高考化學(xué)一輪復(fù)習(xí) 第二單元第7講 化學(xué)能與電能課件

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1、第 7 講化學(xué)能與電能第二單元化學(xué)基本理論2011 考綱展示2012 高考導(dǎo)視1.了解原電池和電解池的工作原理,能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理。2.理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因,金屬腐蝕的危害,防止金屬腐蝕的措施。1.對(duì)電化學(xué)的考查,主要是原電池和電解池的原理、電極反應(yīng)、應(yīng)用。2.高頻考點(diǎn)是二次電池和電化學(xué)腐蝕。要熟練掌握電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)??键c(diǎn)考點(diǎn) 1 原電池原電池1原電池化學(xué)能電能氧化還原(1)定義:把_轉(zhuǎn)化為_(kāi)的裝置叫原電池。從理論上講,可自發(fā)進(jìn)行的_反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。(2)原電池的構(gòu)成:_。(3)原電池的工作原理電極、電解質(zhì)、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(zhì)構(gòu)成的原電池的簡(jiǎn)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(yīng)的一極為負(fù)極,發(fā)生_反應(yīng)的一極為正極。電極反應(yīng):一般為離子反應(yīng)式。2化學(xué)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(jī)電池、便攜式計(jì)算機(jī)用電池等。(3)燃料電池:連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。電極本身不包含活性物質(zhì),只是催化轉(zhuǎn)化元件,本身不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。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(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于普通的燃燒過(guò)程,有利于節(jié)約能源。(4)廢舊電池要回收,既保護(hù)環(huán)境又節(jié)約資源。3電極及應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(普通原電池)負(fù)極材料:_,正極材料:_。(2)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(燃料電池)復(fù)雜電極反應(yīng)式較簡(jiǎn)單一極的 電極反應(yīng)式如堿性鋅錳干電池 鉛蓄電池PbPbO2 總反應(yīng)式 正極反應(yīng):_;負(fù)極反應(yīng):_;電池酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式總反應(yīng)式氫氧燃料電池1原電池工作時(shí)內(nèi)部陰陽(yáng)離子如何移動(dòng)?答:原電池中陰離子向負(fù)極定向移動(dòng),陽(yáng)離子向正極移動(dòng)??偡磻?yīng):_;2對(duì)于原電池,書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式要注意什么問(wèn)題?答:一般要先分析該氧化還原反應(yīng),進(jìn)而判斷什么物質(zhì)在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),什么物

4、質(zhì)在正極發(fā)生還原反應(yīng),另外還要看反應(yīng)的環(huán)境(是酸性還是堿性),最后把總反應(yīng)拆分成兩個(gè)電極反應(yīng)式(離子方程式)。3構(gòu)成原電池能不能加快反應(yīng)速率?答:能。以鋅與硫酸反應(yīng)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(yīng)速率明顯下降,但構(gòu)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(yīng)速率加快。1用銅片、銀片、Cu(NO3)2 溶液、AgNO3 溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3 的 U 型管)構(gòu)成一個(gè)原電池,以下有關(guān)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(shí)驗(yàn)過(guò)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(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同ABCD解析:中電子流向錯(cuò),正確,實(shí)驗(yàn)過(guò)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(xiàng)發(fā)生的反應(yīng)是放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng),C 項(xiàng)不能用含活潑氫的物質(zhì)作電解質(zhì),Li 的相對(duì)原子質(zhì)量小,比能量大。答案:B考點(diǎn)考點(diǎn) 2 電解原理及其應(yīng)用電解原理及其應(yīng)用1電解池(1)定義電流氧化還原電解:在_作用下,在陰陽(yáng)兩極發(fā)生_反應(yīng)的過(guò)程。電解池:把_轉(zhuǎn)化為_(kāi)的裝置。與電源正極相連的叫_,與電源負(fù)極相連的叫_。電能化學(xué)能(2)電解原理陽(yáng)極陰極圖 273用惰性電極電解氯化銅溶液時(shí),電子從電源_流出沿導(dǎo)線流入電解池的_,經(jīng)陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)形成內(nèi)電

6、路,再在電解池的陽(yáng)極產(chǎn)生電子經(jīng)導(dǎo)線流入電源_。陰極(3)電解池的構(gòu)成:電源、電極、_、閉合回路。(4)電極的放電順序正極電解質(zhì)H+(酸)負(fù)極(5)電解池中溶液 pH 值變化規(guī)律當(dāng)用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時(shí),由于電解質(zhì)的不同,發(fā)生的反應(yīng)也不同,溶液的 pH 呈現(xiàn)不同的變化,總結(jié)起來(lái),基本有以下幾種情況:2.電解原理的應(yīng)用(1)氯堿工業(yè)電極反應(yīng):應(yīng)用:實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中,還包括粗鹽的精制等過(guò)程。生產(chǎn)設(shè)備如圖 274 所示。圖 274總反應(yīng):_; 陽(yáng)極:_;陰極:_;(2)電鍍應(yīng)用電解原理在某些物質(zhì)表面鍍上一層金屬或合金的方法就是電鍍。陽(yáng)陰如圖 275,鍍層金屬作_極,鍍件作_極,含鍍層金屬的陽(yáng)離子

