化學(xué)反應(yīng)與電能（復(fù)習(xí)課件） 2023-2024學(xué)年高二化學(xué)人教版2019選擇性必修1

單元復(fù)習(xí)與測(cè)試化學(xué)反應(yīng)與電能第四章第四章化學(xué)反應(yīng)與電能原電池電解池工作原理電極反應(yīng)式電解原理放電順序形成條件金屬的腐蝕與防護(hù)電極反應(yīng)式金屬的腐蝕金屬的防護(hù)化學(xué)電源應(yīng)用考點(diǎn)一原電池考點(diǎn)一原電池原電池的工作原理1.原電池的形成條件(進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移的場(chǎng)所)活動(dòng)性不同的兩塊電極材料條件一電極均與電解質(zhì)溶液接觸條件二形成閉合回路條件三能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)條件四(內(nèi)電路，實(shí)現(xiàn)離子定向遷移)(外電路，實(shí)現(xiàn)電子定向轉(zhuǎn)移)(還原劑-氧化反應(yīng)、氧化劑-還原反應(yīng))燃料電池的兩個(gè)電極可以相同注意：原電池輸出電能的能力，取決于組成原電池的反應(yīng)物的氧化、還原能力考點(diǎn)一原電池原電池的工作原理2.工作原理(1)單液原電池與雙液原電池的比較避免了電極直接和電解質(zhì)溶液接觸，提高了原電池的供電能力電極直接和電解質(zhì)溶液接觸，會(huì)有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生，使部分化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，導(dǎo)致電池供電能力減弱考點(diǎn)一原電池原電池的工作原理2.工作原理(1)單液原電池與雙液原電池的比較鹽橋作用：使溶液保持電中性，起導(dǎo)電作用，形成閉合回路；完全隔離兩電極反應(yīng)，使原電池能持續(xù)、穩(wěn)定地產(chǎn)生電流考點(diǎn)一原電池原電池的工作原理2.工作原理(2)原電池工作原理注意：原電池工作時(shí)形成外電路與內(nèi)電路，外電路通過電子的定向移動(dòng)形成電流，內(nèi)電路通過離子的定向移動(dòng)形成電流。電子只能在導(dǎo)線中移動(dòng)而不能在溶液中移動(dòng)，離子只能在溶液中移動(dòng)而不能在導(dǎo)線中移動(dòng)，可形象地描述為“電子不下水，離子不上岸”考點(diǎn)一原電池原電池的工作原理2.工作原理(3)原電池中正極、負(fù)極的判斷【典例】(23·24上·唐山·期中)高鐵電池的總反應(yīng)為：。如圖是高鐵電池的模擬實(shí)驗(yàn)裝置，下列說法不正確的是A．該電池放電時(shí)正極的電極反應(yīng)式為B．被氧化，轉(zhuǎn)移3mol電子C．放電過程中負(fù)極附近溶液的pH減小D．鹽橋中盛有飽和KCl溶液，此鹽橋中氯離子向右移動(dòng)【答案】B【典例】(2024·廣西·一模)微生物電池是指在微生物的作用下將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，其工作原理如圖所示。下列有關(guān)微生物電池的說法正確的是A．該裝置是原電池，b極是負(fù)極B．該電池工作時(shí)，應(yīng)選用質(zhì)子交換膜C．該電池工作時(shí)，電子從a經(jīng)電流表A流向b，離子從右經(jīng)交換膜向左遷移D．電極a反應(yīng)：(C6H10O5)n-24e-+7H2O=6CO2↑+24H+【答案】B【分析】由題意利用一種微生物將廢水中有機(jī)物[主要成分是(C6H10O5)n]的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置，即為原電池，由圖b極通O2，a極為有機(jī)物，則b極為正極氧氣發(fā)生還原反應(yīng)，a極為負(fù)極有機(jī)物發(fā)生氧化反應(yīng)生成二氧化碳和氫離子，負(fù)極電極反應(yīng)為(C6H10O5)n+7nH2O-24ne﹣=6nCO2↑+24nH+，原電池中陽離子移向正極b極；【詳解】A．由分析可知，該裝置是原電池，b極是正極，A錯(cuò)誤；B．該電池工作時(shí)，氫離子在通過交換膜移向正極，故應(yīng)選用質(zhì)子交換膜，B正確；C．該電池工作時(shí)，電子從負(fù)極a經(jīng)電流表A流向正極b，離子從左側(cè)經(jīng)交換膜向右側(cè)遷移，C錯(cuò)誤；D．負(fù)極電極反應(yīng)為(C6H10O5)n+7nH2O-24ne﹣=6nCO2↑+24nH+，D錯(cuò)誤；故選B?？键c(diǎn)一原電池化學(xué)電源1.一次電池(1)堿性鋅錳電池負(fù)極Zn－2e－+2OH－=Zn(OH)2正極電解質(zhì)溶液2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OH-鋅：____電極反應(yīng)：_________________________MnO2：____電極反應(yīng)：______________________________________KOH的作用：____________構(gòu)造示意圖主要反應(yīng)Zn+2MnO2+2H2O2MnO(OH)+Zn(OH)2考點(diǎn)一原電池化學(xué)電源2.二次電池(1)鉛酸蓄電池構(gòu)造示意圖負(fù)極電極反應(yīng)：_________________________________正極電極反應(yīng)：_________________________________總反應(yīng)：_________________________________放電過程的總反應(yīng)及電極反應(yīng)式PbO2+4H++SO42-+2e-

