电化学专题详解.pptx
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1、卷卷II卷卷卷卷II卷卷新课标新课标11山东山东29新课标新课标26、28福建福建11海南海南815四川四川411北京北京1227、28上海上海14五五天津天津49江苏江苏10、11重庆重庆11浙江浙江11安徽安徽25广东广东9322015年高考电化学考查情况近4年新课标I卷考查12年年26:K2FeO4-Zn碱性电池碱性电池36:精炼粗:精炼粗Cu13年年10:除去银器表面的:除去银器表面的Ag2S27:锂离子电池:锂离子电池28:二甲醚直接燃料电池:二甲醚直接燃料电池14年年27:“四室电渗析四室电渗析”制制H3PO215年年11:微生物电池:微生物电池第1页/共38页u了解了解原电池和电
2、解池的工作原理,原电池和电解池的工作原理,能写出能写出电极反应和电极反应和 电池反应方程式。电池反应方程式。了解了解常见化学电源的种类及其工作常见化学电源的种类及其工作 原理。原理。u理解理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害,金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀的危害, 防止金属腐蚀的措施。防止金属腐蚀的措施。考试大纲l考纲对知识内容的要求层次:考纲对知识内容的要求层次:了解、理解(掌握)、综合应用了解、理解(掌握)、综合应用第2页/共38页 五个关注点u 电极反应式和电池反应方程式u 膜结构u 电化学计算u 真实的电化学问题u 新型化学电源第3页/共38页(2015安徽卷安徽卷25)(
3、4)常温下,将除去表面氧化膜的)常温下,将除去表面氧化膜的Al、Cu片插入浓片插入浓HNO3中组成原电池(图中组成原电池(图1),测得原电池的电流强度(),测得原电池的电流强度(I)随时间()随时间(t)的变化如图)的变化如图2所示,反应过程中有红棕色气体产生。所示,反应过程中有红棕色气体产生。0t1时,原电池的负极是时,原电池的负极是Al,此时正极反应为,此时正极反应为 。关注一:电极反应式和电池反应方程式(2015北京卷北京卷12)在通风橱中进行下列实验:在通风橱中进行下列实验:步步骤骤现现象象Fe表面产生大量无色气泡表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色,液面上方变为红棕色Fe表面生少
4、量红棕色表面生少量红棕色气泡后,迅速停止气泡后,迅速停止Fe、Cu接触后,其表接触后,其表面均产生红棕色气泡面均产生红棕色气泡插入Cu第4页/共38页u 非水介质(2015江苏卷江苏卷10)一种一种熔融碳酸盐熔融碳酸盐燃燃料电池原理示意如图。下列有关该电料电池原理示意如图。下列有关该电池的说法正确的是池的说法正确的是 A反应反应CH4H2O 3H2CO, 每消耗每消耗1 mol CH4转移转移12 mol电子电子B电极电极A上上H2参与的电极反应为:参与的电极反应为: H22OH2e2H2OC电池工作时,电池工作时,CO32向电极向电极B移动移动 D电极电极B上发生的电极反应为:上发生的电极反
5、应为: O22CO24e2CO32(2015浙江卷浙江卷11)在在固态金属氧化物固态金属氧化物电解池中,高电解池中,高温共电解温共电解H2OCO2混合气体制备混合气体制备H2和和CO是一种新是一种新的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不的能源利用方式,基本原理如图所示。下列说法不正确的是正确的是AX是电源的负极是电源的负极B阴极的反应式是:阴极的反应式是:H2O2eH2O2 CO22eCOO2C总反应可表示为:总反应可表示为:H2OCO2 H2COO2D阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是阴、阳两极生成的气体的物质的量之比是11通电第5页/共38页(2015广东卷广东卷32) (5)一种
6、可超)一种可超快充电的新型铝电池,充放电时快充电的新型铝电池,充放电时AlCl4和和Al2Cl7两种离子在两种离子在Al电极电极上相互转化,其它离子不参与电极上相互转化,其它离子不参与电极反应,放电时负极反应,放电时负极Al的电极反应式的电极反应式为为Al3e7AlCl4 4Al2Cl7。(2014山东卷山东卷30)离子液体是一种室温熔离子液体是一种室温熔融盐,为非水体系,由有机阳离子、融盐,为非水体系,由有机阳离子、Al2Cl7和和AlCl4组成的离子液体作电解液组成的离子液体作电解液时,可在钢制品上电镀铝。时,可在钢制品上电镀铝。(1)已知电镀过程中不产生其他离子已知电镀过程中不产生其他离
