高考化學一輪復習 第二單元第7講 化學能與電能課件

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1、第 7 講化學能與電能第二單元化學基本理論2011 考綱展示2012 高考導視1.了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。了解常見化學電源的種類及其工作原理。2.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。1.對電化學的考查，主要是原電池和電解池的原理、電極反應、應用。2.高頻考點是二次電池和電化學腐蝕。要熟練掌握電極反應式的書寫。考點考點 1 原電池原電池1原電池化學能電能氧化還原(1)定義：把_轉化為_的裝置叫原電池。從理論上講，可自發(fā)進行的_反應都可以設計成原電池。(2)原電池的構成：_。(3)原電池的工作原理電極、電解質、閉合回路圖 271

2、圖 272圖 272 是以銅鋅為電極、以硫酸為電解質構成的原電池的簡易裝置圖(為單液原電池，為雙液原電池)。(4)電極氧化還原電極：發(fā)生_反應的一極為負極，發(fā)生_反應的一極為正極。電極反應：一般為離子反應式。2化學電源干電池可充電電池(1)一次電池：也就是_，如鋅錳干電池、銀鋅電池等。(2)二次電池：又叫_。如鉛蓄電池、現(xiàn)在廣泛使用的手機電池、便攜式計算機用電池等。(3)燃料電池：連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學能直接轉換成電能的化學電池。電極本身不包含活性物質，只是催化轉化元件，本身不發(fā)生氧化還原反應。如氫氧燃料電池等。除氫氣外，還有一些燃料如肼、甲醇、氨、煤氣等都可作燃料電池的燃料。燃料電池的能

3、量轉化率遠高于普通的燃燒過程，有利于節(jié)約能源。(4)廢舊電池要回收，既保護環(huán)境又節(jié)約資源。3電極及應式的書寫(1)一般電極反應式的書寫(普通原電池)負極材料：_，正極材料：_。(2)復雜電極反應式的書寫(燃料電池)復雜電極反應式較簡單一極的 電極反應式如堿性鋅錳干電池 鉛蓄電池PbPbO2 總反應式 正極反應：_；負極反應：_；電池酸性堿性負極反應式正極反應式總反應式氫氧燃料電池1原電池工作時內部陰陽離子如何移動？答：原電池中陰離子向負極定向移動，陽離子向正極移動。總反應：_；2對于原電池，書寫電極反應式要注意什么問題？答：一般要先分析該氧化還原反應，進而判斷什么物質在負極發(fā)生氧化反應，什么物

4、質在正極發(fā)生還原反應，另外還要看反應的環(huán)境(是酸性還是堿性)，最后把總反應拆分成兩個電極反應式(離子方程式)。3構成原電池能不能加快反應速率？答：能。以鋅與硫酸反應為例，溶液中氫離子氧化鋅，使之形成鋅離子，隨著溶液中鋅離子濃度增大，氫離子不易靠近鋅表面，氧化還原反應速率明顯下降，但構成銅鋅原電池后，氫離子在銅的表面得到鋅失去的電子，這樣上述阻礙作用減輕，反應速率加快。1用銅片、銀片、Cu(NO3)2 溶液、AgNO3 溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3 的 U 型管)構成一個原電池，以下有關該原電池的敘述正確的是()在外電路中，電流由銅電極流向銀電極實驗過程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸

5、入 AgNO3 溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同ABCD解析：中電子流向錯，正確，實驗過程中取出鹽橋即斷路，此原電池的原理就是銅置換銀。答案：C解析：A 項發(fā)生的反應是放電時發(fā)生的反應，C 項不能用含活潑氫的物質作電解質，Li 的相對原子質量小，比能量大。答案：B考點考點 2 電解原理及其應用電解原理及其應用1電解池(1)定義電流氧化還原電解：在_作用下，在陰陽兩極發(fā)生_反應的過程。電解池：把_轉化為_的裝置。與電源正極相連的叫_，與電源負極相連的叫_。電能化學能(2)電解原理陽極陰極圖 273用惰性電極電解氯化銅溶液時，電子從電源_流出沿導線流入電解池的_，經陰、陽離子定向移動形成內電

6、路，再在電解池的陽極產生電子經導線流入電源_。陰極(3)電解池的構成：電源、電極、_、閉合回路。(4)電極的放電順序正極電解質H+(酸)負極(5)電解池中溶液 pH 值變化規(guī)律當用惰性電極電解電解質溶液時，由于電解質的不同，發(fā)生的反應也不同，溶液的 pH 呈現(xiàn)不同的變化，總結起來，基本有以下幾種情況：2.電解原理的應用(1)氯堿工業(yè)電極反應：應用：實際工業(yè)生產過程中，還包括粗鹽的精制等過程。生產設備如圖 274 所示。圖 274總反應：_； 陽極：_；陰極：_；(2)電鍍應用電解原理在某些物質表面鍍上一層金屬或合金的方法就是電鍍。陽陰如圖 275，鍍層金屬作_極，鍍件作_極，含鍍層金屬的陽離子

