高三化学二轮复习第1部分专题8 电化学基础课件.ppt

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专题八电化学基础高三化学二轮复习考点考点一弄清原电池原理明确盐桥作用考点二高考中常考的重要化学电池考点三突破电解池关键在计算与应用考点四金属腐蚀与防护最新考纲 1 了解原电池和电解池的工作原理能写出电极反应式和电池反应方程式 2 了解常见化学电源的种类及其工作原理 3 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真题回放名师支招首页上页下页尾页 1 2015 高考新课标卷微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置其工作原理如图所示下列有关微生物电池的说法错误的是 A 正极反应中有CO2生成B 微生物促进了反应中电子的转移C 质子通过交换膜从负极区移向正极区D 电池总反应为C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 解析答案 A 图示所给出的是原电池装置 A 有氧气反应的一极为正极发生还原反应因为有质子通过故正极电极反应式为O2 4e 4H 2H2O C6H12O6在微生物的作用下发生氧化反应电极反应式为C6H12O6 24e 6H2O 6CO2 24H 负极上有CO2产生故A不正确 B 微生物电池是指在微生物作用下将化学能转化为电能的装置所以微生物促进了反应中电子的转移故B正确 C 质子是阳离子阳离子由负极区移向正极区故C正确 D 正极的电极反应式为6O2 24e 24H 12H2O 负极的电极反应式为C6H12O6 24e 6H2O 6CO2 24H 两式相加得电池总反应为C6H12O6 6O2 6CO2 6H2O 故D正确图片显隐 2 2015 高考四川卷用如图所示装置除去含CN Cl 废水中的CN 时控制溶液pH为9 10 阳极产生的ClO 将CN 氧化为两种无污染的气体下列说法不正确的是 A 用石墨作阳极铁作阴极B 阳极的电极反应式 Cl 2OH 2e ClO H2OC 阴极的电极反应式 2H2O 2e H2 2OH D 除去CN 的反应 2CN 5ClO 2H N2 2CO2 5Cl H2O 解析答案真题回放名师支招 D 首页上页下页尾页图片显隐 A 若铁作阳极则铁失电子生成Fe2 则CN 无法除去故铁只能作阴极 A项正确 B 阳极Cl 放电生成ClO Cl的化合价升高故在阳极发生氧化反应又已知该溶液呈碱性 B项正确 C 阳离子在电解池的阴极得电子发生还原反应在碱性条件下 H2O提供阳离子 H C项正确 D 由于溶液是碱性条件故除去CN 发生的反应为2CN 5ClO H2O N2 2CO2 5Cl 2OH D项错误真题回放名师支招首页上页下页尾页 1 不能正确判断原电池电解池的电极名称 2 不能正确分析装置中的电极的变化及发生的化学反应 3 不能从题目中的要求分析出电化学反应的原理 4 不能形成正确书写电极反应式的一般思路更不会结合电解质溶液的环境去分析各离子的移动方向和变化 5 不能结合现代化学的最新研究成果去应用电化学原理设计分析原电池或电解池即不会从理论到实践缺乏思维的指导 6 不会结合物理等其他学科的基本知识和原理在化学中应用如进行基本的电量电子等相关的计算 1 盐桥原电池和单池原电池的比较考点一弄清原电池原理明确盐桥作用知识精讲考向集训首页上页下页尾页 1 图和图两装置的相同点正负极材料电极反应总反应式均相同负极 Zn 2e Zn2 正极 Cu2 2e Cu总反应式 Zn Cu2 Zn2 Cu 考点一弄清原电池原理明确盐桥作用知识精讲考向集训首页上页下页尾页 2 图和图两装置的不同点图中Zn与CuSO4溶液中直接接触会有一部分Zn与Cu2 直接反应该装置中既有化学能和电能的转化又有一部分化学能转化成热能装置温度会升高图中Zn和CuSO4溶液在两个池子中 Zn与Cu2 不直接接触不存在Zn和Cu2 直接反应的过程所以仅是化学能转化成电能电流稳定且持续时间长 3 盐桥原电池必记的关键点在盐桥原电池中还原剂在负极区而氧化剂在正极区考点一弄清原电池原理明确盐桥作用知识精讲考向集训首页上页下页尾页 2 盐桥的组成和作用 1 盐桥中装有饱和的KCl KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻 2 盐桥的作用连接内电路形成闭合回路平衡电荷使原电池不断产生电流盐桥中离子移动方向盐桥中的阳离子如K 向正极移动阴离子如Cl 向负极移动 3 在有盐桥的铜锌原电池中电解质溶液的选择要与电极材料的阳离子相同即Zn极对应的是ZnSO4溶液 