新教材人教版高中化学选择性必修1第四章化学反应与电能知识点考点重点难点提炼总结.pdf

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1、第四章化学反应与电能第 一 节 原 电 池.-1-第二节 电解池.-12-第三节 金属的腐蚀与防护.-25-第 一 节 原 电 池原电池的工作原理一、原电池的工作原理1.原电池：利用氧化还原反应原理将化学能转化为电能的装置。2.原电池的构成条件-两个活泼性不同的电极，较活泼的做复极条一电解质溶液国一形成因会回路能自发地发生氧化还原反应3.原电池工作原理（以锌铜原电池为例）装置 _ 着电流ML弧箱:二:圆 观，ZnS4溶液-:uS(j4溶液现象锌片逐渐溶解,铜片 上 有 红色物质析出,电流表指针发生偏转电极名称Zn电极一负极C u电极一正极得失电子失电子得电子电子流向流出流入反应类型氧化反应还原

2、反应电极反应式Zn2e-=Z n2+Cu2+2e=C u总反应式Zn+Cu2+=Z n2+Cu盐桥在原电池中有何作用？若撤去盐桥，电流表的指针如何变化?提 示 盐 桥 的 作 用：利 用 溶 液 中 离 子 的 移 动，使两个半电池中的溶液形成闭一想合回路。若撤去盐桥，电流表的指针会不发生偏转。二、原电池工作原理的应用1.加快氧化还原反应的速率如：在锌与稀硫酸反应时加入少量CuS04溶液，能使产生H2的速率加快。2.比较金属活动性强弱N一般作负极的金属比作正极的金属活泼）（5 ）-（电极质量减少，作负极，较 瓯【有气体生成、电极质量不断增加或不变，作正极，较不活泼3.设计原电池|拆分反应|：旃

3、:“岳欣左应谷血而不幸笈R选 择 _ 将还原剂（一般为比较活泼金属）作负杨，活：电极材料；泼性比负极弱的金属或非金属导体作诞：二二二二二二二二二二二二二1 ；如果两个半反应分别在两个容器中进行（中间:团 躲 路 I连接盐桥），则两个容器中的电解质溶液应含:吗；有与电幽型相同的金属阳离子高由I：结合要求及反应特点，画出原电池装置图，装 置 图 厂；标出电极材料名称、正负极、电解质溶液等实例：根 据 C u+2A g+=C u2+2A g设计电池:AgNO,溶液也A g等）学 习 任 务1探究原电池的构成与工作原理 情境素材1789年，意大利生理学家伽法尼在一次解剖青蛙时，把铜钩钩着的青蛙腿挂在阳

4、台的铁栏杆上，偶然发现蛙腿每次接触铁栏杆就会抽搐一次。经过研究，伽法尼认为这种肌肉收缩作用是“动物电”引起的。伽法尼的同事意大利物理学家伏打一开始相信这种解释，还亲自体验了这一过程。他将放在舌尖上的锡箔与一枚银币接触，感觉到满口酸味。由此他猜想：肌肉收缩不一定是由动物电引起的，很可能是受到了电刺激产生的。为了证明自己的猜想，伏 打 在17921796年多次重复了伽法尼的实验，发现只要两种不同的金属接触，中间隔着湿的硬纸、皮革或其他海绵状物品，不管有没有接触蛙腿都会起电。不小心用又子碰到蛙腿匕外露的神经，蛙腿不断抽动他变换各种条件，重复这个实验，蛙腿依旧抽动生理学家伽法龙|猜 想：动物体内存在动

5、物电 合作探究 问 题1阅读上述材料总结构成原电池的条件有哪些？提示 具有活泼性不同的两个电极，两电极插入电解质溶液中，形成闭合回路，且两电极能自发地发生氧化还原反应。问题2下列装置中，哪些能构成原电池？其他不能构成原电池的原因是什么？稀硫酸C稀硫酸 提示 装 置D能构成原电池;装 置A不能构成原电池，原因是酒精为非电解质；装 置B不能构成原电池，原因是没有形成闭合回路；装 置C不能构成原电池，原因是两个金属电极的活泼性相同。问 题3铁制品和铜制品与蛙腿接触时，铁制品发生氧化反应还是还原反应？写出反应的电极反应式。提示 铁制品与蛙腿接触时发生氧化反应。电极反应式为F e 2 e-=F e 2+

6、。问题4 原电池工作时，电子和离子分别怎样移动？提示 电子是从负极经过导线移向正极；在原电池电解质溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。归纳总结原电池的工作原理电子沿导线传递产生电流发生氧化反应电解质溶液为活泼金属且不断溶解发生还原反应正极为不活泼金属或导电非金属(1)反应类型：负极发生氧化反应，正极发生还原反应。(2)电子的移动方向：从负极流出，经导线流向正极。(3)离子的移动方向：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。学习任务2原电池电极反应式的书写 情境素材2 0 1 9年诺贝尔化学奖授予了三位在锂离子电池发展做出突出贡献的化学家。由于金属锂的化学性质非常活泼，使得金属锂在加工、保存、使

