(新教材人教2023年版选修1)高中化学必背知识点化学反应与电能(填空版+背诵版).docx
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1、第四章 化学反响与电能第一节 原电池一、原电池的工作原理1、原电池的构成条件(1) 定义:能把转化为的装置。(2) 实质:利用能自发进展的反响将化学能转化为电能。(3) 构成条件:两个的电极;溶液;形成回路;自发进展的反响。2、试验 4-1:锌铜原电池的工作原理装置示意图现象 能量转换微观探析电子或离子移动方向工作原理, 电极反响式注:盐桥中装有含 KCl 饱和溶液的琼胶锌片,铜片上,电流表指针发生化转化为在硫酸锌溶液中,负极一端的失去电子形成进入溶液在硫酸铜溶液中,正极一端的获得电子变成沉积在铜片上电子:极流向极盐桥:移向 ZnSO4 溶液,移向 CuSO4 溶液负极:Zn2e=Zn2(反响
2、)正极:Cu22e=Cu(反响)总反响:ZnCu2=Zn2Cu(1) ZnZnSO 4 半电池:在 ZnSO4 溶液中,锌片渐渐溶解,即Zn 被,锌原子失去电子,形成 Zn2进入溶液,即 Zn2e=Zn2;从锌片上释放出的,经过导线流向铜片。(2) CuCuSO 4 半电池:CuSO4 溶液中的 Cu2从铜片上得到,为铜单质并沉积在铜片上,即 Cu22e=Cu。(3) 盐桥的作用:电池工作时,盐桥中的会移向 ZnSO4 溶液,移向 CuSO4 溶液,使两溶液均保持电中性。当取出盐桥后,形成断路,反响停顿。3、原电池工作原理1原理图解(2) 电极名称与反响类型:正极(3) 电子流向:负极正极。反
3、响;负极反响。(4) 电流方向:正极负极。(5) 离子流向:阳离子极;阴离子极。4、原电池的应用(1) 加快氧化复原反响的速率:构成原电池的反响速率比直接接触的反响速率快。例如:在锌与稀H2SO4 反响时参加少量 CuSO4 溶液,CuSO4 与锌发生置换反响生成,从而形成 CuZn 微小原电池,加快产生的速率。(2) 比较金属活动性强弱例如:有两种金属a 和 b,用导线连接后插入稀硫酸中,观看到a 极溶解,b 极上有气泡产生。由此可推断出 a 是、b 是,且金属活动性:。(3) 设计原电池例如:2FeCl Cu=2FeClCuCl化合价上升的物质活泼性较弱的物质化合价降低的物质负极:Cu正极
4、:C电解质溶液:FeCl3示意图3221、化学电源的分类一、化学电源概述 一次电池(1) 一次电池:也叫做,放电后不行再充电。(2) 二次电池:又称电池或蓄电池,放电后可以使活性物质获得再生。(3) 燃料电池:连续地将和的化学能直接转化为电能的化学电源。2、推断电池优劣的主要标准(1) 比能量:或所能输出电能的多少,单位是(Wh)kg1 或(Wh)L1。(2) 比功率:单位质量或所能输出功率的大小,单位是Wkg1 或 WL1。(3) 电池可储存时间的长短。3、化学电池的回收利用使用后的废弃电池中含有大量的、酸和碱等有害物质,随处丢弃会给土壤、等造成严峻的污染。要进展回收利用。4、化学电源的进展
5、方向小型化、供电便利、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如电池、电池等。5、一次电池:锌锰干电池一般锌锰干电池碱性锌锰干电池示意图负极:负极反响物:构造 正极:正极反响物:电解质溶液:电解质溶液:负极:Zn2e2NH=Zn(NH )22H工作43 2负极:Zn2OH2e=Zn(OH)2正极:2MnO 2H2e=2MnO(OH)原理2正极:2MnO 2H O2e=2MnO(OH)2OH22总反响:总反响:PbPbO22H2SO42PbSO42H2O6、二次电池:铅蓄电池(1) 负极是,正极是,电解质溶液是溶液。(2) 放电反响原理负极反响式是 PbSO22e=PbSO ;44正极反响式