Cu极对应的是CuSO4溶液考点一弄清原电池原理明确盐桥作用知识精讲考向集训首页上页下页尾页 1 1 实验证明能设计成原电池的反应通常是放热反应下列化学反应在理论上可以设计成原电池的是填序号 a C s H2O g CO g H2 g H 0b 2H2 g O2 g 2H2O l H 0c NaOH aq HCl aq NaCl aq H2O l H 0 2 若以KOH溶液为电解质溶液依据所选的反应设计一个原电池其正极的电极反应式为首页上页下页尾页集训一明确原理设计装置知识精讲考向集训考点一弄清原电池原理明确盐桥作用解析答案 1 b 2 O2 4e 2H2O 4OH 1 根据题中信息能设计成原电池的反应通常是放热反应排除a 原电池反应必须是能自发进行的氧化还原反应排除c 2 原电池的正极发生还原反应由于是碱性介质正极的电极反应式中不应出现H 故正极的电极反应式为O2 4e 2H2O 4OH 首页上页下页尾页集训二盐桥与原电池知识精讲考向集训考点一弄清原电池原理明确盐桥作用解析答案 A 图片显隐 3 1 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 ZnSO4 aq FeSO4 aq CuSO4 aq 铜片铁片锌片和导线完成原电池甲的装置示意图如图并作相应标注要求在同一烧杯中电极与溶液含相同的金属元素铜片为电极之一 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首页上页下页尾页集训三盐桥的作用知识精讲考向集训考点一弄清原电池原理明确盐桥作用图片显隐解析答案 1 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Zn Fe Cu 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 1 或其他合理答案电极逐渐溶解表面有红色固体析出甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是其原因是 2 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 1 的材料中应选作阳极首页上页下页尾页知识精讲考向集训考点一弄清原电池原理明确盐桥作用解析答案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 2 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 2 锌片集训三盐桥的作用原电池的设计思路首先根据离子方程式判断出氧化剂还原剂明确电极反应然后再分析两剂状态确定电极材料若为固态时可作电极若为溶液时则只能作电解液然后补充缺少的电极材料及电解液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首页上页下页尾页知识精讲考向集训考点一弄清原电池原理明确盐桥作用集训三盐桥的作用高考中常见的新型电池有氢镍电池高铁电池碱性锌锰电池海洋电池燃料电池如新型细菌燃料电池氢氧燃料电池丁烷燃料电池甲醇质子交换膜燃料电池 CO燃料电池锂离子电池锌银电池钮扣电池 Mg AgCl电池 Mg H2O2电池等新型电池是对电化学原理的综合考查在高考中依托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点考点二高考中常考的重要化学电池方法精讲考向集训首页上页下页尾页 1 判断电极 1 放电时正负极的判断负极元素化合价升高或发生氧化反应的物质正极元素化合价降低或发生还原反应的物质 2 充电时阴阳极的判断阴极放电时的负极在充电时为阴极阳极放电时的正极在充电时为阳极考点二高考中常考的重要化学电池方法精讲考向集训首页上页下页尾页 2 微粒流向 1 电子流向电解池电源负极阴极阳极电源正极原电池负极正极提示无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液 2 离子流向电解池阳离子移向阴极阴离子移向阳极原电池阳离子移向正极阴离子移向负极考点二高考中常考的重要化学电池方法精讲考向集训首页上页下页尾页 3 书写电极反应式 1 放电时电极反应式的书写依据条件指出参与负极和正极反应的物质根据化合价的变化判断转移电子的数目根据守恒书写负极或正极反应式特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存 2 充电时电极反应式的书写充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反充电的阳极反应为放电时正极反应的逆过程充电的阴极反应为放电时负极反应的逆过程考点二高考中常考的重要化学电池方法精讲考向集训首页上页下页尾页考点二高考中常考的重要化学电池方法精讲考向集训首页上页下页尾页 