7、用等环节要求很高，所以锂电池长期没有得到广泛应用，随着电子技术的发展，在科学家的努力下锂离子电池进入了大规模的实用阶段。某种锂电池的总反应方程式为L i +MnO2=L i M n O 2 o 合作探究 问题1 你能依据总反应方程式书写该电池的正极、负极电极反应式吗？提示 负极反应式为L i e-=L i+,正极反应式为M n C)2+e-=MnO7o 问题2 有人用原电池原理除去银器皿表面的黑色硫化银，其处理方法：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，有臭鸡蛋气味的气体放出，银表面的黑色会褪去而银不会损失。你能否依据信息材料书写其电池总反应式、电极反

8、应式?提示】要善于抓住题示信息。“黑色褪去而银不会损失”，必然发生变化：A g2 s *A g,显然这是原电池的正极反应：3 A g2 s+6 e-=6 A g+3 s 2一，负极反应应为活泼金属发生氧化反应：2 A 1 6 e-=2 A P，,正 极 生 成 的S?一和负极生成的A F+在溶液中都能水解且相互促进：2 A l 3+3 S 2-+6 H 2 O=2 A l(O H)3 I +3 H 2 s t ,有臭鸡蛋气味的硫化氢气体产生。原电池的总反应为上述三个反应式的加合：3 A g2 s+2 A 1+6 H 2 O=6 A g+2 A l(O H)3 I +3 H 2 s f 归纳总结

9、1.一般电极反应式的书写方法(1)定电极，标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。(2)看环境，配守恒。电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H+应让其结合0 H -生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。(3)两式加，验总式。两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。2.已知总反应式，书写电极反应式(1)分析化合价，确定正极、负极的反应物与反应产物。(2)在电极反应式的左边写出得失电子数，使得失电子守恒。(3)根据质量守恒配平电极反应式。(4)复杂电极反应式=总反应式一简单的电极反应式。化学电源一 化

10、学电源1 .概念化学电源是将化学能变成电能的装置。2 .分类化学电源I 次电池:如普通锌镒电池、碱性锌镒电池等二次电池:如铅酸蓄电池等匚燃料电池:如氢氧燃料电池等3.判断电池优劣的主要标准(1)比能量：即单位质量或单位体积所能输出电能的多少，单位(W.h)/kg或(W-h)/Lo(2)比功率：即单位质量或单位体积所能输出功率的大小，单位W/kg或W/L。(3)电池的可储存时间的长短。二 一次电池1.一次电池随着使用，一次电池中能发生氧化还原反应的物质逐渐被消耗，当这些物质被消耗到一定程度时，电池就不能继续使用了。一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动，也叫做干电池。2.碱性锌镒电池构造组成正极：

11、MnO2；负极：Zn；电解质：KOH-(3)工作原理负极反应式：Zn+2OH2e=Zn(OH)2；正极反应式：2MnO2+2H2O+2e-=2MnO(OH)+2OLT；总反应反应式：Zn+2MnO2+2H2O=2MnO(OH)+Zn(OH)2。一想碱性锌铳电池比普通锌铳电池有哪些优良性能？提示比能量和可储存时间均有所提高，适用于大电流和连续放电。三 二次电池铅酸蓄电池是一种常见的二次电池，其放电反应和充电反应表示如下:PbO2(正极);Pb(负极)稀硫酸放电Pb+PbO2+2H2SO4、2PbSO4+2H2Oo充电(1)负极是独，正极是P bO 2,电解质溶液是稀硫酸。(2)放电反应原理负极反

12、应式是Pb+SO4一2e=P bS O 4；正极反应式是 PbO2+4H+SOA+2e=PbSO 4+2H 2。；放电过程中，负极质量的变化是增大,电解质溶液pH的变化是增大。(3)充电反应原理阴极(发生还原反应)反应式是PbSO4+2e=P b+S O F ；阳极(发生氧化反应)反应式是PbSO4+2H2O-2e=P bO 2+4H+S O T；充电时，铅酸蓄电池正极与直流电源正极相连，负极与直流电源负极相连。四 燃料电池1.氢氧燃料电池用P t作电极，不断充入燃料但2)和氧化剂(02),分别在两极发生氧化反应和还原反应，电池总反应式是2H2+。2-2卯0。2.氢氧燃料电池在不同介质中的电极

