新课标2011届高三化学二轮复习课件专题十 电化学.ppt
新课标2011届高三化学二轮复习课件专题十 电化学?考试大纲?中对这部分内容的要求主要有：1理解原电池原理及构成原电池的条件，理解原电池反响和一般氧化复原反响的异同，能分析常见化学电源的化学原理；2理解化学腐蚀和电化腐蚀、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的异同，理解消费实际中常见的金属防腐方法的化学原理和金属防腐的一般方法；3理解电解的根本原理，记住电解反响中常见离子在阴、阳极的放电顺序。电化学的学习最主要的是抓住其反响原理，从而进展判断，因此掌握本质是关键。另外适当的准确的记忆也是必要的。2020/12/321.理解原电池原理。初步理解化学电源。理解原电池原理。初步理解化学电源。2.理解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀理解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀 方法方法。3.理解电解原理。理解电解原理。4.理解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反响理解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反响 原理。原理。【考点搜索考点搜索】2020/12/33 1原电池 (1)定义：原电池将化学能转化为电能的装置。、(2)组成条件：两个活泼性不同的电极。通常用活泼金属作负极，用不活泼金属或可以导电的非金属作正极。电解质溶液：一般与活泼性强的电极发生氧化复原反响或做氧气的载体。通过导线连接电极或电极互相接触，形成闭合回路。(3)本质：通过自发的氧化复原反响中的电子转移，在外电路上形成电流。2020/12/34 (4)电极反响的书写方法：首先确定氧化复原反响的总化学方程式；根据化学反响确定原电池的正、负极，发生氧化反响的一极为负极。由反响物和生成物结合电解质溶液写出负极的电极反响。用总反响方程式减去负极反响，根据得失电子数目一样的原理写出正极反响的电极反响。(5)应用：金属的腐蚀：金属或合金与周围接触到的气体或液体进展化学反响而腐蚀损耗的过程。一般分为化学腐蚀金属与接触到的物质直接发2020/12/35生化学反响而引起的腐蚀和电化学腐蚀不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反响，比较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。金属的防护措施 改变金属的内部构造、在金属外表覆盖保护层、电化学保护法。2电解池 (1)将电能转化为化学能的装置。(2)组成条件：外电源提供电能 导线形成闭合回路 2020/12/36 电解质溶液帮助实现能量转化 (3)本质：通过外加电源使不能自发进展的氧化复原反响得以实现。(4)电解池中离子的放电顺序：阴离子氧化顺序为：S2-IBrClOH含氧根离子 阳离子的复原顺序为：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+与金属活动性顺序相反 注意：书写阳极反响时，首先要注意观察电极材料，当电极为C、Pt、Au等惰性电极时，根据阴离子放电顺序考虑溶液中的阴离子放电，假设阳极本身为活泼金属材料，那么首先考虑活泼金属失电子。而阴极无论什么材料都不参与电极反响。2020/12/37 (5)电解原理的应用：氯碱工业：2Cl+2H2O H2+Cl2+2OH 电镀：镀层金属作阳极，阳极反响是：Mne=Mn+，镀件作阴极，阴极反响是：Mn+ne=M。电解精炼与电镀，本质上是一样的 2020/12/38【方法论坛】【方法论坛】1.原电池正负极的判断原电池正负极的判断 (1)根据构成原电池的必要条件之一；活泼金属作负极；根据构成原电池的必要条件之一；活泼金属作负极；(2)根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极；根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极；(3)根据氧化复原反响确立根据氧化复原反响确立:发生氧化反响发生氧化反响(复原剂复原剂)的一极为负极。的一极为负极。2020/12/392.