2022年高二-化学能与电能的相互转化.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 高三 化学能与电能的相互转化学习目标：1.明白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铜锌原电池原理、饱和氯化钠溶液、氯化铜溶液、水的电解2.明白常见化学电源的种类及其工作原理3.懂得金属发生电化学腐蚀的缘由,金属腐蚀的危害,防止金属腐蚀的措施 . 考试热点1.原电池的工作原理,电极反应及电池反应方程式的分析与判定的考查2.电解池的工作原理、电极反应、电池反应方程式的书写、电极产物的判定及结合两极电子 守恒进行简洁运算的考查3.以化学电源为背景考查原电池原理4.结合实际生产、生活考查金属的电化学腐蚀及其危害与防护 . 新授过程 一 调整状态 二 检查作业 回忆上节内容 新授谈话互动启示三 学问· 规律· 方法1原电池1概念：将转化为的装置2本质：自发的氧化复原反应3装置：以锌铜原电池为例填表电极电极材料电极反应反应类型得失电子的粒电子流淌方子向负极 正极4构成条件：有 摸索 1 在原电池中,离子如何移动？的电极；有电解质溶液；形成闭合回路2 原电池的形成会加快化学反应速率,为什么？例 1. 判定以下几个同学设计的装置,能形成原电池的是,指出正负极,写出电极反应式1 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 例 205 上海关于如右图所示装置的表达,正确的选项是 A铜是阳极,铜片上有气泡产生B铜片质量逐步削减C电流从锌片经导线流向铜D氢离子在铜片外表被复原KOH例 3 飞船上使用的氢氧燃料电池,其电池反应为：2H2O2=2H2O,电解质溶液为溶液,反应保持在较高温度,使H2O 蒸发,就以下表达中正确的选项是 A此电池能发出蓝色火焰 BH2 为正极, O2 为负极 C工作时,电解质溶液的 pH 不断减小 D电极反应的负极：2H24OH4e=4H2O；正极： O22H2O4e=4OH例 上海As2S3 和 HNO3 有如下反应： As2S3+ 10H+ 10NO3=2H3AsO4+ 3S+10NO2 + 2H2O 假设生成 2mol H 3AsO4,就反应中转移电子的物质的量为；假设将该反应设计成一原电池,就NO2 应当在填 “ 正极 ”或“负极 ”邻近逸出；2.原电池正、负极的判定方法 1依据组成原电池的两极材料判定 一般是活动性较强的金属为负极,活动性较弱的金属或能导电的非金属为正极；2依据电流方向或电子流淌方向判定 电流是由正极流向负极；电子流淌方向是由负极流向正极；3依据原电池中电解质溶液内离子的定向移动方向判定 在原电池的电解质溶液内,阳离子移向正极,阴离子移向负极；4依据原电池两极发生的变化来判定 原电池的负极总是失电子发生氧化反应,正极总是得电子发生复原反应；总结：原电池两极的判定方法：活泼金属发生氧化反应向外线路供应电子原电池的负极；不活泼金属或石墨发生复原反应接受外线路供应的电子原电池的正极；3 原电池原理的应用1.加快氧化复原反应速率2.比较金属的活动性强弱3.设计原电池 例 利用 Cu 2AgNO3=CuNO322Ag 的氧化复原反应可设计原电池,画出装置图,指出 正负极,标出电子的流向；假设氯化铁溶液与铜反应？2 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 规律考点 2 金属的腐蚀与防护1金属的腐蚀条件 特点 本质 相互关系条件化学腐蚀电化学腐蚀金属与干燥气体或非电解质直接接触不纯金属或 合金跟电解质溶液接触无电流产生有电流产生金属失电子变成金属阳离子而被氧化M ne-=Mn+金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程两种腐蚀往往同时发生,但电化学腐蚀更普遍,危害更严峻析氢腐蚀吸氧腐蚀金属在较强的酸性溶液中金属在中性或酸性 很弱的溶液中负极 Fe ：电极2负极 Fe ：Fe2e Fe2Fe4e 2Fe2反应正极 C ：2H2e H2正极 C ：2H2O O24e 4OH发生情形联系相对较少腐蚀速率一般较快特别普遍腐蚀速率一般较慢两种腐蚀常相继发生,吸氧腐蚀为主摸索 依据金属腐蚀的本质；设计金属防护的方法已知铁钉烧杯试管和电解质溶液； 设计试验探究铁钉的腐蚀是析氢腐蚀仍是吸氧腐蚀？1 加防护层,如在金属外表加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或外表钝化等方法；2 电化学防护牺牲负极的正极爱护原电池原理正极：被爱护的金属设备；负极：比被爱护的金属活泼的金属；外加电流的阴极爱护电解原理阴极：被爱护的金属设备；阳极：惰性电极3 添加缓蚀剂；例 1. 右图表示的是钢铁在海水中的锈蚀过程,以下有关说法正确的选项是3 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - Fe2+ 海水O2 OHe e e C Fe A. 