2019届高考化学二轮复习简易通精编课件【第8讲】电化学47页.ppt

第8讲电化学 1 了解原电池和电解池的工作原理 能写出电极反应和电池反应方程式 2 了解常见化学电源的种类及其工作原理 3 理解金属发生电化学腐蚀的原因 金属腐蚀的危害及其防止措施 考纲点击 自查自纠 化学能 电能 正 负极 电解质溶液 闭合回路 氧化还原反应 阴 阳极 熔融盐 1 如果用铜和硫酸铜溶液 银和硝酸银溶液 盐桥 装有KNO3溶液 设计一个原电池 写出原电池的总离子方程式 盐桥中的K 运动方向如何 答案Cu 2Ag Cu2 2Ag 盐桥中的K 移向硝酸银溶液 2 两种活泼性不同的金属组成原电池 活泼性强的金属一定作负极吗 答案不一定 还要看电解质溶液 如原电池Mg Al NaOH溶液中金属铝作负极 而原电池Mg Al HCl溶液中金属铝作正极 原电池Fe Cu HCl溶液中Fe作负极 而原电池Fe Cu HNO3 浓 中Fe作正极 3 由H Cu2 Na SO42 Cl 五种离子中的两种离子组成电解质 以碳棒为阳极 铁棒为阴极进行电解 使电解质和水的质量都减少 可采用的电解质是什么 答案NaCl CuSO4 4 电解精炼铜时 电解质溶液的成分是否发生变化 阳极减小的质量是否等于阴极增加的质量 答案电解精炼铜时 阳极放电的金属除Cu外 还有比铜活泼的杂质金属 阴极放电的只有Cu2 由此可知电解质溶液中Cu2 的量减少 杂质离子的量增加 阳极减小的质量大于阴极增加的质量 考点一原电池工作原理 原电池正 负极的判断 知识链接 角度1原电池正 负极的判断方法 2018 海南 4A 加减法 书写电极反应式 1 定正负极 列反应物 标同数电子得失 2 注意电极生成物是否与电解质溶液中的某些微粒反应 3 总反应式减去其中一极反应式 即得另一极电极反应式 知识链接 角度2原电池电极反应式的书写 2018 安徽 10A 理论上能自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池 1 将氧化还原反应拆成氧化反应和还原反应两个半反应 分别作原电池的负极和正极 角度3根据原电池的工作原理设计原电池 2018 广东理综 33 2 知识链接 2 确定电极材料如发生氧化反应的物质为金属单质 可用该金属直接作负极 如为气体 如H2 或溶液中的还原性离子 可用惰性电极 如Pt 碳棒 作负极 发生还原反应的电极材料必须不如负极材料活泼 3 确定电解质溶液一般选用反应物中的电解质溶液即可 4 构成闭合回路 1 2018 广东理综 33 2 3 1 能量之间可相互转化 电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能 而原电池可将化学能转化为电能 设计两种类型的原电池 探究其能量转化效率 限选材料 ZnSO4 aq FeSO4 aq CuSO4 aq 铜片 铁片 锌片和导线 高考印证 完成原电池甲的装置示意图 见右图 并作相应标注 要求 在同一烧杯中 电极与溶液含相同的金属元素 以铜片为电极之一 CuSO4 aq 为电解质溶液 只在一个烧杯中组装原电池乙 工作一段时间后 可观察到负极 甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是 其原因是 2 根据牺牲阳极的阴极保护法原理 为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀 在 1 的材料中应选 作阳极 解析 1 根据题给条件和原电池的构成条件可得 a 若用Zn Cu CuSO4 aq ZnSO4 aq 组成原电池 Zn作负极 Cu作正极 Zn插入到ZnSO4 aq 中 Cu插入到CuSO4 aq 中 b 若用Fe Cu FeSO4 aq CuSO4 aq 组成原电池 Fe作负极 Cu作正极 Fe插入到FeSO4 aq 中 Cu插入到CuSO4 aq 中 c 注意 画图时要注意电极名称 电极材料 电解质溶液名称 或化学式 并形成闭合回路 由于金属活动性Zn Fe Cu 锌片或铁片作负极 由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触 工作一段时间后 负极本身被腐蚀或氧化 失去金属光泽 质量减轻 蓝色变浅 带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO4溶液直接接触 二者不会直接发生置换反应 化学能不会转化为热能 几乎全部转化为电能 