13、反应介质负极反应式正极反应式酸性2H2-=4 H,O2+4H+4/=QH2O中性2H2-4e=4才Ch+2H2。+4e=40H碱性2H24e+40H=4 H2OO2+2H?O+4e=40H3.燃料电池的燃料除氢气外，还有煌、脏、里醛、氢、煤气等液体或气体。若用导线相连的两个伯电极插入K 0H溶液中，然后向两极分别通入甲醇(CH30H)和氧气，发生原电池反应。在负极发生氧化反应的是H i，其最终产物是C O/,负极反应式是2cH3OH-12e-+16OEF=2COA+12H2O；正极反应式是302+6H2。+12e=1 2 0 H ；总反应式是 2CHsOH+30?+40H=2 C 0 F +6

14、H2O0一想燃料电池的正、负两极必须是两种活泼性不同的金属或一种金属与一种导电的非金属吗？提示 不一定，如氢氧燃料电池的正、负极均为Pt。学习任务1二次电池的充、放电分析 情境素材高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池可长时间保放电持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2。3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOHo 合作探究 问 题1写出该电池放电时的负极反应式。提示 放电时负极反应为Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2o 问题2 根据该电池的总反应分析电池工作时，正极附近溶液的pH怎样变化？提示 放电时正极附近生成0 H,碱性增强，pH变大。

15、问题3给该电池充电时应该怎样连接电极？提示 充电时该电池的正极接外接电源正极，负极接外接电源负极。归纳总结1充电电池充电、放电的原理(1)充电电池是既能将化学能转化为电能(放电)，又能将电能转化为化学能(充电)的一类特殊电池。需要注意的是充电和放电的反应不互为逆反应。(2)充、放电时各电极上发生的反应电源(-)负极氧化反应还原反应阴极放 电-电 池-充电(3)充、放电电池电极反应式的书写充电时阴极(或阳极)的电极反应式与该电池放电时负极(或正极)的电极反应刚好相反。例如，铅酸蓄电池充电、放电的过程如图所示。Pb-2e-+SOf=PbSO4 PbSO4+2e-=Pb+SOr负极反应放电正极反应阴

16、极反应充电阳极反应PbO2+4H*+SOb+2e-PbSO4+2H,O-2e-=PbSO4+2H2O=PbO2+4H*+SOJ-注意：书写铅酸蓄电池电极反应式时一定要考虑电解质溶液，放电时两极生成的Pb2+和电解质溶液中的SO厂不能共存，Pb2+与 SO结合生成PbSCU沉淀，因此将负极反应式写成P b-2 e-P b 2+是错误的，应写成P b+S O r-2 e-=PbSO 4o学习任务2有机燃料电池电极反应式书写方法 情境素材一种新型熔融盐燃料电池具有高发电效率。现 用Li2c03和Na2c03的熔融混合物作电解质，一极通C 0气体，另一极通02和C02混合气体，其总反应式为2co+O2

17、=2CO2O 合作探究 问题1 判断该电池的正极、负极情况？A、B 为何种物质？提示】电极a 为负极，电极b 为正极，A 为CO,B 为O2。问题2 你能写出该电池的正极反应式和负极反应式吗？提示 负极的电极反应式为2co+2C07 4e-=4C O 2,正极的电极反应式为 02+2CO2+4e-=2 C O r o 归纳总结有机燃料电池电极反应式的书写方法电池的负极一定是可燃物，有机燃料中各元素的化合价变化遵循一般化合价规则，燃料失电子发生氧化反应，电池的正极多为氧气或空气得电子，发生还原反应，特别注意电解质溶液酸碱性不同的区别。可根据电荷守恒来配平电极反应式。如乙醇碱性（KOH溶液）燃料电

18、池负极反应式的书写方法。第一步：确定生成物。乙醇燃烧生成C02和 H20,其中C02与 KOH溶液反应生成K2co3和 H20,故生成物为K2c03和 H2OO第二步：确定价态的变化及转移电子数。乙醇（C2H6。）中碳元素的化合价为-2,COV中碳元素的化合价为+4,故 1 mol乙醇完全反应失去2 molX 4（2）=12 mol电子。第三步：列出表达式。C2H50H+口 OH-12e-|COF+|H20。第四步：确定电极反应式中各物质的化学计量数。由碳原子守恒确定CO1 的化学计量数为2,由电荷守恒确定0 H 的化学计量数为16o（注：失去12个电子，相当于带12个单位正电荷）再由氢原子守

