一核四层四翼高考评价体系下2020届高三电化学二轮复习备考策略讲座课件.pptx
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1、一核四层四翼高考评价体系下2020届高三电化学二轮复习备考策略讲座考点考点考考纲1.原电池的工作原理 1.了解原电池和电解池的工作原理,能写出电极反应和总反应,了解常见化学电源及工作原理。2.电解原理及应用 2.理解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。3.金属的电化学腐蚀与防护 电化学 3.1.3.1.考点呈现考点呈现电电化化学学原电池原电池电解电解概念概念构成构成原理原理类型类型概念概念构成构成原理原理应用应用把把化学能化学能转化为转化为电能电能的装置。的装置。两极、电解质溶液、闭合回路两极、电解质溶液、闭合回路电子离子移动、原电池反应电子离子移动、原电池反应干电池
2、、蓄电池、燃料电池等干电池、蓄电池、燃料电池等把把电能转化为转化为化学能的装置。的装置。电源、阴阳两极、电解质溶液电源、阴阳两极、电解质溶液离子移动、放电顺序、氧化还原反应离子移动、放电顺序、氧化还原反应电解食盐水、电解精炼铜、电镀等电解食盐水、电解精炼铜、电镀等新型电源新型电源真实情境真实情境1.1.简化(simplify)+3特点化学能化学能电能电能原电池原电池电解池电解池电解池工作原理33333构造3反应3方向3应用稀硫酸稀硫酸锌片锌片铜片铜片原电池工作原理33333构造3反应3方向3类型3.2.3.2.模型讲解第一,第一,2能2池+四3考点!第二:辨析第二:辨析类型类型原电池原电池3
3、3类型类型 +电解池电解池2+42+4类型类型稀硫酸稀硫酸锌片锌片铜片铜片Zn 2e=Zn2+2H+2e=H2Zn+2H+=Zn2+H2Zn 2e=Zn2+2NH4+2e=2NH3+H2Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2Pb 2e+SO42 =PbSO4 PbO2+2e+SO42+4H+=PbSO4+2H2OPb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O2H2 4e=4H+O2+4e+4H+=2H3+2H2O2H2+O2=2H2O1.1.电解电解H H2 2O O(1)H(1)H2 2SOSO4 4 HNOHNO3 3(2)NaOH(2)NaOH(3)Na(3)Na2 2SOSO4
4、 4 NaHSONaHSO4 42.2.电解溶质电解溶质(1)CuCl(1)CuCl2 2(2)FeCl(2)FeCl3 33.3.放放H H2 2生生碱碱(1)NaCl(1)NaCl(2)NaBr(2)NaBr4.4.放放O O2 2生酸生酸(1)CuSO(1)CuSO4 4 (2)AgNO(2)AgNO3 3溶液阳极1.1.惰性电极惰性电极2.2.活性电极活性电极1.1.简化(simplify)第三:高考改进第三:高考改进类型类型桥+膜膜+新新Zn -2e-=Zn2+Cu2+2e-=CuZn+Cu2+=Zn2+Cu盐桥的作用使双液形成闭合回路(1)导电,形成闭合回路;(2)保持正负电荷守恒
5、;(3)避免电池的极化作用;单(双)膜原电池阴离子交换膜:只允许阴离子和水分子通过;阳离子交换膜:只允许阳离子和水分子通过;质子H+交换膜:只允许H+通过;交换膜的原理选择性通过(1)区域隔开,形成不同的区域;(2)名称决定了允许通过的微粒;1.1.简化(simplify)(2015-(2015-I-11)微生物电池微生物电池:C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O(2018-III-1111)可充电锂可充电锂-空气电池:空气电池:总反应:2Li+2Li+(1-x/2)O2=Li2 2O O2-2-x x2019-I-12生物燃料电池:N2+3H2=2NH3负极反应:H2+2MV2+=2H
6、+2MV+正极反应:正极反应:N2+6e-+6H+=2NH32019-2019-II-II-7.强碱性电解质的强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池二次电池,总反应:总反应:Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)=ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。1.1.简化(simplify)第三:高考改进第三:高考改进类型类型桥+膜膜+新新第三:高考改进第三:高考改进类型类型桥+膜膜+新新1.1.简化(simplify)第四,典型装置观察新型装置图2018I13我国设计CO2+H2S协同转化装置2018-I-27.(3)制备Na2S2O3三室膜电解图2018-12.可呼吸Na-CO2二次电池2
7、018-2727(3 3)电解法制备KClOKClO32019.生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,2019.强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池图 第四,典型装置观察新型装置图2019-II-27(4)制备二茂铁(Fe(C5H5)2图2019-III-(4)电解HCl回收Cl2,用碳基电极材料设计图2020-I-12新型ZnCO2水介质电池2020-I-27.电池装置进行实验验证第四,典型装置观察新型装置图2020-II-12电致变色器件图2020-II-26(1)图(a)制取氯气2020-III-12碱性硼化钒(VB2)空气电池2020山东10微生物脱盐电池2020山东13电解法制备双