而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触 两者会发生置换反应 部分化学能转化为热能 化学能不可能全部转化为电能 2 由牺牲阳极的阴极保护法可得 铁片作正极 阴极 时被保护 作负极 阳极 时被腐蚀 所以应选择比铁片更活泼的锌作负极 阳极 才能有效地保护铁不被腐蚀 答案 1 失去金属光泽 被腐蚀或氧化 溶液蓝色变浅 甲在甲装置中 两个电极反应是在彼此隔离的条件下进行的 锌与Cu2 不直接发生反应 这样可以更彻底地将反应所释放的能量转化为电能 2 锌片 应用体验 A 反应开始时 乙中电极反应为2I 2e I2B 反应开始时 甲中石墨电极上Fe3 被还原C 电流计读数为零时 反应达到化学平衡状态D 平衡时甲中溶入FeCl2固体后 电流计读数为零解析A项 反应开始时 乙中石墨电极为负极 I 发生氧化反应 B项 甲中石墨电极为正极 Fe3 发生还原反应 C项 电流计读数为零时 各离子浓度不变 则该反应达到平衡状态 D项 平衡时甲中溶入FeCl2固体 平衡向逆反应方向移动 反应中有电子转移 电流计读数不为零 答案D 考点二电解原理及其应用 角度1电极及其产物的判断方法 2018 北京 9D 1 电极反应 知识链接 2 阳离子在阴极上的放电顺序 Ag Fe3 Cu2 H Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 其还原产物依次对应为Ag Fe2 Cu H2 Pb Sn Fe Zn 3 阴离子在阳极上的放电顺序 S2 I Br Cl OH 其氧化产物依次对应为S I2 Br2 Cl2和O2 书写的一般程序为 1 找电源 或现象 来确定阴 阳极 2 看阳极是活性电极还是惰性电极 是电极本身失电子还是溶液中的阴离子失电子 3 依据阴阳离子的放电顺序确定阴阳极上反应的物质或离子 4 书写电解池电极反应式时 要以实际放电的离子表示 但书写总电解反应方程式时 要找出实际放电离子的来源 如果为弱电解质 如水 要写出分子式 根据电极反应式或电池反应式进行简单计算 知识链接 角度2电解池电极反应式的书写 2018 北京 9C 角度发散 2 2018 北京理综 9 用石墨电极电解CuCl2溶液 见右图 下列分析正确的是 A a端是直流电源的负极B 通电使CuCl2发生电离C 阳极上发生的反应 Cu2 2e CuD 通电一段时间后 在阴极附近观察到黄绿色气体 高考印证 解析A项 Cu2 流向电解池的阴极 可判断a极为电源的负极 正确 B项 CuCl2的电离与通电无关 错误 C项 阳极上发生的反应为2Cl 2e Cl2 错误 D项 通电后Cl2应在阳极生成 错误 答案A 2 2018 广东广州期末 22 某小组为研究电化学原理 设计如图装置 下列叙述正确的是 双选 A 若a和b为石墨 通电后a电极上发生的反应为2Cl 2e Cl2 应用体验 B 若a和b为石墨 通电后b电极上发生氧化反应C 若a为铜 b为铁 通电后a电极质量增加D 若a为铜 b为铁 通电后Cu2 向铁电极移动 解析由图可知 该装置为电解池 且a为阳极 发生氧化反应 b为阴极 发生还原反应 a为铜电极时 其电极反应式为Cu 2e Cu2 故其质量减轻 B C错误 答案AD 考点三金属的电化学腐蚀与防护 角度1金属腐蚀的类型 2018 重庆化学 8 2 吸氧腐蚀与析氢腐蚀 以钢铁为例 知识链接 续表 角度发散 依据实验现象判断金属腐蚀类型 判断金属腐蚀快慢的规律 1 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护腐蚀措施的腐蚀 2 对同一种金属在不同溶液中的腐蚀速率 强电解质溶液 弱电解质溶液 非电解质溶液 3 原电池原理引起的腐蚀速率 活泼性不同的两金属 活泼性差别越大 腐蚀越快 4 对同一种电解质溶液来说 电解质溶液浓度越大 腐蚀越快 知识链接 角度2金属腐蚀快慢的规律 2018 山东 13 金属的电化学防护 1 牺牲阳极的阴极保护法 在被保护的钢铁设备 如闸门 地下管道 船体等 上连接或安装若干锌块 使锌 铁形成原电池 锌作负极 从而保护了钢铁免受腐蚀 2 外加电流的阴极保护法 使被保护的钢铁接直流电源的负极 作为阴极 惰性材料连接电源的正极 作为阳极 通电后 电子被强制流向被保护的钢铁设备 从而使钢铁表面产生电子积累 抑制钢铁设备失去电子 起到保护作用 知识链接 角度3金属的电化学防护方法 2018 广东理综 33 3 3 2018 北京理综 7 下列金属防腐的措施中 使用外加电流的阴极保护法的是 A 