19、恒确定H20的化学计量数为11,故负极反应式为 C2H5OH+160H-12e=2COT+11H2O。突破新型化学电池1.新型电池中正、负极的判断方法特别提醒：判断一个原电池中的正、负极，最根本的方法是失电子（发生氧化反应）的一极是负极，得电子（发生还原反应）的一极是正极。如果给出一个化学方程式判断正、负极，可以直接根据化合价的升降来判断，化合价升高、发生氧化反应的一极为负极，化合价降低、发生还原反应的一极为正极。2.新型电池“放电”“充电”时电极反应式的正误判断新型电池放电若给出新型电池的装置图：先找出电池的正、负极，即找出氧化剂和还原剂；再结合电解质确定出还原产物和氧化产物；最后判断相应的

20、电极反应式的正误。若给出新型电池的总反应式：分析总反应式中各元素化合价的变化情况，找出氧化剂及其对应的还原产物，还原剂及其对应的氧化产物，最后考虑电解质是否参加反应，判断电极反应式的正误。（2）新型电池充电充电时阴极的电极反应式是该电池放电时的负极反应式的“逆反应”。充电时阳极的电极反应式是该电池放电时的正极反应式的“逆反应”。典例探究（2019.全国卷I）利用生物燃料电池原理研究室温下氨的合成，电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子，示意图如下所示。下列说法错误的是（）J:-9 1交换膜A.相比现有工业合成氨，该方法条件温和，同时还可提供电能B.阴极区，在氢化酶作用下发生反应H2+

21、2M V2+=2H+2MV+C.正极区，固氮酶为催化剂，N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动 审题流程 透过材料看本质，联系旧知解新题。阅读材料，判断电池类型分析装置，根据氧化反应、还原反应发生区域确定电极类型.联系原电池工作原理，结合选项，分析作答B A 项，该反应中，可产生电流，反应条件比较温和，没有高温、高压条件，正确；B 项，该生物燃料电池中，左端电极反应式为MV+e-M V 2+,则左端电极是负极，应为负极区，在氢化酶作用下，发生反应HZ+2MV2+=2H+2MV+,错误；C 项，右端电极反应式为MV2+4-e-=M V+,是正极，在正极区N2得

22、到电子生成N H 3,发生还原反应，正确；D 项，原电池中，内电路中H卡 通过交换膜由负极区向正极区移动，正确。第二节电解池电解原理一、电解氯化铜溶液的实验探究1.按如图所示装置完成实验，并填写下表石墨石墨（1,极）：三 :丁（a极）CuCL溶液实验现象实验结论电流表指针发生偏转说明电解质溶液导电，形成闭合同路与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质析出金属铜与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝产生了氯气2.实验原理分析（1）氯化铜溶液中存在的离子有C u 2+、Cl、H+、0 H ，通电前这些离子在溶液中作自由运动。（2）通电时在电场的作用下，溶液中自由运动

23、的离子作定向运动,即C（、0 H二趋向a极，C u?.、H1趋向b极。（3）a极电极反应式是2 C 一2 e=ChJ，b极电极反应式是C u?+2 e-=Cu,总反应式是 CU2+2CT/CU+C12 t。（4）结论：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。二、电解和电解池1 .电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。2 .电解池：将电能转化为化学能的装置。3 .电解池的电极名称阴极：与直流电源负极相连的电极，发生还原反应;阳极：与直流电源正极相连的电极，发生氧化反应。4 .电解池的构成条件（1）具有直流电源；（2）两个电极（阴极、阳极）；（3）

24、电解质溶液或熔融电解质；（4）形成闭合回路。5 .电子和离子移动方向（1）电子：从电源负极流向电解池的阴极，从电解池的阳极流向电源的无极。（2）离子：阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。微点拨：（1）电解质溶液导电实际上是电解过程，发生氧化还原反应，是化学变化。（2）金属导电是因为在电场作用下，自由电子发生定向移动，是物理变化。归纳总结1.电解池工作原理（以惰性电极电解C U C 1 2 溶液为例）学习任务1电解池中电极及电解产物的判断e平导线传递卜e-沿导线隼递黛化反应XCC还原反应：CuCl,?溶 液?：Ag等）；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要

25、有铀（P t）、石墨等。（2）电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。2 .电解池的阴、阳极的判断方法（+超 赢 瀛 藏：一 C l w F-还字需新而-:麻福舫而：.而 嬴 扁 T jzrf（5迪 直）：而 族 反 应 亲 如,-,（黑 龈、）一 他照座蟹.；亚 灿 少3 .电解时电极产物的判断_ _ _ _ _ 活性电生电极材料失电子溶解L M二工d 网 一 格性电镀溶解中阴离子按放电卜低蟠通H非W属一 顺 序 失 电 子 含 氧 .单质酸根S2-I-Br Cl-OX子 F-还原性（减弱）一 :一 放电能力（减弱）只考虑此5种离子即可 1 展 一直

