教辅:高考化学复习之电化学基础.ppt
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1、第21讲电化学基础,考纲导视,基础反馈 1.判断正误,正确的画“”,错误的画“”。,(1)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极(,)。,(2) 在原电池中,负极材料的活泼性一定比正极材料强,(,)。 (3)在原电池中,正极本身一定不参与电极反应,负极本身,一定要发生氧化反应(,)。,(4)其他条件均相同,带有“盐桥”的原电池比不带“盐,桥”的原电池电流持续时间长(,)。,答案:(1),(2),(3),(4),(5) (6),(5)由Al、Cu、稀H2SO4组成的原电池中,负极反应式为Al3e=Al3()。 (6)由Fe、Cu、FeCl3溶液组成的原电池中,负极反应式为Cu2e=Cu2()。
2、,2.在有盐桥的铜锌原电池中,电解质溶液的选择可以是与 电极材料不相同的阳离子吗?如 Zn 极对应的是硫酸锌,能不能 是氯化铜或者氯化钠?,答案:可以,如果该溶液中溶质的阳离子对应的金属单质 比电极强的话没有问题。因为负极区发生的反应只是 Zn 的溶解 而已。但是如果比电极弱的话,例如氯化铜,锌就会置换出铜, 在表面形成原电池,减少供电量。使用盐桥就是为了避免这种 情况。,考点一,原电池 化学电源 【知识梳理】,一、原电池,化学能,电能,1概念:把_转化为_的装置。,2构成条件。,活泼性不同的,电解质溶液,(1)两个_电极。 (2)将两个电极插入_中。,(3)用导线连接电极形成_。 (4)具有
3、自发进行的_。,氧化还原反应,闭合回路,3工作原理(以锌铜原电池为例)。,Zn,Cu,氧化反应,还原反应,Zn2e=Zn2,Cu22e=Cu,二、化学电源,1碱性锌锰干电池一次电池。,Zn2OH2e=Zn(OH)2,2.铅蓄电池二次电池。,Pb 2e =,PbO2Pb+2H2SO4,PbSO4,2PbSO42H2O,3.氢氧燃料电池(碱性介质)。,能量利用率高、无污染、原料来源广泛等,2H24OH4e=,4H2O,O24e2H2O=,4OH,2H2O2=2H2O,【考点集训】 例1(2016 年新课标卷)Mg-AgCl电池是一种以海水为电,A.负极反应式为Mg2e=Mg2 B.正极反应式为Ag
4、e=Ag C.电池放电时Cl由正极向负极迁移 D.负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2,答案:B,解析:根据题意,电池总反应式为:Mg2AgCl=MgCl22Ag,正极反应为:2AgCl2e=2Cl2Ag,负极反应为:Mg2e=Mg2,A项正确,B项错误;对原电池来说,阴离子由正极移向负极,C项正确;由于镁是活泼金属,则负极会发生副反应Mg2H2O=Mg(OH)2H2,D项正确;答案选B。,归纳总结,原电池正、负极判断方法,说明:原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与 电解质溶液有关,不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。,例 2(2015 年新课标卷)微生物电池是指在微生物
5、的作用 下将化学能转化为电能的装置,其工作原理如图所示。下列有,A.正极反应中有 CO2 生成 B.微生物促进了反应中电子的转移 C.质子通过交换膜从负极区移向正极区 D.电池总反应为C6H12O66O2=6CO26H2O,思路指导:正极发生还原反应,化合价降低;负极发生氧,化反应,化合价升高。,答案:A,解析:根据图知,负极上C6H12O6失电子,正极上O2得电子和H反应生成水,负极的电极反应式为C6H12O66H2O24e=6CO224H,正极的电极反应式为O24e4H=2H2O,因此CO2在负极产生,A错误;葡萄糖在微生物的作用下将化学能转化为电能,形成原电池,有电流产生,所以微生物促进