8、氧水图2020-II-28(3)CH4和CO2耦合转化图第四,典型装置观察新型装置图例1.2018-全国卷全国卷-2727(3 3)【命题意图】【命题意图】本题以本题以新型电解新型电解为背景,考查电化学的相关知识:为背景,考查电化学的相关知识:(1)3构造:阴极/阳极、适当电解质溶液、闭合回路;(2)3方向:电子方向、电流方向、离子方向;(3)3反应:阴极还原,阳极氧化,总体氧化还原;判断产物、现象;(4)3类型:电解食盐水制备烧碱、电解精炼铜、电镀;第五,典例剖析感悟“2能2池4个3”例22019-为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期
9、利用三维多孔海绵状 Zn(3DZn)可以高效沉积)可以高效沉积ZnO的特点,的特点,设计了采用设计了采用强碱性强碱性电解质的电解质的3DZnNiOOH二次电池二次电池,结构如下图所示。,结构如下图所示。电池反应为电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l)ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。下列说法错误的是下列说法错误的是 ()A.三维多孔海绵状三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,具有较高的表面积,所沉积的所沉积的ZnO分散度高分散度高B.充电时阳极反应为充电时阳极反应为 Ni(OH)2(s)+OH(aq)e=NiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为放电时负极反应为 Zn
10、(s)+2OH(aq)2e=ZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区通过隔膜从负极区移向正极区第五,典例剖析感悟“2能2池4个3”【命题意图】本题以【命题意图】本题以新型二次电池新型二次电池为背景,考查电化学的相关知识:为背景,考查电化学的相关知识:(1)3构造:正极/负极、适当电解质溶液、闭合回路;(2)3方向:电子方向、电流方向、离子方向;(3)3反应:负极氧化,正极还原,总体氧化还原;判断产物、现象;(4)3类型:干电池、蓄电池、燃料电池;例3.2020-III-12.一种高性能的碱性硼化钒(VB2)空气电池如下图所示,其中在VB2电极发生反应:V
11、B2+16OH=VO43+2B(OH)4+4H2O+11e该电池工作时,下列说法错误的是 ()A负载通过0.04 mol电子时,有0.224 L(标准状况)O2参与反应B正极区溶液的pH降低、负极区溶液的pH升高C电池总反应为:4VB2+11O2+20OH+6H2O=4VO43+8B(OH)4 D电流由复合碳电极经负载、VB2电极、KOH溶液回到复合碳电极第五,典例剖析感悟“2能2池4个3”思考:(1)本题的切入点?(2)按照认知规律,写出VB2电极反应式?2020年济南模考13.2019年诺贝尔化学奖授予了在锂离子电池领域作出巨大贡献的三位科学家。某锂离子电池以C6Li为负极,Li1-xMO
12、2 为正极,锂盐有机溶液 Li1-xMO2 作电解质溶液,电池反应为:C6Li+Li1-xMO2 LiMO2+C6Li1-x 则下列有关说法正确的是A.金属锂的密度、熔点和硬度均比同族的碱金属低B.该锂离子电池可用乙醇作有机溶剂C.电池放电时,Li+从正极流向负极D.电池充电时,阳极电极反应式为:LiMO2-xe=xLi+Li1-xMO2第五,典例剖析感悟“2能2池4个3”考点一 盐桥问题面面观 1.为什么设置盐桥?答:两极在同一容器内时,由于阴阳离子的移动速率不同,导致两极之间出现浓度差,以及电极本身直接与离子反应,导致两极之间电势差变小,影响了电流的稳定。所以必须设置盐桥。2.盐桥的作用?
13、答:盐桥的主要作用就是构建闭合回路,但不影响反应的实质,有效地解决了两极之间电势差变小的问题。2.盐桥的构造?答:盐桥内常为饱和KCl、KNO3等溶液,并用琼脂固定。盐桥是新课改教材中出现的新名词,以及新课改区域命题的热点,盐桥问题的考查思路常从以下四方面命题:(1)考查盐桥的作用;(2)考查含盐桥的电极反应式的书写;(3)考查盐桥内溶液离子的移动方向;(4)考查含盐桥的电化学装置的设计。考点一 盐桥问题面面观 1根据下图,下列判断中正确的是 ()A烧杯a中的溶液pH降低B烧杯b中发生氧化反应C烧杯a中发生的反应为2H2e=H2D烧杯b中发生的反应为2Cl2e=Cl2题组1明确原理,设计装置解
14、析:答案B由题给原电池装置可知,电子经过导线,由Zn电极流向Fe电极,则O2在Fe电极发生还原反应:O22H2O4e=4OH,烧杯a中c(OH)增大,溶液的pH升高。烧杯b中,Zn发生氧化反应:Zn2e=Zn2。考点一 盐桥问题面面观 题组1明确原理,设计装置22013广东理综,33(2)(3)(2)能量之间可相互转化:电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能,而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。限选材料:铜片,铁片,锌片和导线。ZnSO4(aq),FeSO4(aq),CuSO4(aq);完成原电池甲的装置示意图(见上图),并作相应标注。要求:在同一烧杯中,
