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1、第 7 講化學(xué)能與電能第二單元化學(xué)基本理論2011 考綱展示2012 高考導(dǎo)視1.了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。了解常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理。2.理解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施。1.對(duì)電化學(xué)的考查，主要是原電池和電解池的原理、電極反應(yīng)、應(yīng)用。2.高頻考點(diǎn)是二次電池和電化學(xué)腐蝕。要熟練掌握電極反應(yīng)式的書寫?？键c(diǎn)考點(diǎn) 1 原電池原電池1原電池化學(xué)能電能氧化還原(1)定義：把_轉(zhuǎn)化為_的裝置叫原電池。從理論上講，可自發(fā)進(jìn)行的_反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池。(2)原電池的構(gòu)成：_。(3)原電池的工作原理電極、電解質(zhì)、閉合回路圖 271

2、圖 272圖 272 是以銅鋅為電極、以硫酸為電解質(zhì)構(gòu)成的原電池的簡(jiǎn)易裝置圖(為單液原電池，為雙液原電池)。(4)電極氧化還原電極：發(fā)生_反應(yīng)的一極為負(fù)極，發(fā)生_反應(yīng)的一極為正極。電極反應(yīng)：一般為離子反應(yīng)式。2化學(xué)電源干電池可充電電池(1)一次電池：也就是_，如鋅錳干電池、銀鋅電池等。(2)二次電池：又叫_。如鉛蓄電池、現(xiàn)在廣泛使用的手機(jī)電池、便攜式計(jì)算機(jī)用電池等。(3)燃料電池：連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。電極本身不包含活性物質(zhì)，只是催化轉(zhuǎn)化元件，本身不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。如氫氧燃料電池等。除氫氣外，還有一些燃料如肼、甲醇、氨、煤氣等都可作燃料電池的燃料。燃料電池的能

3、量轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)高于普通的燃燒過(guò)程，有利于節(jié)約能源。(4)廢舊電池要回收，既保護(hù)環(huán)境又節(jié)約資源。3電極及應(yīng)式的書寫(1)一般電極反應(yīng)式的書寫(普通原電池)負(fù)極材料：_，正極材料：_。(2)復(fù)雜電極反應(yīng)式的書寫(燃料電池)復(fù)雜電極反應(yīng)式較簡(jiǎn)單一極的 電極反應(yīng)式如堿性鋅錳干電池 鉛蓄電池PbPbO2 總反應(yīng)式 正極反應(yīng)：_；負(fù)極反應(yīng)：_；電池酸性堿性負(fù)極反應(yīng)式正極反應(yīng)式總反應(yīng)式氫氧燃料電池1原電池工作時(shí)內(nèi)部陰陽(yáng)離子如何移動(dòng)？答：原電池中陰離子向負(fù)極定向移動(dòng)，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)?？偡磻?yīng)：_；2對(duì)于原電池，書寫電極反應(yīng)式要注意什么問(wèn)題？答：一般要先分析該氧化還原反應(yīng)，進(jìn)而判斷什么物質(zhì)在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，什么物

4、質(zhì)在正極發(fā)生還原反應(yīng)，另外還要看反應(yīng)的環(huán)境(是酸性還是堿性)，最后把總反應(yīng)拆分成兩個(gè)電極反應(yīng)式(離子方程式)。3構(gòu)成原電池能不能加快反應(yīng)速率？答：能。以鋅與硫酸反應(yīng)為例，溶液中氫離子氧化鋅，使之形成鋅離子，隨著溶液中鋅離子濃度增大，氫離子不易靠近鋅表面，氧化還原反應(yīng)速率明顯下降，但構(gòu)成銅鋅原電池后，氫離子在銅的表面得到鋅失去的電子，這樣上述阻礙作用減輕，反應(yīng)速率加快。1用銅片、銀片、Cu(NO3)2 溶液、AgNO3 溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3 的 U 型管)構(gòu)成一個(gè)原電池，以下有關(guān)該原電池的敘述正確的是()在外電路中，電流由銅電極流向銀電極實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作將銅片浸