水中的钢闸门连接电源的负极B 金属护栏表面涂漆C 汽车底盘喷涂高分子膜D 地下钢管连接镁块 高考印证 解析A项 水中钢闸门连接电源的负极 即作为电化学保护装置的阴极 使其不发生失电子反应而被保护 正确 B项和C项都属于外加防护层的防腐方法 B C两项不符合题意 错误 D项 属于牺牲阳极的阴极保护法 错误 答案A 3 2018 广东六校高三二模 10 对于铁在海水中的腐蚀及防护设计实验如下 烧杯中装的是海水 以下描述正确的是 A 中的铁被腐蚀得最快B 中的铁被腐蚀得最慢 应用体验 C 中是电化学防腐蚀的运用 称为牺牲阳极的阴极保护法D 中装置也能起到防止铁被腐蚀的作用解析四个装置 中铁正常腐蚀 中铁是原电池负极加快腐蚀 中铁是原电池正极 被保护 中铁是电解池的阳极 腐蚀最快 所以 A项错误 B项错误 C项 牺牲活泼金属锌 正确 D项 铁被腐蚀最快 错误 答案C 电化学的计算常见方法有三种 1 根据电子守恒计算 用于串联电路 阴阳电极产物 正负两极产物等计算 其依据是电路中转移电子数相等 2 根据总反应式计算 先写出电极反应式 再写出总反应式 然后根据总反应式列比例式计算 3 根据关系式计算 根据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁 建立计算所需的关系式 知识链接 防范1有关原电池或电解池不能正确计算 1 放电时 正极的电极反应式是 电解液中pH将变 当外电路通过1mol电子时 理论上负极板的质量增加 g 电池内消耗H2SO4的物质的量至少是 mol 2 用铅蓄电池电解1L饱和食盐水 食盐水足量 密度为1 15g cm 3 时 若收集到11 2L 标准状况下 氯气 则至少转移电子 mol 防范演练 若蓄电池消耗H2SO42mol 则可收集到H2的体积 标准状况下 为 L 若蓄电池消耗H2SO4amol 则所得溶液中NaOH的质量分数为 答案 1 PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O大481 2 1 1 电解质溶液复原的原则 减少什么补什么 即加入的物质与析出的物质相同或等价 不要只注意恢复电解前的状态 而忽视了溶液的浓度 如恢复电解CuSO4溶液原状 应加入CuO或CuCO3 不能加Cu OH 2或Cu2 OH 2CO3 这样会使 H2O 增加 电解盐酸从溶液中出去的是H2和Cl2 1 1 故补入时应通入HCl气体而不是加入盐酸 2 要注意电解的阶段性 如含Cl 和Cu2 的溶液中 Cl 在阳极电解完后继续通电会使OH 放电 Cu2 在阴极电解完后继续通电H 又会放电 知识链接 防范2对电解质溶液复原及电解的实质理解不深刻 2 用石墨作电极电解CuSO4溶液 通电一段时间后 欲使电解液恢复到起始状态 应向溶液中加入适量的 A CuSO4B H2OC CuOD CuSO4 5H2O 防范演练 解析电解CuSO4溶液的化学方程式为 2CuSO4 H2O2Cu O2 2H2SO4 离开溶液的物质为Cu和O2 其中铜和氧的原子个数比为1 1 因此需要加入CuO 答案C 新型化学电源题的解题关键 新型电池的放电过程遵循原电池的工作原理 充电过程遵循电解池的工作原理 解答新型电池问题的关键在于正确判断电极名称和书写电极反应式 1 新型电池 放电 时正 负极反应电极反应式的书写 一般电极反应式的书写 复杂电极反应式的书写如CH4酸性燃料电池中CH4 2O2 CO2 2H2O 总反应式2O2 8H 8e 4H2O 正极反应式CH4 2H2O 8e CO2 8H 负极反应式2 充电电池上的 表示放电时的负极 充电时接电源负极 作阴极 反之 表示放电时的正极 充电时接电源的正极 作阳极 原电池的负极反应与电解池的阴极反应 原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应 据此可快速写出放 充电时的电极反应式 1 2018 广东肇庆二模 23 天宫一号 飞行器白天靠太阳能帆板产生电流向镍氢电池充电 夜间镍氢电池向飞行器供电 镍氢电池的结构示意图如图所示 若电池总反应为 应用体验 A 充电时a极为正极B 放电时NiOOH发生氧化反应C 充电时 K 移向a极 OH 移向b极D 放电时正极反应为 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH 解析充电的实质是电解 电解池只有阴极和阳极 a极得电子发生还原反应 为阴极 故A错误 充电时阳离子向阴极移动 阴离子向阳极移动 故C正