1 一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪负极上的反应为CH3CH2OH 4e H2O CH3COOH 4H 下列有关说法正确的是 A 检测时电解质溶液中的H 向负极移动B 若有0 4mol电子转移则在标准状况下消耗4 48L氧气C 电池反应的化学方程式为CH3CH2OH O2 CH3COOH H2OD 正极上发生的反应为O2 4e 2H2O 4OH 首页上页下页尾页集训一形形色色的燃料电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池解析答案 C 解答本题时审题是关键反应是在酸性电解质溶液中进行的在原电池中阳离子要往正极移动故A错因电解质溶液是酸性的不可能存在OH 故正极的反应式为O2 4H 4e 2H2O 转移4mol电子时消耗1molO2 则转移0 4mol电子时消耗2 24LO2 故B D错电池反应式即正负极反应式之和将两极的反应式相加可知C正确首页上页下页尾页集训一形形色色的燃料电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池解析答案 B 首页上页下页尾页集训一形形色色的燃料电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池解析答案 D 图片显隐不同介质下燃料电池电极反应式的书写大多数学生感到困难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下面以CH3OH O2燃料电池为例分析电极反应式书写首页上页下页尾页集训一形形色色的燃料电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池首页上页下页尾页集训一形形色色的燃料电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池首页上页下页尾页集训一形形色色的燃料电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池首页上页下页尾页集训一形形色色的燃料电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池首页上页下页尾页集训二常考不衰的可逆电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池解析答案 B 锂离子电池放电时为原电池阳离子Li 向正极移动 A错误锂硫电池充电时为电解池锂电极发生还原反应生成Li B正确电池的比能量是指参与电极反应的单位质量的电极材料放出电能的多少两种电池材料不同显然其比能量不同 C错误由图可知锂离子电池的电极材料为C和LiCoO2 应为该电池放电完全所得产物而锂硫电池的电极材料为Li和S 应为充电完全所得产物故此时应为锂硫电池给锂离子电池充电的过程 D错误首页上页下页尾页集训二常考不衰的可逆电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池解析答案 D D项充电时是电能转化为化学能对于可充电电池放电时为原电池符合原电池的工作原理负极发生氧化反应正极发生还原反应外电路中电子由负极流向正极内电路中阳离子向正极移动阴离子向负极移动可充电电池充电时为电解池阳极发生氧化反应阴极发生还原反应充电时电池的极与外接直流电源的正极相连电池的极与外接直流电源的负极相连首页上页下页尾页集训二常考不衰的可逆电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池 6 2014 高考大纲卷如图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池 MH Ni电池下列有关说法不正确的是 A 放电时正极反应为 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH B 电池的电解液可为KOH溶液C 充电时负极反应为 MH OH H2O M e D MH是一类储氢材料其氢密度越大电池的能量密度越高首页上页下页尾页集训三全新应用的高科技电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池解析答案 C 在金属氢化物镍电池 MH Ni电池中 MH M为零价 H为零价在负极发生反应 MH OH e M H2O NiOOH在正极发生反应 