化学反应与电能（复习课件） 2023-2024学年高二化学人教版2019选择性必修1

单元复习与测试化学反应与电能第四章第四章化学反应与电能原电池电解池工作原理电极反应式电解原理放电顺序形成条件金属的腐蚀与防护电极反应式金属的腐蚀金属的防护化学电源应用考点一原电池考点一原电池原电池的工作原理1.原电池的形成条件(进行电子转移的场所)活动性不同的两块电极材料条件一电极均与电解质溶液接触条件二形成闭合回路条件三能自发进行的氧化还原反应条件四(内电路，实现离子定向迁移)(外电路，实现电子定向转移)(还原剂-氧化反应、氧化剂-还原反应)燃料电池的两个电极可以相同注意：原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化、还原能力考点一原电池原电池的工作原理2.工作原理(1)单液原电池与双液原电池的比较避免了电极直接和电解质溶液接触，提高了原电池的供电能力电极直接和电解质溶液接触，会有化学反应发生，使部分化学能转化为热能，导致电池供电能力减弱考点一原电池原电池的工作原理2.工作原理(1)单液原电池与双液原电池的比较盐桥作用：使溶液保持电中性，起导电作用，形成闭合回路；完全隔离两电极反应，使原电池能持续、稳定地产生电流考点一原电池原电池的工作原理2.工作原理(2)原电池工作原理注意：原电池工作时形成外电路与内电路，外电路通过电子的定向移动形成电流，内电路通过离子的定向移动形成电流。电子只能在导线中移动而不能在溶液中移动，离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动，可形象地描述为“电子不下水，离子不上岸”考点一原电池原电池的工作原理2.工作原理(3)原电池中正极、负极的判断【典例】(23·24上·唐山·期中)高铁电池的总反应为：。如图是高铁电池的模拟实验装置，下列说法不正确的是A．该电池放电时正极的电极反应式为B．被氧化，转移3mol电子C．放电过程中负极附近溶液的pH减小D．盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向右移动【答案】B【典例】(2024·广西·一模)微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法正确的是A．该装置是原电池，b极是负极B．该电池工作时，应选用质子交换膜C．该电池工作时，电子从a经电流表A流向b，离子从右经交换膜向左迁移D．电极a反应：(C6H10O5)n-24e-+7H2O=6CO2↑+24H+【答案】B【分析】由题意利用一种微生物将废水中有机物[主要成分是(C6H10O5)n]的化学能转化为电能的装置，即为原电池，由图b极通O2，a极为有机物，则b极为正极氧气发生还原反应，a极为负极有机物发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，负极电极反应为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne﹣=6nCO2↑+24nH+，原电池中阳离子移向正极b极；【详解】A．由分析可知，该装置是原电池，b极是正极，A错误；B．该电池工作时，氢离子在通过交换膜移向正极，故应选用质子交换膜，B正确；C．该电池工作时，电子从负极a经电流表A流向正极b，离子从左侧经交换膜向右侧迁移，C错误；D．负极电极反应为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne﹣=6nCO2↑+24nH+，D错误；故选B。考点一原电池化学电源1.一次电池(1)碱性锌锰电池负极Zn－2e－+2OH－=Zn(OH)2正极电解质溶液2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-锌：____电极反应：_________________________MnO2：____电极反应：______________________________________KOH的作用：____________构造示意图主要反应Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2考点一原电池化学电源2.二次电池(1)铅酸蓄电池构造示意图负极电极反应：_________________________________正极电极反应：_________________________________总反应：_________________________________放电过程的总反应及电极反应式PbO2+4H++SO42-+2e-

PbSO4+2H2OPb+SO42-

-2e-

PbSO4Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O注意：充电时电极的连接:“负接负”后作阴极,“正接正”后作阳极，与上述过程相反考点一原电池化学电源3.燃料电池(1)氢氧燃料电池工作原理电解质溶液H2SO4溶液KOH溶液负极反应2H2-4e-＝4H+2H2+4OH--4e-＝4H2O正极反应O2+4H++4e-＝2H2OO2+2H2O+4e-＝OH-总反应2H2+O2＝2H2O【典例】(23·24高二上·江苏苏州·期中)下列有关原电池的说法不正确的是A．图甲所示装置中，盐桥中的K+向盛有ZnSO4溶液的烧杯中移动B．图乙所示装置中，正极的电极反应式为C．图丙所示装置中，使用一段时间后，锌筒会变薄D．图丁所示装置中，使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降【答案】A考点二电解池考点二电解池电解原理1.电解池：将电能转化为化学能的装置。注意：电解是一种强氧化还原手段，可实现非自发的氧化还原反应，如Cu和盐酸的反应直流电源条件一(1)电解池的构成条件条件二两个电极(阴极、阳极)条件三电解质溶液或熔融电解质条件四形成闭合回路①电极名称和电极反应式(以惰性电极电解CuCl2溶液为例)考点二电解池电解原理1.电解池：将电能转化为化学能的装置。(2)电解池的工作原理考点二电解池电解原理2.电解规律：将电能转化为化学能的装置。(1)阳极产物的判断①活性电极(除Au、Pt以外的金属材料)作阳极，电极材料失电子，生成金属阳离子②惰性电极(Pt、Au、石墨等)作阳极，要依据阴离子的放电顺序加以判断。阴离子的放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子S2-、I-、Br-、Cl-放电，产物一般分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH-放电，则得到O2。无论是惰性电极还是活性电极都不参与阴极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。