6、是 PbO 4HSO22e=PbSO2H O ;2442放电过程中,负极质量的变化是增大,H2SO4 溶液的浓度减小。(3) 充电反响原理阴极(复原反响)反响式是: PbSO 2e=PbSO2 ;44阳极(氧化反响)反响式是:PbSO 2H O2e=PbO 4HSO2 ;4224充电时,铅蓄电池正极与直流电源相连,负极与直流电源极相连。口诀:“负极接负极,正极接正极”。电极电极反响负极正极嵌锂石墨(LixCy):钴酸锂(LiCoO2):总反响Li C Lixy1xCoO2LiCoO C2y7、二次电池:锂离子电池8、氢氧燃料电池是一种清洁高效的燃料电池(1) 根本构造(2) 工作原理酸性电解质
7、(H2SO4)负极反响碱性电解质(KOH)2H24e4OH=4H2O正极反响O 4e4H=2H O22总反响2H2O2=2H2O(3) 燃料电池电极的书写如:CH4 碱性(KOH 溶液)燃料电池负极反响式书写方法: 第一步 确定生成物OH2OKOHCH 2 4CO2CO2H2O33故 CH4 的为 CO2和 H2O;C4H其次步 确定价态变化及电子转移:8eC O2H O;43432第三步 依据电解质性质,用 OH使电荷守恒:CH48e10OHCO2H2O;3第四步 最终据氢原子守恒配平H2O 的化学计量数:CH48e10OH=CO27H2O。其次节 电解质一、电解原理1、试验探究:电解 Cu
8、Cl2 溶液电解装置存在微粒通电前微粒运动Cu2、Cl、H、OH自由移动微粒运动移向阴极,移向阳极电解过电极反响阴极:Cu22e=Cu阳极:2Cl2e=Cl2程分析通电后电解反响CuCl =电=解=CuCl 22阴极:试验现象阳极:有气泡放出;潮湿的淀粉碘化钾试纸变为2、电解和电解池(1) 电解:使电流通过(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起反响的过程。(2) 电解池:将转化为的装置(也称电解槽)。(3) 电解池的构成条件:直流电源;两个电极;电解质溶液或熔融电解质;形成。3、电解原理(1) 电极反响类型:阳极反响;阴极反响。(2) 电子流向:电源极极;极电源极。(3) 电流方向:电源极极;极电
9、源极。(4) 离子流向:阳离子极;阴离子极。二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水的原理(1) 通电前:溶液中的离子是。(2) 通电后:移向阳极的离子是,Cl比 OH简洁失去电子,被氧化成。3阳极:2Cl2e=Cl2(反响)。4移向阴极的离子是,比简洁得到电子,被复原成。其中H是由水电离产生的。5阴极:2H2O2e=H22OH(反响)。6总反响:222222化学方程式为 2NaCl2H O=电=解=H Cl 2NaOH;离子方程式为 2Cl2H O=电=解=H Cl 2OH。2、氯碱工业生产流程(1) 阳离子交换膜电解槽(2) 阳离子交换膜的作用:只允许等阳离子通过,不允许等阴离子及气体分子通过
10、,可以防止阴极产生的与阳极产生的混合发生爆炸,也能避开氯气与阴极产生的氢氧化钠反响而影响氢氧化钠的产量。3、氯碱工业产品及其应用(1) 氯碱工业产品主要有盐酸、含氯漂白剂。(2) 电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、金属冶炼等领域中广泛应用。4、电镀与电解精炼装置阳极材料阴极材料阳极反响阴极反响溶液变化电镀镀层金属 Cu 镀件金属 FeCu2e=Cu2硫酸铜溶液浓度保持不变精炼粗铜(含等杂质)纯铜Zn2e=Zn2、Cu2e=Cu2等Cu2浓度减小,金、银等金属沉积形成阳极泥5、电冶金(1) 金属冶炼的本质:使矿石中的获得电子变成的过程。如 Mnne= M。(2) 电解法用于冶炼较活泼
