资源描述
,5/7/2022,#,新型电池与电化学原理应用主干知识、核心,考点及解题策略,素材背景简介,目,录,命题特点及命题规律,电化学解题模型的构建,解决实际问题,CONTENTS,01,素材背景介绍,课标学业要求,学业要求学生输出,化学反应与电能,1.能,分析,、,解释,原电池、电解池的,工作原理,，能,设计,简单的原电池和电,解池。,2.能列举常见的化学电源，并能利用相关信息,分析,化学电源的,工作原理,。,能利用,电化学原理,解释,金属腐蚀现象，选择并设计防腐措施。,3.能,综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题,，,如煤炭的综合利用、新型电池的开发等。,高考考情分析,从近5年全国各地的高考题来看，,电化学是必考内容，分值稳定在,612分左右，,电化学试题通常以文字叙述加图示的形式呈现,一般以较,陌生且复杂的能量转化设备为情境,以原电池、电解池、二次电池(或充,放电装置)为载体,充分体现对原电池、电解池原理的考查。,考查的方式：I卷命题主要是以新型化学电源或电化学原理应用背景,考查必备电化学基础知识和关键能力；II卷主要是与工业流程、反应原,理、化学实验融合。,试题的设问能充分考查证据推理与模型认知的学科素养,也能很好地,考查理解与辨析,分析与推测等关键能力。,老师和学生迷思,电化学这部分老师们和学生们感到普遍比较困难的就是：对于一,些新型的陌生电池的原理分析，原电池或电解池原理的应用，尤其是双,模以及多模的装置的应用。,表现在不会看装置图，不会书写陌生的电极,反应式，装置中微粒的种类，微粒的运动方向，微粒的浓度变化以及相,关量的计算等等缺乏系统分析。学生对II卷中分析解释类电化学问题缺,乏分析角度，精准答题也问题很大，尤其是对离子竞争放电以及副反应,感到困难。,02,高考电化学命题特点及规律,20172021五年高考题分析,近五年考点分布图,核心素养与考情预测,变化观念与平衡思想证据推理与模型认知,预测在2022高考，一卷主要以,二次电池以及含有离子交换膜,的电解池为背景的命题将成为热点题型,，因为二次电池不仅实,现电极材料循环使用，符合“,低耗高效,”的时代需求，命题角,度丰富，便于同时考查原电池和电解池工作原理；含有离子交,换膜的电解池设问空间大，便于考查考生的分析问题的能力；,二卷主要是和反应原理、工业流程、实验等融合。,考点主要有:,电极名称;电极反应式和总反应式的书写;电子,和离子移动方向;离子交换膜的使用;有关反应原理的相关计算,等。此外,电极电势高低比较、双极膜特殊性能也有所体现,。,03,电化学解题模型的构建,例,1,（,2021,年河北高考改）,KO,电池结构如图,，,a,和,b,为两个电极，其中,2,之一为单质钾片。关于该电池，下列说法错误的是（,）,D,负极,正极,思考与讨论,该装置是原电池还是电解池？,根据装置的信息分析装置两电极,ab,两电极的名称。,分析两电极的电极反应以及电池的总反应。,电流的方向如何？离子运动的方向如何？,用该电池为铅蓄电池充电，如何将,K,的消耗量与铅蓄电池水的质量关联起来？,负极：,Ke,=K,；正极：,O,+e,+K,=KO,+,+,2,2,Pb+PbO,+H,SO,2PbSO,+2H,O,2,2,4,4,2,K,H,O,A.,隔膜允许,K,通过，不允许,O,通过,+,2,B.,放电时，电流由,b,电极沿导线流向,a,电极；,C.,产生,1Ah,电量时，生成,KO,的质量与消耗,O,的质量比值约为,2.22,D.,用此电池为铅酸蓄电池充电，消耗,3.9g,钾时，铅酸蓄电池消耗,0.9g,水,2,2,例,2,（,2021,全国,I,）,乙醛酸是一种重要的化工中间体，可采用如图所示的,电化学装置合成。