【反思归纳】
改变Zn与H+反应速率的方法
(1)加入Cu或CuSO4,形成原电池,加快反应速率,加入Cu不影响Zn的量,但加入CuSO4,Zn的量减少,是否影响产生H2的量,应根据Zn、H+的相对量多少判断。
(2)加入强碱弱酸盐,由于弱酸根与H+反应,使c(H+)减小,反应速率减小,但不影响生成H2的量。
“装置图”常见失分点提示
1.不注明电极材料名称或元素符号。
2.不画出电解质溶液(或画出但不标注)。
3.误把盐桥画成导线。
4.不能连成闭合回路。
考点三 化学电源
1.日常生活中的三种电池
(1)碱性锌锰干电池——一次电池
正极反应:2MnO2+2H2O+2e-===2MnOOH+2OH-;
负极反应:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;
总反应:Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。
(2)锌银电池——一次电池
负极反应:Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;
正极反应:Ag2O+H2O+2e-===2Ag+2OH-;
总反应:Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag。
(3)二次电池(可充电电池)
铅蓄电池是最常见的二次电池,负极材料是Pb,正极材料是PbO2。
①放电时的反应
a.负极反应:Pb+SO4
2-
-2e-===PbSO4;
b.正极反应:PbO2+4H++SO4
2-
+2e-===PbSO4+2H2O;
c.总反应:Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。
②充电时的反应
a.阴极反应:PbSO4+2e-===Pb+SO4
2-
;
b.阳极反应:PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO4
2-
;
c.总反应:2PbSO4+2H2O===Pb+PbO2+2H2SO4。
注:可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。
2.“高效、环境友好”的燃料电池
氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池,可分酸性和碱性两种。
【深度思考】
1.化学电源中电极反应式书写的一般步骤
“加减法”书写电极反应式
(1)先确定原电池的正、负极,列出正、负极上的反应物质,并标出相同数目电子的得失。
(2)注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存,则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式;若正极上的反应物质是O2,且电解质溶液为中性或碱性,则水必须写入正极反应式中,且O2生成OH-,若电解质溶液为酸性,则H+必须写入正极反应式中,O2生成水。
(3)正、负极反应式相加得到电池反应的总反应式。若已知电池反应的总反应式,可先写出较易书写的一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上,总反应式减去较易写出的一极的电极反应式,即得到较难写出的另一极的电极反应式。
(4)燃料电池的电极反应中,酸性溶液中不能出现OH-,碱性溶液中不能出现H+,水溶液中不能出现O2-,而熔融电解质中O2被还原为O2-。
2.锂离子电池充放电分析
常见的锂离子电极材料
正极材料:LiMO2(M:Co、Ni、Mn等)
LiM2O4(M:Co、Ni、Mn等)
LiMPO4(M:Fe等)
负极材料:石墨(能吸附锂原子)
负极反应:LixCn-xe-===xLi++nC
正极反应:Li1-xMO2+xLi++xe-===LiMO2
总反应:Li1-xMO2+LixCn放电nC+LiMO2。
考点四 电解的原理
1.电解定义
在电流作用下,电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
2.能量转化形式
电能转化为化学能。
3.电解池
(1)构成条件
①有与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。
(2)电极名称及电极反应式(如图)
(3)电子和离子的移动方向
特别提醒 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,即电子本身不会通过电解质溶液。
4.分析电解过程的思维程序
(1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。
(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H+和OH-)。
(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序
阴极:阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
阳极:活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
注意①阴极不管是什么材料,电极本身都不反应,一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。②最常用、最重要的放电顺序:阳极:Cl->OH-;阴极:Ag+>Cu2+>H+。③电解水溶液时,K+~Al3+不可能在阴极放电,即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。
(4)分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注意遵循原子守恒和电荷守恒。
(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。
深度思考
1.用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程,并总结电解规律(用惰性电极电解)。
(1)电解水型