若金属阳离子(Fe3+除外)放电，一般得到相应金属单质；若H+放电，则得到H2。考点二电解池电解原理2.电解规律：将电能转化为化学能的装置。(2)阴极产物的判断电极产物注意：放电顺序本质遵循氧化还原反应的“优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电考点二电解池电解原理1.电解类型及规律(用惰性电极电解电解质溶液)电解类型实例阳极反应式阴极反应式pH变化电解质溶液的变化电解后复原应加入物质电解水型H2SO4溶液2H2O-4e-=O2↑+4H+4H++4e-=2H2↑减小浓度增大

(饱和溶液除外)H2ONaOH溶液4OH--4e-=

O2↑+2H2O4H2O+4e-=2H2↑+4OH-增大KNO3溶液2H2O-4e-=

O2↑+4H+不变考点二电解池电解原理1.电解类型及规律(用惰性电极电解电解质溶液)电解类型实例阳极反应式阴极反应式pH变化电解质溶液的变化电解后复原应加入物质电解电解质型盐酸2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑增大浓度减小HClCuCl2溶液Cu2++2e-=Cu增大CuCl2放氢生碱NaCl溶液2Cl--2e-=Cl2↑2H2O+2e-=H2↑+2OH-增大生成新电解质HCl放氧生酸CuSO4溶液2H2O-4e-=O2↑+4H+2Cu2++4e-=2Cu减小生成新电解质CuO或CuCO3考点二电解池电解原理的应用1.电解饱和食盐水(氯碱工业)(1)电解原理示意图阳离子交换膜的作用：阻止OH-进入阳极室与Cl2发生副反应2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO考点二电解池电解原理的应用1.电解饱和食盐水(氯碱工业)(2)电极反应与电解总反应方程式阴极：2H2O+2e-＝H2↑+2OH-(还原反应)阳极：2Cl--2e-＝Cl2↑(氧化反应)检验阳极产物的方：用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞溶液，阴极附近溶液变红，说明该电极附近的产物有NaOH注意：电镀过程中的“一多，一少，一不变”:“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变考点二电解池电解原理的应用2.电镀应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺称为电镀。如电镀铜，阳极反应：Cu-2e-＝Cu2+；阴极反应：Cu2++2e-＝Cu。阳极泥可作为提炼金、银等贵金属的原料考点二电解池电解原理的应用3.电解精炼铜阳极阴极(粗铜)(纯铜)Cu-2e-=Cu2+等Cu2++

2e-=Cu硫酸铜溶液Zn-2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+Fe-2e-=Fe2+2Al2O3(熔融)

4Al+3O2↑；6O2--12e-

3O2↑(阳极)，4Al3++12e-

4Al(阴极)考点二电解池电解原理的应用4.电冶金利用电解法可冶炼钾、钙、钠、镁、铝等活泼金属。冶炼钠电解2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑；2Cl--2e-

Cl2↑(阳极)，2Na++2e-

2Na(阴极)冶炼镁MgCl2(熔融) Mg+Cl2↑；2Cl--2e- Cl2↑(阳极)，Mg2++2e- Mg(阴极)冶炼铝电解电解冶炼铝时，通常电解熔融的Al2O3，常利用冰晶石(Na3AlF6)作助熔剂来溶解Al2O3阳离子交换膜对阳离子有选择性透过作用的膜,简称阳膜质子交换膜一般指对H+有选择性透过作用的膜阴离子交换膜对阴离子有选择性透过作用的膜,简称阴膜“两性离子”交换膜同时含有阳离子交换基团和阴离子交换基团的离子交换膜，对某些离子有较高的选择性，主要用于离子分离和回收溶液中的微量金属双极性膜一面是阴离子交换膜，另一面是阳离子交换膜，中间有一层很薄的相界面，在直流电作用下，相界面中的H2O解离成H+和OH-并分别透过阳膜和阴膜，作为H+和OH-的供应源，简称双极膜考点二电解池“隔膜”在电化学装置中的应用1.几种常见的“隔膜”【典例】(23·24高二上·重庆沙坪坝·阶段练习）NA代表阿伏加德罗常数的值。下图电路中，电极6增重0.64g时，下列叙述不正确的是A．电极2上析出的气体在标况下的体积为224mLB．电极3上产生的气体产物中含有的共用电子对数目为0.02NAC．忽略离子的扩散，盐桥中进入左侧AgNO3溶液中NO3-数目为0.02NAD．为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态，需加入H2O的质量为0.18g【答案】B【典例】(20·21高二下·四川凉山·期末)2020年3月29日，全球新能源汽车领导者比亚迪宣布正式推出“刀片电池”。“刀片电池”放电时结构如图，总反应为，下列说法错误的是A．放电时通过聚合物隔膜往正极迁移B．放电时，负极反应式为C．充电时，锂离子在阳极脱嵌；放电时，锂离子在正极脱嵌D．充电时，装置将电能转化为化学能【答案】C考点三金属的腐蚀与防护钢铁的电化学腐蚀考点三金属的腐蚀与防护

析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性负极反应Fe-2e-=Fe2+正极反应2H++2e-=H2↑O2+4e-+2H2O=4OH-总反应Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2联系通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍注意：吸氧腐蚀中，Fe(OH)2在空气中进一步被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水生成Fe2O3·xH2O(铁锈的主要成分)，反应如下：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O判断金属腐蚀快慢的规律考点三金属的腐蚀与防护规律01不同腐蚀类型来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀规律02