浙江高考化学二轮复习第三编化学反应原理专题十电化学.pptx

专题十电化学第三编化学反应原理考点一原电池、化学电源三年选考 五次真题考点二电解池、金属的腐蚀与防护(加试)原电池、化学电源考点一 核心精讲11.原电池的工作原理原电池的工作原理(1)概念和反应本质原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应。(2)工作原理反应原理电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应_反应类型_电子流向由Zn片沿导线流向Cu片Zn2e=Zn2Cu22e=Cu氧化反应还原反应原理归纳Zn2e=Zn2Cu22e=Cu(3)原电池的构成条件一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生(一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。三看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件：a.电解质溶液；b.两电极直接或间接接触；c.两电极插入电解质溶液中。(4)盐桥原电池(加试)构造盐桥的组成和作用a.盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼脂制成的胶冻。b.盐桥的作用：连接内电路，形成闭合回路；平衡电荷，使原电池不断产生电流。c.盐桥含饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移向负极。单池原电池和盐桥原电池的对比图1和图2两装置的相同点：正负极、电极反应、总反应、反应现象。负极：_正极：_总反应：_Zn2e=Zn2Cu22e=CuZnCu2=CuZn2不同点：图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2，会有一部分Zn与Cu2直接反应，该装置中既有化学能转化成了电能，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高。图2中Zn和CuSO4溶液分别在两个池子中，Zn与Cu2不直接接触，不存在Zn与Cu2直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，电流稳定，且持续时间长。关键点：盐桥原电池中，还原剂在负极区，而氧化剂在正极区。2.常见化学电源常见化学电源(1)碱性锌锰电池一次电池电池组成：锌、碳棒、二氧化锰、氯化锌、氯化铵特点：用途广泛正极反应：2MnO22H2O2e=2MnOOH2OH；负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2；总反应：Zn2MnO22H2O=2MnOOHZn(OH)2。(2)银锌钮扣电池一次电池电池组成：锌、氧化银、氢氧化钾溶液特点：放电平稳，电流大负极反应：Zn2OH2e=Zn(OH)2；正极反应：Ag2OH2O2e=2Ag2OH；总反应：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。(3)铅蓄电池二次电池电池组成：铅、二氧化铅、硫酸特点：广泛用于机动车辆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。放电时的反应a.负极反应：Pb2e=PbSO4；b.正极反应：PbO24H2e=PbSO42H2O。充电时的反应a.阴极反应：PbSO42e=Pb；b.阳极反应：PbSO42H2O2e=PbO24H；总反应：PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O。(4)镍氢电池二次电池电池组成：贮氢合金、泡沫氧化镍、氢氧化钾溶液特点：寿命长、性能好、比能量高放电时的反应负极反应：MHeOH=MH2O；正极反应：NiO(OH)eH2O=Ni(OH)2OH。充电时的反应阴极反应：MH2Oe=MHOH；阳极反应：Ni(OH)2OHe=NiO(OH)H2O；总反应：NiO(OH)MHNi(OH)2M。说明说明可逆电池的充、放电不能理解为可逆反应。(5)氢氧燃料电池电池组成：铂碳/氢气、铂碳/氧气、氢氧化钾溶液(或H2SO4溶液)特点：用于航天飞机、牵引车等。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。种类酸性碱性负极反应式_正极反应式_电池总反应式_2H24e=4H2H24OH4e=4H2OO24e4H=2H2OO22H2O4e=4OH2H2O2=2H2O1.下面装置中，能构成原电池的是_(填序号)。题组集训2题组一原电池的构成及工作原理题组一原电池的构成及工作原理答案123456789102.某小组为研究电化学原理，设计如图装置。下列叙述不正确的是A.a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B.a和b用导线连接时，铜片上发生的反应：Cu22e=CuC.无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液均由蓝色逐渐变成浅绿色D.a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动答案解析123456789103.下图为一种原电池，下列有关说法中正确的是答案解析题组二题组二“盐桥盐桥”原电池原电池(加试加试)A.甲中盛ZnSO4溶液，乙中盛CuSO4溶液，锌为阴极B.乙中盛CuSO4溶液，Cu2在铜电极上被氧化C.