26、接按阳离子放电顺序得电子 I阴极产物I-;常;酸竿供 水军供 然化性人声见即日/支甲*甲?甲5寸味24心.*曰 胴2小&七22天，（减弱）、生:工 浓旋布大.士二放电能）水溶液中考虑 时考虑 熔 融 态 下才放电（减弱）学习任务2探究电解池的电解规律 实验探究1实验1：将两根碳棒分别插进U形管内的C u C b溶液中，如图。图 图 图实验2：将两根碳棒用导线连接后，浸入U形管内的C u C b溶液中，如图。实验3：将两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接，浸 入U形管内的C u C b溶液中，再接通直流电，如图。过一段时间后，再把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极附近。问题1

27、实验1、实验2和实验3的现象有什么不同？实验3的两电极的现象是什么？提示 实验1和实验2中均无明显现象。实验3中与直流电源负极相连的石墨棒上逐渐覆盖一层红色的铜，与直流电源正极相连的石墨棒上有气泡产生，湿涧的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。问 题2 实 验3中C u C b溶液中通电前离子如何运动？通电后离子如何运动？根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原有知识分析推断两极生成物的名称。提示 通电前，C u 2+、C 在溶液中作自由运动。通电时，C u 2+和c厂发生了定向运动。根据实验现象可知，与电源负极相连的一极有Cu生成，与电源正极相连的一极有C12生成。问 题3在氯化铜溶液中除了 Cu2+和

28、C1之外还有H+和0H,这两种离子为什么没有得或失电子？提示 电解时，溶液中离子的放电先后顺序与离子的氧化性或还原性有关，氧化性强的阳离子先得电子被还原，还原性强的阴离子先失电子被氧化。CM十 比H+更容易得电子，而C比OH 更容易失电子。问题4溶液中有多种离子时，怎样判断电极产物？提示 根据阳离子放电顺序判断阴极产物，根据电极材料的阴离子放电顺序判断阳极产物。归纳总结11.电极反应规律(1)阴极：无论是惰性电极还是活泼电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序：Ag+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+(2)阳极：溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失

29、去电子被氧化而溶入溶液中。其放电顺序：活泼金属阳极S2、I C1 0H 含氧酸根。2.酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极)用惰性电极电解下列酸、碱、盐溶液，请填写下表:电解质及类别电极反应式电解物质pH变化溶液复原方法电解水型H2so4含氧酸阳极：4OH 4e=0 2 t+2H2。阴 极:4H+4e-=2 H2 tH20减小加 入H20NaOH强碱增大Na2so4活泼金属的含氧酸盐不变电解电解质型HC1无氧酸阳极：2CF-2e=C12 t 阴极：2H+2e=H 2 tHC1增大加 入HC1CuC12不活泼阳极：2c一2e-CuCh加 入CuCh规律方法金属的无氧酸盐=C 12 t 阴极：Cu21

30、 +2 e-=C u放H2生碱型NaCl活泼金属的无氧酸盐阳极:2 C F-2 e-=C 12 t阴极：2 H+2 e-H 2 tNaCLH20增大加入HC1放02生酸型CuS04不活泼金属的含氧酸盐阳极：40H-4 e-=02 t+2H2O阴极：2Cu2+4e-=2CuC11SO4、H2O减小加入CuO或 CuCO3(1)水溶液中，K+、N a Mg2+、AF+等离子不可能在阴极放电，即用电解相应水溶液的方法不可能得到K、Na、Mg、A l等活泼金属。(2)电解池的阴极不管是惰性电极Pt、石墨还是活性电极，都是电解质溶液或熔融电解质中的阳离子放电，电极本身不可能溶解。(3)若阴极为H+放电，

31、则阴极区COLT增大；若阳极为OPT放电，则阳极区cH,增大；若阴极为H放电，同时阳极为O IF放电，相当于电解水，电解质溶液浓度增大饱和溶液例外。(4)电解质溶液恢复原状的方法：少什么加什么，少多少加多少。电解原理的应用 电解饱和食盐水1.氯碱工业(1)概念：习惯上把电解饱和食盐水的工业生产叫做氯碱工业。原理通电前，氯化钠溶液中含有的离子是Na+、C、H+、OH，通电时，移向阳极的离子是C l、OH,移向阴极的离子是N a、H i阳极反应式为2C一2广=。2 t；阴极反应式为2H2O+2e=H 2 t+20H；因旦1放电，促进了水的电离，使阴极区溶液显碱性。电解的总反应式化学方程式为 2Na

