2021届高三化学一轮复习--——电化学专题复习课件.pptx
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1、2021届高三化学一轮复习届高三化学一轮复习 电化电化学专题复习学专题复习一、一、原电池原电池二、二、电解池电解池三、三、金属腐蚀与防护金属腐蚀与防护电电化化学学原原理理夯实基础:夯实基础:电解池与原电池有哪些异同电解池与原电池有哪些异同:装置装置原电池原电池电解池电解池装装置置实实例例定定义义形形成成条条件件将将将将化学能化学能化学能化学能转变转变转变转变成成成成电能电能电能电能的装置的装置的装置的装置将将将将电能电能电能电能转变成转变成转变成转变成化学能化学能化学能化学能的装置的装置的装置的装置活泼性不同的能导电的两电极活泼性不同的能导电的两电极活泼性不同的能导电的两电极活泼性不同的能导电
2、的两电极电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质形成闭合回路形成闭合回路形成闭合回路形成闭合回路存在自发进行的氧化还原反应存在自发进行的氧化还原反应存在自发进行的氧化还原反应存在自发进行的氧化还原反应直流电源直流电源直流电源直流电源两两两两电极电极电极电极电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质电解质溶液或熔融电解质形成闭合回路形成闭合回路形成闭合回路形成闭合回路1、构成原电池的条件、构成原电池的条件.一般是一般是两种两种活泼性不同且能导电的固体物活泼性不同且能导电的固体物质质(或者两活泼性一致的物质)(或者两活泼性一致
3、的物质)作电极,较作电极,较活泼的为负极,活泼性差的为正极。活泼的为负极,活泼性差的为正极。.形成闭合形成闭合回路回路.电解质电解质溶液或熔融溶液或熔融的电解质的电解质.存在自发进行的氧化还原反应存在自发进行的氧化还原反应CuZn-Zn2+H+H+负极负极正极正极阳离子阳离子阴离子阴离子正极正极负极负极SO42-2、原电池工作原理、原电池工作原理Ae-粒子流向粒子流向 电子:电子:电流:电流:溶液中阴离子溶液中阴离子溶液中阳离子溶液中阳离子电极反应电极反应 负极:负极:活泼金属失电子变阳离子活泼金属失电子变阳离子 正极:正极:溶液中溶液中阳阳离子得电子离子得电子 总反应:总反应:负极负极正极正
4、极正极正极负极负极负极负极正极正极氧化反应氧化反应 还原反应还原反应 一般一般是负极材料与电解质溶液的反应!是负极材料与电解质溶液的反应!归纳总结:【问题讨论1】:当电极材料相同时,电解质溶液不同,电极方当电极材料相同时,电解质溶液不同,电极方程式一致吗?程式一致吗?CuZnH2SO4CuZnCuSO4CuZnFeCl3负极负极:正极正极:总总:负极负极:正极正极:总总:负极负极:正极正极:总总:Zn-2e-=Zn2+2H+2e-=H2 Zn+2H+=Zn2+H2 Zn-2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu Zn -2e-=Zn2+2Fe3+2e-=2Fe2+Zn+
5、2Fe3+=Zn2+2Fe2+在书写电极反应时要注意什么问题?在书写电极反应时要注意什么问题?考虑电解质溶液对其的影响!考虑电解质溶液对其的影响!负极负极(Al):正极正极(Mg):总:总:【问题讨论2】:MgAlH2SO4A负极负极(Mg):正极正极(Mg):总:总:金属越活泼,一定作负极吗?金属越活泼,一定作负极吗?Mg-2e-=Mg2+2H+2e-=H2 Mg+2H+=Mg2+H2 Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2O2H2O+2e-=H2+2OH-2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2 负极负极(Cu):正极正极(Al):总:总:CuAl稀稀HNO3A负极负极(Al):
6、正极正极(Al):总:总:Al-3e-=Al3+4H+NO3-+3e-=NO+2H2OAl+4H+NO3-=NO+Al3+2H2OCu-2e-=Cu2+4H+2NO3-+2e-=2NO2+2H2OCu+4H+2NO3-=2NO2+Cu2+2H2O在判断正负电极时要注意什么问题?在判断正负电极时要注意什么问题?更易与电解质溶液反应的一极为更易与电解质溶液反应的一极为负极负极!电解质溶液对电极活泼性的影响!电解质溶液对电极活泼性的影响!【结论】:4 4、原电池的正负极的判断方法、原电池的正负极的判断方法微观判断微观判断(根据粒子流动方向):(根据粒子流动方向):(1)(1)根据根据电子电子流向:电