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH 电解液可为KOH溶液 A B正确充电时阴极反应式为M H2O e MH OH C错误 MH中氢密度越大单位体积电池所储存电量越多即电池能量密度越高 D正确 7 某锂电池的电池总反应为4Li 2SOCl2 4LiCl S SO2 下列有关说法正确的是 A 锂电极作电池负极放电过程中发生还原反应B 1molSOCl2发生电极反应转移的电子数为4molC 电池的正极反应为2SOCl2 2e 4Cl S SO2D 组装该电池必须在无水无氧的条件下进行首页上页下页尾页集训三全新应用的高科技电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池解析答案 D A项负极发生氧化反应故A错误 B项 1molSOCl2发生电极反应转移的电子数为2NA 故B错误 C项电池的正极反应为2SOCl2 4e 4Cl S SO2 故C错误 D项锂能与H2O O2反应故D正确 1 审题明确新型原电池的电解质环境和需要解答的问题 2 析题正确解题的关键分析已知条件和目标问题之间的关系还有哪些中间条件需要推断解答原电池题目应明确以下问题 1 电池类型可充电电池首先明确放电方向是原电池充电方向是电解池 2 电极名称放电时是原电池为正极负极充电时是电解池为阳极阴极首页上页下页尾页集训三全新应用的高科技电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池 3 电极材料和电极反应电极反应物电极产物及其状态电极材料是否参与电极反应电子或电流的流动方向离子的移动方向 4 电解质溶液电解质溶液是否参与电池反应电解质溶液是否与电极产物反应 5 反应式电极反应式和电池总反应式 6 反应的量的关系电极质量的变化电极产物的量转移电子的量首页上页下页尾页集训三全新应用的高科技电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池 3 解题正确解题的步骤该过程实际上就是写出析题过程的结论 2中所列的问题可能是已知的也可能是未知的也可能是所求问题要根据具体情况进行分析结合原电池原理和电子守恒求出结果 4 检查正确解题的保证最后要对照试题进行认真地检查核对避免失误首页上页下页尾页集训三全新应用的高科技电池方法精讲考向集训考点二高考中常考的重要化学电池 1 电解规律 1 用惰性电极电解酸碱盐溶液依据如图所示坐标图记忆原点代表氢离子或氢氧根离子数轴方向代表放电顺序可以分为电解水型例NaOH 电解电解质型放H2生碱型放O2生酸型等有活性电极时阳极电极本身溶解放电 2 电解后电解质溶液的复原原则是消耗什么加什么消耗多少加多少例如电解CuSO4溶液要加CuO而不是Cu OH 2 考点三突破电解池关键在计算与应用知识精讲考向集训首页上页下页尾页图片显隐 2 电解的计算其常用的解题方法可以归纳为两种一是根据电解方程式或电极反应式列比例求解二是利用各电极线路中转移的电子数目守恒列等式求解此法较为简便关键是电子守恒特别要注意电极和电极名称要区分清楚电极产物要判断准确找准各产物间量的关系考点三突破电解池关键在计算与应用知识精讲考向集训首页上页下页尾页知识精讲考向集训首页上页下页尾页考点三突破电解池关键在计算与应用 1 2014 高考新课标卷节选 H3PO2也可用电渗析法制备四室电渗析法工作原理如下图所示阳膜和阴膜分别只允许阳离子阴离子通过 1 写出阳极的电极反应式 2 分析产品室可得到H3PO2的 3 早期采用三室电渗析法制备H3PO2 将四室电渗析法中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替并撤去阳极室与产品室之间的阳膜从而合并了阳极室与产品室其缺点是产品中混有杂质该杂质产生的原因是首页上页下页尾页集训一电解池在化工制备上的应用知识精讲考向集训考点三突破电解池关键在计算与应用解析答案图片显隐 2 2016 滨州模拟目前已开发出用电解法制取ClO2的新工艺 1 如图是用石墨作电极一定条件下电解饱和食盐水制取ClO2的示意图则阳极产生ClO2的电极反应为 2 电解一段时间当阴极产生的气体体积为112mL 标准状况时停止电解通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为 mol 首页上页下页尾页集训一电解池在化工制备上的应用知识精讲考向集训考点三突破电解池关键在计算与应用解析答案图片显隐 1 阳极氯离子被氧化生成ClO2 注意结合水和氢离子进行配平 2 阴极产生氢气钠离子通过阳离子交换膜根据电子守恒每产生1mol氢气转移2mol电子通过阳离子交换膜的阳离子的物质的量为2mol 1 