图中的,双极膜中间层中的,H,O,解离为,H,和,OH,，并,+,-,2,在直流电场作用下分别向两极迁移。下列说法正确的是,(,),D,阴极,阳极,思考与讨论,该装置是原电池还是电解池？,根据装置的信息分析装置两电极名称。,分析两电极的电极反应及其它反应。,产物乙醛酸和电极上转移的电子如何关联呢？,电解质溶液中离子运动的方向如何？,例,3(2021,丹东二模改,),用,Mg-NaClO,燃料电池,作电源模拟消除工业酸性废水中的,Cr,O,(,Cr,O,还原为,Cr,),，装置如图所示，下列说法不正确的是,(,),C,2,2,3,2,7,2,7,思考与讨论,根据题信息判断那个是燃料电池，那个是电解池？,根据装置的信息分析装置两电极名称。,铁电极上的电极反应及产物与电解质溶液中可能发生的反应。,废水在电解过程中氢离子浓度怎样变化呢？,阳极,镁电极的消耗和废水中,的,Cr,O,2,的消耗怎样关联呢？,2,7,燃料电池,电解池,A.a,电极材料为,Mg,，发生氧化反应,B.,金属铁电极反应为：,Fe,2e,=Fe,2,C.,处理后的废水比原工业废水的,pH,小,D.,装置工作过程中消耗,7.2 g Mg,，理论上消除,0.05 mol,Cr,O,2,2,7,例,4,（,2020,全国,I,改）科学家近年发明了一种,新型,Zn,CO,水介质电池,。电池示意图如,2,下，电极为金属锌和选择性催化材料。放电时，温室气体,CO,被转化为储氢物质甲酸,2,等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。,思考与讨论,可充电池的放电和充电过程的原理如何？,根据题目信息分析放电和充电过程的电极反应。,分析放电和充电过程微粒的运动方向。,充放电过程的总方程式如何分析。,电解问题，既要讲清楚基础知识，又,不能太绝对，要结合情境和题意分析。,C,下列说法错误的是,(,),A.,放电时，负极反应为,Zn,2e,4OH,=Zn(OH),2,4,B.,放电时，,1 mol CO,转化为,HCOOH,，转移的电子数为,2 mol,2,C.,充电时，阳极溶液中,OH,浓度升高,D.,充电时，电池总反应为,2Zn(OH),=2Zn,O,4OH,2H,O,2,4,2,2,电化学解题模型及规律总结,规律总结,可充电池,放电是原电池,充电是电解池,电子从负极流出,阳极（负极）发生氧化,阴极（正极）发生还原,电解质溶液中：,阳离子运动到正极（阴极）,阴离子运动到负极（阳极）,电池每个极通过的电量是,相等的（电荷守恒）,突破观察,新型装置图,2020,山东,-10,微生物脱盐电池,2020,全国,II12碱性硼化钒,（,VB,2,）,空气电池,2020,年全国,I,电池装,置,进行实验,验证,13,年北京高考题,2018,全国,I13,我国设计,CO,+H,S,协同转化装置,12,年北京高考题,2,2,04,解决实际问题,1、电极反应的书写,（几乎每年都考）,(1),电极反应的书写实际上就是,氧化还原离子方程式的配平,考虑三个守恒：得失电子守恒、电荷守恒、质量守恒,(3),不同介质在电极反应式中的“去留”,（,2,）书写步骤,具体情境中还可能出现：质交换膜（只允许,H,+,通过）、,熔融盐碳酸盐燃料电池（只允许碳酸跟离子定向移动）、,固体氧化物燃料电池（只允许,O,2,定向迁移）、锂离子,电池（只允许,LI,+,定向迁移等）、有机物电解质等。