11、的金属(如等),但不能电解其盐溶液,应电解其熔融态。2如:电解熔融的氯化钠可制取金属钠的反响式: 阳极:2Cl2e=Cl2; 阴极:2Na2e=2Na;总反响:2NaCl(熔融)=电=解=2NaCl 。第三节 金属的腐蚀与防护一、金属的腐蚀1、金属的腐蚀(1) 概念:金属或合金与四周的发生反响而引起损耗的现象。其实质是金属原子电子变为阳离子,金属发生反响。(2) 依据与金属接触的不同,金属腐蚀可分为两类:化学腐蚀:金属与其外表接触的一些物质(如等)直接反响而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度上升而。电化学腐蚀:当的金属与溶液接触时会发生反响, 比较的金属发生氧化反响而被腐蚀。2、钢铁的电化学腐蚀类别
12、析氢腐蚀吸氧腐蚀工程图形描述条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O24e2H2O=4OH总反响后续反响最终生成铁锈(主要成分为 Fe2O3xH2O),反响如下:4Fe(OH) O 222H2O=4Fe(OH) ,2Fe(OH) =FeO xH O(3x)H O332322联系通常两种腐蚀同时存在,但后者更普遍3、试验探究:电化学腐蚀试验操作试验现象试验解释装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池,导管中铁钉发生腐蚀试管中产生气泡的速率Zn 与 CuSO4 反响生成 Cu,Zn、Cu 和稀盐酸构成,形成腐蚀,速率更二、金属的防护1、转变金属材料的组成在金属中添加其
13、他金属或非金属制成性能优异的。如一般钢参加制成不锈钢,合金不仅具有优异的能且具有良好的。2、在金属外表掩盖保护层在金属外表掩盖致密的,将金属制品与四周物质隔开是一种普遍承受的防护方法。如,在钢铁制品外表喷油漆、涂矿物性油脂、掩盖搪瓷等;电镀锌、锡、铬、镍等,利用化学方法、法、等方式在金属外表形成稳定的。3、电化学保护法金属在发生电化学腐蚀时,总是作为原电池(阳极)的金属被腐蚀,作为(阴极)的金属不被腐蚀,假设能使被保护的金属成为,就不易被腐蚀。(1) 牺牲阳极法原理:原电池原理要求:被保护的金属作,活泼性更强的金属作。应用:锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。实例 试验 4-4-1:
14、如图装置反响一段时间后,往 Fe 电极区滴入 2 滴色K3Fe(CN)6(铁氰化钾)溶液,观看试验现象。试验装置电流表阳极(负极区)有阴极(正极区)产生,蓝色沉淀现象指针Zn 溶解生成有关反响结论Zn2e=Zn2溶液中不含2H2e=H2,铁作正极未被腐蚀 Fe2与Fe(CN)63反响生成带有特征蓝色的 KFeFe(CN)6沉淀。实例 试验 4-4-2:试验装置培育皿中放入含有 NaCl 的琼脂,并注入 56 滴酚酞和K3Fe(CN)6溶液,取两个 23 cm 的铁钉,用砂纸擦光,将裹有锌皮的铁钉放入a,缠有铜丝的铁钉放入b。现象铁钉四周铁钉四周生成,铜丝四周结论铁作为时易腐蚀,作为时未腐蚀(2
15、) 外加电流法原理:电解池原理要求:被保护的金属作为,与电源的相连。应用:钢铁闸门,高压线铁架,地下管道连接直流电源的。第四章 化学反响与电能第一节 原电池一、原电池的工作原理1、原电池的构成条件(1) 定义:能把 化学能 转化为电能 的装置。(2) 实质:利用能自发进展的 氧化复原 反响将化学能转化为电能。(3) 构成条件:两个 活泼性不同 的电极; 电解质 溶液;形成 闭合 回路;自发进展的氧化复原 反响。装置示意图注:盐桥中装有含 KCl 饱和溶液的琼胶现象锌片 渐渐溶解 ,铜片上 有红色物质生成 ,电流表指针发生 偏转能量转换化学能 转化为电能在硫酸锌溶液中,负极一端的 Zn失去电子形
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