7、的電鍍液做電解質(zhì)溶液。如電鍍鋅時(shí)的電極反應(yīng):圖 275陽(yáng)極:_;陰極: _。(3)電解精煉銅以粗銅為_(kāi)極,以純銅為_(kāi)極,以 CuSO4 溶液為電解質(zhì)溶液(如圖 276)。陽(yáng)陰陰極反應(yīng):_ 。圖 2761電解池的陽(yáng)極發(fā)生什么反應(yīng)?和原電池的哪一極發(fā)生相同類型的反應(yīng)?陰極發(fā)生什么反應(yīng):2為什么粗銅通過(guò)電解精煉可以提純?(4)電解冶煉鈉答:氧化反應(yīng);負(fù)極;還原反應(yīng)。4(雙選)某同學(xué)按圖 277 所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法正確的是()圖 277A電解過(guò)程中,銅電極上有 H2 產(chǎn)生C電解一定時(shí)間后,石墨電極上有銅析出5(2010 年全國(guó)卷)圖 278 是一個(gè)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(shí)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(wèn)題:(1)下列關(guān)于電解過(guò)程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是_(填編號(hào))。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(xiě)出 A 管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式:_。(3)寫(xiě)出 B 管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式:_。(4)檢驗(yàn) a 管中氣體的方法是_。(5)檢驗(yàn) b 管中氣體的方法是_。(6)電解一段時(shí)間后,切斷電源,將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是_。析氫腐蝕吸氧腐蝕環(huán)境_負(fù)極反應(yīng)_正極反應(yīng)_考點(diǎn)考點(diǎn) 3 3金屬腐蝕及其防護(hù)金屬腐蝕及其防護(hù)1金屬腐

9、蝕化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕(1)金屬腐蝕包括_。金屬直接跟氧化劑反應(yīng)被腐蝕是化學(xué)腐蝕。金屬發(fā)生_是電化學(xué)腐蝕。實(shí)質(zhì)都是金屬被氧化。原電池反應(yīng)被腐蝕(2)電化學(xué)腐蝕又分為_(kāi)和_。以鐵發(fā)生電化學(xué)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(hù)(1)保護(hù)方法:改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)、金屬表面涂油漆、電化學(xué)保護(hù)法等。(2)電化學(xué)保護(hù)法分為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電源的陰極保護(hù)法。保護(hù)原理:用更活潑的金屬作負(fù)極,以被保護(hù)金屬為正極構(gòu)成原電池,這樣金屬即得到保護(hù)。外加電源,將被保護(hù)金屬作陰極這樣也達(dá)到保護(hù)金屬的目的。電化學(xué)腐蝕很微弱,現(xiàn)象也不明顯,什么原因?qū)е陆饘俑g嚴(yán)重呢?答:腐蝕時(shí)間長(zhǎng)。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(zhì)托盤(pán)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(zhì)托盤(pán)上,形成原電池時(shí)銅作負(fù)極而被腐蝕,A 錯(cuò);將其放置在潮濕的空氣中,可與空氣中的水分和 CO2 等物質(zhì)接觸,易發(fā)生腐蝕,C 錯(cuò) B 對(duì);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(zhì)的接觸,可以達(dá)到防腐作用,D 對(duì)。答案:BD熱點(diǎn)熱點(diǎn) 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(yīng)用。注意幾點(diǎn):放電是原電池,充電是電解池;一般先寫(xiě)原電池反應(yīng),電解池的陰極反應(yīng)就是原電池負(fù)極反應(yīng)的逆反應(yīng),陽(yáng)極

11、反應(yīng)就是原電池正極反應(yīng)的逆反應(yīng);二次電池在充電時(shí),正接線柱接外接直流電源的正極,負(fù)接線柱接負(fù)極。熱點(diǎn)熱點(diǎn) 2 2電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕【典例 2 】(2011 年廣東廣州檢測(cè)) 下列敘述不正確的是()A原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B鐵船底鑲嵌鋅塊,鋅作負(fù)極,以防船體被腐蝕2鋼鐵生銹過(guò)程發(fā)生如下反應(yīng):下列說(shuō)法正確的是()A反應(yīng)、中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等B反應(yīng)中氧化劑是氧氣和水C與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)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(xué)腐蝕解析:反應(yīng)中消耗 O2 的量相等,兩個(gè)反應(yīng)也僅有 O2作為氧化劑,故轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的,A 項(xiàng)正確;中 H2O 的H、O 兩元素的化合價(jià)沒(méi)有變,故

