高考化学月刊 专题七 电化学及其应用 (2)课件.ppt

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1、专题七专题七 电化学及其应用（电化学及其应用（2）2021/8/11 星期三1 1.1.理解原电池原理。初步了解化学电源。了解化学理解原电池原理。初步了解化学电源。了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法。2 2理解电解原理。了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱理解电解原理。了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业等反应原理。工业等反应原理。2021/8/11 星期三2 电化学内容在工业生产中有着广泛应用，是高考重点考查电化学内容在工业生产中有着广泛应用，是高考重点考查的内容之一，其主要考点有：的内容之一，其主要考点有：掌握原电池的概念、形成条件、掌握原电池的概念、形成条件、

2、装置中各部分名称、电极反应、导线上电流方向、电子流向、装置中各部分名称、电极反应、导线上电流方向、电子流向、溶液中离子运动方向；溶液中离子运动方向；正确认识化学腐蚀、电化学腐蚀、析正确认识化学腐蚀、电化学腐蚀、析氢腐蚀、吸氧腐蚀并能加以区别；氢腐蚀、吸氧腐蚀并能加以区别；了解金属腐蚀的防护方法；了解金属腐蚀的防护方法；掌握电解的原理及有关规律，能对电极产物进行判断，能对掌握电解的原理及有关规律，能对电极产物进行判断，能对电解后溶液的酸碱性变电解后溶液的酸碱性变2021/8/11 星期三3化加以判断，能正确表示电解的电极反应及总反应；化加以判断，能正确表示电解的电极反应及总反应；电解电解原理的应

3、用；原理的应用；关于电解的基本计算。其中：关于电解的基本计算。其中：原电池和电原电池和电解池原理的应用，特别是对新型电池和蓄电池的分析是高考解池原理的应用，特别是对新型电池和蓄电池的分析是高考命题热点；命题热点；学科内易与氧化还原反应相结合，学科间可与学科内易与氧化还原反应相结合，学科间可与物理学的电流、电压、电量相联系，是理综命题的一个主要物理学的电流、电压、电量相联系，是理综命题的一个主要的结合点；的结合点；与无机推断相结合出题是新的动向，也可以与与无机推断相结合出题是新的动向，也可以与实验、计算等结合命题。实验、计算等结合命题。2021/8/11 星期三4 鉴鉴于于高高考考常常考考新新型

4、型电电源源并并与与电电解解相相结结合合的的特特点点和和学学生生往往往往理理不不清清原原电电池池和和电电解解池池的的情情况况，建建议议复复习习时时首首先先通通过过对对比比和和例例举举典典型型案案例例的的方方法法理理清清有有关关概概念念，以以防防止止发发生生概概念念的的混混淆淆，特特别别把把原原电电池池、电电解解池池、电电镀镀池池等等的的电电极极反反应应实实质质抓抓准准。要要通通过过一一系系列列典典型型例例题题使使学学生生抓抓住住新新型型电电源源的的电电极极反反应应式式的的书书写写规规律律并并能能进进行行相相关关的的分分析析。对对于于电电化化学学计计算算一一定定要要以以“电电子子守守恒恒”为为灵灵

5、魂魂，切切忌忌使使学学生生进进入入常常规规计算的歧路。计算的歧路。2021/8/11 星期三52021/8/11 星期三6探究点一对原电池原理及应用的考查探究点一对原电池原理及应用的考查 原电池是把化学能转变成电能的装置。其本质是通过原电池是把化学能转变成电能的装置。其本质是通过自发进行的氧化还原反应，使反应中电子发生转移而产生自发进行的氧化还原反应，使反应中电子发生转移而产生电流。总反应中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上电流。总反应中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生，这便形成了带电粒子按一定方向流动的闭合回路。发生，这便形成了带电粒子按一定方向流动的闭合回路。2021/8/11

6、星期三7 1 1原电池的判定原电池的判定 先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接电先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；然后依据原电池的形成条件判定，主要是源者可能为原电池；然后依据原电池的形成条件判定，主要是“三看三看”：先看电极，两极均为导体且活泼性不同；再看溶液，：先看电极，两极均为导体且活泼性不同；再看溶液，两极均插入电解质溶液中；三看回路，形成闭合回路或两极接两极均插入电解质溶液中；三看回路，形成闭合回路或两极接触。触。2 2原电池正极和负极的确定原电池正极和负极的确定 (1)(1)由两极的相对活泼性确定由两极的相对活泼性确定 在原电池中，相对

