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1、專題七 電化學考綱要求1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。2.了解常見的化學電源的種類及其工作原理。3.了解電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。4.理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施考情分析考點考例命題角度原電池原理及應用2016課標全國II，112016課標全國，112015課標全國I，112015課標全國II， 26（1）、（2）2014課標全國II，12考法一：考查原電池的原理及應用考法二：考查化學電源電解原理及應用2016課標全國I，112016課標全國I，28（3）2014課標全國I，27（4）2014課標全國II，2

2、7（3）考法：考查電解原理及應用金屬的腐蝕及防護未考查考法：結合生產、生活考查金屬的腐蝕及防護考點1：原電池原理及電極反應方程式的書寫知識網絡1原電池工作原理示意圖知識網絡2正負極的判斷3.電極反應式的書寫知識網絡復雜電極反應式的書寫 復雜電極反應式=總反應式較簡單一極的電極反應式例1銅鋅原電池(如圖)工作時，有關敘述正確的是( )A正極反應為Zn2e=Zn2B電池反應為ZnCu2=Zn2CuC在外電路中，電子從正極流向負極D鹽橋中的K移向ZnSO4溶液典例精析解析：原電池中活潑金屬做負極，負極發(fā)生氧化反應。所以Zn是負極，反應電極方程式為：Zn2e=Zn2，陽離子增加，鹽橋中陰離子移向該溶液

3、。電子從負極流向正極。答案選B。典例精析例2：二甲醚直接燃料電池具有啟動快、效率高等優(yōu)點，其能量密度高于甲醇直接燃料電池(5.93 kWhkg1)。若電解質為酸性，二甲醚直接燃料電池的負極反應為_，一個二甲醚分子經過電化學氧化，可以產生_個電子的電量；該電池的理論輸出電壓為1.20 V，能量密度E_(列式計算。能量密度電池輸出電能/燃料質量，1 kWh3.6106 J)。解析：二甲醚直接燃料電池的總反應為CH3OCH33O2=2CO23H2O，負極反應式的書寫步驟：第一步先寫反應物、生成物：CH3OCH32CO2；第二步寫明轉移電子數(shù)：CH3OCH312e2CO2；第三步配平：3H2OCH3O

4、CH312e=2CO212H。1 mol二甲醚被氧化生成2 mol CO2，失12NA個電子，故1個二甲醚分子轉移12個電子。據(jù)能量密度電池輸出電能/燃料質量，若燃料質量為1 kg，則：典例精析111161139. 8106 . 3196500124610001.20kghkWhKWJkgmolcmolggV特別提醒 書寫電極反應式時，正負極的判斷是關鍵，看兩極與電解質溶液得、失電子而快速推斷出正、負極，同時還應充分注意介質與電極生成物的反應：負極生成的金屬離子在堿性溶液中能與OH反應生成難溶性堿，如在堿性條件下，鋼鐵腐蝕中負極生成的Fe2與溶液中的OH結合生成Fe(OH)2；在堿性條件下電極

5、析出的CO2能與OH反應生成CO32等知識網絡1.加快氧化還原反應的速率2比較金屬活動性強弱3用于金屬的防護4設計制作化學電源考點2：原電池原理的應用知識網絡設計原電池時要緊扣原電池的構成條件。具體方法是：(1)首先判斷出電池反應中的還原劑和氧化劑，將還原劑(一 般為比較活潑金屬)作負極，活潑性比負極弱的金屬或非金屬導體作正極，含氧化劑對應離子的電解質溶液作電解液。(2)如果兩個半反應分別在兩個容器中進行(中間連接鹽橋)，則兩個容器中的電解質溶液應含有與電極材料相同的金屬的陽離子。知識網絡(3)按要求畫出原電池裝置圖。如根據(jù)以下反應設計的原電池：原理裝置圖化學反應：CuCl2Fe=FeCl2C

6、u還原劑：Fe；氧化劑：CuCl2電極反應：負極：Fe2e=Fe2+正極：Cu22e=Cu例3：(1)能量之間可以相互轉化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉化為化學能，而原電池可將化學能轉化為電能。設計兩種類型的原電池，探究其能量轉化效率。限選材料：ZnSO4(aq)，F(xiàn)eSO4(aq)，CuSO4(aq)；銅片，鐵片，鋅片和導線。完成原電池甲的裝置示意圖(見右下圖)，并作相應標注。要求：在同一燒杯中，電極與溶液含相同的金屬元素。典例精析典例精析銅片為電極之一，CuSO4(aq)為電解質溶液，只在一個燒杯中組裝原電池乙，工作一段時間后，可觀察到負極_。甲、乙兩種原電池中可更有效地將化學能轉化為電