12、不作氧化劑,B 項(xiàng)錯(cuò);銅和鋼構(gòu)成原電池,腐蝕速度加快,C 項(xiàng)錯(cuò);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(xué)腐蝕,故 D 項(xiàng)錯(cuò)。答案:A1(2010 年廣東理綜,雙選)銅鋅原電池(如圖 279)工作時(shí),下列敘述正確的是()圖 279C在外電路中,電子從負(fù)極流向正極D鹽橋中的 K+移向 ZnSO4 溶液解析:陽(yáng)離子移向正極,C 錯(cuò)。答案:C池如圖 2710 所示。放電時(shí),下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(圖 27102(2011 年廣東深圳調(diào)研)離子可在瓊脂中移動(dòng),某簡(jiǎn)易電)Zn、Ag、Pt 等雜質(zhì)的粗銅提純,下列敘述正確的是()3(2011 年廣東廣州調(diào)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(yáng)極,連接電源的正極,故 A、C 錯(cuò)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(diǎn),因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以 KOH 溶液為Zn(OH)2(s)Mn2O3(s)。下列說(shuō)法正確的是()解析:這是鋅錳堿性電池。鋅做負(fù)極,二氧化錳是氧化劑。電池工作時(shí),外電路中電子由負(fù)極流向正極。答案:B6(2011 年廣東佛山質(zhì)檢,雙選)一種甲醇、氧氣和強(qiáng)堿溶液做電解質(zhì)的新型手機(jī)電池,可連續(xù)使用一個(gè)月。該電池反應(yīng)確的是( )放電充電下列說(shuō)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(zhì)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(fù)極,含 Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電時(shí)的電3(2009 年安徽)Cu2O 是一種半導(dǎo)體材料,基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取 Cu2O 的電解池示意圖如圖 2721,電解總A石墨電極上產(chǎn)生氫氣B銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C銅電極接直流電源的負(fù)極D當(dāng)有 0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí),0.1 mol Cu2O 生成圖 2721解析:生成氫氣的反應(yīng)是還原反應(yīng)應(yīng)該在陰極發(fā)生,銅電極應(yīng)該發(fā)生氧化反應(yīng),最終要得到 Cu2O,所以銅電極應(yīng)該接正極,當(dāng)有 0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí),應(yīng)該有 0.05 mol Cu2O 生成。答案:AO22H2

15、O4e =4OHB以 NaOH 溶液為電解液時(shí),負(fù)極反應(yīng)為 Al3OH -3e4(2009 年廣東)可用于電動(dòng)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(fù)極,空氣電極為正極。下列說(shuō)法正確的是()A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液為電解液時(shí),正極反應(yīng)都為=Al(OH)3C以 NaOH 溶液為電解液時(shí),電池在工作過(guò)程中電解液的pH 保持不變D電池工作時(shí),電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)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(cuò)。答案:A)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為(解析:該電池是以磷酸為電解質(zhì)的酸性氫氧燃料電池。答案:C

16、5(2007 年廣東)科學(xué)家近年來(lái)研制出一種新型細(xì)菌燃料電池,利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣,氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)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(shí)間后(兩玻璃管中液面未脫離電極),斷開(kāi) S1,接通 S2,電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時(shí):圖 2722Cl22e =2Cl(1)C()的電極名稱是_(填寫(xiě)正極或負(fù)極)。(2)C()的電極反應(yīng)式是_。答案:負(fù)極7(2009 年天津)氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)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(xì)小的鉑粉,鉑吸附氣體的能力強(qiáng),性質(zhì)穩(wěn)定,請(qǐng)回答:(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是_,在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開(kāi)(用 a、b 表示)。(2)負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)。解析:在接通 S1 時(shí)是電解飽和的食鹽水的裝置,切換到 S2時(shí)又是原電池在工作。(3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開(kāi)。(4)該電池工作時(shí),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(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料,吸氫和放氫原理如下:圖 2723反應(yīng)中的還原劑是_,反應(yīng)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(biāo)準(zhǔn)狀況)H2,生成的 LiH 體積與被吸收的 H2 體積比為_(kāi)。由生成的 LiH 與 H2O 作用,放出的 H2 用作電池燃料,若能量轉(zhuǎn)化率為 80%,則導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為_(kāi)mol。

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