PbSO4+2H2OPb+SO42-

-2e-

PbSO4Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O注意：充電時(shí)電極的連接:“負(fù)接負(fù)”后作陰極,“正接正”后作陽極，與上述過程相反考點(diǎn)一原電池化學(xué)電源3.燃料電池(1)氫氧燃料電池工作原理電解質(zhì)溶液H2SO4溶液KOH溶液負(fù)極反應(yīng)2H2-4e-＝4H+2H2+4OH--4e-＝4H2O正極反應(yīng)O2+4H++4e-＝2H2OO2+2H2O+4e-＝OH-總反應(yīng)2H2+O2＝2H2O【典例】(23·24高二上·江蘇蘇州·期中)下列有關(guān)原電池的說法不正確的是A．圖甲所示裝置中，鹽橋中的K+向盛有ZnSO4溶液的燒杯中移動(dòng)B．圖乙所示裝置中，正極的電極反應(yīng)式為C．圖丙所示裝置中，使用一段時(shí)間后，鋅筒會(huì)變薄D．圖丁所示裝置中，使用一段時(shí)間后，電解質(zhì)溶液的酸性減弱，導(dǎo)電能力下降【答案】A考點(diǎn)二電解池考點(diǎn)二電解池電解原理1.電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。注意：電解是一種強(qiáng)氧化還原手段，可實(shí)現(xiàn)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，如Cu和鹽酸的反應(yīng)直流電源條件一(1)電解池的構(gòu)成條件條件二兩個(gè)電極(陰極、陽極)條件三電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)條件四形成閉合回路①電極名稱和電極反應(yīng)式(以惰性電極電解CuCl2溶液為例)考點(diǎn)二電解池電解原理1.電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(2)電解池的工作原理考點(diǎn)二電解池電解原理2.電解規(guī)律：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(1)陽極產(chǎn)物的判斷①活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料)作陽極，電極材料失電子，生成金屬陽離子②惰性電極(Pt、Au、石墨等)作陽極，要依據(jù)陰離子的放電順序加以判斷。陰離子的放電順序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子S2-、I-、Br-、Cl-放電，產(chǎn)物一般分別是S、I2、Br2、Cl2；若OH-放電，則得到O2。無論是惰性電極還是活性電極都不參與陰極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子。陽離子放電順序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。

若金屬陽離子(Fe3+除外)放電，一般得到相應(yīng)金屬單質(zhì)；若H+放電，則得到H2?？键c(diǎn)二電解池電解原理2.電解規(guī)律：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。(2)陰極產(chǎn)物的判斷電極產(chǎn)物注意：放電順序本質(zhì)遵循氧化還原反應(yīng)的“優(yōu)先規(guī)律，即得(失)電子能力強(qiáng)的離子先放電考點(diǎn)二電解池電解原理1.電解類型及規(guī)律(用惰性電極電解電解質(zhì)溶液)電解類型實(shí)例陽極反應(yīng)式陰極反應(yīng)式pH變化電解質(zhì)溶液的變化電解后復(fù)原應(yīng)加入物質(zhì)電解水型H2SO4溶液2H2O-4e-=O2↑+4H+4H++4e-=2H2↑減小濃度增大