7、能的是_，其原因是_。(2)根據(jù)犧牲陽極的陰極保護法原理，為減緩電解質溶液中鐵片的腐蝕，在 (1)的材料中應選_作陽極。典例精析【答案】(1) 電極逐漸溶解，表面有紅色固體析出甲負極不和銅離子接觸，避免了銅離子直接與負極發(fā)生反應而使化學能轉化為熱能 (2)鋅片特別提醒應用原電池原理可以將任何自發(fā)進行的氧化還原反應設計成原電池，但有的電池相當微弱，同時要注意電解質溶液不一定參與反應，如燃料電池，水中一般要加入強堿或強酸，以增強溶液的導電性。知識網絡考點3：電解原理及有關計算1電解池工作原理示意圖知識網絡2電解原理分析(1)通電前，電解質溶液中電離(包括電解質和水的電離)的離子作無規(guī)則運動。(2)

8、通電時離子移動方向：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。放電能力：陽極：金屬陽極單質S2-I- Br-Cl-OH-含氧酸根陰極：AgFe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2Al3電極反應陰極：還原反應 陽極：氧化反應知識網絡3電極產物的判斷(1)陽極：首先依據(jù)電極材料，若為活潑電極，則電極本身失電子被氧化，若為惰性電極(C、Pt、Au)，再依據(jù)陰離子放電順序考慮。(2)陰極：依據(jù)陽離子放電順序考慮。4電解離子方程式的書寫(1)必須在短線上標明電解。(2)只是電解質被分解，電解化學方程式中只寫電解質及分解產物。如電解CuCl2溶液：Cu22Cl CuCl2電解知識網絡(3)只有水被分解，只寫水電解即可

9、。如電解稀硫酸、NaOH溶液、Na2SO4溶液：(4)電解質、水同時被分解，則都要寫出，凡是水電離的H或OH放電時，在寫電解的離子方程式必須寫水(弱電解質)。如電解飽和食鹽水5.電解計算的類型和方法(1)計算類型電解池中有關量的計算或判斷主要包括以下幾方面：根據(jù)直流電源提供的電量求產物的量(析出固體的質量、產生氣體的體積等)、溶液的pH、相對原子質量或某元素的化合價、化學式等。知識網絡(2)解題方法根據(jù)電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產物、正負兩極產物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉移的電子數(shù)相等。根據(jù)總反應式計算：先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最后根據(jù)總反應式列比例式計算。

10、根據(jù)關系式計算：根據(jù)得失電子守恒關系，在已知量與未知量之間，建立計算所需的關系式如：4e4H2H24OHO22Cl22Cu典例精析例4.下圖所示的電解池和中，a、b、c和d均為Pt電極。電解過程中，電極b和d上沒有氣體逸出，但質量均增大，且增重bd。符合上述實驗結果的鹽溶液是()選項XYAMgSO4CuSO4BAgNO3Pb(NO3)2CFeSO4Al2 (SO4)3DCuSO4AgNO3【答案】B. 【解析】題意表明b、d沒有氣體逸出，所以析出金屬，由質量關系知，B正確。典例精析例5用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時間后，欲使電解液恢復到起始狀態(tài)，應向溶液中加入適量的()ACuSO4

11、BH2O CCuO DCuSO45H2O答案：C； 解析：電解CuSO4溶液分別從溶液析出銅單質，放出氧氣，根據(jù)減少什么原子加什么原子，所以應加入CuO 。典例精析例6人工腎臟可采用間接電化學方法除去代謝產 物中的尿素，原理如圖。 (1)電源的負極為_(填“A”或“B”)。 (2)陽極室中發(fā)生的反應依次為_ 、_ 。 (3)電解結束后，陰極室溶液的pH與電解前相比將_； 若兩極共收集到氣體13.44 L(標準狀況)，則除去的尿素為_g(忽略氣體的溶解)典例精析【解析】(1)產生Cl2極為陽極知A為正極，B為負極。(2)陽極室發(fā)生的反應依次為2Cl2e=Cl2。由產物CO2、N2知CO(NH2)

12、2在此室反應被氧化，CO(NH2)2CO2N2，發(fā)生還原反應的為Cl2。故方程式為CO(NH2)23Cl2H2O=N2CO26HCl(3)陰極室2H2e=H2；陽極室產生的H通過質子交換膜進入陰極室，從而使陰極室H濃度保持不變。pH與電解前相比不變。兩極共收集到的氣體n(氣體)13.44 L/22.4 Lmol10.6 mol，方法總結類型電極反應特點實例電解質溶濃度pH電解質液復原電解水型陰：4H4e=2H2陽：4OH4e=2H2OO2NaOH增大增大加水H2SO4增大減小加水Na2SO4增大不變加水電解電解質型電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl減小增大通氯化氫CuCl2減小 加氯