6、了反应中电子的转移,B正确;通过原电池的电极反应可知,负极区产生了H,根据原电池中阳离子向正极移动,可知质子(H)通过质子交换膜从负极区移向正极区,C正确;该反应属于燃料电池,燃料电池的电池反应式和燃烧反应式相同,则电池反应式应该为C6H12O66O2=6CO26H2O,D正确。,易错警示,在原电池中,外电路由电子定向移动导电,电子总是从负 极流出,流入正极;内电路由离子的定向移动导电,阳离子向 正极移动,阴离子向负极移动。,料理论上能释放出的最大电能。,例 3(2016 年浙江卷)金属(M)-空气电池(如图)具有原料易 得、能量密度高等优点,有望成为新能源汽车和移动设备的电 源。该类电池放电
7、的总反应方程式为: 4MnO22nH2O = 4M(OH)n。已知:电池的“理论比能量”指单位质量的电极材,A.采用多孔电极的目的是提高电极与电解质溶液的接触面,积,并有利于氧气扩散至电极表面,B.比较 Mg、Al、Zn 三种金属-空气电池,Al-空气电池的理,论比能量最高,D.在 M-空气电池中,为防止负极区沉积 Mg(OH)2,宜采用,中性电解质及阳离子交换膜,C.M空气电池放电过程的正极反应式:4MnnO22nH2O4ne=4M(OH)n,解析:多孔电极的接触面积大,有利于氧气的吸收,A 项 正确;根据信息提示,相同质量的 Mg、Al、Zn 完全反应,失,答案:C,为O2放电,电极反应式
8、为:O22H2O4e=4OH,C项错误;不能采用碱性电解质,否则负极产生的Mg2与OH反应生成沉淀,采用阳离子交换膜时,正极产生的OH不能向负极移动,D项正确。,归纳总结,原电池原理的应用,(1)比较不同金属的活动性强弱。,根据原电池原理可知,在原电池反应过程中,一般活动性 强的金属作负极,而活动性弱的金属(或碳棒)作正极。,(2)加快化学反应速率。,原电池可以加快化学反应速率。如锌和稀硫酸反应制取氢 气时,可向溶液中滴加少量硫酸铜,形成铜-锌原电池,加快反 应的进行速率。,(3)设计制作化学电源。,设计原电池时要紧扣原电池的四个条件。具体方法是: 首先将氧化还原反应拆成两个半反应,即氧化反应
9、和还,原反应。,结合两个半反应找出正负极材料及电解质溶液。 按要求画出原电池装置图。,答案:C,考点二,电解池,【知识梳理】,一、电解原理,电流,阴阳两极,氧化还原反应,1电解:使_通过电解质溶液(或熔融的电解质)而 在_引起_的过程。 2电解池。 (1)概念:把电能转化为化学能的装置。 (2)构成:直流电源、电极、电解质、闭合回路。,(3)电极名称及电极反应式(如下图)。,(4)电子和离子的移动方向。,阳极,氧化,2Cl2e=Cl2,阴极,还原,Cu22e=Cu,3两极放电顺序。,方法技巧,(1)阴极不管是什么材料,电极本身都不反应,一定是溶液,(或熔融电解质)中的阳离子放电。,(3)电解水
10、溶液时,KAl3不可能在阴极放电,即不可能 用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al 等金属。,二、电解原理的应用 1电解饱和食盐水。,氢气,氯气,烧碱,2Cl2e=Cl2,2H2e=H2,2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2,2.电镀或电解精炼铜。,阴极,阳极,Cu2e=Cu2,Cu22e=Cu,3.冶炼金属(以冶炼 Na 为例)。,钠、镁、铝,2Cl2e=Cl2,2Na2e=2Na,2NaCl(熔融) 2NaCl2,【考点集训】,例5(2016年新课标卷)三室式电渗析法处理含Na2SO4 废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd 均为离子交换膜,,膜,而两端隔室中离子被阻挡
11、不能进入中间隔室。,下列叙述正确的是(,)。,答案:B,归纳总结,电池中,与外接电源正极连接的电极为阳极,与外接电源 的负极连接的电极为阴极。阳极发生氧化反应,阴极发生还原 反应。若阳极是活性电极(除 Au、Pt、C 之外的电极),则电极 本身失去电子,发生氧化反应;若是惰性电极(Au、Pt、C 等电 极),则是溶液中的阴离子放电,放电的先后顺序是S2I BrClOH含氧酸根离子,阴极则是溶液中的阳离子放电, 放电顺序是AgHg2Fe3Cu2H,与金属活动性顺序刚好,相反。溶液中的离子移动方向符合:同种电荷相互排斥,异种 电荷相互吸引的原则,即阳离子向阴极区移动,阴离子向阳极 区移动。,例6(