,例,5,：高铁酸钾（,K,FeO,）是重要的化工产品，在生产和生活中有广泛的应用。,2,4,（,1,）工业上可以用电解法制备,高铁酸钾,。,原理如图所示。阳极的电极反应是,Fe,=,FeO,42,Fe,6e,=,FeO,42,。,Fe,6e,+8OH,=,FeO,42,Fe,6e,+8OH,=,FeO,2,+4H,O,2,4,（,2,）用高铁酸钾和锌制成的高铁,碱性电池,，能储存比普通碱性电池多,50,的电能，已知该电池的总反应是：,极的电极反应是,。,，则负,3Zn,=,2ZnO,22,+ZnO,3Zn,6e,=,2ZnO,22,+ZnO,3Zn,6e,+10OH,=,2ZnO,22,+ZnO,3Zn,6e,+10OH,=,2ZnO,2,+ZnOH,O,2,例,6.,一种可充电的锂离子电池充、放电的工作示意图。该电池的,反应式为,:,x,0,分别写出,K,接到,N,、,K,接到,M,的电极反应。,K,接到,N,，是,放电,的过程,(,原电池）,负极：,Li,C,=,C,6,K,接到,M,，是,充电,的过程（电解池）,阴极：,C,+,x,Li,+-xe,=Li,C,x,6,Li,C,-xe,=,C,-,x,6,6,+,-,Li,C,-xe,-,=,C,+,x,Li,+,6,x,6,x,6,6,正极：,阳极：,LiCoO,xe,=Li,CoO,+x,Li,-,+,2,1,x,2,Li,CoO,-,=,LiCoO,2,总结：可充电池充电时，负极接外加电,1,x,2,源的负极；正极接外加电源的正极。,负,Li,CoO,+,xe,-,=LiCoO,2,1,x,2,Li,CoO,+x,Li,+,+xe,-,=LiCoO,接负；正接正。,1,x,2,2,2、电化学中的离子交换模问题,（热点问题）,功能：使离子选择性定向迁移（目的是平衡溶液的离子浓,度或电荷）。,（,1,）常见的离子交换膜,种类,允许通过的离子及移动方向,说明,阳离子交换膜,阳离子,移向电解池的阴极或原电池的正极,阴离子交换膜,阴离子,移向电解池的阳极或原电池的负极,只允许阳离子通过,只允许阴离子通过,质子交换膜,双极膜,质子,移向电解池的阴极或原电池的正极,将水离解成,H,+,和,OH,只允许,H,通过,H,和,OH,分别平衡膜两侧的电荷,+,（,2,）离子交换膜的作用,总结：无论是什么膜，离子运动的动力源泉都是异性相吸，阳,离子向阴极（电解池）或正极（原电池）运动；阴离子向阳极,（电解池）或负极（原电池）移动，主要看清膜的种类就可以。,教材原型：氯碱工业,原电池装置的三个进阶,(,二轮复习注意教材回归）,双极膜,电渗析法处理厨房垃圾发酵液,电解硫酸锰溶液制备锰,例,7,（,2016,年原创）某含锰矿物的主要成分有,MnCO,、,MnO,、,FeCO,、,SiO,、,Al,O,2,3,3,2,3,2,等。已知,FeCO,、,MnCO,难溶于水。一种运用,阴离子膜电解法,的新技术可用于从碳酸,3,3,锰矿中提,取金属锰,，主要物质转化关系如下：,膜的功能：提高电解效率，调控反应的作用。,（,5,）设备,3,中用阴离子膜法提取金属锰的电解装置图如右上图：,电解装置中箭头表示溶液中阴离子移动的方向，则,A,电极是直流电源的,极。,实际生产中，,阳极以稀硫酸为电解液,，阳极的电极反应式为,。,该工艺之所以采用,阴离子交换膜,，是为了防止,Mn,2+,进入阳极区,发生副反应生,成,MnO,2,造成资源浪费，写出该副反应的电极反应式,。,A,负极,2H,O2e,O,4H,2,Mn,2+,2e,H,OMnO,4H,2,2,3、,新型化学电源,（1）可充电池（二次电池）,可充电电池的解题、审题思路,教材中的原型,(,二轮复习注意教材回归）,离子交换膜作为隔膜将液态正极和固态负极隔开，其工作原理如图所示。