7、子流出的一极是流向:电子流出的一极是 ;电;电子流入的一极是子流入的一极是 。(2)(2)根据电解质溶液内根据电解质溶液内离子离子的移动方向:阳离子向的移动方向:阳离子向 移动,阴离子向移动,阴离子向 移动。移动。宏观判断:宏观判断:(1)(1)根据根据电极材料电极材料:一般较活泼金属为:一般较活泼金属为 ;活;活泼性较弱的金属或能导电的非金属为泼性较弱的金属或能导电的非金属为 。(2)(2)根据原电池中根据原电池中反应类型反应类型及反应及反应现象现象:负极:负极:电子,发生电子,发生 反应,现象通常是反应,现象通常是 。正极:正极:电子,发生电子,发生 反应,现象通常是反应,现象通常是 。负
8、极负极氧化氧化正极正极负极负极负极负极正极正极失失正极正极m 得得还原还原m 气泡气泡例题例题1 1、上图是一个原电池装置,请按要求填空。上图是一个原电池装置,请按要求填空。(1)正极材料是正极材料是_,负极材料是负极材料是_;(2)电流的方向是:由电流的方向是:由_经外电路流向经外电路流向_;(3)反应过程中,铁片质量反应过程中,铁片质量_,铜片质量,铜片质量_;(4)写出电极反应式:写出电极反应式:负极:负极:_,正极,正极_;(5)该原电池中发生的总反应方程式为:该原电池中发生的总反应方程式为:_。CuFeCuFe减小减小增大增大Fe2e=Fe2Cu2 2e=CuFe Cu2=Fe2 C
9、u例题例题2 2、写出下列原电池的电极方程的书写写出下列原电池的电极方程的书写:1.Cu Zn H2SO4(aq)2.C Zn CuSO4(aq)3.Cu Al HNO3(浓)浓)4.Cu Al HNO3(稀)稀)5.Mg Al NaOH(aq)6.Mg Al H2SO4(aq)7.7.H H2 2 O O2 2 H H2 2SOSO4 4(aq)(aq)8.8.H H2 2 O O2 2 KOH(aq)KOH(aq)9.9.CHCH4 4 O O2 2 KOH KOH10.10.CHCH3 3OH OOH O2 2 KOH KOH11.11.CHCH3 3CHCH2 2OH OOH O2 2
10、 KOHKOH12.12.CHCH3 3CHCH2 2OH OOH O2 2 H H2 2SOSO4 413.13.碱性干电池碱性干电池14.14.酸性干电池酸性干电池15.15.铅蓄电池铅蓄电池CuSO4 溶液溶液思考:该装置能得到持续稳定的电流吗?思考:该装置能得到持续稳定的电流吗?分析:分析:由于锌片与硫酸铜溶液直接由于锌片与硫酸铜溶液直接接触,铜在锌片表面析出接触,铜在锌片表面析出,锌表,锌表面也构成了原电池,进一步加速面也构成了原电池,进一步加速铜在锌表面析出,致使向外输出铜在锌表面析出,致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后,不再构成原电池
11、,全被铜覆盖后,不再构成原电池,也就没有电流产生。也就没有电流产生。6.原电池的设计原电池的设计装置特点:装置特点:1.由两个半电池组成由两个半电池组成,锌,锌和锌盐组成锌半电池,铜和锌盐组成锌半电池,铜和铜盐组成铜半电池。和铜盐组成铜半电池。锌半电池锌半电池负极反应:负极反应:2.每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应3.中间通过中间通过盐桥盐桥连接形成闭合回路。连接形成闭合回路。Zn-2eZn-2e-=Zn=Zn2+2+铜半电池铜半电池正极反应:正极反应:CuCu2+2+2e+2e-=Cu=Cu 电池总反应:电池总反应:Zn+CuZn+Cu2+2+=Z
12、n=Zn2+2+Cu+Cu 将热的琼胶溶液倒入将热的琼胶溶液倒入U形管中形管中(注意不要注意不要产生裂隙产生裂隙),将冷却后的,将冷却后的U形管浸泡在形管浸泡在KCl或或NH4NO3的饱和溶液中即可。的饱和溶液中即可。盐桥制法:盐桥制法:盐桥的作用:盐桥的作用:(2).是离子库是离子库,以保持溶液以保持溶液呈电中性呈电中性,负极,负极氧化作用氧化作用产生的产生的Zn2+需要阴离子来需要阴离子来补充,补充,正极正极Cu2+发生还原发生还原反应,需要阳离子来补充反应,需要阳离子来补充;而作为而作为KCl等饱和溶液等饱和溶液的的盐盐桥有足够的离子供给,所桥有足够的离子供给,所以是离子库。以是离子库。
13、(1).是离子通道是离子通道,与外电路的电子通道相衔接;,与外电路的电子通道相衔接;形成完整的闭合回路。形成完整的闭合回路。(2).电池的电极材料必须能导电。电池的电极材料必须能导电。(1).电解质溶液电解质溶液一般一般要能够与负极发生反应要能够与负极发生反应 若是两个半反应分别在两个烧杯中进若是两个半反应分别在两个烧杯中进行,则左右两个烧杯中的电解质溶液行,则左右两个烧杯中的电解质溶液可以是可以是与电极材料具有相同的阳离子(与电极材料具有相同的阳离子(但但同一装置同一装置中的电极材料与电解质溶液不能反应中的电极材料与电解质溶液不能反应)。)。原电池的设计原则:原电池的设计原则:1.根据上述原