判断金属腐蚀快慢的规律判断金属腐蚀快慢的规律 不纯的金属或合金不纯的金属或合金,在潮湿的空气中形成微电池发生电化腐蚀在潮湿的空气中形成微电池发生电化腐蚀,活泼金属因被腐蚀而损耗活泼金属因被腐蚀而损耗,金属腐蚀的快慢与以下两种因素有关金属腐蚀的快慢与以下两种因素有关;2020/12/310 (1)与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差异越大，电动势越大，氧化复原反响的速度越快，活与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差异越大，电动势越大，氧化复原反响的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。泼金属被腐蚀的速度就越快。(2)与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般说来可用以下原那么判断一般说来可用以下原那么判断:电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀有防腐措施的腐蚀2020/12/3113.原电池原理的应用原电池原理的应用(1)金属的防腐金属的防腐 在某些特殊的场所在某些特殊的场所,金属的电化腐蚀是不可防止的金属的电化腐蚀是不可防止的,如轮船在海中航行时如轮船在海中航行时,为了保护轮船不被腐蚀，可以为了保护轮船不被腐蚀，可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如Zn。这样构成的原电池。这样构成的原电池Zn为负极而为负极而Fe为正极，从而防止铁的为正极，从而防止铁的腐蚀。腐蚀。2020/12/312(2)判断金属性的强弱判断金属性的强弱 当两种金属构成原电池时，总是活泼的金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。当两种金属构成原电池时，总是活泼的金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。(3)加快反响速率加快反响速率 当形成原电池之后，反响速率加快，如实验室制当形成原电池之后，反响速率加快，如实验室制H2时时,纯纯Zn反响不如粗反响不如粗Zn跟酸作用的速率快。跟酸作用的速率快。2020/12/3134.电极反响规律电极反响规律(1)阴极：得电子，复原反响阴极：得电子，复原反响(一般一般)电极本身不参加反响电极本身不参加反响 一定是电解质溶液中阳离子一定是电解质溶液中阳离子“争得电子争得电子(2)阳极：失电子，氧化反响阳极：失电子，氧化反响 假设为金属假设为金属(非惰性，非惰性，Au、Pt除外除外)电极，电极失电子电极，电极失电子 假设为惰性电极假设为惰性电极,电解质溶液中阴离子电解质溶液中阴离子“争失电子争失电子2020/12/3145.离子放电顺序离子放电顺序 离子的放电顺序主要取决于离子的本性，还与离子的浓度、溶液的酸碱性有关。离子的放电顺序主要取决于离子的本性，还与离子的浓度、溶液的酸碱性有关。(1)阳离子放电顺序阳离子放电顺序 上述顺序根本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但上述顺序根本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但Fe3+氧化性氧化性较强，排在较强，排在Cu2+之前。之前。2020/12/315(2)阴离子放电顺序阴离子放电顺序 假设是活泼金属作阳极，因金属失电子才能强，阳极反响那么是电极材料本身失电子被假设是活泼金属作阳极，因金属失电子才能强，阳极反响那么是电极材料本身失电子被氧化，而不是阴离子放电。氧化，而不是阴离子放电。2020/12/3166.分析电解问题的根本思路分析电解问题的根本思路通电前通电前:电解质溶液中含有哪些阴、阳离子电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的包括水电离出的H+和和OH)。通电时通电时:阴离子移向阳极，阳离子移向阴极阴离子移向阳极，阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电。结合放电顺序分析谁优先放电。写电极反响式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡挪动、离子浓度的变化、写电极反响式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡挪动、离子浓度的变化、pH变化等。变化等。2020/12/3177.