,下列有关判断正确的是,(,),D,阴极,正极,阳极,负极,正极：,I,2e,=3I,3,（2）微生物燃料电池,例,9(2020,山东,),微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微,生物处理有机废水获得,电能，同时可实现海水淡化,。现以,NaCl,溶液模拟,海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水,(,以含,CH,COO,的溶液,3,为例,),。下列说法错误的是,(,),B,负极,(a,极,),CH,COO,2H,O,8e,=2CO,7H,负,极,正,极,3,2,2,正极,(b,极,),2H,+2e,=H,+,2,规律：电极转移电子的量和,离子运动产生的电量守恒。,A.,负极反应为,CH,COO,2H,O,8e,=2CO,7H,3,2,2,B.,隔膜,1,为阳离子交换膜，隔膜,2,为阴离子交换膜,C.,当电路中转移,1 mol,电子时，模拟海水理论上除盐,58.5 g,D.,电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为,2,1,例,10(2021,辽宁铁岭高三二模改,),微生物燃料电池,(MFC),是一种现代化氨,氮去除技术。下图为,MFC,碳氮联合同时去除的转化系统原理示意图。下,D,列说法不正确的是,(,),负极,正极,负极：,CH,COO,8e,+2H,O,=2CO,+7H,+,3,2,2,正极：,2NO,+12H,+10e,=N,+6H,O,+,3,2,2,A,A,极为电池的负极，电子从,A,电极流出,B,B,极的电极反应式为,2NO,+12H,+10e,=N,+6H,O,+,3,2,2,C,好氧微生物反应器中反应为：,NH,+,2O,=NO,+2H,+3H,O,D,当生成,22.4 L,CO,(,标准状况,),时，电路中共转移,N,个电子,+,+,4,2,3,2,2,A,（3）浓差电池,构成原电池吗？,电动势差生的原因是因为硝酸银浓度不一样产生的，,NO,移,3,向,a,极,a,极失去电子，电子经导线运动到右侧，右侧,Ag,得到电子,+,生成,Ag,，形成闭合回路，产生电流。,负极：,正极：,Ag,e,=Ag,+,Ag,+,e,=Ag,+,例,11,：（,2021,年北京海淀二模）下图是“,海水河水,”浓差电池装置示意,图,(,不考虑溶解氧的影响,),，其中,a,、,b,均为复合电极，,b,的电极反应式为,AgCl+e,=Ag+Cl,。,下列说法正确的是,(,C,),负极：,Age,+Cl,=AgCl,；正极：,AgCl+e,=Ag+Cl,。,Na,+,通过阳离子交换膜进入河水中，电路中每转移,1mol,电子，负极区域损失的,NaCl,为,1mol,理论上减少的,质量为,58.5,克。,D,不正确。,A. a,的电极反应式为,Ag-e,=Ag,+,B.,内电路中，,Na,+,由,b,极区向,a,极区迁移,C.,工作一段时间后，两极,NaCl,溶液的浓度差减小,D.,电路中转移时,1mol,电子，理论上,a,极区模拟海水的质量减少,23g,4、,竞争放电问题电解效率问题,例,12,（,2020,年北京,3,月考试院试测题）地球上氮元素对动植物有重要作用，,其中氨的合成与应用是当前的研究热点。