7、活泼性较强的金属作原电池的负极，相在原电池中，相对活泼性较强的金属作原电池的负极，相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。2021/8/11 星期三8 (2)(2)由电极反应确定由电极反应确定 负极：发生氧化反应。负极：发生氧化反应。正极：发生还原反应。正极：发生还原反应。(3)(3)由电极现象确定由电极现象确定 通常情况下，在原电池中某一电极的质量不断减少，通常情况下，在原电池中某一电极的质量不断减少，该电极发生氧化反应，此为原电池的负极；若原电池中某一该电极发生氧化反应，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不

8、断增加或电极质量不变，电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极。该电极发生还原反应，此为原电池的正极。(4)(4)根据电子流向或电流流向判断根据电子流向或电流流向判断 电子流出或电流流入的电极为负极，反之为正极。电子流出或电流流入的电极为负极，反之为正极。2021/8/11 星期三92021/8/11 星期三10 4 4原电池原理的应用原电池原理的应用 (1)(1)利用原电池原理可以制造出各种化学电源，如锌锰利用原电池原理可以制造出各种化学电源，如锌锰干电池、铅蓄电池、锂电池、新型燃料电池等。干电池、铅蓄电池、锂电池、新型燃料电池等。(2)(2)

9、原电池原理可用于解决一些实际问题，如加快某些原电池原理可用于解决一些实际问题，如加快某些化学反应的速率化学反应的速率(稀硫酸与锌反应时，常滴入几滴硫酸铜溶稀硫酸与锌反应时，常滴入几滴硫酸铜溶液液)，分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。，分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。2021/8/11 星期三11 例例1 20101 2010广东卷改编广东卷改编 铜锌原电池铜锌原电池(如图如图1 19 91)1)所示工作时，下列叙述正确的是所示工作时，下列叙述正确的是()2021/8/11 星期三12 C C【解析】【解析】ZnZn是负极，故是负极，故A A错；负极反应和没有形成错；负极反应和没有形成

10、原电池的氧化还原反应不同，是其中的氧化反应，故原电池的氧化还原反应不同，是其中的氧化反应，故B B错；错；在溶液中，阴离子往负极移动，故在溶液中，阴离子往负极移动，故C C正确；在溶液中，阳离正确；在溶液中，阳离子往正极移动，故子往正极移动，故D D错误。错误。2021/8/11 星期三13 【点评】【点评】本题考查了原电池的基础知识，包括电极的判本题考查了原电池的基础知识，包括电极的判断及电极反应式和电解液中离子的移动方向。但以盐桥的形断及电极反应式和电解液中离子的移动方向。但以盐桥的形式平衡电解液的电荷分布，大纲地区的考生需要真正理解，式平衡电解液的电荷分布，大纲地区的考生需要真正理解，原

11、电池中电解液里离子移动的动力是什么。看似容易，其实原电池中电解液里离子移动的动力是什么。看似容易，其实要求较高。下面的变式题是专门针对有电解液中离子参与电要求较高。下面的变式题是专门针对有电解液中离子参与电极反应的电极反应式的书写的。极反应的电极反应式的书写的。2021/8/11 星期三14变式题2021/8/11 星期三15 (1)(1)用酸性电解质时：用酸性电解质时：负极：负极：_，正极：正极：_。(2)(2)用碱性电解质时：用碱性电解质时：负极：负极：_，正极：正极：_。(3)(3)用固体氧化物作电解质时：用固体氧化物作电解质时：负极：负极：_，正极：正极：_。(4)(4)如果将如果将H

12、 H2 2改为改为CHCH4 4，KOHKOH作电解质时：作电解质时：负极：负极：_，正极：正极：_。2021/8/11 星期三162021/8/11 星期三172021/8/11 星期三18探究点二对电解原理及应用的考查探究点二对电解原理及应用的考查 电解池的特征是有外接直流电源，是将电能转化成化电解池的特征是有外接直流电源，是将电能转化成化学能的装置。要抓住其灵魂的内容：学能的装置。要抓住其灵魂的内容：阳极：发生氧化反应，当电极材料为活性金属时，电阳极：发生氧化反应，当电极材料为活性金属时，电极本身被氧化；若为惰性电极如极本身被氧化；若为惰性电极如C C、PtPt等，是溶液中易失等，是溶液