知识比照知识比照(1)电镀与电解的一般区别电镀与电解的一般区别 阳极为镀层金属，阳极参加反响阳极为镀层金属，阳极参加反响 电镀液阳离子电镀液阳离子(金属金属)与阳极金属一样与阳极金属一样 电镀后溶液浓度不变电镀后溶液浓度不变2020/12/318(2)电离与电解的比较电离与电解的比较电电 离离电电 解解条条 件件电解质溶于水或熔化状态下电解质溶于水或熔化状态下电解质电离后电解质电离后,再通直流电再通直流电过过 程程电解质离解成为自由移动的离子电解质离解成为自由移动的离子,如如CuCl2=Cu2+2Cl阴、阳离子定向移动阴、阳离子定向移动,在两极上失、得电子成为原子或分子在两极上失、得电子成为原子或分子,如如CuCl2=Cu(阴极阴极)+Cl2(阳极阳极)特特 点点只产生自由移动的离子只产生自由移动的离子发生氧化还原反应发生氧化还原反应,生成新物质生成新物质联联 系系电解必须建立在电离的基础上电解必须建立在电离的基础上通电通电2020/12/319 三池的原理都是电解，但在装置和详细反响上略有差异。三池的原理都是电解，但在装置和详细反响上略有差异。(3)电解池、电镀池、电解精炼池的比较电解池、电镀池、电解精炼池的比较2020/12/320池型池型电解池电解池电镀池电镀池铜的精炼池铜的精炼池装置特征装置特征阳极阳极:惰性电极惰性电极阴极阴极:不一定是惰性电极不一定是惰性电极阳极阳极:镀层金属镀层金属(M)阴极：镀件阴极：镀件电镀液：含镀层金属离子电镀液：含镀层金属离子阳极阳极:粗铜粗铜阴极阴极:精铜精铜电解液电解液:CuSO4溶液溶液电极反应电极反应阳极阳极:易放电的阴离子首先易放电的阴离子首先放电放电阴极阴极:易放电的阳离子首先易放电的阳离子首先放电放电阳极：阳极：Mne-=Mn+阴极：阴极：Mn+ne-=M阳极：阳极：Cu2e-=Cu2+阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu电解质溶液电解质溶液的浓度的浓度改变改变不变不变基本不变基本不变2020/12/321(4)原电池与电解池、电镀池的比较原电池与电解池、电镀池的比较原电池原电池电解池电解池电镀池电镀池定义定义(装置特点装置特点)将化学能转变成电能的装置将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的表面镀上一层其他金属的装置装置反应特征反应特征自发反应自发反应非自发反应非自发反应非自发反应非自发反应装置特征装置特征无电源，两极不同无电源，两极不同有电源有电源,两极可同可不同两极可同可不同有电源有电源类类别别质质性性2020/12/322形成条件形成条件1.活泼性不同的两极活泼性不同的两极(连接连接)2.电解质溶液电解质溶液(电极插入其中并电极插入其中并与电极自发反应与电极自发反应)3.形成闭合回路形成闭合回路1.两电极连接直流电源两电极连接直流电源2.两电极插入电解质溶两电极插入电解质溶液液3.形成闭合回路形成闭合回路1.镀层金属接电源正极镀层金属接电源正极,待镀金属待镀金属接电源负极接电源负极2.电镀液必须含有镀层金属的离子电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称电极名称(电极构成电极构成)负极负极:较活泼金属较活泼金属(电子流出的极电子流出的极)正极正极:较不活泼的金属较不活泼的金属(或能导或能导电的非金属电的非金属)(电子流入的极电子流入的极)阳极：与电源正极相连阳极：与电源正极相连的极的极阴极：与电源负极相连阴极：与电源负极相连的极的极名称同电解名称同电解,但有限制条件但有限制条件阳极阳极:必须是镀层金属阴极必须是镀层金属阴极:镀件镀件2020/12/323电极反应电极反应负极负极:氧化反应氧化反应,一般是金属失一般是金属失电子电子正极正极:还原反应还原反应,溶液中的阳离子溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子得电子或者氧气得电子(吸氧腐吸氧腐蚀蚀)阳极阳极:氧化反应氧化反应,溶液中的阴溶液中的阴离子失电子离子失电子,或电极金属失或电极金属失电子电子阴极阴极:还原反应还原反应,溶液中的阳溶液中的阳离子得电子离子得电子阳极阳极:金属电极失电子阴金属电极失电子阴极极:电镀液中阳离子得电电镀液中阳离子得电子子电子流向电子流向正极正极阳极阳极同电解池同电解池溶液中带电粒子溶液中带电粒子移动移动阳离子向正极移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极阳离子向阴极移动移动阴离子向阳极阴离子向阳极移动移动同电解池同电解池联联 系系在两极上都发生氧化和还原反应在两极上都发生氧化和还原反应2020/12/3248.