电池工作时，盐桥中的阳离子移向甲，阴离子移向乙，溶液仍保持电中性D.在Zn极上发生的电极反应为Zn2e=Zn2123456789104.某学生利用下面实验装置探究盐桥式原电池的工作原理。按照实验步骤依次回答下列问题：答案解析(1)导线中电子流向为_(用a、b表示)。由a流向b解解析析锌铜原电池中，锌比铜活泼，故锌为负极，铜为正极。原电池中，电子由负极流向正极，故电子的流向为ab。12345678910答案解析(2)写出装置中锌电极上的电极反应式：_。Zn2e=Zn2解析解析Zn为负极，锌电极上的电极反应式为Zn2e=Zn2。12345678910答案解析(3)若装置中铜电极的质量增加0.64g，则导线中转移的电子数目为_(用NA表示)。0.02NA解解析析0.64g铜的物质的量为0.01mol，由电极反应式Cu22e=Cu可知，生成1mol铜，转移2mol电子，故生成0.01mol铜，导线中转移0.02mol电子，电子数目为0.02NA。12345678910答案解析(4)装置的盐桥中除添加琼脂外，还要添加KCl的饱和溶液，电池工作时，对盐桥中的K、Cl的移动方向的表述正确的是_。A.盐桥中的K向左侧烧杯移动、Cl向右侧烧杯移动B.盐桥中的K向右侧烧杯移动、Cl向左侧烧杯移动C.盐桥中的K、Cl都向左侧烧杯移动D.盐桥中的K、Cl几乎都不移动12345678910解析题组三原电池工作原理应用题组三原电池工作原理应用化学电源的设计化学电源的设计(一一)“常规常规”化学电源化学电源5.(2017浙江省“七彩阳光”新高考研究联盟高三上学期考试)干电池模拟实验装置如图。下列说法不正确的是答案A.锌片作负极，碳棒作正极B.电子从锌片流向碳棒，电流方向则相反C.NH4Cl是电解质，在锌片逐渐消耗过程中MnO2不断被氧化D.该电池是一次电池，废旧电池中锌可回收123456789106.(2017丽水、衢州、湖州三地市9月教学质量检测)锌空气电池适宜用作城市电动车的动力电源，该电池放电时Zn转化为ZnO，其工作原理如图。下列说法正确的是A.氧气在石墨电极上发生氧化反应B.负极反应为ZnH2O2e=ZnO2HC.放电前后电解质溶液的pH基本不变D.放电时OH向石墨电极移动答案解析12345678910(二二)新型化学电源新型化学电源类型一类型一“燃料燃料”电池电池7.(2017温州市高三9月选考适应性测试)一种酸性“二甲醚(CH3OCH3)直接燃料电池”具有启动快、能量密度高、效率好等优点，其电池原理如图所示。下列有关该电池的说法不正确的是答案解析A.a电极是该电池的负极B.b电极上发生的反应为O24H4e=2H2OC.H由a电极向b电极迁移D.电池工作时，电子从a电极灯泡b电极电解液a电极123456789108.(2017绍兴一中高三限时训练)一种熔融碳酸盐燃料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是答案知识归纳A.CH4H2O3H2CO,1molCH4参加反应转移12mol电子B.电极A为正极C.电池工作时，向电极B移动D.O2在B电极上被还原12345678910类型二锂电池类型二锂电池9.(2017全国卷，11)全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极a常用掺有石墨烯的S8材料，电池反应为16LixS8=8Li2Sx(2x8)。下列说法错误的是答案解析A.电池工作时，正极可发生反应：2Li2S62Li2e=3Li2S4B.电池工作时，外电路中流过0.02mol电子，负极材料减重0.14gC.石墨烯的作用主要是提高电极a的导电性D.电池充电时间越长，电池中Li2S2的量越多12345678910类型三新型可逆电池类型三新型可逆电池储氢电池储氢电池10.镍氢电池(NiMH)目前已成为混合动力汽车的一种主要电池。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式：Ni(OH)2 M=NiOOH MH。已 知：6NiOOH NH3 H2O OH=6Ni(OH)2。下列说法正确的是A.NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式：NiOOHH2Oe=Ni(OH)2OHB.充电过程中OH从阳极向阴极迁移C.充电过程中阴极的电极反应式：H2OMe=MHOH，H2O中的H被M还原D.NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液答案解析12345678910电解池、金属的腐蚀与防护(加试)考点二 核心精讲11.电解池的原理及应用电解池的原理及应用(1)电解池概念：把电能转化为化学能的装置。构成条件a.有与电源相连的两个电极。b.电解质溶液(或熔融电解质)。c.形成闭合回路。电极名称及电极反应式(如图)阳极氧化阴极还原电子和离子的移动方向特特别别提提醒醒电解时，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。(2)分析电解过程的思维程序首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。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)。然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。阳极：活泼电极S2IBrClOH含氧酸根离子。注注意意a.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。b.最常用、最重要的放电顺序：阳极：ClOH；阴极：AgCu2H。