32、Cl+2H2OH2 t+Cb t+2NaOH；由解离子方程式为 2cr+2H 2O=H2 t+Ch t+2 0 H。(3)氯碱工业生产流程离子交换膜电解槽离子交换膜的作用：只允许Na+等阳离子通过，不允许C、OH一等阴离子及气体分子通过，可以防止阴极产生的氢气与阳极产生的氯气混合发生爆炸，也能避免氯气与阴极产生的氢氧化钠溶液反应而影响氢氧化钠溶液的产量和质量。微点拨：氯碱工业规律的记忆口诀：氢气烧碱出阴极，氯气阳极相隔离。因为阳极产物Cb和阴极产物H2会发生反应，Cb和NaOH会发生反应，因此工业上常用特殊的电解槽电解饱和食盐水，一般用阳离子交换膜将电解槽分隔成两部分，以避免电解产物之间发生反

33、应。阳极区C放电生成C12,生成的C12少量溶于水会使阳极区呈酸性。二、电镀1.电镀的概念：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺。电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力，增加表面硬度和美观。2.某电镀铜实验装置(电镀池)如图所示。CuSO,溶液请回答下列问题：(1)铜片为短层金属，与直流电源的正极相连，作阳极；铁件为待镀金属,与直流电源的负极相连,作阴极；硫酸铜溶液为电镀液,含有镀层金属离子。(2)阳极反应式为0 1 2。=C i?-；阴极反应式为C t|2+2 e =Cu。(3)可观察到的现象是铁件表面镀一层红色的铜，铜片不断溶解。(4)硫酸铜溶液浓度的变化是丕变。3.

34、电镀的特点是阳极参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶 液p H等保持不变。微点拨：(1)电镀规律记忆口诀：镀层阳极待镀阴，镀层离子溶液跟。我与电解共原理，浓度不变要记真。(2)电镀特点：“1多、1少、1不变”。“1多”是指阴极上有镀层金属沉积，“1少”是指阳极上有镀层金属溶解，“1不变”是指电解质溶液的浓度不变。三 电解精炼铜1 .粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。电解池的构成是用粗胡作阳极，用纯铜作阴极,用硫酸铜溶液作电解质溶液。2 .阳极反应式为 C u -2 b=C u、Z n -2 e.=Z n2、F e 2广=:F e”等;阴极反应式为C u 2+

35、2 e=C u。3 .电解精炼铜的原理：粗铜中比铜活泼的金属锌、铁等,失去电子形成阳离子而溶解(残留在溶液中)；比铜不活泼的金属银、金等,以金属单质的形式沉积在电解槽的底部(形成阳极泥)；粗铜中的铜在纯铜上析出。四 电冶金1 .金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程,从它们的化合物中还原出来。如M+e-=M。2 .电解法用于冶炼较活泼的金属(如钾、钠、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠：阳极反应式为2 C l-2 e =C12 t ；阴极反应式为2 N a+2 e-=2 N a；由解总反应式为2 N a C l(熔融)q=2 N

36、a+C L f o一判(正确的打V错 误 的 打“X ”)在镀件上电镀铜时，也可以用惰性材料作阳极，用硫酸铜溶液作电解液。(V)(2)电解饱和食盐水时，两个电极均不能用金属材料。(义)(3)电镀铜和电解精炼铜时，电解质溶液中c(C u 2+)均保持不变。(X)(4)电解冶炼镁、铝通常电解M g C b和AI 2 O 3,也可以电解MgO和AlC h o(X)学习任务1探究电解原理的应用 实验探究模拟电解原理在化工生产中的应用，实验装置如图所示，装置闭合电键K时,电流表的指针将发生偏转。士 电 流 表 一KZnSO4 CuSO4 X 溶液甲 乙 丙 问 题1 哪个装置是原电池？哪个装置是电解池？

37、提示 甲、乙构成原电池，丙是电解池。问题2 a、b、c、d电极名称分别是什么？提示a是负极，b是正极，c是阳极，d是阴极。问 题3 若模拟氯碱工业生产烧碱、氯气和氢气，如何选用电极材料和电解质溶液？提示c电极用P t或石墨，d电极用铁丝(导体均可)，X溶液为饱和食盐水。问题4 若模拟电镀生产，在铁件上镀一层金属银，如何选用电极材料和电解质溶液？电极反应式如何书写？提示c电极用Ag,d电极用F e,X溶液为Ag N O 3溶液；阳极：A g-e-=A g十 ,阴极：Ag+4-e=Ag o 问题5 若模拟电解精炼铜，如何选用电极材料和电解质溶液?提示 c 电极用粗铜，d 电极用纯铜，X 溶液为Cu