13、中易失电子的阴离子被氧化。电子的阴离子被氧化。阴极：发生还原反应，一般是溶液中易得电子的阳离阴极：发生还原反应，一般是溶液中易得电子的阳离子被还原。子被还原。下面归纳有关规律：下面归纳有关规律：2021/8/11 星期三19 1.1.电解规律电解规律 (1)(1)电极放电规律：活泼电极，阳极放电；惰性电极都电极放电规律：活泼电极，阳极放电；惰性电极都不放电。不放电。2021/8/11 星期三202021/8/11 星期三212021/8/11 星期三222021/8/11 星期三232021/8/11 星期三24 2 2电极反应式的书写电极反应式的书写 无论原电池还是电解池，其反应都是氧化还原

14、反应，无论原电池还是电解池，其反应都是氧化还原反应，应根据氧化还原反应书写电极反应式，一般步骤是：应根据氧化还原反应书写电极反应式，一般步骤是：判判断、书写、兼顾、检验。断、书写、兼顾、检验。(1)(1)判断判断 即准确判断原电池和电解池；电极名称和电极反应类即准确判断原电池和电解池；电极名称和电极反应类型。型。2021/8/11 星期三25 (2)(2)书写书写 即在确认电极材料的基础上，准确书写电极反应式和即在确认电极材料的基础上，准确书写电极反应式和总反应式。这是学生感觉最难的地方，要突破这一点，需总反应式。这是学生感觉最难的地方，要突破这一点，需掌握以下步骤：记住粒子放电顺序，与金属活

15、动顺序表、掌握以下步骤：记住粒子放电顺序，与金属活动顺序表、原子离子氧化还原性等知识结合起来，便可将两极反应物、原子离子氧化还原性等知识结合起来，便可将两极反应物、得失电子状况、产物正确书写；书写电极反应式时，要满得失电子状况、产物正确书写；书写电极反应式时，要满足电荷守恒，同一个装置的两个电极反应式还要特别注意足电荷守恒，同一个装置的两个电极反应式还要特别注意电子守恒。电子守恒。2021/8/11 星期三26 (3)(3)兼顾兼顾 即注意介质，考虑介质中的微粒是否参与电极反应。即注意介质，考虑介质中的微粒是否参与电极反应。(4)(4)检验检验 即检验电极反应式是否满足质量守恒和电荷守恒；注意

16、即检验电极反应式是否满足质量守恒和电荷守恒；注意水等弱电解质在反应式中的书写水等弱电解质在反应式中的书写(H(H 、OHOH在电极反应中可在电极反应中可拆，但总反应中必须写成拆，但总反应中必须写成H H2 2O(O(类似离子方程式的书写类似离子方程式的书写)的形式；的形式；电极反应加起来是否与总反应式相符。电极反应加起来是否与总反应式相符。2021/8/11 星期三272021/8/11 星期三28 例例2 20092 2009全国卷全国卷 图图1 19 92 2所示装置中，甲、乙、所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放丙三个烧杯依次分别盛放100 g 5.00%100 g 5.00%的的

17、NaOHNaOH溶液、足量的溶液、足量的CuSOCuSO4 4溶液和溶液和100 g 10.00%100 g 10.00%的的K K2 2SOSO4 4溶液，电极均为石墨电极。溶液，电极均为石墨电极。2021/8/11 星期三29 (1)(1)接通电源，经过一段时间后，测得丙中接通电源，经过一段时间后，测得丙中K K2 2SOSO4 4浓度为浓度为10.47%10.47%，乙中，乙中c c电极质量增加。据此回答问题：电极质量增加。据此回答问题：电源的电源的N N端为端为_极；极；电极电极b b上发生的电极反应为上发生的电极反应为_；列式计算电极列式计算电极b b上生成的气体在标准状态下的体积：

18、上生成的气体在标准状态下的体积：_；电极电极c c的质量变化是的质量变化是_g_g；2021/8/11 星期三30 电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：原因：甲溶液甲溶液_；乙溶液乙溶液_；丙溶液丙溶液_；(2)(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？为什么？_。2021/8/11 星期三312021/8/11 星期三322021/8/11 星期三332021/8/11 星期三34 【点评】【点评】解答有关电解池问题时，首先要熟悉离子的放解答有关电解池问题时，

19、首先要熟悉离子的放电顺序，该题的突破口就是电顺序，该题的突破口就是“乙中乙中c c电极质量增加电极质量增加”，由此，由此可推出：可推出：c c处为阴极，因此一定要熟记电极上离子的放电顺序处为阴极，因此一定要熟记电极上离子的放电顺序规律。另外，若同一电解池中的电解质溶液为两种或多种时，规律。另外，若同一电解池中的电解质溶液为两种或多种时，要注意考虑离子之间的重新组合。要注意考虑离子之间的重新组合。20102010年各地高考试题中，考查典型电解内容的不多，往往是年各地高考试题中，考查典型电解内容的不多，往往是与其他知识综合在一起，如下在的变式题。与其他知识综合在一起，如下在的变式题。2021/8/