13、化銅放H2生堿型陰極：H2O放H2生堿陽極：電解質陰離子放電NaCl生成新電解質增大通氯化氫放O2生酸型陰極：電解質陽離子放電陽極：H2O放O2生酸CuSO4生成新電解質減小加氧化銅特別提醒(1)若陰極為H放電，則陰極區(qū)c(OH)增大；若陽極為OH放電，則陽極區(qū)c(H)增大；若陰極、陽極同時有H、OH放電，相當于電解水，電解質溶液濃度增大。(2)用惰性電極電解電解質溶液時，若要使電解后的溶液恢復到原狀態(tài)，應遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原則，一般加入陰極產物與陽極產物的化合物。(3)電解過程中產生的H或OH，其物質的量等于轉移電子的物質的量。1.氯堿工業(yè)(1)主要生產過程(2)電極反應陽

14、極：2Cl2e=Cl2 陰極：2H2e=H2總反應：2NaCl2H2O Cl2H22NaOH知識網絡電解2電鍍(如鐵件鍍鋅)電鍍液：含Zn2的鹽溶液(如ZnCl2溶液)陽極(Zn)：Zn2e=Zn2陰極(鐵件)：Zn22e=Zn電鍍過程中電鍍液濃度不發(fā)生變化。鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍液中必須含有鍍層金屬離子。知識網絡3電解精煉如粗銅(含Zn、Fe、Ag等)的提純電解質溶液：含Cu2的鹽溶液(如CuSO4溶液)陽極(粗銅)：Zn2e=Zn2 Cu-2e- =Cu2+ Fe2e=Fe2陰極(純銅)：Cu22e=Cu電解過程中，活潑性比Cu弱的Ag等不放電，形成陽極泥(可從陽極泥中提純Ag等

15、)；電解質溶液中c(Cu2)會不斷減小，應定期更換電解質溶液。知識網絡知識網絡4可充電電池(1)對可充電電池充電和放電兩過程認識：放電是原電池反應，充電是電解池反應。(2)對可充電電池電極極性和材料的判斷：放電時：可先標出放電(原電池)總反應式電子轉移的方向和數(shù)目，失去電子的一極為負極，該物質即為負極材料；得到電子的一極為正極，該物質即為正極材料。充電時：方法同前，失去電子的一極為陽極，該物質即為陽極材料；得到電子的一極為陰極，該物質即為陰極材料。(3)可充電電池充電時與電源的連接：可充電電池用完后充電時，原電池的負極與外電源的負極相連，原電池的正極與外電源的正極相連。典例精析例7. 如圖為電

16、解精煉銀的示意圖，_(填“a”或“b”)極為含有雜質的粗銀，若b極有少量紅棕色氣體產生，則生成該氣體的電極反應式為_ 。【答案】 aNO32He=NO2H2O【解析】 電解精煉銀時，用含雜質的粗銀作陽極，用純銀作陰極，含Ag的電解質溶液做電解液。圖中b極與電源的負極相連，則b極為陰極，NO3在陰極放電生成紅棕色的NO2，電極反應式為NO32He=NO2H2O。典例精析例8. 鎂電池毒性低、污染小，電壓高而平穩(wěn)，它逐漸成為人們研制綠色電池的關注焦點。其中一種鎂電池的反應原理為： xMgMo3S4 MgxMo3S4，下列說法不正確的是() A放電時，Mo3S4發(fā)生氧化反應B放電時，正極反應式：Mo

17、3S42xe=Mo3S42xC充電時，Mg2向陰極遷移D充電時，陰極反應式：xMg22xe=xMg典例精析【答案】A 解析：由題意可知，放電時發(fā)生原電池反應，Mg由0價變?yōu)?價，被氧化，發(fā)生氧化反應，作原電池的負極；Mo3S4為正極，正極反應式為：Mo3S42xe=Mo3S42x，A錯，B正確；電池充電時發(fā)生電解反應，陰極發(fā)生還原反應，金屬陽離子Mg2放電，反應式為：xMg22xe=xMg，電解質溶液中，陽離子Mg2向陰極移動，C、D正確。典例精析例9. 甲、乙兩個容器中，分別加入0.1 molL1 NaCl溶液與0.1 molL1 AgNO3溶液后，以Pt為電極進行電解時，在A、B、C、D各