,（,2,）常温常压下电解合成氨的原理如下图所示：,电解中竞争放电问题：只要有氧化性的物质都可能在,阴极放电；有还原性的物质都可能在阳极放电，因为,副反应导致电解效率降低。,阴极合成氨的电极反应式为：,。,阳极氧化产物只有,O,，电解时实际生成,NH,的总产量远远小于由,O,理论计算的,NH,的量，结合电极反应解释原因：,。,例,13,（,2021,北京,15,）环氧乙烷,(,，简称,EO),是一种重要的工业原料和消毒剂。由乙烯经电,解制备,EO,的原理示意图如下。,2Cl,2e,=Cl,2,Cl,+H,O=HCl+HClO,2,2,（,1,）阳极室产生,Cl,后发生的反应有：,_,、,CH,=CH,+HClOHOCH,CH,Cl,。,2,2,2,2,2,结合电极反应式说明生成溶液,a,的原理,_,。,（,2,）一定条件下，反应物按一定流速通过,该装置。电解效率,和选择性,S,的定义：,阴极反应：,2H,O+2e,=H,+,2OH,生成,-,-,2,2,OH,，,K,通过阳离子交换膜从阳极迁移到,阴极，形成,KOH,和,KCl,的混合溶液,-,+,若,(EO)=100%,，则溶液,b,的溶质为,_,。,KCl,当乙烯完全消耗时，测得,(EO)70%,，,电解：只要有还原性的物质都可能在阳,极放电，因为副反应导致电解效率降低。,：,设消耗的乙烯为,amol,转移的电子,数为,xmol.,设,CO,的选择性为,b%,a,97%,2,i.,检验电解产物，,推测,I,不成立,。需要检验的物质是,_,。,70%,=,ii.,假设没有生成,EO,的,乙烯全部在阳极放电生成,CO,，,x,a,3%,12,x,2,(CO,)_%,。经检验阳极放电产物没有,CO,。,2,2,b%,=,iii.,实验证实推测,III,成立，所用试剂及现象是,_,。,可选试剂：,AgNO,溶液、,KI,溶液、,淀粉溶液、品红溶液。,3,b%=13%,KI,溶液和淀粉溶液，溶液变蓝。,5、,电化学原理的综合应用,（与实验、工业流程、物质的制备融合）,电化学原理包含原电池原理和电解原理，本质上都是氧化还原反应，原电池,是自发发生的氧化还原反应。,原电池的应用主要是：,获取能量、调控反应（例如：钢铁防腐牺牲阳极的,阴极保护外加电流的阴极保护）、提高生产效率（微电池效应提高时间效率，例,如用铜粉、空气和硫酸生产硫酸铜，加碳粉可加快铜的溶解）、实验探究手段。,（比如理论上分析AgNO,3,溶液可以和KI溶液发生氧还原反应，但是如果直接混合，,确没有发生氧化还原反应，可以设计成双液体原电池，避免因为发生复分解反应,而干扰氧化反应的发生。,是否电流表指针发生偏转，就,证明发生了氧化还原反应呢？,分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯,中溶液，同时滴加淀粉溶液，后者蓝色加深，,证明,AgNO,3,溶液可以和,KI,溶液发生氧还原反应；,电解是,最强的氧化还原手段,，,电解可以制备有价值的物质,电解具有反应条件温,和、反应试剂纯净和生产效率高等优点，电解原理能使许多不能自发的反应得以实,现（如乙酸被还原为乙醇）。工业上常用多室电解池制备物质，多室电解池是利用,离子交换膜的选择透过性，即允许带某种电荷的离子通过而限制带相反电荷的离子,通过，将电解池分为两室、三室、多室等，以达到浓缩、净化、提纯及电化学合成,的目的。如电渗析法处理厨房垃圾发酵液。,工作原理：阴极,2H,O+2,e,=H,+2OH,2,2,阴离子增多，,A,通过阴离子交换膜进入,浓缩室；阳极,4H,O4,e,=O,+4H,；正,+,2,2,电荷增加，,H,通过阳离子交换膜进入到,+,浓缩室。