c.电解水溶液时，KAl3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。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。最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。(3)电解原理的应用电解饱和食盐水a.电极反应阳极反应式：(反应)阴极反应式：(反应)b.总反应方程式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2离子反应方程式：2Cl2H2O2OHH2Cl2c.应用：氯碱工业制、和。2Cl2e=Cl2氧化2H2e=H2还原烧碱氯气氢气电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：a.镀件作极，镀层金属银作极。b.电解质溶液是。c.电极反应：阳极：；阴极：。d.特点：极溶解，极沉积，电镀液的浓度。阴AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液Age=Ag阳Age=Ag阳阴不变电解精炼铜a.电极材料：阳极为；阴极为。b.电解质溶液：含Cu2的盐溶液。c.电极反应：阳极：、；阴极：。粗铜纯铜Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Ni2e=Ni2Cu2e=Cu2Cu22e=Cu电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、K、Ca、Mg、Al等。a.冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl2电极反应：阳极：；阴极：。b.冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应：阳极：；阴极：。2Cl2e=Cl22Na2e=2Na6O212e=3O24Al312e=4Al2.金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护(1)金属腐蚀的本质金属原子变为，金属发生。(2)金属腐蚀的类型化学腐蚀与电化学腐蚀类型化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟接触不纯金属或合金跟接触现象电流产生电流产生本质金属被_较活泼金属被_联系两者往往同时发生，腐蚀更普遍失去电子金属阳离子氧化反应其他物质直接电解质溶液有微弱无氧化氧化电化学析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极_正极_总反应式_更普遍Fe2e=Fe22H2e=H2O22H2O4e=4OHFe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2吸氧腐蚀(3)金属的防护电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原电池原理a.负极：比被保护金属活泼的金属；b.正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法电解原理a.阴极：被保护的金属设备；b.阳极：惰性金属或石墨。改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。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)。填写表中空白：题组集训2题组一分类突破电解的规律题组一分类突破电解的规律1234567加_1234567电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原含氧酸(如H2SO4)阳极：_阴极：_强碱(如NaOH)_加_活泼金属的含氧酸盐(如KNO3、Na2SO4)_加_4OH4e=O22H2O(1)电解水型4H4e=2H2H2O2H2OO22H2增大减小增大不变H2OH2OH2O答案1234567(2)电解电解质型答案电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原无氧酸(如HCl)，HF除外阳极：_阴极：_通入HCl气体2Cl2e=Cl22H2e=H2酸H2Cl2减小增大1234567答案不活泼金属的无氧酸盐(如CuCl2)，氟化物除外阳极：_阴极：_加_固体减小2Cl2e=Cl2Cu22e=CuCuCl2盐CuCl2CuCl21234567(3)放H2生碱型答案电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原活泼金属的无氧酸盐(如NaCl)阳极：_阴极：_2Cl2e=Cl22H2e=H2水和盐2Cl2H2OCl2H22OH生成新电解质增大通入HCl气体1234567(4)放O2生酸型答案电解质(水溶液)电极方程式电解物质总化学方程式电解质浓度溶液pH溶液复原不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)阳极：_阴极：_生成新电解质_加或_4OH4e=2H2OO22Cu24e=2Cu水和盐2Cu22CuO24H减小CuOCuCO3练后反思题组二突破电极反应式、电解方程式的书写题组二突破电极反应式、电解方程式的书写2.按要求书写电极反应式和总方程式：(1)用惰性电极电解AgNO3溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。