12、2015 年福建卷)某模拟“人工树叶”电化学实验装置 如下图所示,该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料(C3H8O)。,下列说法正确的是(,)。,A.该装置将化学能转化为光能和电能 B.该装置工作时,H从b极区向a极区迁移 C.每生成1 mol O2,有44 g CO2被还原 D.a电极的反应为3CO216H18e=C3H8O5H2O,解析:该装置是电解池装置,是将电能转化为化学能,所 以该装置将光能和电能转化为化学能,A 错误;a 与电源负极,相连,所以a是阴极,而电解池中氢离子向阴极移动,所以H,从阳极 b 极区向阴极 a 极区迁移,B 正确;电池总的方程式为,6CO28H2O,2C3
13、H8O9O2,即生成9 mol的氧气,阴极有,答案:B,子两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。,解题模型,电解电极反应式的书写,(1)首先判断阴、阳极,分析阳极材料是惰性电极还是活性,电极。,(2)再分析电解质水溶液的组成,找全离子并分为阴、阳离,(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序。,(4)分析电极反应,判断电极产物,写出电极反应式,要注,意遵循原子守恒和电荷守恒。,(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。,例 7(1)在 298 K 时,1 mol CH4 在氧气中完全燃烧生成二 氧化碳和液态水,放出热量 890.0 kJ。写出该反应的热化学方程 式:_。现有 CH4 和 CO 的
14、混合 气体 0.75 mol,完全燃烧后,生成 CO2 气体和 18 g 液态水,并 放出 515 kJ 热量,则 CH4 和 CO 的物质的量分别为_、 _mol。,(2)利用该反应设计一个燃料电池:用氢氧化钾溶液作电解 质溶液,多孔石墨作电极,在电极上分别通入甲烷和氧气。通 入甲烷气体的电极应为_极(填“正”或“负”),该电极 上发生的电极反应是_(填字母代号)。,(3)在下图所示实验装置中,石墨棒上的电极反应式为: _;如果起始时盛有 1000 mL pH5 的硫 酸铜溶液(25 ,CuSO4 足量),一段时间后溶液的 pH 变为 1, 此时可观察到的现象是_;若要使 溶液恢复到起始浓度
15、(温度不变,忽略溶液体积的变化),可向 溶液中加入_(填物质名称),其质量约为_。,11 mol,,解析:(1)1 mol CH4 在氧气中完全燃烧生成二氧化碳和液态 水,放出热量 890.0 kJ,根据书写热化学方程式的要求写出热化,学方程式即可。18 g 液态水的物质的量,18 g 18 gmol,根据 H 原子守恒可知 n(CH4),1 mol2 4,0.5 mol,故 n(CO),0.75 mol0.5 mol0.25 mol。(2)用氢氧化钾溶液作电解质溶 液,多孔石墨作电极,在电极上分别充入甲烷和氧气,甲烷在 负极发生氧化反应,氧气在正极发生还原反应,在强碱溶液中,度(忽略溶液体积
16、的变化),这需要加入0.05 mol Cu和0.05 mol O,即0.05 mol氧化铜或碳酸铜等,需要氧化铜的质量0.05 mol80 gmol14 g;需要碳酸铜的质量0.05 mol124 gmol16.2 g。 答案:(1)CH4(g)2O2(g)=CO2(g)2H2O(l) H890.0 kJmol10.50.25 (2)负b (3)4OH4e=O22H2O(或2H2O4e=O24H)石墨电极表面有气泡产生,铁电极上附着一层红色物质,溶液颜色变浅氧化铜(或碳酸铜)4 g(或6.2 g),规律总结,电解质溶液的复原应遵循“从溶液中析出什么补什么”的 原则,即从溶液中析出哪种元素的原子
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- 教辅 高考 化学 复习 电化学 基础
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