浓缩室发生,H,+A,=HA,。,+,（1）与物质制备融合,例,14.,（,2021,年北京顺义）二氧化锰和高锰酸钾是重要的化学用品,文献资料：,K,MnO,为暗绿色固体，在强碱性溶液中稳定,.,2,4,II.,工业上常用软锰矿（主要成分,MnO,）为原料制备高锰酸钾。其方法为：将软锰矿,2,（充分粉碎后与,KOH,固体混合，通入空气充分焙烧，生成暗绿色熔融态物质。冷却，将,固体研细，用稀,KOH,溶液浸取，过滤，得暗绿色溶液。再将,K,MnO,溶液采用惰性电极,2,4,隔膜法电解，制得,KMnO,4,。,用惰性电极隔膜法电解,K,MnO,溶液的装置为右图：,2,4,溶液,A,最好为：,溶液。,。,a,极的电极反应为,阳,阴,极,极,溶液,4,研究发现，用无膜法电解时，锰元素利,K,MnO,2,用较低，其原因是,_,。,答案：,稀,KOH,溶液,MnO,e,=MnO,2,4,4,用无膜电解时，,MnO,和,MnO,会在阴极放电。,2,4,4,例,15,（,2021,北京顺义）传统的氯碱工业具有能耗高的缺点，科学家正在开发一种叫,“氧阴极技术”的新工艺，新工艺与传统工艺相比在于,阴极结构不同，通过向阴极,区供应纯氧从而避免,H,直接得电子生成,H,，这样可以降低电压，从而减少能耗。下,+,2,图是采用“氧阴极技术”的氯碱工业的装置图：,Cl,2,+H,2,O,H,+,+Cl,+HClO,下列说法中,不正确,的是（,）,D,A.,阴极的电极反应为：,O,+2H,O+4e,=4OH,2,2,B.,将阳极区用盐酸将溶液,pH,调节到,23,，是为了利于氯气溢出,C.,该离子交换膜只能让阳离子通过，不能让阴离子通过,D.,装置中发生反应的离子方程式为：,补充：分解电压的理论,以电解,0.100mol/L,的,Na,SO,溶液为例，阴极上有,H,产生，阳极上有,O,产生，,2,4,2,H,和,O,被吸附到电极上，,组成氢氧燃料电池,，该原电池的电动势与外加直流电,源的电动势相反。只有,当外加直流电源的电压大于该原电池的电动势时，才能使,电解顺利进行。,分解电压：就是电解产物在电极上形成的某种原电池，产生的反向电动势。,理论分解电压：就是氢氧燃料电池形成原电池的电动势，,0.100mol/L,的,Na,SO,溶液,PH,，,理论值为,1.23V,。实际上通过实验测得分解电压为,.,V,，,2,4,实际值比理论值高。高出的部分就叫,超电势,，这是由于电极极化产生的。,（2）与工业流程融合(涉及分析解释类问题）,例,16,（,2021,海淀一模）,MnSO,是一种重要的化工产品。以菱锰矿,(,主要成分,4,为,MnCO,，还含有、,FeO,、,CoO,等,),为原料制备,MnSO,的工艺流程如下图。,3,4,分析解释类问题解答模型,？,题目已,知条件,结论,利用图表、已知,信息等建立已知,和结论的关联,分析题目确,定思考角度,结合相关要素形,成,严谨逻辑推理,路径，规范表达,(6),废渣长期露置于空气；其中的锰元素逐渐转化为,MnO,。研究者用如图装置提取,2,MnO,中的锰元素。图中“,H,”代表氢自由基。实验测得,电解时间相同,时，随,外加电,2,流的增大,，溶液中的,C(Mn,),先增大后减小，减小的原因可能是,_(,写出,2+,两条,),。,结论：,溶液中的,c,(Mn,2+,),先,增大后,减小,？