该金属腐蚀过程为吸氢腐蚀B. 正极为 C,发生的反应为氧化反应C. 在酸性条件下发生的是吸氧腐蚀D. 正极反应为： O2 + 2H2O + 4e 4OH例 209 上海右图装置中,U 型管内为红墨水,a、b 试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间；以下有关描述错误的选项是A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高2+C两试管中相同的电极反应式是：Fe 2e FeD a 试管中发生了吸氧腐蚀,b 试管中发生了析氢腐蚀例 306 上海将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下表达正确的选项是A两烧杯中铜片外表均无气泡产生B甲中铜片是正极,乙中铜片是负极C两烧杯中溶液的 pH 均增大D产愤怒泡的速度甲比乙慢考点 3 电解原理1. 电解：使直流电通过电解质溶液或熔融的电解质,在阴、阳两极引起氧化仍原反应的过程电解时,电能转变为化学能2. 电解池 槽 ：通过直流电能引起氧化仍原反应,使电能转变为化学能的装置（1）构成条件及电极名称判定电解质溶液或熔融电解质条件电极阳极：接电源正极阴极：接电源负极外加直流电源2 电极反应：溶液中电极反应阳极：发生氧化反应 阴极：发生仍原反应电流方向： 电源正极阳极氧化反应阳离子阴极.阴离子阳极负离子定向移动：阳离子阴极仍原反应 4 极电子流淌方向与电流相反名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 3电子和离子移动方向 电子：从电源负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极；离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极 摸索 1.为什么说电解质溶液导电过程就是电解过程？2 电离和电解有何不同？3 电解规律1放电次序2用惰性解电极电解电解质的溶液3活性电极作阳极4用惰性解电极电解熔融的离子化合物 例 111 上海用电解法提取氯化铜废液中的铜,方案正确的选项是片A用铜片连接电源的正极,另一电极用铂片 B用碳棒连接电源的正极,另一电极用铜C用氢氧化钠溶液吸取阴极产物 D用带火星的木条检验阳极产物例 207 上海某同学设计了一个“ 黑笔写红字” 的趣味试验；滤纸 先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一 块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出 现红色字迹；据此,以下表达正确的选项是A铅笔端作阳极,发生复原反应 B铂片端作阴极,发生氧化反应 C铅笔端有少量的氯气产生 Da 点是负极, b 点是正极 3、电解原理的应用 电解饱和食盐水 1 电极反应：阳极 2Cl 2e = Cl2 阴极： 2H 2e = H2 2 总反应方程式：2NaCl+ 2H2O =2NaOH+Cl2 +H23 应用：氯碱工业制烧碱、氯气、氢气；电镀铜或电解精炼铜 1 两极材料：待镀金属或精铜做阴极,镀层金属或粗铜做阳极；2 电极反应：阳极：Cu 2e-=Cu2+ 阴极： Cu2+2e-=Cu 电解冶炼钠 电解熔融 NaCl 电极反应：阳极：2Cl- 2e- =Cl2阴极： 2Na+2e-=2Na 总反应方程式： 2NaCl=2Na+ Cl2电解 应用：冶炼 Na、Mg、Al 等活泼金属；5 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 例 12022· 南京调研图两个装置中,液体体积均为200 mL,开头工作前电解质溶液的浓度均为0.5 mol/L,工作一段时间后,测得有0.02 mol电子通过,假设忽视溶液体积的变化,以下表达正确的选项是 A产愤怒体体积 B中阴极质量增加,中正极质量减小 C电极反应式：中阳极：4OH 4e =2H2OO2中负极： 2H2e=H2D溶液的 pH变化：减小,增大 例 2某同学想制作一种家用环保型消毒液发生器,用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液,通电时,为使 Cl2 被完全吸取制得有较强杀菌才能的消毒液,就对电源电极名称和消毒液的主要成分判定正确的选项是 Aa 为正极, b 为负极； NaClO和 NaCl Ba 为负极, b 为正极； NaClO和 NaCl Ca 为阳极, b 为阴极； HClO 和 NaCl Da 为阴极, b 为阳极； HCl设计了如以下图所示的装置,例 3某同学按右图所示的装置进行电解试验；以下说法正确的选项是A电解过程中,铜电极上有 H2产生B电解初期,主反应方程式为：Cu H2SO4= 