14、理根据上述原理,为获得较长时间的稳定电为获得较长时间的稳定电流流,如何将必修如何将必修2中由中由“Zn-稀稀H2SO4-Cu”组组成的原电池(如左下图)进行简单改装?成的原电池(如左下图)进行简单改装?课堂练习(课堂练习(上述原理的应用)上述原理的应用)ZnSO4H2SO4AZn Cu 请利用请利用Fe+Cu2+=Fe2+Cu,设计一,设计一个能个能获得较长时间稳定电流的获得较长时间稳定电流的原电池,并画原电池,并画出示意图。出示意图。CuFeCuSO4FeSO4 Fe Cu CuSO4课堂练习(课堂练习(上述原理的应用)上述原理的应用)请根据氧化还原反应请根据氧化还原反应:Cu+2 Fe3+
15、=Cu2+2Fe2+设计成能设计成能获得较长时间稳定电流的获得较长时间稳定电流的原电池。原电池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?练练一一练练 Fe2(SO4)3、FeCl3等等C或或AgCuCuSO4练习:练习:将下列原电池设计成一个将下列原电池设计成一个能产生稳定电流的原电池装置。能产生稳定电流的原电池装置。.Zn+2AgZn+2Ag+=Zn=Zn2+2+2Ag +2Ag.Fe+2FeFe+2Fe3+3+=3Fe =3Fe2+2+原电池原理的其它应用原电池原理的其它应用:1.1.加快氧化还原反应速率加快氧化还原反应速率 一个自发进行的氧化还原反应,设计成一个自发进行的氧化还原反应,设计成原
16、电池时反应速率原电池时反应速率_ _ _。例例1.1.将等质量的两份锌粉将等质量的两份锌粉a a、b b分别加入过量的稀硫分别加入过量的稀硫酸,同时向酸,同时向a a中加少量中加少量CuSOCuSO4 4溶液溶液,下图中产生下图中产生H H2 2的体的体积积V V(L)(L)与时间与时间t t(min)(min)的关系的关系,其中正确的是其中正确的是()A加快加快2.2.比较金属活动性强弱比较金属活动性强弱两种金属作原电池的两极时,其活泼性与正极、两种金属作原电池的两极时,其活泼性与正极、负极有什么关系?负极有什么关系?例例2 2:有有A A、B B、C C、D D四种金属。将四种金属。将A
17、A与与B B用导线连接用导线连接起来,浸入电解质溶液中,起来,浸入电解质溶液中,B B不易腐蚀。不易腐蚀。将将A A、D D分别投入等浓度盐酸中,分别投入等浓度盐酸中,D D比比A A反应剧烈。将反应剧烈。将铜浸入铜浸入B B的盐溶液里,无明显变化。的盐溶液里,无明显变化。如果把铜浸入如果把铜浸入C C的盐溶液里,有金属的盐溶液里,有金属C C析出。据此判析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是断它们的活动性由强到弱的顺序是()()A.DA.D、C C、A A、B B B.D B.D、A A、B B、C C C.DC.D、B B、A A、C C D.B D.B、A A、D D、C C较活泼的
18、为负极较活泼的为负极B返回.直流电源;直流电源;与电源与电源负极负极相连的电极为相连的电极为阴极阴极与电源与电源正极正极相连的电极为相连的电极为阳极阳极.阴、阳电阴、阳电极极.电解质溶液或熔融电解质;电解质溶液或熔融电解质;1 1、构成电解池的条件、构成电解池的条件.闭合电路闭合电路Cu2+oooooooooooooooooooo 阴极阴极阳极阳极CuCl2ooooooooooooooooooooooo电电解解氯氯化化铜铜溶溶液液e-e-电子流电子流动方向动方向电源负极电源负极电解池阴极电解池阴极电解质溶液电解质溶液电解池阳极电解池阳极电源正极电源正极2、电解池工作原理、电解池工作原理放电顺序
19、:氧化性最强的离子先得电子氧化性最强的离子先得电子3、电解质溶液中的离子放电规律、电解质溶液中的离子放电规律阴极:还原性渐弱氧化性渐强K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+H+Cu2+Fe3+Hg2+Ag+.K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb H Cu Hg Ag Pt Au.(只在熔化状态下才放电)(只在熔化状态下才放电)(浓度很大时排在(浓度很大时排在H H+前)前)(水溶液中只考虑此部分)水溶液中只考虑此部分)上述顺序基本上与金属活动顺序一致,上述顺序基本上与金属活动顺序一致,即越活即越活泼的金属,其阳离子越难结合电子泼的金属,其阳离子越难结合