5、入 AgNO3 溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同ABCD解析：中電子流向錯(cuò)，正確，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋即斷路，此原電池的原理就是銅置換銀。答案：C解析：A 項(xiàng)發(fā)生的反應(yīng)是放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)，C 項(xiàng)不能用含活潑氫的物質(zhì)作電解質(zhì)，Li 的相對(duì)原子質(zhì)量小，比能量大。答案：B考點(diǎn)考點(diǎn) 2 電解原理及其應(yīng)用電解原理及其應(yīng)用1電解池(1)定義電流氧化還原電解：在_作用下，在陰陽(yáng)兩極發(fā)生_反應(yīng)的過(guò)程。電解池：把_轉(zhuǎn)化為_的裝置。與電源正極相連的叫_，與電源負(fù)極相連的叫_。電能化學(xué)能(2)電解原理陽(yáng)極陰極圖 273用惰性電極電解氯化銅溶液時(shí)，電子從電源_流出沿導(dǎo)線流入電解池的_，經(jīng)陰、陽(yáng)離子定向移動(dòng)形成內(nèi)電

6、路，再在電解池的陽(yáng)極產(chǎn)生電子經(jīng)導(dǎo)線流入電源_。陰極(3)電解池的構(gòu)成：電源、電極、_、閉合回路。(4)電極的放電順序正極電解質(zhì)H+(酸)負(fù)極(5)電解池中溶液 pH 值變化規(guī)律當(dāng)用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時(shí)，由于電解質(zhì)的不同，發(fā)生的反應(yīng)也不同，溶液的 pH 呈現(xiàn)不同的變化，總結(jié)起來(lái)，基本有以下幾種情況：2.電解原理的應(yīng)用(1)氯堿工業(yè)電極反應(yīng)：應(yīng)用：實(shí)際工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中，還包括粗鹽的精制等過(guò)程。生產(chǎn)設(shè)備如圖 274 所示。圖 274總反應(yīng)：_； 陽(yáng)極：_；陰極：_；(2)電鍍應(yīng)用電解原理在某些物質(zhì)表面鍍上一層金屬或合金的方法就是電鍍。陽(yáng)陰如圖 275，鍍層金屬作_極，鍍件作_極，含鍍層金屬的陽(yáng)離子

7、的電鍍液做電解質(zhì)溶液。如電鍍鋅時(shí)的電極反應(yīng)：圖 275陽(yáng)極：_；陰極： _。(3)電解精煉銅以粗銅為_極，以純銅為_極，以 CuSO4 溶液為電解質(zhì)溶液(如圖 276)。陽(yáng)陰陰極反應(yīng)：_ 。圖 2761電解池的陽(yáng)極發(fā)生什么反應(yīng)？和原電池的哪一極發(fā)生相同類型的反應(yīng)？陰極發(fā)生什么反應(yīng)：2為什么粗銅通過(guò)電解精煉可以提純？(4)電解冶煉鈉答：氧化反應(yīng)；負(fù)極；還原反應(yīng)。4(雙選)某同學(xué)按圖 277 所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法正確的是()圖 277A電解過(guò)程中，銅電極上有 H2 產(chǎn)生C電解一定時(shí)間后，石墨電極上有銅析出5(2010 年全國(guó)卷)圖 278 是一個(gè)用鉑絲作電極，電解稀的 MgSO4 溶液

8、的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時(shí)溶液呈紅色。(指示劑的 pH 變色范圍：6.88.0，酸色紅色，堿色黃色)圖 278回答下列問(wèn)題：(1)下列關(guān)于電解過(guò)程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是_(填編號(hào))。A 管溶液由紅變黃A 管溶液不變色B 管溶液由紅變黃 B 管溶液不變色(2)寫出 A 管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式：_。(3)寫出 B 管中發(fā)生反應(yīng)的反應(yīng)式：_。(4)檢驗(yàn) a 管中氣體的方法是_。(5)檢驗(yàn) b 管中氣體的方法是_。(6)電解一段時(shí)間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象是_。析氫腐蝕吸氧腐蝕環(huán)境_負(fù)極反應(yīng)_正極反應(yīng)_考點(diǎn)考點(diǎn) 3 3金屬腐蝕及其防護(hù)金屬腐蝕及其防護(hù)1金屬腐