(2)用惰性电极电解MgCl2溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。答案12345674OH4e=O22H2O(或2H2O4e=O24H)4Ag4e=4Ag2Cl2e=Cl22H2O2eMg2=H2Mg(OH)2(3)用铁作电极电解NaCl溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应化学方程式：_。(4)用铁作电极电解NaOH溶液阳极反应式：_；阴极反应式：_；总反应离子方程式：_。答案1234567Fe2e=Fe22H2e=H2(或2H2O2e=H22OH)Fe2e2OH=Fe(OH)22H2O2e=H22OH练后反思3.(2017温州市高三第二次选考模拟)N2O5是一种新型硝化剂。工业上可用N2O4通过电解制备N2O5，阴、阳极室之间用质子交换膜隔开，两极电解液分别为稀硝酸溶液和溶有N2O4的无水硝酸，用惰性电极电解时，生成N2O5极室的电极反应式为_。题组三电解池原理的应用题组三电解池原理的应用答案1234567N2O42e2HNO3=2N2O52H4.(2017浙江省“七彩阳光”新高考研究联盟高三上学期考试)利用电化学原理，用铁钉和氢氧化钾溶液为原料可以获得K2FeO4。在制备过程中铁钉作_极，请写出获得FeO的电极反应式_。答案解析1234567阳5.(2017台州中学高三上学期第四次统练)若用少量NaOH溶液吸收SO2气体，对产物NaHSO3进一步电解可制得硫酸，电解原理示意图如图。电解时阳极的电极反应式为_。答案解析12345676.对埋在地下的钢管常用如图所示方法加以保护，使其免受腐蚀。下列对金属棒X的材料分析正确的是答案题组四金属的腐蚀与防护题组四金属的腐蚀与防护解析1234567A.铜B.钠C.锌D.锡解析解析金属棒X的材料为锌时，形成锌铁原电池，铁作正极，被保护。7.在世界海运史上曾发生过这样一个悲剧：一艘名叫“阿那吉纳号”的货轮满载着精铜砂，在向日本海岸行驶时突然发生大面积漏水，最终沉没。坚硬的钢制船体为什么会突然漏水呢？事后的事故调查结果表明导致沉船的原因与船上的精铜砂密切相关。下列对此调查结论的理解正确的是A.精铜砂装载过多导致沉船B.运输途中铜与空气中的氧气发生氧化反应导致质量增大超过船的承载能力C.在潮湿的环境中，船体与铜构成了原电池，加速了作为负极的船体的腐蚀D.在潮湿的环境中，船体与铜构成了电解池，钢制船体作阳极而被氧化腐蚀答案解析1234567三年选考 五次真题1.(2017浙江11月选考，17)金属(M)空气电池的工作原理如图所示。下列说法不正确的是A.金属M作电池负极B.电解质是熔融的MOC.正极的电极反应O24e2H2O=4OHD.电池反应2MO22H2O=2M(OH)2答案解析12345672.(2017浙江4月选考，17)银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：ZnAg2OH2O=Zn(OH)22Ag。其工作示意图如图所示。下列说法不正确的是A.Zn电极是负极B.Ag2O电极发生还原反应C.Zn电极的电极反应式：Zn2e2OH=Zn(OH)2D.放电前后电解质溶液的pH保持不变答案解析12345673.(2016浙江10月选考，17)在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2，Fe(OH)2进一步被氧气氧化为Fe(OH)3，再在一定条件下脱水生成铁锈，其原理如图。下列说法正确的是答案解析A.铁片发生还原反应而被腐蚀B.铁片腐蚀最严重区域应该是生锈最多的区域C.铁片腐蚀中负极发生的电极反应：2H2OO24e=4OHD.铁片里的铁和碳与食盐水形成无数微小原电池，发生了电化学腐蚀1234567答案4.(2016浙江4月选考，17)MgH2O2电池是一种化学电源，以Mg和石墨为电极，海水为电解质溶液，示意图如图所示。下列说法不正确的是A.石墨电极是该电池的正极B.石墨电极上发生还原反应C.Mg电极的电极反应式：Mg2e=Mg2D.电池工作时，电子从Mg电极经导线流向石墨电极，再从石墨电极经电解质溶液流向Mg电极解析12345675.(2017浙江11月选考，30(二)科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOHKOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250和常压下可实现电化学合成氨。阴极区发生的变化可视为按两步进行。请补充完整。电极反应式：_和2Fe3H2ON2=2NH3Fe2O3。Fe2O36e3H2O=2Fe6OH答案解析解解析析根据阴极的另一个方程式以及题干信息可知，Fe2O3参与阴极反应，生成Fe。电解质为熔融NaOHKOH，则电极方程式为Fe2O36e3H2O=2Fe6OH。12345676.2017浙江4月选考，30(3)据文献报道，CO2可以在碱性水溶液中电解生成甲烷，生成甲烷的电极反应式是_。答案CO26H2O8e=CH48OH12345677.2016浙江10月选考，30(3)电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率下降。为抑制氢气的产生，可选择合适的物质(不引入杂质)，写出该电解的总化学方程式_。答案解析解解析析电解NaClO3水溶液可制备NaClO4。在电解过程中由于阴极上吸附氢气，会使电解电压升高，电解效率下降。由于H2是还原性的物质，可加入氧化性的物质O2来消除其影响，同时不产生新的杂质。该电解的总化学方程式是2NaClO3O22NaClO4。1234567