王坚电化学专题课件.ppt

专题二电化学原理及其运用 1 理解原电池原理 初步了解化学电源 了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法 2 理解电解原理 了解铜的电解精炼 镀铜 氯碱工业等反应原理 近年来 电化学知识在高考试题中出现的频率很高 与生产 生活及新科技等问题相联系的考查尤为突出 在知识点上侧重于以新型电池特别是燃料电池为背景考查原电池的相关知识 以电解原理的最新应用为背景考查电解池的相关知识 以及金属的防护 电解饱和食盐水和电解冶炼金属等内容 考点1原电池原理的应用 利用原电池原理可以制造出各种化学电源 如锌锰干电池 铅蓄电池 锂电池 新型燃料电池等 例1 2010 广东卷改编 铜锌原电池 如图1 9 1 所示工作时 下列叙述正确的是 1 用酸性电解质时 负极 正极 2 用碱性电解质时 负极 正极 3 用固体氧化物作电解质时 负极 正极 4 如果将H2改为CH4 KOH作电解质时 负极 正极 例 一种新型燃料电池 一极通入氢气 另一极通入氧气 电解质是固态晶体 当固态晶体不同时 在熔融状态下能传导的离子也不一样 其中一种能传导H 另一种能传导O2 依据原电池的原理 分组讨论这两种电池的工作原理 并写出电极反应方程式负极 2H2 4e 4H 正极 O2 4H 4e 2H2O 负极 正极 2H2 4e 2O2 2H2OO2 4e 2O2 1 08年宁夏理综 10 一种燃料电池中发生的化学反应为 在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳 该电池负极发生的反应是CH3OH H2O 6e CO2 6H 1 电极反应的书写要注意电池的环境 酸性电池中出现能与酸反应的微粒 碱性电池中出现能与碱反应的微粒 2 对于特殊的固体电池或熔融盐电池 一般在等号的左边或右边添加能在电解质中迁移的特殊离子以达到守恒 2 某原电池中盛有KOH浓溶液 若分别向 填 正 或 负 下同 极通入可燃性气体 向 极通入O2 则电路中就有电流通过 试完成下列问题 O2 4e 2H2O 4OH H2S 6e 8OH SO32 5H2O 2H2S 3O2 4OH 2SO32 4H2O C2H4 12e 16OH 2CO32 10H2O C2H4 3O2 4OH 2CO32 4H2O CH3OH 6e 8OH CO32 6H2O 2CH3OH 3O2 4OH 2CO32 6H2O 3 2000全国 26 熔融盐燃料电池具有高的发电效率 因而受到重视 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质 CO为负极燃气 空气与CO2的混和气为正极助燃气 制得在650 下工作的燃料电池 完成有关的电池反应式 负极反应式 2CO 2CO32 4e 4CO2正极反应式 总电池反应 O2 2CO2 4e 2CO32 2CO O2 2CO2 总结归纳 1 电极反应的书写要注意三大守恒 电子守恒 电荷守恒 原子守恒2 电极反应的书写要注意电池的环境 酸性电池中不出现能与酸反应的微粒 碱性电池中不出现能与碱反应的微粒3 对于特殊的固体电池或熔融盐电池 一般在等号的左边或右边添加能在电解质中迁移的特殊离子以达到电荷守恒 巩固练习 判断下列描述的正误 正确的打 错误的打 1 Cu CuSO4 Zn ZnSO4 通过盐桥构成的原电池装置中 Cu电极上发生氧化反应 2012 福建高考 2 乙醇酸性燃料电池的负极反应式为 CH3CH2OH H2O 4e CH3COOH 4H 电池工作时 电解质溶液中的H 向负极移动 2012 四川高考 3 Zn具有还原性和导电性 可用作锌锰干电池的正极材料 2012 江苏高考 3 08年山东理综 29 北京奥运会 祥云 火炬燃料是丙烷 C3H8 亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯 C3H6 1 丙烷脱氢可得丙烯 已知 C3H8 g CH4 g C2H2 g H2 g H1 156 6kJ mol 1CH3CH CH2 g CH4 g C2H2 g H2 32 4kJ mol 1则相同条件下 C3H8 g CH3CH CH2 g H2 g 的 H kJ mol 1 2 以丙烷为燃料制作新型燃料电池 电池的正极通入O2和CO2 负极通入丙烷 电解质是熔融碳酸盐 电池反应总方程式为 放电时CO32 移向电池的 填 正 或 负 极 考点二 电解原理及应用 2 电解完成后 若溶液的体积为1L 整个电解过程中共转移0 1mole 则溶液的pH为 若使电解质溶液复原 需通入氯化氢的物质的量为mol 3 若用该装置给铁钉镀铜 则应用铜作 用铁钉作 电解质溶液应为溶液 1 电极反应 归纳 总结 1 阳离子在阴极上的放电顺序 Ag Cu2 H 2 阴离子在阳极上的放电顺序 Cl OH 含氧酸根离子 3 电化学计算中的守恒关系电化学的有关计算常用守恒法或关系式法 尤其是电子守恒法和电荷守恒法 计量时 只需列出相关微粒间的计量关系式 按所列关系式进行计算即可 