,已知：,电解时间相同，,外加电流逐渐增大,H,的来源：,H,+,+e,-,= H,H,+,在阴极直接放电生成,H,2,，使,c,(H),减小；,或者,2H,=,H,2,，使,c,(H),减小,思,考,反应速率,角,度,H,浓度下降,H,+,浓度下降的角度,H,被快速消耗，,c,(H,),减,+,+,小，反应速率减慢,Mn,2+,在阴极被还原为,Mn,Mn,2+,被阳极产生的,O,2,氧化为,MnO,2,Mn,2+,被过量的,H,进一步还原为,Mn,Mn,2+,发生其他副反应,2H+MnO,+2H,= Mn,+2H,O,+,2,2,2,（3）与实验、平衡融合,例,17,：,2017,北京改,可利用原电池装置证明反应,Ag,Fe,=Ag,Fe,2,3,能发生。,这种带盐桥的双液原电池是证明两种,物质能发生氧化还原反应的的模型：,1.NH,和浓硝酸,3,2.NH,和酸性高锰酸钾溶液,3,3.,氯化铁溶液和硫化钠溶液。,4.AgNO,溶液,Na,SO,溶液,3,2,3,思考：是不是指针偏转就证明,Ag,和,Fe,2,已知：,pH=2,的硝酸不能氧化,Fe,2+,一定发生氧化还原反应呢？,其中甲溶液是,，操作及现象是,。,FeSO,溶液,4,分别取电池工作前与工作一段时间后左侧烧杯,中溶液，同时滴加,KSCN,溶液，后者红色加深；,例,18,（,2018,年北京高考）验证牺牲阳极的阴极保护法，实验如下（烧,杯内均为经过,酸化的,3%,NaCl,溶液）。,在,Fe,表面生成蓝色沉淀,试管内,无明显变化,试管内生成,蓝色沉淀,下列说法不正确的是（,）,Fe(CN),Fe,3+,+6CN,D,3,6,A.,对比，可以判定,Zn,保护了,Fe,B.,对比，,K,Fe(CN),可能将,Fe,氧化,对比、排除干扰、控,制变量、空白对照,3,6,C.,验证,Zn,保护,Fe,时不能用的方法,D.,将,Zn,换成,Cu,，用的方法可判断,Fe,比,Cu,活泼,Fe,干扰了,Fe,2+,电化学与平衡融合、实验融合,例,19,（,2021,年北京,16,）,某,小组实验验证“Ag,+,+Fe,2+,Fe,3+,+Ag”为可逆反应并测定其平衡常数。,（1）实验验证,实验I：将0.0100 mol/L Ag,SO,溶液与0.0400 mo/L FeSO,溶液(pH=1)等体,2,4,积混合，产生灰黑色沉淀，溶液呈黄色。,4,实验II：向少量Ag粉中加入0.0100 mol/L Fe,(SO,),溶液(pH=1)，固体完全,4,3,2,溶解。,取I中沉淀，加入浓硝酸，证实沉淀为Ag。现象是_。,II中溶液选用Fe,(SO,),，不选用Fe(NO,),的原因是_。,2,4,3,3,3,Fe,3+,+Ag”为可逆反应。,综合上述实验，证实“Ag,+,+Fe,2+,综合上述实验，证实“,Ag,+,+Fe,2+,Fe,3+,+Ag,”为可逆反应。,1.建立平衡,2.改变条件平衡会移动,a：铂/石墨电极，,b：FeSO,或Fe,(SO,),或二者混合溶液，,4,3,4,2,c：AgNO,3,溶液；,闭合开关 K，Ag电极上固体逐渐溶解，指针向左偏转，一段时间后指针归零。再,向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe,(SO,),溶液，指针再次向左偏转；,2,4,3,或者闭合开关 K，Ag电极上有灰黑色固体析出，指针向右偏转，一段时间后指针,归零，再向左侧烧杯中加入滴加较浓的Fe,(SO,),溶液，Ag电极上固体逐渐减少，,4,3,2,指针向左偏转,。,例,20,（,2021,北京）某小组探究卤素参与的氧化还原反应，从电极反应角度分析物质氧化,性和还原性的变化规律。,（,1,）浓盐酸与,MnO,混合加热生成氯气。氯气不再逸出时，固液混合物,A,中仍存在盐酸,2,和,MnO,2,。