7、子且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极且有机阳离子不参与电极反应,阴极电极反应式为反应式为4Al2Cl73e=Al7AlCl4。(2011广东卷广东卷32) 可用于钢材镀铝。可用于钢材镀铝。(4)熔融盐电镀液中铝元素和氯元素熔融盐电镀液中铝元素和氯元素主要以主要以AlCl4和和Al2Cl7形式存在,铝电极形式存在,铝电极的主要电极反应式为的主要电极反应式为Al3e7AlCl44Al2Cl7。第6页/共38页u对电池原理认识的提升对电池原理认识的提升u对电极认识的提升对电极认识的提升u对电极反应式书写规律的提升对电极反应式书写规律的提升Al 做做_极,电极反应式极,电极反应式_; Cu做做_极,
8、电极反应式极,电极反应式_;电池总反应电池总反应_。u教学建议:第7页/共38页 逆向:逆向:电池反应电池反应某一电极反应某一电极反应电池反应:电池反应:两电极反应叠加(电子守恒)两电极反应叠加(电子守恒)u方法提炼观点:复习中穿插复习中穿插 “小小专题小小专题”正向:正向:正负极的判断正负极的判断 () Al 反应物、产物的确定反应物、产物的确定 () AlAlO2 电子转移电子转移 () Al3eAlO2根据电解质情况结合电荷守恒配平根据电解质情况结合电荷守恒配平(H/H2O、OH/H2O、CO32、O2等等)() Al3e4OHAlO2 2H2O第8页/共38页(选修4P77)(2015
9、新课标课标I卷卷11) (2015天津卷卷4) (2015山东卷卷29) (2015福建卷卷11) 关注二:膜结构新课标新课标I卷:卷:C质子通过交换膜从负极区移向正极区(质子通过交换膜从负极区移向正极区()福建卷:福建卷:B该装置工作时,该装置工作时,H从从b极区向极区向a极区迁移(极区迁移()天津卷:天津卷:D阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动, 保持溶液中电荷平衡(保持溶液中电荷平衡()山东卷:山东卷:电解过程中电解过程中Li+向向 B 电极迁移。电极迁移。第9页/共38页(旧教材P57)(2015上海卷卷五)五) 28离子交换膜的作用为离子交
10、换膜的作用为_、_。29精制饱和食盐水从图中精制饱和食盐水从图中_位置补充,位置补充, 氢氧化钠溶液从图中氢氧化钠溶液从图中_位置流出。位置流出。 (选填(选填“a”、“b”、“c”或或“d”)第10页/共38页(2015北京卷卷27) (2012北京卷卷25) (2014新课标新课标卷卷 27 )u建议:1膜的类型膜的类型质子质子/阳离子阳离子/阴离子交换膜阴离子交换膜2方法提炼方法提炼电极电极交换膜交换膜【溶液电中性溶液电中性】(从两边(从两边到中间)到中间)分析产品室可得到分析产品室可得到H3PO2的原因。的原因。结合方程式简述提取CO2的原理第11页/共38页(2)充电时若转充电时若转
11、移的电子数为移的电子数为3.011023个,左槽溶液中个,左槽溶液中n(H)的的变化量为变化量为_。(2010重庆重庆卷卷29) (2)若电解过程中转移)若电解过程中转移了了2 mol电子,则膜两侧电电子,则膜两侧电解液的质量变化差解液的质量变化差(m左左m右右)为为_g。(2013重庆重庆卷卷11) u膜结构当中的计算阳极:阳极:2H2O4eO2 4H (m左左) 2mol 16g阴极:阴极:2NO310e6H2ON212OH (m右右) 2mol 5.6g膜迁移:膜迁移:2 mol H(2 g)m左左m右右(162)(5.62)14.4 g阳极:阳极:VO2eH2OVO22H (m左左)
12、0.5mol 1mol膜迁移:膜迁移:0.5 mol Hn(H) 10.50.5 mol方法提炼:方法提炼:电极反应引起的变化电极反应引起的变化膜迁移引起的变化膜迁移引起的变化第12页/共38页 考察学生用数学方法解决电化学问题的考察学生用数学方法解决电化学问题的能力,多为两极放电量与消耗或生成的物质能力,多为两极放电量与消耗或生成的物质相关量之间的计算。相关量之间的计算。 关注三:电化学计算第13页/共38页(2015北京北京卷卷28) 为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系,为探讨化学平衡移动原理与氧化还原反应规律的联系,某同学通过改变浓度研究某同学通过改变浓度研究“2Fe3+2I