20、11 星期三35 1.1.20102010山东卷山东卷 对金属制品进行抗腐蚀处理，对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。可延长其使用寿命。变式题2021/8/11 星期三36 碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是有气泡冒出，原因是_(用离子方程式表示用离子方程式表示)。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，。为将碱洗槽液中的铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的最好向槽液中加入下列试剂中的_。a aNH3 bNH3 bCO2CO2 c cNaOH dNaOH dHNO3 HNO3 2021/8/11 星期三37

21、2021/8/11 星期三382021/8/11 星期三392021/8/11 星期三402021/8/11 星期三41 2.2.20102010全国卷全国卷 图图1 19 94 4是一个用铂丝是一个用铂丝作电极，电解稀的作电极，电解稀的MgSO4MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的指示剂的pHpH变色范围：变色范围：6.86.88.08.0，酸色，酸色红色，碱色红色，碱色黄色黄色)变式题2021/8/11 星期三42 回答下列问题：回答下列问题：(1)(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述

22、正下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是确的是_(_(填编号填编号)；A A管溶液由红变黄管溶液由红变黄 B B管溶液由红变黄管溶液由红变黄 A A管溶液不变色管溶液不变色 B B管溶液不变色管溶液不变色(2)(2)写出写出A A管中发生反应的反应式：管中发生反应的反应式：_；2021/8/11 星期三43 (3)(3)写出写出B B管中发生反应的反应式：管中发生反应的反应式：_；(4)(4)检验检验a a管中气体的方法是管中气体的方法是_；(5)(5)检验检验b b管中气体的方法是管中气体的方法是_；(6)(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察电解一段时间后，切

23、断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是到的现象是_。2021/8/11 星期三442021/8/11 星期三452021/8/11 星期三46探究点三新型实用电池分析探究点三新型实用电池分析 新型实用电池主要分为燃料电池和可充电电池。新型实用电池主要分为燃料电池和可充电电池。对于充电电池，电极反应可以相互转化，原电池对于充电电池，电极反应可以相互转化，原电池(放电时为原电池放电时为原电池)负极负极反应反过来就是电解池反应反过来就是电解池(充电时为电解池充电时为电解池)阴极反应，同理原电池正极反应反阴极反应，同理原电池正极反应反过来就是电解池阳极反应。根据总反应式判断时，注意：过来就是电解池阳

24、极反应。根据总反应式判断时，注意：(1)“(1)“充电充电”即耗即耗电能，发生电解反应，相当于电解池，电能，发生电解反应，相当于电解池，“放电放电”即释放电能，自发发生氧化即释放电能，自发发生氧化还原反应，相当于原电池；还原反应，相当于原电池；(2)(2)辨析辨析“原电池原电池”电极名称、电极反应；电极名称、电极反应；(3)(3)确确定反应方向与电极反应类型。定反应方向与电极反应类型。具体分析时，充电按电解池原理分析，放电按原电池原理分析即可。熟具体分析时，充电按电解池原理分析，放电按原电池原理分析即可。熟练掌握常见的几种实用电池的典型电极反应，其他的可以触类旁通。练掌握常见的几种实用电池的典

25、型电极反应，其他的可以触类旁通。2021/8/11 星期三472021/8/11 星期三482021/8/11 星期三49 【点评】【点评】原电池与电解池的教学一定要重视电极反应式书原电池与电解池的教学一定要重视电极反应式书写。电极反应式书写是原电池和电解池内容或原理的核心。原写。电极反应式书写是原电池和电解池内容或原理的核心。原电池的教学可以从原电池反应的总反应式，可以自发进行的氧电池的教学可以从原电池反应的总反应式，可以自发进行的氧化还原反应，负极反应深入展开。电解池的教学要从外加电源化还原反应，负极反应深入展开。电解池的教学要从外加电源的正负极，分析阳极的正负极，分析阳极(活性电极时本身

26、参加反应活性电极时本身参加反应)展开，最终获展开，最终获得被进行的氧化还原反应。得被进行的氧化还原反应。为了使同学们对新型实用电池掌握到位，下面以变式题形为了使同学们对新型实用电池掌握到位，下面以变式题形式，再举几例以飨同学。式，再举几例以飨同学。2021/8/11 星期三50变式题2021/8/11 星期三512021/8/11 星期三52 A A电池工作时，是将太阳能转化为电能电池工作时，是将太阳能转化为电能 B.B.电池工作时，电池工作时，I I离子在镀铂导电玻璃电极上放电离子在镀铂导电玻璃电极上放电 C C电池中镀铂导电玻璃为正极电池中镀铂导电玻璃为正极 D D电池的电解质溶液中电池的