9、蝕化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕(1)金屬腐蝕包括_。金屬直接跟氧化劑反應(yīng)被腐蝕是化學(xué)腐蝕。金屬發(fā)生_是電化學(xué)腐蝕。實(shí)質(zhì)都是金屬被氧化。原電池反應(yīng)被腐蝕(2)電化學(xué)腐蝕又分為_和_。以鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕為例：析氫腐蝕吸氧腐蝕酸性中性或弱酸性2.金屬防護(hù)(1)保護(hù)方法：改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)、金屬表面涂油漆、電化學(xué)保護(hù)法等。(2)電化學(xué)保護(hù)法分為犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法和外加電源的陰極保護(hù)法。保護(hù)原理：用更活潑的金屬作負(fù)極，以被保護(hù)金屬為正極構(gòu)成原電池，這樣金屬即得到保護(hù)。外加電源，將被保護(hù)金屬作陰極這樣也達(dá)到保護(hù)金屬的目的。電化學(xué)腐蝕很微弱，現(xiàn)象也不明顯，什么原因?qū)е陆饘俑g嚴(yán)重呢？答：腐蝕時(shí)間長(zhǎng)。6(雙選)為了避

10、免青銅器生成銅綠，以下方法正確的是()A將青銅器放在銀質(zhì)托盤上B將青銅器保存在干燥的環(huán)境中C將青銅器保存在潮濕的空氣中D在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜解析：銅比銀活潑，將青銅器放在銀質(zhì)托盤上，形成原電池時(shí)銅作負(fù)極而被腐蝕，A 錯(cuò)；將其放置在潮濕的空氣中，可與空氣中的水分和 CO2 等物質(zhì)接觸，易發(fā)生腐蝕，C 錯(cuò) B 對(duì)；在青銅器的表面覆蓋一層防滲的高分子膜能隔絕銅與介質(zhì)的接觸，可以達(dá)到防腐作用，D 對(duì)。答案：BD熱點(diǎn)熱點(diǎn) 1二次電池二次電池這類電池是原電池和電解池二原理最直接的應(yīng)用。注意幾點(diǎn)：放電是原電池，充電是電解池；一般先寫原電池反應(yīng)，電解池的陰極反應(yīng)就是原電池負(fù)極反應(yīng)的逆反應(yīng)，陽(yáng)極

11、反應(yīng)就是原電池正極反應(yīng)的逆反應(yīng)；二次電池在充電時(shí)，正接線柱接外接直流電源的正極，負(fù)接線柱接負(fù)極。熱點(diǎn)熱點(diǎn) 2 2電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕【典例 2 】(2011 年廣東廣州檢測(cè)) 下列敘述不正確的是()A原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置B鐵船底鑲嵌鋅塊，鋅作負(fù)極，以防船體被腐蝕2鋼鐵生銹過(guò)程發(fā)生如下反應(yīng)：下列說(shuō)法正確的是()A反應(yīng)、中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等B反應(yīng)中氧化劑是氧氣和水C與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕D.鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學(xué)腐蝕解析：反應(yīng)中消耗 O2 的量相等，兩個(gè)反應(yīng)也僅有 O2作為氧化劑，故轉(zhuǎn)移電子數(shù)是相等的，A 項(xiàng)正確；中 H2O 的H、O 兩元素的化合價(jià)沒(méi)有變，故

12、不作氧化劑，B 項(xiàng)錯(cuò)；銅和鋼構(gòu)成原電池，腐蝕速度加快，C 項(xiàng)錯(cuò)；鋼鐵是鐵和碳的混合物，在潮濕的空氣的中易發(fā)生吸氧腐蝕，屬于電化學(xué)腐蝕，故 D 項(xiàng)錯(cuò)。答案：A1(2010 年廣東理綜，雙選)銅鋅原電池(如圖 279)工作時(shí)，下列敘述正確的是()圖 279C在外電路中，電子從負(fù)極流向正極D鹽橋中的 K+移向 ZnSO4 溶液解析：陽(yáng)離子移向正極，C 錯(cuò)。答案：C池如圖 2710 所示。放電時(shí)，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(圖 27102(2011 年廣東深圳調(diào)研)離子可在瓊脂中移動(dòng)，某簡(jiǎn)易電)Zn、Ag、Pt 等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正確的是()3(2011 年廣東廣州調(diào)研，雙選)利用電解法可將含有 Fe、