18、電極上生成物的物質的量之比為(H2O除外)_。典例精析【解析】此裝置相當于兩個電解槽串聯(lián)到一起，在整個電路中電子轉移總數(shù)相等。首先判斷各極是陽極還是陰極，再分析各極發(fā)生的反應。A極(陰極)反應：2H2e=H2，B極(陽極)反應：2Cl2e=Cl2；C極(陰極)反應：Age=Ag；D極(陽極)反應：4OH4e=2H2OO2。根據(jù)電子守恒可知，若整個電路中有4 mol電子轉移，生成H2、Cl2、Ag、O2的物質的量分別為2 mol、2 mol、4 mol、1 mol，因此各電極上生成物的物質的量之比為2241。方法總結1. 分析電解原理五步驟第一步，看電極材料。若陽極為鐵、鋅、銅、銀等活性電極，金

19、屬發(fā)生氧化反應； 第二步，將電解質溶液中的離子分組，并按放電順序確定反應的先后順序；第三步，寫出電極反應式，注意介質是否參與電極反應；第四步，分析電極材料、電解質溶液發(fā)生的變化；第五步，聯(lián)系問題找到答題的切入點。方法總結2. 電化學計算中多池串聯(lián)規(guī)律和電解過程的分析方法（1）多池串聯(lián)規(guī)律各電極上轉移電子數(shù)相同，陰陽極交替相接。轉移的電子數(shù)任一電極上析出物質的物質的量每析出1 mol該物質轉移的電子數(shù)。（2）電解過程的分析方法電解某給定量的溶液時，往往涉及電解過程的分析，即不同階段同一電極上放電的微粒不同。方法總結電解混和溶液時，往往也會涉及電解過程的分析。如電解含有相同物質的量的硫酸銅和氯化鈉

20、混合溶液：第一階段，陽極上氯離子放電生成氯氣，陰極上銅離子放電生成銅單質；第二階段，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上銅離子放電生成銅單質；第三階段，陽極上氫氧根離子放電生成氧氣，陰極上氫離子放電生成氫氣。知識網絡1.金屬腐蝕規(guī)律 金屬腐蝕既受到其組成的影響，又受到外界因素的影響。通常金屬腐蝕遵循以下規(guī)律。 (1)在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢是：電解池的陽極原電池的負極化學腐蝕原電池的 正極電解池的陰極。 (2)在不同溶液中：金屬在強電解質溶液中的腐蝕金屬在弱電解質溶液中的腐蝕金屬在非電解質溶液中的腐蝕。(3)對同一種電解質溶液來說，電解質溶液濃度越大，腐蝕越快。(4)由于金屬表面一般

21、不會遇到酸性較強的溶液，故吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式，只有在金屬活動性順序表中排在氫以前的金屬才可能發(fā)生析氫腐蝕，而位于氫之后的金屬只能發(fā)生吸氧腐蝕。 知識網絡2金屬的防護措施圖示典例精析例10.如圖所示，各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序 _。 典例精析【解析】為化學腐蝕，腐蝕較慢，、實質上為原電池裝置，中Fe作正極被保護，中Fe作負極，被腐蝕；是Fe接電源正極作陽極，Cu接電源負極作陰極的電解池，加快了Fe的腐蝕；中Fe接電源負極作陰極，Cu接電源正極作陽極，防止了Fe的腐蝕。根據(jù)以上分析可知：鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為。典例精析 例11.糕點包裝中常用的脫氧劑組成為還原

22、性鐵粉、氯化鈉、炭粉等，其脫氧原理與鋼鐵的吸氧腐蝕相同。下列分析正確的是()A脫氧過程是吸熱反應，可降低溫度，延長糕點保質期B脫氧過程中鐵作原電池正極，電極反應為：Fe3e=Fe3C脫氧過程中碳作原電池負極，電極反應為：2H2OO24e=4OHD含有1.12 g鐵粉的脫氧劑，理論上最多能吸收氧氣336 mL(標準狀況)典例精析答案：D； 解析：根據(jù)題意鐵作為電池負極(Fe2e=Fe2) 碳作原電池正極(2H2OO24e=4OH)因此B、C錯誤，脫氧過程是放熱反應，A項錯誤，D項生成的Fe2繼續(xù)被O2氧化。2個方面： (1)能量轉化：化學能、電能相互轉化； (2)反應本質：氧化還原反應。兩極反應類型： (1)負極：氧化反應； 正極：還原反應。 (2)陰極：還原反應； 陽極：氧化反應。兩極放電順序 陽極：活性電極：電極材料放電 惰性電極：S2IBrClOH-含氧酸根離子 陰極：AgFe3Cu2H（酸）Fe2Zn2H（水）Al3Mg2Na課堂小結