（課標(biāo)專用 5年高考3年模擬A版）高考化學(xué) 專題十七 電化學(xué)基礎(chǔ)課件-人教版高三全冊化學(xué)課件

1、專題十七電化學(xué)基礎(chǔ)高考化學(xué)高考化學(xué)考點(diǎn)一原電池原理及其應(yīng)用考點(diǎn)一原電池原理及其應(yīng)用考點(diǎn)清單考點(diǎn)清單考點(diǎn)基礎(chǔ)一、原電池的工作原理1.原電池將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。2.構(gòu)成條件(1)具有兩個(gè)活潑性不同的電極(金屬和金屬或金屬和導(dǎo)電的非金屬)。(2)電解質(zhì)溶液。(3)形成閉合回路。3.原電池的兩極負(fù)極:活潑性較強(qiáng)的金屬,發(fā)生氧化反應(yīng)。正極:活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬,發(fā)生還原反應(yīng)。4.電極反應(yīng)式的書寫和電子移動(dòng)方向(1)電極反應(yīng)式的書寫(以Zn-Cu原電池為例,如下圖)負(fù)極:Zn,電極反應(yīng)式:Zn-2e-Zn2+。正極:Cu,電極反應(yīng)式:Cu2+2e-Cu。電池總反應(yīng):Zn+Cu2+Zn2+

2、Cu。(2)電子移動(dòng)方向電子由負(fù)極釋放,經(jīng)外電路流入正極,電解質(zhì)溶液中的陽離子移向正極,某些陽離子在正極上得電子被還原,形成一個(gè)閉合回路。電池電極反應(yīng)式總反應(yīng)式堿性鋅錳電池負(fù)極:Zn+2OH-2e-Zn(OH)2Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2正極:2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-鉛蓄電池負(fù)極:Pb(s)+S(aq)-2e-PbSO4(s)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)正極:PbO2(s)+4H+(aq)+S(aq)+2e-PbSO4(s)+2H2O(l)2-4O2-4O二、化學(xué)電源一次電池又稱為干電池

3、,二次電池又稱為充電電池或蓄電池。氫鎳電池負(fù)極:H2+2OH-2e-2H2O2NiOOH+H22Ni(OH)2正極:2NiOOH+2H2O+2e-2Ni(OH)2+2OH-氫氧燃料電池(H2SO4作電解質(zhì))負(fù)極:2H2-4e-4H+2H2+O22H2O正極:O2+4H+4e-2H2O氫氧燃料電池(KOH作電解質(zhì))負(fù)極:2H2+4OH-4e-4H2O2H2+O22H2O正極:O2+2H2O+4e-4OH-CH4燃料電池(H2SO4作電解質(zhì))負(fù)極:CH4+2H2O-8e-CO2+8H+CH4+2O2CO2+2H2O正極:2O2+8H+8e-4H2OCH3OH燃料電池(NaOH作電解質(zhì))負(fù)極:2CH

4、3OH+16OH-12e-2C+12H2O2CH3OH+3O2+4NaOH2Na2CO3+6H2O正極:3O2+6H2O+12e-12OH-2-3O三、原電池原理的應(yīng)用1.金屬的腐蝕(1)化學(xué)腐蝕:金屬跟接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質(zhì)液體(如石油)等直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。(2)電化學(xué)腐蝕a.定義:不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí),會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng),比較活潑的金屬失去電子而被氧化,這種腐蝕叫電化學(xué)腐蝕。注意金屬的腐蝕主要是發(fā)生電化學(xué)腐蝕。b.吸氧腐蝕與析氫腐蝕(以鋼鐵的電化學(xué)腐蝕為例)類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜呈酸性正極反應(yīng)(C)O2+2H2O+

5、4e-4OH-2H+2e-H2負(fù)極反應(yīng)(Fe)Fe-2e-Fe2+其他反應(yīng)Fe2+2OH-Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)3Fe(OH)3失去部分水轉(zhuǎn)化為鐵銹2.金屬的防護(hù)(1)改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。例如把Ni、Cr等加入普通鋼中制成不銹鋼。(2)覆蓋保護(hù)層:a.涂油脂、噴油漆、搪瓷、覆蓋塑料等;b.電鍍耐腐蝕的金屬(Zn、Sn、Cr、Ni等)。(3)電化學(xué)保護(hù)法:通常采用如下兩種方法。a.犧牲陽極的陰極保護(hù)法。這種方法通常是在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上(如鍋爐的內(nèi)壁、船舶的外殼等)裝上若干鎂合金或鋅塊。b.外加電流的陰極保護(hù)法。這種方法是把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備(如鋼閘門)作為陰

6、極,用惰性電極作為陽極,兩者均存在于電解質(zhì)溶液(如海水)里,外接直流電源。通電后,電子被強(qiáng)制流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備,使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近于零,從而起到保護(hù)作用。3.金屬腐蝕快慢的比較不純的金屬在潮濕的空氣中形成原電池發(fā)生電化學(xué)腐蝕,活潑金屬因被腐蝕而損耗。金屬腐蝕的快慢與下列兩種因素有關(guān):(1)與構(gòu)成原電池的材料有關(guān),兩極材料的活潑性差別越大,電動(dòng)勢越大,進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的速率越快,活潑金屬被腐蝕的速率就越快。(2)與金屬所接觸的介質(zhì)有關(guān),通?；顫娊饘僭陔娊赓|(zhì)溶液中的腐蝕快于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕,在強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕。一般來說,可用下列原則判斷金屬腐蝕的快