三种判断三种判断(1)原电池、电解池、电镀池断定原电池、电解池、电镀池断定 1假设无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件断定；假设无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件断定；2假设有外接电源，两极插入电解质溶液中，那么可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液假设有外接电源，两极插入电解质溶液中，那么可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子一样那么为电镀池；中的金属离子一样那么为电镀池；3假设为无明显外接电源的串联电路，那么应利用题中信息找出能发生自发氧化复原反响的装置为原假设为无明显外接电源的串联电路，那么应利用题中信息找出能发生自发氧化复原反响的装置为原电池。电池。2020/12/325 根据电极材料的性质确定：金属金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属非金属电极，金属是负极，非金属是正极；金属化合物电极，金属是负极，化合物是正极。根据电极反响的本身确定：失电子的反响氧化反响负极；得电子的反响复原反响正极。2原电池电极的判断原电池电极的判断2020/12/326(3)阴阳极的判断阴阳极的判断 根据电极与电源两极相连的顺序判断根据电极与电源两极相连的顺序判断 阴极：与直流电源的负极相连接的电解池中的电极阴极：与直流电源的负极相连接的电解池中的电极,其反响时其反响时,溶液中氧化才能强的离子首先在阴极溶液中氧化才能强的离子首先在阴极上得到电子上得到电子,发生复原反响。发生复原反响。阳极：与直流电源的正极直接连接的电极，在该极上，溶液中复原性强的阴离子失去电子被氧化，阳极：与直流电源的正极直接连接的电极，在该极上，溶液中复原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。2020/12/327 根据电解质溶液里电子流动的方向来判断根据电解质溶液里电子流动的方向来判断 在电解质溶液里，阳离子总是向阴极定向挪动，阴离子总是向阳极定向挪动。在电解质溶液里，阳离子总是向阴极定向挪动，阴离子总是向阳极定向挪动。2020/12/328 9掌握用惰性电极电解电解质溶液的规律 电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐如NaOH、H2SO4、K2SO4溶液等的电解。阴极：4H+4e=2H2 阳极：4OH4e=2H2O+O2 总反响：2H2O 2H2+O2 分解电解质型：无氧酸除HF外，不活泼金属的无氧酸盐氟化物除外CuCl2、HCl溶液的电解以CuCl2为例。阴极：Cu2+2e=Cu 阳极：2Cl2e=Cl2 总反响：CuCl2 Cu+Cl22020/12/329放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐氟化物除外如NaCl、MgBr2等溶液的电解。如NaCl溶液的电解：阴极：2H2O+2e=H2+2OH 阴极：2Cl2e=Cl2 总反响：2NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐如CuSO4、AgNO3等溶液的电解；以CuSO4溶液为例：阴极：2Cu2+4e=2Cu 阳极：4OH4e=2H2O+O2 总反响：2CuSO4+2H2O O2+2Cu+2H2SO4 2020/12/330 例例1.如下图，如下图，A、B、C三个装置中的烧杯分别盛有足量的三个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。溶液。(1)A、B、C三个装置中属于原电池的是三个装置中属于原电池的是_(填标号，下同填标号，下同)，属于电解池的是，属于电解池的是_。CuZnPtCuCZn2020/12/331 (2)A池中池中Zn是是_极，发生极，发生_反响反响(填填“氧化或氧化或“复原，下同复原，下同)，电极反响式为，电极反响式为_;Cu是是_极极,发生发生_反响反响,电极反响式为电极反响式为_，A中总反响的化学方程式为中总反响的化学方程式为_.2020/12/332 (3)B池中池中C是是_极，发生极，发生_反响，电极反响为反响，电极反响为_；Pt是是_极，发生极，发生_反响，电极反响为反响，电极反响为_。B池中总反响的化学方程式为池中总反响的化学方程式为_。(4)C池中池中Zn是是_极，发生极，发生_反响，电极反响为反响，电极反响为_；Cu是是_极极,发生发生_反响反响,电极反响为电极反响为_.反响过程中，溶液浓度反响过程中，溶液浓度_填填“变大变大“变小或变小或“不不变。变。2020/12/333 分析分析:判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源,有那么为电解池，无那么为原电有那么为电解池，无那么为原电池。