13、解析：電解精煉銅，粗銅作陽(yáng)極，連接電源的正極，故 A、C 錯(cuò)誤。答案：BD5(2010 年廣東湛江模擬)堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳堿性電池以 KOH 溶液為Zn(OH)2(s)Mn2O3(s)。下列說(shuō)法正確的是()解析：這是鋅錳堿性電池。鋅做負(fù)極，二氧化錳是氧化劑。電池工作時(shí)，外電路中電子由負(fù)極流向正極。答案：B6(2011 年廣東佛山質(zhì)檢，雙選)一種甲醇、氧氣和強(qiáng)堿溶液做電解質(zhì)的新型手機(jī)電池，可連續(xù)使用一個(gè)月。該電池反應(yīng)確的是( )放電充電下列說(shuō)法不正確的是()圖 2720A該裝置一定是電解池Ba、b 可能是同種電極材料C裝置中電解質(zhì)溶液不一定含有 Ag+2

14、(2006 廣東)某可充電的鋰離子電池以 LiMn2O4 為正極，嵌入鋰的碳材料為負(fù)極，含 Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電時(shí)的電3(2009 年安徽)Cu2O 是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取 Cu2O 的電解池示意圖如圖 2721，電解總A石墨電極上產(chǎn)生氫氣B銅電極發(fā)生還原反應(yīng)C銅電極接直流電源的負(fù)極D當(dāng)有 0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí)，0.1 mol Cu2O 生成圖 2721解析：生成氫氣的反應(yīng)是還原反應(yīng)應(yīng)該在陰極發(fā)生，銅電極應(yīng)該發(fā)生氧化反應(yīng)，最終要得到 Cu2O，所以銅電極應(yīng)該接正極，當(dāng)有 0.1 mol 電子轉(zhuǎn)移時(shí)，應(yīng)該有 0.05 mol Cu2O 生成。答案：AO22H2

15、O4e =4OHB以 NaOH 溶液為電解液時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為 Al3OH -3e4(2009 年廣東)可用于電動(dòng)汽車的鋁空氣燃料電池，通常以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液為電解液，鋁合金為負(fù)極，空氣電極為正極。下列說(shuō)法正確的是()A以 NaCl 溶液或 NaOH 溶液為電解液時(shí)，正極反應(yīng)都為=Al(OH)3C以 NaOH 溶液為電解液時(shí)，電池在工作過(guò)程中電解液的pH 保持不變D電池工作時(shí)，電子通過(guò)外電路從正極流向負(fù)極解析：B 中不能得到 Al(OH)3沉淀；C 中氫氧根被消耗；D中電子流向錯(cuò)。答案：A)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為(解析：該電池是以磷酸為電解質(zhì)的酸性氫氧燃料電池。答案：C

16、5(2007 年廣東)科學(xué)家近年來(lái)研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)6如圖 2722 所示裝置，兩玻璃管中盛滿滴有酚酞溶液的 NaCl 飽和溶液，C()、C()為多孔石墨電極。接通 S1后，C()附近溶液變紅，兩玻璃管中有氣體生成。一段時(shí)間后(兩玻璃管中液面未脫離電極)，斷開 S1，接通 S2，電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。此時(shí)：圖 2722Cl22e =2Cl(1)C()的電極名稱是_(填寫正極或負(fù)極)。(2)C()的電極反應(yīng)式是_。答案：負(fù)極7(2009 年天津)氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)理念的新型發(fā)電裝置。圖 2723 為電池示意圖，該電池電極表面鍍一

17、層細(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定，請(qǐng)回答：(1)氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是_，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開(用 a、b 表示)。(2)負(fù)極反應(yīng)式為_。解析：在接通 S1 時(shí)是電解飽和的食鹽水的裝置，切換到 S2時(shí)又是原電池在工作。(3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開。(4)該電池工作時(shí)，H2 和 O2 連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷提供電能。因此，大量安全儲(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：圖 2723反應(yīng)中的還原劑是_，反應(yīng)中的氧化劑是_。已知 LiH 固體密度為 0.82 g/cm3。用鋰吸收 224 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的 LiH 體積與被吸收的 H2 體積比為_。由生成的 LiH 與 H2O 作用，放出的 H2 用作電池燃料，若能量轉(zhuǎn)化率為 80%，則導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為_mol。