27、电解质溶液中I I和和I I3 3的浓度不会减少的浓度不会减少2021/8/11 星期三53 【点评】【点评】考查新型原电池，原电池的两电极反应式，电考查新型原电池，原电池的两电极反应式，电子流向与电流流向，太阳能电池的工作原理，原电池的总反子流向与电流流向，太阳能电池的工作原理，原电池的总反应式等，还考查考生变通能力和心理素质，能否适应陌生的应式等，还考查考生变通能力和心理素质，能否适应陌生的情境下应用所学知识解决新的问题等。情境下应用所学知识解决新的问题等。2021/8/11 星期三54 2.2.2010 2010江苏卷江苏卷 图图1 19 96 6是一种航天器是一种航天器能量储存系统原理

28、示意图。下列说法正确的是能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是()变式题2021/8/11 星期三55 A A该系统中只存在该系统中只存在3 3种形式的能量转化种形式的能量转化 B B装置装置Y Y中负极的电极反应式为：中负极的电极反应式为：O O2 22H2H2 2O O4e4e=4OH=4OH C C装置装置X X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D D装置装置X X、Y Y形成的子系统能实现物质的零排放，形成的子系统能实现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转化并能实现化学能与电能间的完全转化2021/8/11 星期三562021/8/11 星期三

29、57探究点四对电化学的综合应用能力的考查探究点四对电化学的综合应用能力的考查 对电化学的综合应用能力的考查在高考题中包括：原对电化学的综合应用能力的考查在高考题中包括：原电池电解池联合分析和有关的计算。计算包括两极产物的电池电解池联合分析和有关的计算。计算包括两极产物的定量计算、某元素的化合价以及溶液定量计算、某元素的化合价以及溶液pHpH的计算、相对原子的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量的计算等。不论哪类计算，均量与根据产物的量求电荷量的计算等。不论哪类计算，均可用下列三种方法进行解答。

30、可用下列三种方法进行解答。2021/8/11 星期三58 (1)(1)根据电子守恒法计算：此方法可用于串联电路、阴根据电子守恒法计算：此方法可用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。依据是电路中转移的电子数相等。(2)(2)根据总反应式计算：先写出每个电极反应式，再写根据总反应式计算：先写出每个电极反应式，再写出总反应式，最后根据反应式列比例式计算。出总反应式，最后根据反应式列比例式计算。(3)(3)根据关系式计算：根据得失电子守恒关系建立已知根据关系式计算：根据得失电子守恒关系建立已

31、知量与未知量之间的量与未知量之间的“桥梁桥梁”，建立计算所需的关系式。，建立计算所需的关系式。2021/8/11 星期三592021/8/11 星期三602021/8/11 星期三61下下面面是是针针对对例例题题中中涉涉及及有有关关电电解解规规律律的的计计算算不不够够突突出出，实实用用电电池池的的类类型型亦亦不全的问题安排的备用题，供老师课上选用。不全的问题安排的备用题，供老师课上选用。2021/8/11 星期三622021/8/11 星期三632021/8/11 星期三64 【解析】【解析】B BA A项，高温条件下微生物会变性，所以项，高温条件下微生物会变性，所以A A错；错；B B项，负

32、极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，所以项，负极是葡萄糖失电子生成二氧化碳，所以B B对；对；C C项，原电池内部阳离子应向正极移动，所以项，原电池内部阳离子应向正极移动，所以C C错；错；D D项，项，消耗消耗1 mol1 mol氧气生成氧气生成1 mol1 mol二氧化碳，标准状况下体积是二氧化碳，标准状况下体积是22.4 L22.4 L，D D错。错。2021/8/11 星期三652021/8/11 星期三66 【解析】【解析】C C本题考查的内容涉及化学的基本理论和本题考查的内容涉及化学的基本理论和基本知识，既考查了电解原理和金属的活动性顺序，也考基本知识，既考查了电解原理和金属的活动性顺序，也考查了溶液的浓度、体积和物质的量之间的计算。在思维能查了溶液的浓度、体积和物质的量之间的计算。在思维能力上要求考生能对题设条件进行周密的分析、综合，再做力上要求考生能对题设条件进行周密的分析、综合，再做出判断。出判断。2021/8/11 星期三67