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鲁科化学·选择性必修 1
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知识串讲2 电化学
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要点一 新型化学电源的考查角度及解题策略
1.新型电池“放电”时正极、负极的判断
解题策略:在Zn—Cu原电池中,较活泼的金属材料作为负极,较不活泼的金属材料或非金属材料作为正极。负极:Zn-2e-===Zn2+;正极:2H++2e-===H2↑。
新型电池中
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2.新型电池“放电”时正极、负极上电极反应式的书写
解题策略:首先分析得失电子情况,然后再考虑电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。对于较为复杂的电极反应,可以利用总反应减去较简单电极反应式得到较复杂电极反应式的方法解决。
以铅蓄电池[Pb—PbO2(H2SO4溶液)]为例,探究电极反应式的书写方法:
负极:①Pb-2e-===Pb2+;②Pb2++SO===PbSO4。把二者结合起来,即负极反应式:Pb-2e-+SO===PbSO4。
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正极:PbO2得电子变为Pb2+,①PbO2+2e-+4H+===Pb2++2H2O;Pb2+跟SO结合生成PbSO4,②Pb2++SO===PbSO4。把二者结合起来,即正极反应式:PbO2+2e-+4H++SO===PbSO4+2H2O。
总反应式=正极反应式+负极反应式,即PbO2+Pb+4H++2SO===2PbSO4+2H2O。
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3.新型电池“充电”时阴极、阳极的判断
解题策略:充电的实质就是把放电时发生的变化再复原的过程。如铅蓄电池:
首先应该搞明白原电池放电时的正、负极,再根据电池充电时,阳极接正极,阴极接负极的原理,进行分析。
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4.新型电池充、放电时,电解质溶液中离子移动方向的判断
解题策略:原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极,如ZnCu(稀H2SO4)电池中:H+移向Cu极;SO移向Zn极。电解池中,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极,符合带电微粒在电场中的运动规律。
首先应该分清楚电池是放电还是充电;再判断出正、负极或阴、阳极,进而即可确定离子的移动方向。
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[例1] 电化学降解NO的原理如图所示。下列说法中不正确的是
( )
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A.铅蓄电池的A极为正极,电极材料为PbO2
B.铅蓄电池工作过程中负极质量增加
C.该电解池的阴极反应为2NO+6H2O+10e-===N2↑+12OH-
D.若电解过程中转移2 mol电子,则交换膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为10.4 g
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[答案] D
[解析] A选项,根据Ag-Pt电极上硝酸根离子发生还原反应,知该电极是阴极,所以铅蓄电池的A极为正极,电极材料为PbO2,故A正确;B选项,铅蓄电池工作过程中负极有硫酸铅生成,质量增加,故B正确;C选项,根据电解池的阴极发生还原反应得:2NO+6H2O+10e-===N2↑+12OH-,故C正确;D选项,电解过程中转移2 mol电子,阳极消耗1 mol水,有2 mol H+移向阴极,阳极室质量减少18 g,阴极室放出0.2 mol N2,质量减少(5.6-2)g=3.6 g,交换膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)=18 g-3.6 g=14.4 g,故D错误。
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要点二 原电池、电解池、电镀池的判定
若无外接电源,可能是原电池,然后依据原电池的形成条件分析判定,主要思路是“三看”。
先看电极:两极为导体且活泼性不同。
再看溶液:两极插入电解质溶液中。
后看回路:形成闭合回路或两极接触。
若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则多为电镀池。
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[例2] 如图,当线路接通时,发现M(用石蕊溶液浸润过的滤纸)a端显蓝色,b端显红色,且知甲中电极材料是锌、银,乙中电极材料是铂、铜,且乙中两电极不发生变化。回答下列问题:
(1)甲、乙分别是什么装置_______、________。
(2)写出A、B、C、D的电极名称以及电极材料和
电极反应式____________________。
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[解析] 由于a端显蓝色,可推知a端附近呈碱性。显然滤纸上水电离的
H+在a端获得电子发生反应,使该端O