7、的電鍍液做電解質溶液。如電鍍鋅時的電極反應：圖 275陽極：_；陰極： _。(3)電解精煉銅以粗銅為_極，以純銅為_極，以 CuSO4 溶液為電解質溶液(如圖 276)。陽陰陰極反應：_ 。圖 2761電解池的陽極發(fā)生什么反應？和原電池的哪一極發(fā)生相同類型的反應？陰極發(fā)生什么反應：2為什么粗銅通過電解精煉可以提純？(4)電解冶煉鈉答：氧化反應；負極；還原反應。4(雙選)某同學按圖 277 所示的裝置進行電解實驗。下列說法正確的是()圖 277A電解過程中，銅電極上有 H2 產生C電解一定時間后，石墨電極上有銅析出5(2010 年全國卷)圖 278 是一個用鉑絲作電極，電解稀的 MgSO4 溶液

8、的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時溶液呈紅色。(指示劑的 pH 變色范圍：6.88.0，酸色紅色，堿色黃色)圖 278回答下列問題：(1)下列關于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是_(填編號)。A 管溶液由紅變黃A 管溶液不變色B 管溶液由紅變黃 B 管溶液不變色(2)寫出 A 管中發(fā)生反應的反應式：_。(3)寫出 B 管中發(fā)生反應的反應式：_。(4)檢驗 a 管中氣體的方法是_。(5)檢驗 b 管中氣體的方法是_。(6)電解一段時間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內觀察到的現(xiàn)象是_。析氫腐蝕吸氧腐蝕環(huán)境_負極反應_正極反應_考點考點 3 3金屬腐蝕及其防護金屬腐蝕及其防護1金屬腐

9、蝕化學腐蝕和電化學腐蝕(1)金屬腐蝕包括_。金屬直接跟氧化劑反應被腐蝕是化學腐蝕。金屬發(fā)生_是電化學腐蝕。實質都是金屬被氧化。原電池反應被腐蝕(2)電化學腐蝕又分為_和_。以鐵發(fā)生電化學腐蝕為例：析氫腐蝕吸氧腐蝕酸性中性或弱酸性2.金屬防護(1)保護方法：改變金屬內部結構、金屬表面涂油漆、電化學保護法等。(2)電化學保護法分為犧牲陽極的陰極保護法和外加電源的陰極保護法。保護原理：用更活潑的金屬作負極，以被保護金屬為正極構成原電池，這樣金屬即得到保護。外加電源，將被保護金屬作陰極這樣也達到保護金屬的目的。電化學腐蝕很微弱，現(xiàn)象也不明顯，什么原因導致金屬腐蝕嚴重呢？答：腐蝕時間長。6(雙選)為了避

10、免青銅器生成銅綠，以下方法正確的是()A將青銅器放在銀質托盤上B將青銅器保存在干燥的環(huán)境中C將青銅器保存在潮濕的空氣中D在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜解析：銅比銀活潑，將青銅器放在銀質托盤上，形成原電池時銅作負極而被腐蝕，A 錯；將其放置在潮濕的空氣中，可與空氣中的水分和 CO2 等物質接觸，易發(fā)生腐蝕，C 錯 B 對；在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜能隔絕銅與介質的接觸，可以達到防腐作用，D 對。答案：BD熱點熱點 1二次電池二次電池這類電池是原電池和電解池二原理最直接的應用。注意幾點：放電是原電池，充電是電解池；一般先寫原電池反應，電解池的陰極反應就是原電池負極反應的逆反應，陽極

11、反應就是原電池正極反應的逆反應；二次電池在充電時，正接線柱接外接直流電源的正極，負接線柱接負極。熱點熱點 2 2電化學腐蝕電化學腐蝕【典例 2 】(2011 年廣東廣州檢測) 下列敘述不正確的是()A原電池是將化學能轉化為電能的裝置B鐵船底鑲嵌鋅塊，鋅作負極，以防船體被腐蝕2鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應：下列說法正確的是()A反應、中電子轉移數(shù)目相等B反應中氧化劑是氧氣和水C與銅質水龍頭連接處的鋼質水管不易發(fā)生腐蝕D.鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學腐蝕解析：反應中消耗 O2 的量相等，兩個反應也僅有 O2作為氧化劑，故轉移電子數(shù)是相等的，A 項正確；中 H2O 的H、O 兩元素的化合價沒有變，故