,电极,反应,式：,模型建构,i.,还原,反应,：,MnO,2,+2e,+4H,=Mn,+2H,O,2,-,+,2+,ii.,氧化,反应,：,_,。,2Cl,2e,=Cl,-,2,根据电极反应式，分析,A,中仍存在盐酸和,MnO,的原因。,2,i.,随,c(H,+,),降低或,c(Mn,2+,),浓度升高，,MnO,2,氧化性减弱。,ii.,随,c(Cl,-,),降低，,_,。,还原反应中：增大还原产物的浓度或减小反应物的浓度，氧化剂的氧化性减弱。,氧化反应中：降低反应物的浓度或增大生成物的浓度，还原剂的还原性减弱。,补充实验证实了中的分析。,实验验证,MnSO,4,NaCl固体,模型应用,Br,+Mn,+4H,=,MnO,+,2Br,+2H,O,2+,+,2,2,2,（,4,）,Ag,分别与,1mol/L,的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合，,Ag,只与氢碘酸发生,置换反应，试解释原因：,_,。,2Ag+2H,=2Ag,+,H,AgX,的溶解度，,AgI,溶解度最小，,+,+,2,Ag,+I,=,AgI,使得,Ag,还原性增强的最多，反应能够发生。,+,-,6.能斯特方程的介绍,（层次比较高的学生）,电极电位可以比较水溶液中氧化剂或还原剂的强弱。在,298K,的标准态下，即气体,的压强为,1,个标准大气压，水溶液中溶质的活度,(,近似于浓度,),为,1mol/L,时，可用标准,电极电位,E,来衡量氧化剂氧化性或还原剂还原性的强弱。,标准电极电势对应的电极反应常写着：,氧化型,+ne,E,值越大，电对的氧化型氧化性越强，还原型还原性越弱。,还原型，,非标准状态，用下列公式进行计算：,（,Z,为电对中得失电子的数目）,例,20,（,2021,北京）,某小组探究卤素参与的氧化还原反应，从,电极反应,角度,分析物质氧化,性,和还原性的变化规律。,（,1,）浓盐酸与,MnO,2,混合加热生成氯气。氯气不再逸出时，固液混合物,A,中仍存在,盐酸和,MnO,2,。,反应的离子方程式是,_,。,电极反应式：,i.,还原反应,：,MnO,+2e,-,+4H,+,=Mn,2+,+2H,O,2,2,2,Cl,2e,= Cl,Cl,+2e,=2Cl,-,-,ii.,氧化反应,：,_,_,2,2,根据电极反应式，分析,A,中仍存在盐酸和,MnO,2,的原因。,i.,随,c(H,+,),降低或,c(Mn,2+,),浓度升高，,MnO,2,氧化性减弱。,ii.,随,c(Cl,-,),降低，,_,。,补充实验证实了中的分析。,NaCl固体,MnSO,4,（,2,）利用,c(H,),浓度对,MnO,氧化性的影响，探究卤素离子的还原性。相同,+,2,浓度的,KCl,、,KBr,和,KI,溶液，能与,MnO,反应所需的最低,c(H,),由大到小的顺,序是,_,，从原子结构角度说明理由,_,。,+,2,Br,+Mn,+4H,=,MnO,+,2Br,+2H,O,2+,+,2,2,2,降低溴离子浓度就可以，,可以加入,AgNO,3,溶液,（,4,）,Ag,分别与,1mol/L,的盐酸、氢溴酸和氢碘酸混合，,Ag,只与氢碘酸发生,置换反应，试解释原因：,_,。,比较,AgX,的溶解度，,AgI,溶解度最小，,Ag,+,+I,-,=,AgI,使得,Ag,还原性增强,的最多，使得,2Ag+2H,=2Ag,+,H,反应得以发生,+,+,2,祝各大家2022年高考再创辉煌！,谢谢聆听,
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