由此可知池。由此可知A为原电池，为原电池，B和和C为电解池为电解池,且且C较为特殊，实际为电镀铜的装置。较为特殊，实际为电镀铜的装置。原电池中电极分为正极、负极原电池中电极分为正极、负极,相对活泼的金属作负极失去电子发生氧化反响相对活泼的金属作负极失去电子发生氧化反响,相对较不活泼的金属作正相对较不活泼的金属作正极。所以极。所以A中中Zn作负极失去电子被氧化，发生反响为作负极失去电子被氧化，发生反响为 Zn2e=Zn2+；Cu为正极为正极,电解液中阳离子在正极电解液中阳离子在正极上得电子被复原上得电子被复原,发生反响为发生反响为Cu2+2e=Cu.A池中总反响为上述两个半反响的和池中总反响为上述两个半反响的和,即即Zn+Cu2+=Cu+Zn2+。2020/12/334 电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极，与直流电源正极相连的电极为阳极。在外电场的作用下，电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极，与直流电源正极相连的电极为阳极。在外电场的作用下，溶液中的溶液中的H+和和Cu2+均移向阴极均移向阴极C棒，但因盐溶液中阳离子得电子才能棒，但因盐溶液中阳离子得电子才能Cu2+H+，因此发生复原反响，因此发生复原反响Cu2+2e=Cu。同时溶液中失电子才能较强的。同时溶液中失电子才能较强的Cl在阳极在阳极Pt外表被氧化，电极反响为外表被氧化，电极反响为2Cl2e=Cl2。总反响。总反响方程式为方程式为CuCl2=Cu+Cl2。电解电解2020/12/335 装置装置C中阳极为活性电极中阳极为活性电极Cu，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反响，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反响Cu2e=Cu2+,生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生复原反响生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生复原反响Cu2+2e=Cu,两极反响速率相等两极反响速率相等,溶液中其他离子不发生反响，因此溶液浓度保持不变。溶液中其他离子不发生反响，因此溶液浓度保持不变。2020/12/336装置装置C中阳极为活性电极中阳极为活性电极Cu，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反响，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反响Cu2e=Cu2+,生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生复原反响生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生复原反响Cu2+2e=Cu,两极反两极反响速率相等响速率相等,溶液中其他离子不发生反响，因此溶液浓度保持不变。溶液中其他离子不发生反响，因此溶液浓度保持不变。答案：阴答案：阴 复原复原 Cu2+2e=Cu 阳阳 氧化氧化 Cu2e=Cu2+不变不变2020/12/337例例2 2 全全国国卷卷右右图图为为直直流流电电源源电电解解稀稀Na2SO4Na2SO4水水溶溶液液的的装装置置。通通电电后后在在石石墨墨电电极极a a和和b b附附近近分分别别滴滴加加一滴石蕊试液，以下实验现象中正确的选项是一滴石蕊试液，以下实验现象中正确的选项是 A A逸出气体的体积逸出气体的体积,a,a电极的小于电极的小于b b电极的电极的 B B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 C Ca a电极附近呈红色，电极附近呈红色，b b电极附近呈蓝色电极附近呈蓝色 D Da a电极附近呈蓝色，电极附近呈蓝色，b b电极附近呈红色电极附近呈红色 互动课堂互动课堂2020/12/338解析 电解稀Na2SO4水溶液，其本质是电解水，b极为阳极：4OH4e=2H2O+O2。a极为阴极：4H+4e=2H2，a极逸出气体为氢气，b极逸出气体为氧气，两者都是无色无味的气体，且a极氢气的体积是b极氧气的体积的2倍，那么A、B均错误；a极氢离子得电子，所以a极附近氢氧根离子浓度增大，遇石蕊试液变蓝；b极氢氧根离子放电，致使b极附近氢离子浓度增大，遇石蕊试液变红色，那么C错，D正确。答案 D点评 此题属于电解题中的根底题。互动课堂互动课堂2020/12/339