12、不作氧化劑，B 項錯；銅和鋼構成原電池，腐蝕速度加快，C 項錯；鋼鐵是鐵和碳的混合物，在潮濕的空氣的中易發(fā)生吸氧腐蝕，屬于電化學腐蝕，故 D 項錯。答案：A1(2010 年廣東理綜，雙選)銅鋅原電池(如圖 279)工作時，下列敘述正確的是()圖 279C在外電路中，電子從負極流向正極D鹽橋中的 K+移向 ZnSO4 溶液解析：陽離子移向正極，C 錯。答案：C池如圖 2710 所示。放電時，下列說法錯誤的是(圖 27102(2011 年廣東深圳調研)離子可在瓊脂中移動，某簡易電)Zn、Ag、Pt 等雜質的粗銅提純，下列敘述正確的是()3(2011 年廣東廣州調研，雙選)利用電解法可將含有 Fe、

13、解析：電解精煉銅，粗銅作陽極，連接電源的正極，故 A、C 錯誤。答案：BD5(2010 年廣東湛江模擬)堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。鋅錳堿性電池以 KOH 溶液為Zn(OH)2(s)Mn2O3(s)。下列說法正確的是()解析：這是鋅錳堿性電池。鋅做負極，二氧化錳是氧化劑。電池工作時，外電路中電子由負極流向正極。答案：B6(2011 年廣東佛山質檢，雙選)一種甲醇、氧氣和強堿溶液做電解質的新型手機電池，可連續(xù)使用一個月。該電池反應確的是( )放電充電下列說法不正確的是()圖 2720A該裝置一定是電解池Ba、b 可能是同種電極材料C裝置中電解質溶液不一定含有 Ag+2

14、(2006 廣東)某可充電的鋰離子電池以 LiMn2O4 為正極，嵌入鋰的碳材料為負極，含 Li+導電固體為電解質。放電時的電3(2009 年安徽)Cu2O 是一種半導體材料，基于綠色化學理念設計的制取 Cu2O 的電解池示意圖如圖 2721，電解總A石墨電極上產生氫氣B銅電極發(fā)生還原反應C銅電極接直流電源的負極D當有 0.1 mol 電子轉移時，0.1 mol Cu2O 生成圖 2721解析：生成氫氣的反應是還原反應應該在陰極發(fā)生，銅電極應該發(fā)生氧化反應，最終要得到 Cu2O，所以銅電極應該接正極，當有 0.1 mol 電子轉移時，應該有 0.05 mol Cu2O 生成。答案：AO22H2

15、O4e =4OHB以 NaOH 溶液為電解液時，負極反應為 Al3OH -3e4(2009 年廣東)可用于電動汽車的鋁空氣燃料電池，通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液為電解液，鋁合金為負極，空氣電極為正極。下列說法正確的是()A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液為電解液時，正極反應都為=Al(OH)3C以 NaOH 溶液為電解液時，電池在工作過程中電解液的pH 保持不變D電池工作時，電子通過外電路從正極流向負極解析：B 中不能得到 Al(OH)3沉淀；C 中氫氧根被消耗；D中電子流向錯。答案：A)的燃料電池發(fā)電。電池負極反應為(解析：該電池是以磷酸為電解質的酸性氫氧燃料電池。答案：C

16、5(2007 年廣東)科學家近年來研制出一種新型細菌燃料電池，利用細菌將有機物轉化為氫氣，氫氣進入以磷酸為電解質6如圖 2722 所示裝置，兩玻璃管中盛滿滴有酚酞溶液的 NaCl 飽和溶液，C()、C()為多孔石墨電極。接通 S1后，C()附近溶液變紅，兩玻璃管中有氣體生成。一段時間后(兩玻璃管中液面未脫離電極)，斷開 S1，接通 S2，電流表的指針發(fā)生偏轉。此時：圖 2722Cl22e =2Cl(1)C()的電極名稱是_(填寫正極或負極)。(2)C()的電極反應式是_。答案：負極7(2009 年天津)氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。圖 2723 為電池示意圖，該電池電極表面鍍一

17、層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩(wěn)定，請回答：(1)氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是_，在導線中電子流動方向為_(用 a、b 表示)。(2)負極反應式為_。解析：在接通 S1 時是電解飽和的食鹽水的裝置，切換到 S2時又是原電池在工作。(3)電極表面鍍鉑粉的原因為_。(4)該電池工作時，H2 和 O2 連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一。金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：圖 2723反應中的還原劑是_，反應中的氧化劑是_。已知 LiH 固體密度為 0.82 g/cm3。用鋰吸收 224 L(標準狀況)H2，生成的 LiH 體積與被吸收的 H2 體積比為_。由生成的 LiH 與 H2O 作用，放出的 H2 用作電池燃料，若能量轉化率為 80%，則導線中通過電子的物質的量為_mol。