电解 CuSO4H2C电解肯定时间后,石墨电极上无铜析出 D整个电解过程中,H的浓度不断增大例 4以下描述中,不符合生产实际的是 A电解熔融的氧化铝制取金属铝,用铁作阳极 B电解法精炼粗铜,用纯铜作阴极 C电解饱和食盐水制烧碱,用涂镍碳钢网作阴极D在镀件上电镀锌,用锌作阳极Fe K2C 例 511 闸北关于如右图所示装置的表达中正确的选项是K1A假设仅闭合K2,铁极的电极反应式：2+ Fe 2e FeB假设仅闭合K2,炭极上发生复原反应C假设仅闭合K1,电子由炭极沿导线流向铁极NaCl 饱和溶液D假设仅闭合K1,炭极的电极反应式：-2H2O+O 2+4e4OH6 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 四 课堂总结：关联整合三句一图思维导图五 默想记忆 表达六 稳固练习1 由铜、锌片和稀硫酸组成的原电池工作时,电解质溶液的 DpH A 不变 B先变小后变大 C 逐步变大逐步变小2 假设在铜片上镀银时,以下表达正确的选项是将铜片接在电池的正极上,将银片接在电源的正极上,Ag +e-=Ag,在银片上发生的反应是：4OH-4e-=O2+2H2O,需用溶液作电解液 在铜片上发生的反应是：CuSO 4 溶液,需用 AgNOA B C D3：把a、b、c、d四块金属片浸人稀酸中,用导线两两相连组成原电池；假设 a、 b相连时,a为负极,c 、 d相连时,电流由 d到 c； a、 c相连时 c 极上产生大量气泡,b、 d相连时, b上有大量气 泡 产 生 , 就 四 种 金 属 的 活 动 性 顺 序 由 强 到 弱 的 顺 序 为Aa>b>c>d B_a>c>d>b Cc>a>b>d D. b>d>c>a 4某原电池总反应离子方程式为 2Fe3Fe=3Fe2,能实现该反应的有A正极为铜,负极为铁,电解质溶液为 FeCl2 溶液B正极为铜,负极为铁,电解质溶液为 FeNO33 溶液C正极为铁,负极为锌,电解质溶液为 Fe2SO43 溶液D正极为银,负极为铁,电解质溶液为 CuSO4 溶液5海南 . 一种充电电池放电时的电极反应为 H 2+2OH 2e-=2H2O； NiOOH+H 2O+e- =NiOH 2+OH当为电池充电时,与外电源正极连接的电极上发生的反应是A. H2O的复原 B. NiOOH 的复原7 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - C. H 2的氧化 D. NiOOH 2 的氧化611 虹口 . 以下图装置中,小试管内为红墨水,具支试管内盛有pH=4 的雨水和生铁片；观看：开头导管内液面下降,一段时间后导管内液面上升,略高于小试管液面；以下有关说明合理的是A. 生铁片中的碳是原电池的阳极,发生复原反应B. 雨水酸性较强,生铁片仅发生析氢腐蚀pH =4 雨水生铁片C. 墨水上升时,碳极反应式为：O2 + 2H2O + 4e 4OH红墨水D. 具支试管中溶液pH 逐步减小7试验室中制取氢气,最好的方法是 ； A纯锌与稀硫酸反应 B纯锌与浓硫酸反应 C纯锌与稀盐酸反应 D粗锌 含铜、银 与稀硫酸反应811 奉贤、讨论发觉铜具有特殊的杀菌功能,能较好地抑制病菌的生长；工业上铜冶炼大致可分为：富集：将硫化物矿石进行浮选；焙烧,主要反应为：2CuFeS2+4O2Cu2S+3SO 2+2FeO炉渣 ；制粗铜,在 1200主要的反应为：2Cu2S+3O22Cu2O+2SO 2；2Cu2O+Cu2S6Cu+SO2 ；电解精炼,在阴极得到精铜；以下说法不正确的选项是A上述生产过程中的尾气可以通入氨水中,生产氮肥B电解精炼时,粗铜应与外电源的正极相连C反应 2Cu2O+Cu2S6Cu+SO 2 中的 Cu2是氧化剂D每生产 6mol Cu ,理论上需消耗 11mol O 29、以下事实不能用原电池的学问来说明的是A 轮船水线以下的船壳上镶嵌有肯定量的锌块B 镀锌的铁制品比镀锡的铁制品耐用C 铝片不用特别方法密闭储存D 锌跟稀硫酸反应时,滴入少量硫酸铜溶液后,反应速率加快10、 4溶液8 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 片刻后可观看到的现象是 B.保持平稳状态变化 .铁圈向下倾斜D.银圈向下倾斜11 据报道,我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运发动供应服务某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液,以下有关该电池的表达不正确的选项是A正极反应式为：O22H2O4e=4OHCuSO4溶液,B工作一段时间后,电解液中KOH的物质的量不变C该燃料电池的总反应方程式为：2H2O2=2H2O D用该电池电解CuCl2 溶液,产生2.24 L Cl2标准状况 时,有 0.1 mol 电子转移12等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀硫酸,同时向a 中加入少量的如图表示产生H2 的体积 V与时间 t的关系,其中正确的选项是 13. 