7、慢:電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防護(hù)措施的腐蝕考點(diǎn)二電解原理及其應(yīng)用考點(diǎn)二電解原理及其應(yīng)用考點(diǎn)基礎(chǔ)一、電解原理1.電解使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。2.電解池(1)裝置特點(diǎn)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。(2)形成條件a.與直流電源相連的兩個(gè)電極。b.電解質(zhì)溶液(或熔融態(tài)電解質(zhì))。c.形成閉合回路。3.電極反應(yīng)規(guī)律(1)陰極與電源負(fù)極相連,得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。(2)陽極與電源正極相連,失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。二、電解原理的應(yīng)用1.氯堿工業(yè)(1)食鹽水的精制(2)主要生產(chǎn)過程說明陽離子交換膜(以電解飽和NaCl溶液為例)只允許陽離子(Na+)通

8、過,而阻止陰離子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通過,這樣既能阻止H2和Cl2混合爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液反應(yīng)生成NaClO影響燒堿質(zhì)量。(3)電極反應(yīng)及總反應(yīng)陽極:2Cl-2e-Cl2。陰極:2H+2e-H2?？偡磻?yīng)(離子方程式):2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2。2.電鍍(1)電鍍的特點(diǎn)電鍍時(shí),陽極是鍍層金屬,陰極是鍍件,一般用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液;電鍍池工作時(shí),陽極質(zhì)量減小,陰極質(zhì)量增大,電解質(zhì)溶液濃度不變。(2)銅的電解精煉陽極(用粗銅):Cu-2e-Cu2+。粗銅中的金、銀等金屬雜質(zhì),因失電子能力比銅弱,難以在陽極失去電子變成陽離子,以陽極泥的形式沉積下

9、來。陰極(用純銅):Cu2+2e-Cu。3.電冶金金屬冶煉就是使礦石中的金屬離子獲得電子,從其化合物中還原出來。通式為Mn+ne-M。鈉的冶煉:NaCl在熔融狀態(tài)下發(fā)生電離,通直流電,陰極反應(yīng)式為2Na+2e-2Na,陽極反應(yīng)式為2Cl-2e-Cl2。重點(diǎn)突破一、惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解物質(zhì)電解質(zhì)的變化pH使電解質(zhì)溶液復(fù)原的方法電解水型陰極:4H+4e-2H2陽極:4OH4e-2H2O+O2NaOH水濃度增大增大加水H2SO4水濃度增大減小加水Na2SO4水濃度增大不變加水電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)濃度減小增大加氯化氫CuCl2電

10、解質(zhì)濃度減小加氯化銅放H2生堿型陰極:放出H2陽極:電解質(zhì)陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大加氯化氫放O2生酸型陰極:電解質(zhì)陽離子放電陽極:OH-放電CuSO4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小加氧化銅說明(1)用惰性電極電解強(qiáng)堿、含氧酸、活潑金屬的含氧酸鹽的稀溶液時(shí),實(shí)際上是電解H2O,溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,濃度增大。(2)電解時(shí)產(chǎn)物的判斷要遵循陰、陽離子的放電順序。(3)電解后要恢復(fù)原電解質(zhì)溶液的濃度,需加適量的某物質(zhì),該物質(zhì)可以是陰極與陽極產(chǎn)物的化合物。例如用惰性電極電解CuSO4溶液,要恢復(fù)原溶液的濃度,可向電解后的溶液中加入CuO,但不能加入Cu(OH)2,因?yàn)镃u(OH)2與生成的

11、H2SO4反應(yīng)后使水量增加。二、原電池、電解池、電鍍池的比較原電池電解池電鍍池定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的裝置裝置舉例形成條件活潑性不同的兩電極電解質(zhì)溶液(電極插入其中,并能與電極發(fā)生自發(fā)反應(yīng))形成閉合回路兩電極接直流電源兩電極插入電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))中形成閉合回路鍍層金屬接電源正極,待鍍金屬接電源負(fù)極電鍍液必須含有鍍層金屬的離子(電鍍過程中電鍍液濃度不變)電極名稱負(fù)極:氧化反應(yīng),金屬失電子或者氫氣等還原性物質(zhì)失電子正極:還原反應(yīng),溶液中的陽離子得電子或者氧氣等得電子陽極:氧化反應(yīng),溶液中的陰離子失電子,或金屬電極失電子陰極:還原反應(yīng),溶液中的陽離子得電子陽極:金屬電極失電子陰極:電鍍液中鍍層金屬陽離子得電子(在電鍍控制的條件下,水電離產(chǎn)生的H+及OH-一般不放電)電子流向負(fù)極正極電源負(fù)極陰極電源正極陽極同電解池(1)同一原電池的正、負(fù)極的電極反應(yīng)中得失電子數(shù)相等。(2)同一電解池的陰、陽極的電極反應(yīng)中得失電子數(shù)相等。(3)串聯(lián)電路中的各個(gè)電極反應(yīng)得失電子數(shù)相等。上述三種情況下,在計(jì)算電解產(chǎn)物的量時(shí),應(yīng)按得失電子數(shù)相等計(jì)算方法原電池正、負(fù)極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫方法方法原電池正、負(fù)極的判斷及電極反應(yīng)式的書寫方法1.原電池正、負(fù)極的判斷判斷角度負(fù)極正極電極材料一般是活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬一般