电化学专题详解.ppt

河北省石家庄市第一中学,电化学专题复习,2015年高考电化学考查情况,近4年新课标I卷考查,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。了解常见化学电源的种类及其工作原理。理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。,考试大纲,考纲对知识内容的要求层次：了解、理解（掌握）、综合应用,五个关注点电极反应式和电池反应方程式膜结构电化学计算真实的电化学问题新型化学电源,（2015安徽卷25）（4）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。0t1时，原电池的负极是Al，此时正极反应为。,关注一：电极反应式和电池反应方程式,（2015北京卷12）在通风橱中进行下列实验：,非水介质,（2015江苏卷10）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A反应CH4H2O3H2CO，每消耗1molCH4转移12mol电子B电极A上H2参与的电极反应为：H22OH2e2H2OC电池工作时，CO32向电极B移动D电极B上发生的电极反应为：O22CO24e2CO32,（2015浙江卷11）在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2OCO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是AX是电源的负极B阴极的反应式是：H2O2eH2O2CO22eCOO2C总反应可表示为：H2OCO2H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11,（2015广东卷32）（5）一种可超快充电的新型铝电池，充放电时AlCl4和Al2Cl7两种离子在Al电极上相互转化，其它离子不参与电极反应，放电时负极Al的电极反应式为Al3e7AlCl44Al2Cl7。,（2014山东卷30）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7和AlCl4组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。（1）已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为4Al2Cl73e=Al7AlCl4。,（2011广东卷32）可用于钢材镀铝。（4）熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以AlCl4和Al2Cl7形式存在，铝电极的主要电极反应式为Al3e7AlCl44Al2Cl7。,对电池原理认识的提升对电极认识的提升对电极反应式书写规律的提升,Al做_极，电极反应式_；Cu做_极，电极反应式_；电池总反应_。,教学建议：,逆向：电池反应某一电极反应电池反应：两电极反应叠加（电子守恒）,方法提炼,观点：复习中穿插“小小专题”,（选修4P77）,（2015新课标I卷11）,（2015天津卷4）,（2015山东卷29）,（2015福建卷11）,关注二：膜结构,新课标I卷：C质子通过交换膜从负极区移向正极区（）福建卷：B该装置工作时，H从b极区向a极区迁移（）天津卷：D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动，保持溶液中电荷平衡（）山东卷：电解过程中Li+向B电极迁移。,（旧教材P57）,（2015上海卷五）,28离子交换膜的作用为_、_。29精制饱和食盐水从图中_位置补充，氢氧化钠溶液从图中_位置流出。（选填“a”、“b”、“c”或“d”）,（2015北京卷27）,（2012北京卷25）,（2014新课标卷27）,建议：,1膜的类型,质子/阳离子/阴离子交换膜,2方法提炼,电极交换膜【溶液电中性】（从两边到中间）,分析产品室可得到H3PO2的原因。,结合方程式简述提取CO2的原理,（2）充电时若转移的电子数为3.011023个，左槽溶液中n(H)的变化量为_。,（2010重庆卷29）,（2）若电解过程中转移了2mol电子，则膜两侧电解液的质量变化差(m左m右)为_g。,（2013重庆卷11）,膜结构当中的计算,阳极：2H2O4eO24H（m左）2mol16g阴极：2NO310e6H2ON212OH（m右）2mol5.6g膜迁移：2molH（2g）m左m右(162)(5.62)14.4g,阳极：VO2eH2OVO22H（m左）0.5mol1mol膜迁移：0.5molHn(H)10.50.5mol,方法提炼：电极反应引起的变化膜迁移引起的变化,考察学生用数学方法解决电化学问题的能力，多为两极放电量与消耗或生成的物质相关量之间的计算。,关注三：电化学计算,（2015北京卷28）为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系，某同学通过改变浓度研究“2Fe3+2I2Fe2I2”反应中Fe3+和Fe2+的相互转化。,（4）根据氧化还原反应的规律，该同学推测i中Fe2+向Fe3+转化的原因：外加Ag+使c(I)降低，导致I的还原性弱于Fe2+，用右图装置（a、b均为石墨电极）进行实验验证。K闭合时，指针向右偏转，b作正极。当指针归零（反应达到平衡）后，向U型管左管滴加0.01mol/LAgNO3溶液，产生的现象证实了其推测，该现象是左管产生黄色沉淀，指针向左偏转。,（1）电子流向与电流计指针偏转方向关系（相等）,定性,化学中渗透的物理,D针对中现象，在Fe、Cu之间连接电流计，可判断Fe是否被氧化（）,（2015北京卷12）在通风橱中进行下列实验：,（2015新课标II卷26）酸性锌锰干电池是一种一次性电池，（2）维持电流强度为0.5A，电池工作5分钟，理论上消耗锌0.05g。（已知F96500Cmol1）,（2012海南卷16）（3）若每个电池甲烷通入量为1L（标准状况），且反应完全，则理论上通过电解池的电量为_（法拉第常数F=9.65104Cmol1，）,（2）QItn(e)F【Q电量（单位:C）；I电流强度（单位:A）；t时间（单位:s）n(e)电子的物质的量（单位:mol）；F法拉第常数（单位:Cmol1）】,定量,（2013新课标I卷28）（5）二甲醚直接燃料电池。若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为_，一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生_个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20V，能量密度=_(列式计算。