常见微粒间的计量关系式为 4e 4H 4OH 4Cl 4Ag 2Cu2 2H2 O2 2Cl2 4Ag 2Cu 2H2O 判断下列描述的正误 正确的打 错误的打 1 电解NaCl溶液得到22 4LH2 标准状况 理论上需转移NA个电子 2012 山东高考 2 以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜 含Al Zn Ag Pt Au等杂质 的电解精炼 溶液中的Cu2 向阳极移动 2012 山东高考 3 电解AlCl3 FeCl3 CuCl2的混合溶液时 阴极上依次析出Cu Fe Al 2011 山东高考 3 2012 青岛 如图是一个电化学装置示意图 用CH3OH 空气燃料电池作此装置的电源 如果A是铂电极 B是石墨电极 C是CuSO4 通电一段时间后 向所得溶液中加入8gCuO固体后恰好可使溶液恢复到电解前的浓度和pH 则电解过程中收集到标准状况下的气体体积为 知识回顾 1 电化学腐蚀 以钢铁的腐蚀为例 1 析氢腐蚀 条件 电极反应 负极 正极 总反应 2 吸氧腐蚀 条件 钢铁表面水膜酸性很弱 或呈中性 电极反应 负极 正极 总反应 考点三金属的腐蚀与防护 2 金属的电化学防护 1 牺牲阳极的阴极保护法 如右图 保护铁 铁作极 锌作极 2 外加电流的阴极保护法 外加直流电源 使被保护金属与电源的极相连 归纳 总结 1 钢铁在潮湿空气中生成铁锈 Fe2O3 nH2O 的原理Fe C 电解质溶液形成原电池 其中负极反应式 2Fe 4e 2Fe2 正极反应式 2H2O O2 4e 4OH 电池总反应式 2Fe 2H2O O2 2Fe OH 2 生成铁锈的相关反应式为 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 3 2Fe OH 3 Fe2O3 nH2O 3 n H2O 判断下列描述的正误 正确的打 错误的打 1 镀铜铁制品镀层受损后 铁制品比受损前更不容易生锈 2012 江苏高考 2用锡焊接铁质器件 焊接处不易生锈 2012 海南高考 3插入海水中的铁棒 越靠近底端腐蚀越严重 2012 山东高考 金属腐蚀快慢的判断一般来说 可用下列原则判断 1 电解原理引起的腐蚀 金属作阳极 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防护措施的腐蚀 2 对同一金属来说 强电解质溶液中腐蚀 弱电解质溶液中腐蚀 非电解质溶液中腐蚀 3 对同一电解质溶液来说 一般是浓度越大 金属腐蚀越快 4 活泼性不同的两金属连接 活泼性差别越大 腐蚀越快 5 氧气的浓度越大 腐蚀越快 当堂检测 1 2009 江苏卷 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示 关于该电池的叙述正确的是 A 该电池能够在高温下工作B 电池的负极反应为 C6H12O6 6H2O 24e 6CO2 24H C 放电过程中 H 从正极区向负极区迁移D 在电池反应中 每消耗1mol氧气 理论上能生成标准状况下CO2气体22 4 6L 2 工业采用以铁和石墨为电极电解K2MnO4溶液来制取KMnO4 电解过程中 应以 为阴极 阴极附近溶液的pH将会 增大 减小 不变 阴极的反应 电解的总化学方程式为 3 向水中加入等物质的量的Ag Pb2 Na Cl SO42 NO3 将该溶液倒入惰性材料作电极的电解槽中 通电片刻 氧化产物与还原产物的质量比为 A 35 5 108 B 16 207 C 8 1 D 108 35 5 5 2012 安徽高考 研究人员最近发现了一种 水 电池 这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电 在海水中电池总反应可表示为 5MnO2 2Ag 2NaCl Na2Mn5O10 2AgCl 下列 水 电池在海水中放电时的有关说法正确的是 A 正极反应式 Ag Cl e AgClB 每生成1molNa2Mn5O10转移2mol电子C Na 不断向 水 电池的负极移动D AgCl是还原产物 6 2012 海南高考 下列叙述错误的是 A 生铁中含有碳 抗腐蚀能力比纯铁弱B 用锡焊接的铁质器件 焊接处易生锈C 在铁制品上镀铜时 镀件为阳极 铜盐为电镀液D 铁管上镶嵌锌块 铁管不易被腐蚀 7 2012 安徽高考 某兴趣小组设计如下图所示的微型实验装置 实验时 先断开K2 闭合K1 两极均有气泡产生 一段时间后 断开K1 闭合K2 发现电流表A指针偏转 下列有关描述正确的是 A 断开K2 闭合K1时 总反应的离子方程式为 2H 2Cl 通电Cl2 H2 B 断开K2 闭合K1时 石墨电极附近溶液变红C 断开K1 闭合K2时 铜电极上的电极反应式为 Cl2 2e 2Cl D 断开K1 闭合K2时 石墨电极作正极 8 以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜 含Al Zn Ag Pt Au等杂质 的电解精炼 下列说法正确的是 A