13、 2Fe2I2” 反应中反应中Fe3+和和Fe2+的的相互转化。相互转化。(4)根据氧化还原反应的规律,该同学推测)根据氧化还原反应的规律,该同学推测i中中Fe2+向向Fe3+转化的原因:外加转化的原因:外加Ag+使使c(I)降低,导致降低,导致I的还原性弱于的还原性弱于Fe2+,用右图装置(,用右图装置(a、b均为石墨电极)进行实验验证。均为石墨电极)进行实验验证。K闭合时,指针向右偏转,闭合时,指针向右偏转,b作作 正正 极。极。当指针归零(反应达到平衡)后,向当指针归零(反应达到平衡)后,向U型管左管滴加型管左管滴加0.01 mol/L AgNO3溶液,产生的现象证实了其推测,该现象是溶
14、液,产生的现象证实了其推测,该现象是左左管产生黄色沉淀,指针向左偏转管产生黄色沉淀,指针向左偏转。(1)电子流向与电流计指针偏转方向关系(相等)电子流向与电流计指针偏转方向关系(相等)u化学中渗透的物理第14页/共38页D针对针对中现象,在中现象,在Fe、Cu之间连接电流计,可判断之间连接电流计,可判断Fe是否被氧化是否被氧化()(2015北京卷北京卷12)在通风橱中进行下列实验:在通风橱中进行下列实验:步步骤骤现现象象Fe表面产生大量无色气泡表面产生大量无色气泡,液面上方变为红棕色,液面上方变为红棕色Fe表面生少量红棕色表面生少量红棕色气泡后,迅速停止气泡后,迅速停止Fe、Cu接触后,其表接
15、触后,其表面均产生红棕色气泡面均产生红棕色气泡插入Cu第15页/共38页(2015新课标新课标II卷卷26)酸性锌锰干酸性锌锰干电池是一种一次性电池,电池是一种一次性电池,(2)维持电流强度为)维持电流强度为0.5 A,电池,电池工作工作5分钟,理论上消耗锌分钟,理论上消耗锌 0.05 g。(已知(已知F96500 Cmol1)(2012海南卷海南卷16)(3)若每个电池甲烷通入量为)若每个电池甲烷通入量为1 L(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的(标准状况),且反应完全,则理论上通过电解池的电量为电量为_(法拉第常数(法拉第常数F=9.65104 Cmol1,)(2)Q It n(
16、e)F【Q电量(单位电量(单位: C););I电流强度(单位电流强度(单位: A););t时间(单位时间(单位: s) n(e)电子的物质的量(单位电子的物质的量(单位: mol) ;F法拉第常数(单位法拉第常数(单位: Cmol1)】C103.45molC109.658mol22.4L1L4141第16页/共38页(2013新课标新课标I卷卷28)(5)二甲醚直接燃料电)二甲醚直接燃料电池池 。若电解质为酸。若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为的负极反应为_,一,一个二甲醚分子经过电化学个二甲醚分子经过电化学氧化,可以产生氧化,可以产生_个个电子的电量;该电池
17、的理电子的电量;该电池的理论输出电压为论输出电压为1.20 V,能,能量密度量密度=_ (列式计算。列式计算。能量密度能量密度=电池输出电能电池输出电能/燃料质量,燃料质量,1kWh=3.6106J)。1000g46g mol-11.20V1296500C mol-1(3)电功)电功=电量电量电动势电动势1kg 3.6 106J kW-1 h-1( )1000g46g mol-11.20V1296500C mol-1= 8.39kW h kg-1WQEnFE nqeNAE(4)能量密度:)能量密度:第17页/共38页(2015重庆卷重庆卷11)(5)图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理)
18、图为青铜器在潮湿环境中发生电化学腐蚀的原理示意图。示意图。环境中的环境中的Cl扩散到孔口,并与正极反应产物和扩散到孔口,并与正极反应产物和负极反应产物作用生成多孔粉状锈负极反应产物作用生成多孔粉状锈Cu2(OH)3Cl,其离子方程式为其离子方程式为2Cu23OHClCu2(OH)3Cl ;若生成若生成4.29 g Cu2(OH)3Cl,则理论上耗氧体积,则理论上耗氧体积为为 0.448 L(标准状况)。(标准状况)。u守恒法核心:在各电极上反应的物质得失电子数目相等核心:在各电极上反应的物质得失电子数目相等 (方法提炼)(方法提炼)Cu2(OH)3Cl 3OH 3/4O2()第18页/共38页
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