能量密度=电池输出电能/燃料质量，1kWh=3.6106J)。,（3）电功=电量电动势,WQEnFEnqeNAE,（4）能量密度：,（2015重庆卷11）（5）图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。,环境中的Cl扩散到孔口，并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl，其离子方程式为2Cu23OHClCu2(OH)3Cl；若生成4.29gCu2(OH)3Cl，则理论上耗氧体积为0.448L（标准状况）。,守恒法,核心：在各电极上反应的物质得失电子数目相等（方法提炼）,Cu2(OH)3Cl3OH3/4O2（）,该储氢装置的电流效率_。（生成目标产物消耗的电子数/转移的电子总数100%，计算结果保留小数点后1位。）,（2014重庆卷11）（4）一定条件下，图所示装置可实现有机物的电化学储氢（忽略其它有机物）。,依据：阴阳两极得失电子数目相等。阳极：4OH4e2H2OO211.22.8阴极：C6H66H6eC6H126xx2H2eH22yy,关注四：真实的电化学问题,一、考核目标与要求化学科命题注重测量自主学习的能力，重视理论联系实际，（一）对化学学习能力的要求1接受、吸收、整合化学信息的能力2分析问题和解决（解答）化学问题的能力3化学实验与探究能力,（2014课标卷27）（3）；PbO2也可以通过石墨为电极，Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式：Pb2+2H2O2e=PbO2+4H,（2014四川卷11）（4）MnO2可作超级电容材料。用惰性电极电解MnSO4溶液可制得MnO2，其阳极的电极反应式：Mn2+2H2O2e=MnO2+4H,（2014山东卷30）离子液体是一种室温熔融盐，为非水体系，由有机阳离子、Al2Cl7和AlCl4组成的离子液体作电解液时，可在钢制品上电镀铝。（1），已知电镀过程中不产生其他离子且有机阳离子不参与电极反应，阴极电极反应式为：4Al2Cl73e=Al7AlCl4,离子放电顺序问题,（2014北京卷28）某同学使用石墨电极，在不同电压(x)下电解FeCl2溶液,（4）II中虽未检测出Cl2，但Cl在阳极是否放电仍需进一步验证。电解pH=1的NaCl溶液做对照实验，记录如下：,超电势的影响！影响超电势的因素有：电极材料、电极的表面状态、电流密度、温度、电解质的性质、浓度及溶液中的杂质等。,建议：,1从氧化还原的本质把握两极反应2实例：PbPbO22H2SO42PbSO42H2O在阴极镀上Zn、Cd、Ni等H前金属,（2015安徽卷25）（4）常温下，将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓HNO3中组成原电池（图1），测得原电池的电流强度（I）随时间（t）的变化如图2所示，反应过程中有红棕色气体产生。,（2015北京卷12）在通风橱中进行下列实验：,其它体现真实性的示例,建议：,充分挖掘生产、生活中与电化学密切相关的情景素材,示例1：将Mg、Al磨去氧化膜，连入电路中。开始电流计指针右偏，Al表面有许多气泡，很快电流计读数逐渐减小至0；随后指针左偏，且电流逐渐增大。此外，Al表面气泡有所减少，但未消失；Mg表面只有极少量气泡产生。,“绿色奥运、科技奥运、人文奥运”,关注五：新型化学电源,新能源汽车的三大核心技术：1电池及其能源管理系统2电机及其控制系统3整车控制系统,（核心中的核心）,锂离子电池的两极材料均为能可逆地嵌入及脱嵌Li+的层状化合物。这些层状化合物具有提供Li+嵌入及脱嵌的一维、二维、三维通道，在Li+嵌入及脱嵌后，其本身的骨架结构保持不变。,1锂离子电池,六方层状结构：LiMO2（MCo、Ni、Mn等）尖晶石结构：LiM2O4（MCo、Ni、Mn等）橄榄石结构：LiMPO4（MFe等）,常见锂离子电池正极材料：,建议：把握锂离子电池的本质,（2014新课标卷12）2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系，下列叙述错误的是Aa为电池的正极B电池充电反应为LiMn2O4=Li1xMn2O4xLiC放电时，a极锂的化合价发生变化D放电时，溶液中Li从b向a迁移,（2014天津卷6）已知：锂离子电池的总反应为：LixCLi1xCoO2CLiCoO2，锂硫电池的总反应为：2LiSLi2S。有关上述两种电池说法正确的是A锂离子电池放电时，Li+向负极迁移B锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应C理论上两种电池的比能量相同D下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电,锂离子电池参考试题：,（2007天津卷13）锂离子电池正极材料是含锂的二氧化钴（LiCoO2），充电时，LiCoO2中Li被氧化，Li迁移并以原子形式嵌入电池负极材料碳（C6）中，以LiC6表示。电池反应为LiCoO2C6CoO2LiC6，下列说法正确的是A.充电时，电池的负极反应为LiC6e=LiC6B.放电时，电池的正极反应为CoO2Lie=LiCoO2,（2013新课标I卷27）充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi+xe-=LixC6（5）充放电过程中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式_。,（）LixC6-xe-=6C+xLi+（）Li1-xCoO2+xe-+xLi+=LiCoO2总：Li1-xCoO2+LixC6=LiCoO2+6C,钠离子电池,（2014浙江卷11）镍氢电池(NiMH)。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是：Ni(OH)2MNiOOHMH下列说法正确的是ANiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOHH2OeNi(OH)2OHB充电过程中OH离子从阳极向阴极迁移C充电过程中阴极的电极反应式：H2OMeMHOH，H2O中的H被M还原,2镍氢电池,总：Ni(OH)2MNiOOHMH阳：Ni(OH)2OHeNiOOHH2O阴：H2OMeMHOH,（2014全国大纲卷9）右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池（MHNi电池）。下列有关说法不正确的是A放电时正极反应为：NiOOHH2OeNi(OH)2OHB电池的电解液可为KOH溶液C充电时负极反应为：MHOHH2OMeDMH是一类