38、S04溶液。归纳总结1.电镀铜与精炼铜的比较电镀铜精炼铜能量转变电能转化为化学能电能转化为化学能阳极材料纯铜粗铜(含锌、银、金等杂质)阴极材料镀件纯铜阳极反应Cu_2 e=C u2Z n-2e-=Z n2Cu2e=Cu2+等阴极反应Cu2+2 e=C uCu2 b+2 e=C u电解质溶液及其变化硫酸铜溶液保持不变反应后硫酸铜溶液中混有Z/+等，Cu?*浓度减小2.原电池、目 土解池、电镀池的判1析方法(1)若装置中无外加电源，则该装置可能为原电池，然后根据原电池的构成条件进行分析判断。(2)若有外接直流电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池；当阴极为金属，阳极亦为金属且与电解质溶

39、液中的金属阳离子属同种元素时，则为电镀池。(3)若多个单池相互串联，又有外接直流电源时，则与直流电源相连接的为电解池或电镀池。若无外接直流电源时，较活泼的金属电极为原电池的负极(电子输出极)，有关装置为原电池，其余为电镀池或电解池。电解原理及应用中常见的误区(1)当电解过程中被电解的是水和电解质时，电极反应式中出现的是H+或 0H-放电，但在书写总反应式时要将反应物中的H*或OIF均换成水。(2)铁作电解池的阳极时，铁并不是失去3 个电子生成Fe3+,而是失去2 个电子生成Fe2+O(3)误认为在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属阳离子一定不能放电，如:在镀件上镀锌，电解质溶液应是含Z/+的浓

40、溶液，在阴极Zi?卜得电子生成Z n,而不是H+放电。（4）误认为粗铜精炼时，阴极增重与阳极减重相等。（5）电解时的氧化产物或还原产物能与电解质溶液中的粒子发生反应时，应将该粒子写入电极反应式中。学习任务2电解的有关计算 实验探究在如图中，甲烧杯中盛有100mL0.50 moiL-iAgN03溶液，乙烧杯中盛有100mLO.25 moiL-iCuC12溶液，A、B、C、D均为质量相同的石墨电极，如果电解一段时间后，发现A极比C极 重1.9 g。E,产A JB Cl D-，硝酸银溶液一：运,i：-I-H:斐 家化铜溶液甲 乙 问 题1发 现A极 比C极重，说 明A极 和C极上分别析出什么物质？说

41、明电源E为正极还是负极？提示A极 比C极重，说 明A极上有A g析出，说明电源E是负极，则C极为阴极，C极上有铜析出。问 题2 A极 比C极 重1.9 g,则A极上析出单质的质量为多少？C极上析出单质的质量为多少？X、提示 设A极析出的A g为x m o l,则对应析出的铜为3 mol（电子守恒），即X得108x-64X=1.9,x=0.025,则析出Ag的质量为2.7 g,析出铜的质量为0.8 g。问 题3写 出B极的电极反应式；计 算B极析出气体的体积是多少（标准状况）？提示B极的电极反应式：4（汨-4广=02 t+2H2 0;根据题意可知，该过程转移0.025 mol电子，则B极生成02

42、的体积V=22.4 L/molX写mol=0.14Lo 归纳总结1.计算的原则阳极失去的电子数等于阴极得到的电子数。串联电路中通过各电解池的电子总数相等。(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。2.计算的方法根据电子守恒根据总反应式用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。如以4 m e-为基本量：4 e-4H 2HL 40H O22C122CU 4Ag3.计算的步骤(1)正确书写电极反应式(要注意

43、阳极材料)。(2)当溶液中有多种离子共存时，要确定放电离子的先后顺序。最后根据得失电子守恒进行相关的计算。离子交换膜在电化学中的应用1.离子交换膜的含义和作用 含义：离子交换膜又叫隔膜，由高分子特殊材料制成。(2)作用:能将两极区隔离，阻止两极区产生的物质接触，防止发生化学反应。能选择性的通过离子，起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。2.离子交换膜分类和应用离子交换膜分类和由三在埼心只允许阳离子通过，阻止T阳离子交换膜曰阴离子和气体通过T阴 离 子 交 换 膜 默 攀 霆 溜 斗 阻 止-I阳离子和气体通过一|质 子 交 换 膜I-只允许质子（H*）通过，隔离某些物质，防止发生反应同L用于物质的

44、制备（电解后溶液阴极区或阳极,园丁区得到 所 制 备 的 物 质）物质分离、提纯3.离子交换膜类型的判断方法根 据 电 解 质 溶 液 呈 电 中 性 的 原 则，判 断 膜 的 类 型，判 断 时 首 先 写 出 阴、阳两极 上 的 电 极 反 应，依 据 电 极 反 应 式 确 定 该 电 极 附 近 哪 种 离 子 剩 余，因该电极附近溶 液 呈 电 中 性，从 而 判 断 出 离 子 移 动 的 方 向，进 而 确 定 离 子 交 换 膜 的 类 型，如电解 饱 和 食 盐 水 时，阴 极 反 应 式 为2H+2b=H2 t,则阴极区域破坏水的电离平衡，O H有 剩 余，阳 极 区 域