用 铁 片 与 稀 硫 酸 反 应 制 氢 气 时 , 以 下 措 施 不 能 使 反 应 速 率 加 快 的 是 B. 不用稀硫酸,改用98%的浓硫酸A. 加热C. 滴加少量 CuSO4 溶液D. 不用铁片,改用铁粉1411 杨浦如图,在置于空气的容器里盛有 表达错误的选项是NaCl 溶液,再放入缠绕铜丝的铁钉,以下A铜丝上发生的反应为：B铁钉上发生的反应为：O2+4e+2H2O 4OHFe-3eFe 3+CNaCl的存在能加快铁钉的腐蚀速率D一段时间后铁钉上显现红棕色物质 15 14 分 电解原理在化学工业中有广泛的应用；右图表示一个电解池,装有电解液a； X、Y 是两块电极板,通过导线与直流电源相连；请答复以下问题：1 假设 X、Y 都是惰性电极,a 是饱和 NaCl 溶液,试验开头时,同时在两边各滴入几滴酚9 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 酞试液,就：电解池中 X 极上的电极反应式为 _ ,在 X 极邻近观看到的现象是_ ；电解液中向X 极方向移动的离子是；Y 电极上的电极反应式为_ ,检验该电极反应产物的方法是_ _ ；2 如要用电解方法精炼粗铜,电解液a 选用 CuSO4溶液,就：X 电极的材料是 _,电极反应式为 _ ；Y 电极的材料是 _,电极反应式为 _ ；溶液中的 cCu 2 与电解前相比 _ 填“ 变大” 、“ 变小” 或“ 不变” ；3 如利用该装置实现铁上镀锌,电极 X 上发生的反应为 _,电解池盛放的电镀液可以是 _或_ 只要求填两种电解质溶液 ；161 2H2eH2有气体放出,溶液变红 Na、H2ClCl 2 2e 把潮湿的淀粉碘化钾试纸放在 Y电极邻近,试纸变蓝色,说明生成了 Cl 22 纯铜Cu 22eCu 粗铜CuCu 2 2e变小3Zn2 2eZnZnCl2ZnSO4 答案不惟一,合理即可体验高考1 2022 浙江高考 10将 NaCl 溶液滴在一块光亮清洁的铁板外表上,一段时间后发觉液滴掩盖的圆周中心区a已被腐蚀而变暗,在液滴外沿形成棕色铁锈环b,如下图；导致该现象的主要缘由是液滴之下氧气含量比边缘少；以下说法正确的选项是A液滴中的Cl由 a 区向 b 区迁移O22H 2O4e4OHB液滴边缘是正极区,发生的电极反应为：10 名师归纳总结 - - - - - - -第 10 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - C液滴下的Fe 因发生复原反应而被腐蚀,生成的Fe2由 a 区向 b 区迁移,与b 区的OH形成 FeOH 2,进一步氧化、脱水形成铁锈D假设改用嵌有一铜螺丝钉的铁板,在铜铁接触处滴加极反应为： Cu2eCu2NaCl 溶液,就负极发生的电22022 福建高考 11讨论人员研制出一种锂水电池,可作为鱼雷和潜艇的储备电源；该电池以金属锂和钢板为电极材料,以 电池的以下说法不正确的选项是A水既是氧化剂又是溶剂 B放电时正极上有氢气生成 C放电时 OH向正极移动LiOH 为电解质,使用时加入水即可放电；关于该D总反应为： 2Li2H 2O= 2LiOH H23 2022 广东高考12某小组为讨论电化学原理,设计如图2 装置；以下表达不正确的选项是Aa 和 b 不连接时,铁片上会有金属铜析出Ba 和 b 用导线连接时,铜片上发生的反应为：Cu 2+2e= Cu C无论 a 和 b 是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐步变成浅绿色Da 和 b 分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu 2向铜电极移动42022·理综北京卷 ,6以下表达不正确的选项是 A铁外表镀锌,铁作阳极B船底镶嵌锌块,锌作负极,以防船体被腐蚀C钢铁吸氧腐蚀的正极反应：O22H2O4e = 4OHD工业上电解饱和食盐水的阳极反应：2Cl2e = Cl25 2004 上海高考以下图中能验证氯化钠溶液含酚酞电解产物的装置是11 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页,共 12 页精选学习资料 - - - - - - - - - 608 上海 .取一张用饱和NaCl 溶液浸湿的pH 试纸,两根铅笔芯作电极,接通直流电源,一段时间后,发觉电极与试纸接触处显现一个双色同心圆,内圆为白色,外圆呈浅红色；就以下说法错误的选项是Ab 电极是阴极B a 电极与电源的正极相连接C电解过程中,水是氧化剂Db 电极邻近溶液的pH 变小七 作业 1 关联整合默想记忆2 完成稳固练习12 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页,共 12 页