15、电极与溶液含相同的金属元素。以铜片为电极之一,CuSO4(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中 组装原电池乙,工作一段时间后,可观察到负极_。甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是_,其原因是_。(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在(2)的材料中应选_作阳极。解析(2)根据题给条件和原电池的构成条件可得:a.若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池,Zn作负极,Cu作正极,Zn插入到ZnSO4(aq)中,Cu插入到CuSO4(aq)中。b.若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池,Fe作负极,Cu作正极,Fe
16、插入到FeSO4(aq)中,Cu插入到CuSO4(aq)中。c.注意:画图时要注意电极名称,电极材料,电解质溶液名称(或化学式),并形成闭合回路。由于金属活动性ZnFeCu,锌片或铁片作负极,由于Zn或Fe直接与CuSO4溶液接触,工作一段时间后,负极逐渐溶解,表面有红色固体析出。带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO4溶液直接接触,二者不会直接发生置换反应,化学能不会转化为热能,几乎全部转化为电能;而原电池乙中的负极与CuSO4溶液直接接触,两者会发生置换反应,部分化学能转化为热能,化学能不可能全部转化为电能。(3)由牺牲阳极的阴极保护法可得,铁片作正极(阴极)时被保护,作负极(阳极)时被腐
17、蚀,所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极)才能有效地保护铁不被腐蚀。答案 (2)(或其他合理答案)电极逐渐溶解,表面有红色固体析出 甲在甲装置中,负极不和Cu2接触,避免了 Cu2直接与负极发生反应而使化学能转化为热能 (3)锌片1工作原理 (1)原电池的闭合回路有外电路与内电路之分;(2)外电路的电流是从正极流向负极,内电路是从负极流向正极,故内电路中的阳离子移向正极、阴离子移向负极;(3)盐桥中的阳离子移向正极区,阴离子移向负极区,以维持电荷守恒。2设计思路 (1)首先根据离子方程式判断出氧化剂、还原剂,明确电极反应;(2)然后再分析两极状态确定电极材料,若为固态时可作电极,若为溶液时则
18、只能作电解液。然后补充缺少的电极材料及电解液;(3)电极材料一般添加与电解质溶液中阳离子相同的金属作电极(使用惰性电极也可),电解液则是一般含有与电极材料形成的阳离子相同的物质。最后再插入盐桥即可。考点一 盐桥问题方法归纳考点一 盐桥问题面面观 3.控制适合的条件,将反应2Fe32I=2Fe2I2 设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是 ()A.反应开始时,乙中石墨电极上发生氧化反应 B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3被还原 C.电流计读数为零时,反应达到化学平衡状态 D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中的石墨电极为负极题组二“盐桥”的作用与化学平衡的移动解析:答案D
19、由图示结合原电池原理分析可知,Fe3得电子变成Fe2被还原,I失去电子变成I2被氧化,所以A、B正确;电流计读数为零时Fe3得电子速率等于Fe2失电子速率,反应达到平衡状态;D项在甲中溶入FeCl2固体,平衡2Fe32I=2Fe2I2向左移动,I2被还原为I,乙中石墨为正极,D不正确。考点一 盐桥问题面面观 题组二“盐桥”的作用与化学平衡的移动4.下图.分别是甲.乙两组同学将反应“AsO432I2H=AsO33I2H2O”设计成的原电池装置,其中C1、C2均为碳棒。甲组向图烧杯中逐滴加入适量浓盐酸;乙组向图B烧杯中逐滴加入适量40%NaOH溶液 下列叙述中正确的是 ()A甲组操作时,电流计(G
20、)指针发生偏转 B甲组操作时,溶液颜色变浅 C乙组操作时,C2做正极 D乙组操作时,C1上发生的电极反应为:I22e=2I解析答案D装置中的反应,AsO432I2H=AsO33I2H2O,当加入适量浓盐酸时,平衡向右移动,有电子转移,但电子不会沿导线通过,所以甲组操作,电流计(G)指针不会发生偏转,但由于I2浓度增大,所以溶液颜色变深。向装置B烧杯中加入NaOH溶液中,AsO332e2H2O=AsO432H,电子沿导线到C1棒,I22e=2I,所以C2为负极,C1为正极。考点一 盐桥问题失误防范(1)把氧化剂、还原剂均为溶液状态的氧化还原反应,设计成原电池时,必须使用盐桥!才能实现氧化剂与还原
21、剂的分离,否则不会有明显的电流出现。(2)电子流向的分析方法:改变条件,平衡移动;平衡移动,电子转移;电子转移,判断区域;根据区域,判断流向;根据流向,判断电极。难度主要集中在:一是得失电子数目的判断,二是电极产物的判断。考点二燃料电池与不同“介质”以CH3OH、O2燃料电池为例负极:CH3OH6eH2O=CO26H正极:3/2 O26e6H=3H2O负极:CH3OH6e3CO32=4CO22H2O正极:3/2 O26e3CO2=3CO32负极:CH3OH6e8OH=CO326H2O正极:3/2O26e3H2O=6OH负极:CH3OH6e3O2=CO22H2O正极:3/2 O26e=3O2(1
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