到的是该温度下硫酸钠的饱和溶液。水混合得到的是该温度下硫酸钠的饱和溶液。最终的还是饱和溶液，质量分数最终的还是饱和溶液，质量分数(142m/322)/(m+18a)*100%。二、混合溶液的电解二、混合溶液的电解 在在100mL H2SO4和和CuSO4的混合液中用的混合液中用石墨做电极电解，两极均收集到石墨做电极电解，两极均收集到2.24L气体气体（标况），则原混合液中（标况），则原混合液中Cu2+的物质的量浓的物质的量浓度为度为A.1moL/L B.2moL/LC.3moL/L D.4moL/L二、混合溶液的电解二、混合溶液的电解 将将0.2moL AgNO3、0.4moLCu(NO3)2、0.6moLKCl溶于溶于水，配成水，配成100mL的溶液，用石墨做电极电解一段时间后，的溶液，用石墨做电极电解一段时间后，在一极析出在一极析出0.3moLCu，此时在另一极收集到气体体积为，此时在另一极收集到气体体积为（标况）（标况）A.4.48L B.5.6L C.6.72L D.7.84L二、混合溶液的电解二、混合溶液的电解 在在1L K2SO4和和CuSO4的混合液中的混合液中,c(SO42-)=2moL/L,用石墨做电极电解，两极均收集到用石墨做电极电解，两极均收集到22.4L气体（标况），则原混合液中气体（标况），则原混合液中K+的物质的的物质的量浓度为？量浓度为？三、非惰性电极做阳极的电解三、非惰性电极做阳极的电解 用质量均为用质量均为100g的铜做电极，电解的铜做电极，电解AgNO3 溶液，溶液，一段时间后，两电极质量相差一段时间后，两电极质量相差28g,此时两电极质量此时两电极质量分别为：分别为：A.阳极阳极93.6g 阴极阴极121.6gB.阳极阳极100g 阴极阴极128gC.阳极阳极91.0g 阴极阴极119.0gD.阳极阳极86.0g 阴极阴极114.0gCu2Ag+Cu2+2Ag64216216g64g280g阳极每溶解阳极每溶解64g铜，质量差铜，质量差280g现差现差28g，所以溶解了，所以溶解了6.4g铜。铜。阳极质量为：阳极质量为：100g6.4g93.6g XXCuCu四、串联电路的电解：四、串联电路的电解：把两个电解槽串联起来如图示，电解一段时间后，铜把两个电解槽串联起来如图示，电解一段时间后，铜阴极的质量增加了阴极的质量增加了0.192g,金属金属X阴极质量增加了阴极质量增加了0.195g,已已知知X的相对原子质量为的相对原子质量为65，求，求X离子所带电荷数？离子所带电荷数？X的硫酸盐的硫酸盐CuSO4(5)(5)用用铂铂电电极极电电解解NaClNaCl和和CuSOCuSO4 4溶溶液液，当当电电路路通通过过4mol4mol电电子子时时，在在阴阴阳阳两两极极都都产产生生了了1.4mol1.4mol的的气气体体，电电解解后后溶溶液液的的体体积积为为4L4L，则则电解后溶液的电解后溶液的pHpH为为 (B )(B )A14 B 13 C 2 D 1 A14 B 13 C 2 D 1