45、 的Na卡 穿 过 离 子 交 换 膜 进 入 阴 极 室，与O H结合生成NaOH,故 电 解 食 盐 水 中 的 离 子 交 换 膜 是 阳 离 子 交 换 膜。4.有“膜”条件下离子定向移动方向的判断方法:阳离子移向电解池阴极（或原电池的正极），但阳离子H只能单向移动：阳离子交换膜会阻断阴离子的定向移动：装置一：荫面于商而应你施而取（戢欣而施南而痢，祖 庙 前 字：L只能单向移动：阴离子交换膜会阻断阳离子的定向移动 典例探究（2018.全国卷m,27（3）KIO3也 可 采 用“电 解 法”制 备，装 置 如 图 所 示。阳离子交换膜写出电解时阴极的电极反应式.电 解 过 程 中 通 过

46、 阳 离 子 交 换 膜 的 离 子 主 要 为,其 迁 移 方 向 是与“电 解 法”相 比，“KC103氧 化 法”的 主 要 不 足 之 处 有（写出一点）。【审 题 流 程】隔 膜 看 类 型，离 子 定 方 向。明确目的，利用电解制取物质。根据电池电极、隔膜类型确定离子流动方向。I 根据溶液中溶质及目标产物，书写电极反应妥_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 解析 电解法制备KI03时，H2O在阴极得到电子，发生还原反应：2H2。+2e-=2 O H-+H2 t。电解池中阳离子向阴极移动，即由电极a 向电极b 迁移，阳离子交换膜只允许阳离子通过，故主要是K卡 通

47、过阳离子交换膜。根据工艺流程分析，“KC103氧化法”生成的C b 有毒，且 在 调 p H 时加入K O H 的量不易控制，另外，生成的KICh中杂质较多。答案 2H2O+2e=2OH+H2 t K*由 a 到 b 产 生 CI2易污染环境等第三节 金属的腐蚀与防护一、金属的腐蚀1.金属腐蚀(1)概念：金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。(2)由于与金属接触的气体或液体物质不同,发生腐蚀的情况也不同，一般金属腐蚀可分为两类：化学腐蚀：金属与其表面接触的一些物质(如02、C12、S02等)直接反应而引起的腐蚀。温度对化学腐蚀的影响很大。电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质

48、溶液接触时会发生原电池反 应,比较活泼的金属发生氧化反应而被腐蚀。2.钢铁的电化学腐蚀由于条件不同，钢铁腐蚀可分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀两种类型。析氢腐蚀吸氧腐蚀微点拨：(1)化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍，速率也大得多危害更大。示意图丐 缕 蟀 鞭 寻二大二二二二二二二二二二二二二二二二FA任电解质溶液二%.三 三.三 七讣钢铁的析氢腐蚀示意图钢铁的吸氧腐蚀示意图水膜环境在酸性环境中水膜酸性很弱或呈中性负极反应Fe_2e=F e2*2Fe4e-=2Fe2+正极反应2H+2e-H 2 t02+4 b+2H2O=4O H-总反应Fe+2H+=F e2+H2 t2Fe

49、+O2+2H2O=2Fe(OH)2、4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3联系吸氧腐蚀更普遍(2)析氢腐蚀和吸氧腐蚀取决于金属表面电解质溶液的酸碱性，实际情况中以吸氧腐蚀为主。(3)钢铁发生析氢腐蚀或吸氧腐蚀时，负极都是铁，失电子生成Fe2+,而非Fe33.实验探究(1)实 验1：将经过酸洗除锈的铁钉用饱和食盐水浸泡一下，W _放入如图所示的具支试管中。几分钟后，观察导管中水柱的变化。1现象及原因：实 验1中导管中的水柱上升，铁钉生锈。说 明 贾会亲,该过程铁钉被腐蚀。铁钉发生的是吸氧腐蚀。呼的铁钉出(2)实 验2:取两支试管，分别放入两颗锌粒和等体积、等浓度的稀盐酸，观察现象。然

50、后，向其中一支试管中滴加1 2滴硫酸铜溶液，再观察现象。现象及原因：开始时试管中均有无色气体产生,滴加硫酸铜溶液后产生气体的速率明显加快。原因是锌置换出铜后构成了铜锌原电池，锌作负极,腐蚀速率加快。二 金属的防护1.改变金属材料的组成在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金。例如，把铭、锲等加入普通钢中制成不锈钢产品。2.在金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开。(1)在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。(2)用电镀的方法，在钢铁制品表面镀上一层不易被腐蚀的金属，如锌、锡、格、锲等。(3)工业上常利用一些溶液的氧化作用，在机器零件、精密