2017高考化學二輪復習專題突破電化學ppt課件

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(jié)合生產(chǎn)、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(wǎng)絡1原電池工作原理示意圖知識網(wǎng)絡2正負極的判斷3.電極反應式的書寫知識網(wǎng)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(guān)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(zhì)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(jīng)過電化學氧化，可以產(chǎn)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)移12個電子。據(jù)能量密度電池輸出電能/燃料質(zhì)量，若燃料質(zhì)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(guān)鍵，看兩極與電解質(zhì)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(zhì)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(jié)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(wǎng)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(wǎng)絡設計原電池時要緊扣原電池的構(gòu)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(zhì)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(zhì)溶液應含有與電極材料相同的金屬的陽離子。知識網(wǎng)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(zhuǎn)化：電解食鹽水制備Cl2是將電能轉(zhuǎn)化為化學能，而原電池可將化學能轉(zhuǎn)化為電能。設計兩種類型的原電池，探究其能量轉(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhì)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(wǎng)絡考點3：電解原理及有關(guān)計算1電解池工作原理示意圖知識網(wǎng)絡2電解原理分析(1)通電前，電解質(zhì)溶液中電離(包括電解質(zhì)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(zhì)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(wǎng)絡3電極產(chǎn)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(zhì)被分解，電解化學方程式中只寫電解質(zhì)及分解產(chǎn)物。如電解CuCl2溶液：Cu22Cl CuCl2電解知識網(wǎng)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(zhì)、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(zhì))。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(guān)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(chǎn)物的量(析出固體的質(zhì)量、產(chǎn)生氣體的體積等)、溶液的pH、相對原子質(zhì)量或某元素的化合價、化學式等。知識網(wǎng)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(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)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(guān)系式計算：根據(jù)得失電子守恒關(guān)系，在已知量與未知量之間，建立計算所需的關(guān)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(zhì)量均增大，且增重bd。符合上述實驗結(jié)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(zhì)量關(guān)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(zhì)，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(chǎn) 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(jié)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)生的H通過質(zhì)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(jié)類型電極反應特點實例電解質(zhì)溶濃度pH電解質(zhì)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(zhì)型電解質(zhì)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(zhì)陰離子放電NaCl生成新電解質(zhì)增大通氯化氫放O2生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽極：H2O放O2生酸CuSO4生成新電解質(zhì)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(zhì)溶液濃度增大。(2)用惰性電極電解電解質(zhì)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(chǎn)物與陽極產(chǎn)物的化合物。(3)電解過程中產(chǎn)生的H或OH，其物質(zhì)的量等于轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量。1.氯堿工業(yè)(1)主要生產(chǎn)過程(2)電極反應陽

14、極：2Cl2e=Cl2 陰極：2H2e=H2總反應：2NaCl2H2O Cl2H22NaOH知識網(wǎng)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(wǎng)絡3電解精煉如粗銅(含Zn、Fe、Ag等)的提純電解質(zhì)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(zhì)溶液中c(Cu2)會不斷減小，應定期更換電解質(zhì)溶液。知識網(wǎng)絡知識網(wǎng)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(zhuǎn)移的方向和數(shù)目，失去電子的一極為負極，該物質(zhì)即為負極材料；得到電子的一極為正極，該物質(zhì)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(zhì)即為陽極材料；得到電子的一極為陰極，該物質(zhì)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(zhì)的粗銀，若b極有少量紅棕色氣體產(chǎn)生，則生成該氣體的電極反應式為_ ?！敬鸢浮?aNO32He=NO2H2O【解析】 電解精煉銀時，用含雜質(zhì)的粗銀作陽極，用純銀作陰極，含Ag的電解質(zhì)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(guān)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(zhì)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(zhì)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(zhuǎn)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(zhuǎn)移，生成H2、Cl2、Ag、O2的物質(zhì)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(zhì)的量之比為2241。方法總結(jié)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(zhì)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(zhì)是否參與電極反應；第四步，分析電極材料、電解質(zhì)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(jié)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(zhuǎn)移電子數(shù)相同，陰陽極交替相接。轉(zhuǎn)移的電子數(shù)任一電極上析出物質(zhì)的物質(zhì)的量每析出1 mol該物質(zhì)轉(zhuǎn)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(jié)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(zhì)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(zhì)；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(zhì)；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(wǎng)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(zhì)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(zhì)溶液中的腐蝕金屬在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕金屬在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。(3)對同一種電解質(zhì)溶液來說，電解質(zhì)溶液濃度越大，腐蝕越快。(4)由于金屬表面一般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