20、电子,但,但FeFe3+3+氧化性氧化性较强,排在较强,排在CuCu2+2+之前。之前。例题例题1、如图所示,如图所示,A、B、C三个装置中的烧杯三个装置中的烧杯分别盛有足量的分别盛有足量的CuCl2溶液。写出各池的电极方程溶液。写出各池的电极方程式:式:以碳棒为电极,电解下列溶液,写出电极反应式以碳棒为电极,电解下列溶液,写出电极反应式1.1.CuClCuCl2 2 HI HI2.2.NaNa2 2SOSO4 4、H H2 2SOSO4 4 、NaOHNaOH3.3.NaCl CaClNaCl CaCl2 24.4.AgNOAgNO3 3 CuSO CuSO4 4练习:练习:类型类型实例实例
21、电解对电解对象象电解质电解质浓度浓度pH复原需加复原需加入的物质入的物质充分电解充分电解复原需加复原需加入的物质入的物质电解电解水型水型H H2 2SOSO4 4NaOHNaOHNaNa2 2SOSO4 4电解电电解电解质型解质型HClHClCuClCuCl2 2放放O2生酸型生酸型CuSOCuSO4 4放放H2生碱型生碱型NaClNaClH2OH2OH2O增大增大增大增大增大增大减小减小增大增大不变不变H2OH2OH2O电解质电解质电解质电解质电解质电解质和水和水电解质电解质和水和水减小减小减小减小生成新电生成新电解质解质-酸酸生成新电生成新电解质解质-碱碱增大增大减小减小增大增大氯化氢氯化
22、氢氯化铜氯化铜氧化铜氧化铜氯化氢氯化氢增大增大H2OH2OH2O盐酸盐酸氯化铜溶液氯化铜溶液氢氧化铜氢氧化铜盐酸盐酸(1).电电解解时时,只只生生成成H2而而不不生生成成O2,则则溶溶液液的的pH 。(2).电电解解时时,只只生生成成O2而而不不生生成成H2,则则溶溶液液的的pH 。(3).电电解解时时,既既生生成成H2又又生生成成O2,则则实实际际为为电解水。电解水。.若为酸性若为酸性 pH ,.若碱性溶液,则溶液的若碱性溶液,则溶液的pH ,.若为中性,则若为中性,则pH 。增大增大减小减小减小减小增大增大不变不变电解过程中溶液电解过程中溶液pHpH的变化规律:的变化规律:考考你考考你:1
23、、以惰性电极电解以惰性电极电解CuSO4溶液。一段时溶液。一段时间后取出电极,加入间后取出电极,加入9.8g Cu(OH)2后溶后溶液与电解前相同,则电解时电路中流过液与电解前相同,则电解时电路中流过的电子为的电子为()A.0.1mol B.0.2molC.0.3mol D.0.4molD总式:总式:实验装置实验装置a、氯碱工业、氯碱工业2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H2电解电解2NaCl+2H2O =2NaOH+H2+Cl24 4、电解原理的应用、电解原理的应用阴极:阴极:阳极:阳极:+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O
24、(含少量(含少量NaOH)阳离子交换膜阳离子交换膜 阳阳 极极金属钛网金属钛网阴阴 极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室阳离子交换膜的作用:阳离子交换膜的作用:a.防止氢气和氯气混合而引起爆炸;防止氢气和氯气混合而引起爆炸;b.避免氯气和氢氧化钠反应生成,而影响氢氧化钠的纯度。避免氯气和氢氧化钠反应生成,而影响氢氧化钠的纯度。例例3、铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答:铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答:(1)工业冶炼铝的化学方程式是工业冶炼铝的化学方程式是_。(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是_。(3)工业产品氢氧化钾的溶液中工业产品氢氧化
25、钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质含有某些含氧酸根杂质,可用,可用离子交离子交换膜法电解提纯换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过只允许阳离子通过),其工作原理如图所示。,其工作原理如图所示。该电解槽的阳极反应式是该电解槽的阳极反应式是_。通电开始后,阴极附近溶液通电开始后,阴极附近溶液pH会增大。请简述原因会增大。请简述原因_。除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口_(填写填写“A”或或“B”)导出。导出。2Al2O3(熔融)=4Al3O2电解电解2Al2OH2H2O=2AlO2-3H24OH4e=2H2OO2水所电离出
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