Cl 5e 2H2O ClO2 4H 2 0 01 3 从环境保护的角度看制备Na2FeO4较好的方法为电解法其装置如图所示 1 电解过程中阳极的电极反应式为 2 图装置中的电源采用NaBH4 B元素的化合价为 3价和H2O2作原料的燃料电池电源工作原理如图所示工作过程中该电源的正极反应式为 Na 由极区填 a 或 b 下同移向极区首页上页下页尾页集训二电解池在环境污染保护中的应用知识精讲考向集训考点三突破电解池关键在计算与应用解析答案图片显隐首页上页下页尾页集训二电解池在环境污染保护中的应用知识精讲考向集训考点三突破电解池关键在计算与应用解析答案图片显隐 5 2015 高考福建卷某模拟人工树叶电化学实验装置如图所示该装置能将H2O和CO2转化为O2和燃料 C3H8O 下列说法正确的是 A 该装置将化学能转化为光能和电能B 该装置工作时 H 从b极区向a极区迁移C 每生成1molO2 有44gCO2被还原D a电极的反应为 3CO2 18H 18e C3H8O 5H2O 首页上页下页尾页知识精讲考向集训考点三突破电解池关键在计算与应用解析答案 B 集训三电解的有关计算图片显隐结合装置图为电解装置模拟人工树叶故为电能转化为化学能 A项错误 b极连接电源的正极为阳极在电解池中H 为阳离子向a极阴极区移动 B项正确右侧H2O O2发生的是氧化反应每生成1molO2 转移4mol电子 C3H8O中碳元素的化合价是 2 3CO2 C3H8O 转移18mol电子故生成1molO2消耗2 3molCO2 C项错误 a电极发生的是还原反应 3CO2 18H 18e C3H8O 5H2O D项错误 6 2016 青岛一模铝电池性能优越 Al Ag2O电池可用作水下动力电源其原理如图所示请写出该电池正极反应式常温下用该化学电源和惰性电极电解300mL硫酸铜溶液过量消耗27mgAl 则电解后溶液的pH 不考虑溶液体积的变化首页上页下页尾页知识精讲考向集训考点三突破电解池关键在计算与应用解析答案 Ag2O 2e H2O 2Ag 2OH 2 集训三电解的有关计算 1 金属腐蚀快慢程度的判断方法考点四金属腐蚀与防护方法精讲考向集训首页上页下页尾页 2 金属电化学保护的两种方法考点四金属腐蚀与防护方法精讲考向集训首页上页下页尾页 1 2015 北京东城区二模如图是研究铁钉腐蚀的装置图下列说法不正确的是 A 铁钉在两处的腐蚀速率 a bB a b两处铁钉中碳均为正极C a b两处铁钉中的铁均失电子被氧化D a b两处的正极反应式均为O2 4e 4H 2H2O 首页上页下页尾页集训一金属腐蚀的速率比较方法精讲考向集训考点四金属腐蚀与防护解析答案 D a中发生吸氧腐蚀其正极反应式为2H2O O2 4e 4OH b中发生析氢腐蚀其正极反应式为2H 2e H2 2 2014 高考广东卷石墨可用于自然水体中铜件的电化学防腐完成如图所示防腐示意图并作相应标注首页上页下页尾页集训二金属腐蚀的电化学保护方法精讲考向集训考点四金属腐蚀与防护解析答案采用外接电源的阴极保护法将要保护的铜件作阴极另外用石墨作辅助阳极两者都放在自然水体中接上直流电源如图 3 埋在地下的钢管常用如图所示的方法加以保护使其免受腐蚀关于此方法下列说法正确的是 A 金属棒X的材料可能为铜B 金属棒X的材料可能为钠C 钢管附近土壤的pH可能会上升D 这种方法称为外加电流的阴极保护法首页上页下页尾页方法精讲考向集训考点四金属腐蚀与防护解析答案 C 图中没有外加电源为牺牲阳极的阴极保护法 X的活泼性应大于铁的活泼性但金属钠活泼性太强能与土壤中的H2O直接反应故A B D项说法错误 O2在钢管处得电子发生还原反应 O2 4e 2H2O 4OH C项说法正确集训二金属腐蚀的电化学保护 4 2016 北京西城区模拟用如图所示装置进行实验下列叙述不正确的是 A K与N连接时铁被腐蚀B K与N连接时石墨电极产生气泡C K与M连接时一段时间后溶液的pH增大D K与M连接时石墨电极反应 4OH 4e 2H2O O2 首页上页下页尾页方法精讲考向集训考点四金属腐蚀与防护解析答案 D 集训二金属腐蚀的电化学保护 A项 K与N连接时装置是原电池负极是铁所以铁被腐蚀故A正确 B项 K与N连接时装置是原电池正极上氢离子得电子生成氢气故B正确 C项 K与M连接时构成电解池阳极上氯离子放电生成氯气阴极上氢离子放电生成氢气溶液由酸性溶液变成盐溶液 pH增大故C正确 D项 K与M连接时构成电解池阳极上氯离子放电生成氯气故D错误

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高三化学二轮复习 第1部分 专题8 电化学基础课件.ppt

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