(飽和溶液除外)H2ONaOH溶液4OH--4e-=

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

O2↑+4H+不變考點(diǎn)二電解池電解原理1.電解類型及規(guī)律(用惰性電極電解電解質(zhì)溶液)電解類型實(shí)例陽極反應(yīng)式陰極反應(yīng)式pH變化電解質(zhì)溶液的變化電解后復(fù)原應(yīng)加入物質(zhì)電解電解質(zhì)型鹽酸2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑增大濃度減小HClCuCl2溶液Cu2++2e-=Cu增大CuCl2放氫生堿NaCl溶液2Cl--2e-=Cl2↑2H2O+2e-=H2↑+2OH-增大生成新電解質(zhì)HCl放氧生酸CuSO4溶液2H2O-4e-=O2↑+4H+2Cu2++4e-=2Cu減小生成新電解質(zhì)CuO或CuCO3考點(diǎn)二電解池電解原理的應(yīng)用1.電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))(1)電解原理示意圖陽離子交換膜的作用：阻止OH-進(jìn)入陽極室與Cl2發(fā)生副反應(yīng)2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO考點(diǎn)二電解池電解原理的應(yīng)用1.電解飽和食鹽水(氯堿工業(yè))(2)電極反應(yīng)與電解總反應(yīng)方程式陰極：2H2O+2e-＝H2↑+2OH-(還原反應(yīng))陽極：2Cl--2e-＝Cl2↑(氧化反應(yīng))檢驗(yàn)陽極產(chǎn)物的方：用濕潤的KI-淀粉試紙靠近陽極，若試紙變藍(lán)，證明生成了Cl2。電解時(shí)向食鹽水中滴加酚酞溶液，陰極附近溶液變紅，說明該電極附近的產(chǎn)物有NaOH注意：電鍍過程中的“一多，一少，一不變”:“一多”指陰極上有鍍層金屬沉積；“一少”指陽極上有鍍層金屬溶解；“一不變”指電鍍液(電解質(zhì)溶液)的濃度不變考點(diǎn)二電解池電解原理的應(yīng)用2.電鍍應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的加工工藝稱為電鍍。如電鍍銅，陽極反應(yīng)：Cu-2e-＝Cu2+；陰極反應(yīng)：Cu2++2e-＝Cu。陽極泥可作為提煉金、銀等貴金屬的原料考點(diǎn)二電解池電解原理的應(yīng)用3.電解精煉銅陽極陰極(粗銅)(純銅)Cu-2e-=Cu2+等Cu2++

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

4Al+3O2↑；6O2--12e-

3O2↑(陽極)，4Al3++12e-

4Al(陰極)考點(diǎn)二電解池電解原理的應(yīng)用4.電冶金利用電解法可冶煉鉀、鈣、鈉、鎂、鋁等活潑金屬。冶煉鈉電解2NaCl(熔融)

2Na+Cl2↑；2Cl--2e-

Cl2↑(陽極)，2Na++2e-

2Na(陰極)冶煉鎂MgCl2(熔融)?Mg+Cl2↑；2Cl--2e-?Cl2↑(陽極)，Mg2++2e-?Mg(陰極)冶煉鋁電解電解冶煉鋁時(shí)，通常電解熔融的Al2O3，常利用冰晶石(Na3AlF6)作助熔劑來溶解Al2O3陽離子交換膜對(duì)陽離子有選擇性透過作用的膜,簡稱陽膜質(zhì)子交換膜一般指對(duì)H+有選擇性透過作用的膜陰離子交換膜對(duì)陰離子有選擇性透過作用的膜,簡稱陰膜“兩性離子”交換膜同時(shí)含有陽離子交換基團(tuán)和陰離子交換基團(tuán)的離子交換膜，對(duì)某些離子有較高的選擇性，主要用于離子分離和回收溶液中的微量金屬雙極性膜一面是陰離子交換膜，另一面是陽離子交換膜，中間有一層很薄的相界面，在直流電作用下，相界面中的H2O解離成H+和OH-并分別透過陽膜和陰膜，作為H+和OH-的供應(yīng)源，簡稱雙極膜考點(diǎn)二電解池“隔膜”在電化學(xué)裝置中的應(yīng)用1.幾種常見的“隔膜”【典例】(23·24高二上·重慶沙坪壩·階段練習(xí)）NA代表阿伏加德羅常數(shù)的值。下圖電路中，電極6增重0.64g時(shí)，下列敘述不正確的是A．電極2上析出的氣體在標(biāo)況下的體積為224mLB．電極3上產(chǎn)生的氣體產(chǎn)物中含有的共用電子對(duì)數(shù)目為0.02NAC．忽略離子的擴(kuò)散，鹽橋中進(jìn)入左側(cè)AgNO3溶液中NO3-數(shù)目為0.02NAD．為使裝Na2SO4溶液的電解池恢復(fù)到電解前狀態(tài)，需加入H2O的質(zhì)量為0.18g【答案】B【典例】(20·21高二下·四川涼山·期末)2020年3月29日，全球新能源汽車領(lǐng)導(dǎo)者比亞迪宣布正式推出“刀片電池”?！暗镀姵亍狈烹姇r(shí)結(jié)構(gòu)如圖，總反應(yīng)為，下列說法錯(cuò)誤的是A．放電時(shí)通過聚合物隔膜往正極遷移B．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)式為C．充電時(shí)，鋰離子在陽極脫嵌；放電時(shí)，鋰離子在正極脫嵌D．充電時(shí)，裝置將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能【答案】C考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)鋼鐵的電化學(xué)腐蝕考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)

析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或呈中性負(fù)極反應(yīng)Fe-2e-=Fe2+正極反應(yīng)2H++2e-=H2↑O2+4e-+2H2O=4OH-總反應(yīng)Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2聯(lián)系通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但吸氧腐蝕更普遍注意：吸氧腐蝕中，F(xiàn)e(OH)2在空氣中進(jìn)一步被氧化為Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)3失去部分水生成Fe2O3·xH2O(鐵銹的主要成分)，反應(yīng)如下：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù)規(guī)律01不同腐蝕類型來說，腐蝕速率的快慢：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)措施的腐蝕規(guī)律02