新高考一轮复习通用版专题十一化学反应与电能课件（23张）

考点一原电池一、原电池的工作原理1)具有两个活泼性不同的电极[均为金属或金属和非金属(可导电)]。2)电解质溶液。3)形成闭合回路。4)自发进行的氧化还原反应。2.原电池的工作原理:以Cu-Zn原电池为例。负极:氧化反应,Zn-2e-

Zn2+正极:还原反应,Cu2++2e-

Cu

【注意】电子“不下水”,离子“不上岸”。盐桥的作用是传导电流。二、化学电源1.一次电池:碱性锌锰电池[Zn+2MnO2+2H2O

2MnO(OH)+Zn(OH)2]2.二次电池:铅酸蓄电池(Pb+PbO2+2H2SO4

2PbSO4+2H2O)、锂离子电池[以负极材料为嵌锂石墨,正极材料为LiCoO2,电解质溶液为LiPF6的

碳酸酯溶液(无水)为例,LixCy+Li1-xCoO2

LiCoO2+Cy]。3.燃料电池:氢氧燃料电池(2H2+O2

2H2O)、甲烷酸性燃料电池(CH4+2O2

CO2+2H2O)、甲醇碱性燃料电池(2CH3OH+3O2+4OH-

2C

+6H2O)考点二电解池一、电解原理1.本质:直流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。1)与直流电源相连的两个电极。2)电解质溶液(或熔融电解质)。3)形成闭合回路。3.电解池的工作原理:以电解CuCl2溶液为例。

阳极:氧化反应,2Cl--2e-

Cl2↑阴极:还原反应,Cu2++2e-

Cu阳极:2Cl--2e-

Cl2↑阴极:2H2O+2e-

H2↑+2OH-总反应:2Cl-+2H2O

2OH-+Cl2↑+H2↑二、电解原理的应用阳极:镀层金属,电镀时质量减小。阴极:镀件,电镀时质量增大。电镀液:含有镀层金属离子的溶液,浓度基本不变。阳极:粗铜,按成分还原性由强到弱依次放电,主要反应为Cu-2e-

Cu2+阴极:纯铜,Cu2++2e-

Cu电解质溶液:电镀过程中CuSO4溶液浓度减小阳极泥:失电子能力比铜弱的杂质,如Au、Ag4.电冶金原理:Mn++ne-

M考点三金属的腐蚀与防护一、金属的腐蚀——化学腐蚀和电化学腐蚀1.化学腐蚀的本质:金属与其表面接触的一些物质直接发生的化学反

应。1)本质:发生了原电池反应,不纯的金属中较活泼的金属失去电子而被氧

化。2)类型吸氧腐蚀:水膜酸性很弱或呈中性时发生,正极反应为O2+2H2O+4e-

4OH-。析氢腐蚀:水膜酸性时发生,正极反应为2H++2e-

H2↑。两种类型中,负极反应均为Fe-2e-

Fe2+。1)影响因素:构成原电池的材料活泼性差异、金属所接触的介质。2)判断金属腐蚀快慢的一般原则电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的

腐蚀二、金属的防护1.改变金属材料的组成。如把普通钢制成不锈钢,钛与其他金属制成钛

合金。2.在金属表面覆盖保护层。如在钢铁制品表面喷涂油漆。1)牺牲阳极法:原电池原理,正极被保护。2)外加电流法:电解池原理,阴极被保护。综合

电极反应式的书写一、原电池电极反应式的书写1)列物质,标得失:判断正、负极,找出电极产物,列出得失电子。2)看环境,标守恒:电极产物不能与电解质溶液反应,配平遵循“守恒定

律”。3)两式加,得总式:两极反应式相加得总反应式(消去电子)。1)写出总反应式:与燃料的燃烧反应一致,若产物能和电解质反应,则总反

应为加和后的反应。2)写出正极反应式:正极上O2在不同环境发生的还原反应。①酸性:O2+4H++4e-

2H2O②碱性:O2+2H2O+4e-

4OH-③固体氧化物:O2+4e-

2O2-④熔融碳酸盐:O2+2CO2+4e-

2C

3)电池负极反应式=电池反应的总反应式-电池正极反应式(消去O2)。3.可充电电池(二次电池)电极反应式的书写1)根据图示、题干,判断正、负极和阴、阳极。2)写出较简单一极的电极反应式。3)复杂电极的反应式=总反应式-较简单一极的电极反应式4)根据放电时的负极和充电时的阴极、放电时的正极和充电时的阳极反

应互逆原理,将负(正)极反应式变换方向并将电子移项,即可得出阴(阳)极反应式。二、电解池电极反应式的书写1)活性电极:电极材料失电子,M-ne-

Mn+。2)惰性电极:阴离子失电子,放电顺序为S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。2.阴极电极反应式:阳离子得电子,一般情况下,放电顺序为K+<Ca2+<Na+<

Mg2+<Al3+<H+(H2O)<Zn2+<Fe2+<H+<Cu2+<Fe3+<Ag+。3.总反应式=阳极反应式+阴极反应式(总反应式不出现得失电子,须加上

电解条件)。应用氧化还原反应原理在电化学中的应用原电池和电解池原理等电化学知识是高考的命题重点。原电池和电解

池是建立在氧化还原反应和电解质溶液基础上,借助氧化还原反应实现

化学能与电能的相互转化。备考时,理清氧化还原反应原理,将其应用到

电化学中,有利于分析并解决新型电化学装置的工作原理等问题。一、运用氧化还原反应基本概念分析新型电化学装置1)找出装置的正、负极(或阴、阳极),即找出氧化剂和还原剂。2)结合电解质确定还原产物和氧化产物,书写相应电极反应式,作出相应

判断。1)分析总反应式中各元素化合价的变化情况,找出氧化剂、还原剂及其

对应的还原产物、氧化产物。2)考虑电解质是否参与反应,书写相应电极反应式,作出相应判断。二、运用氧化还原反应得失电子守恒规律解决电化学计算1.原理:电化学反应的实质是氧化还原反应,各电极上转移电子的物质的

量相等(即得失电子守恒)。1)根据得失电子守恒计算①用于串联电路的阴阳两极产物、正负两极产物等的计算。②用于电解混合溶液的分阶段计算。2)根据关系式计算根据得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系,得出计算所需的关

系式。如转移电子为4mol,可构建如下关系式:【例】(2021河北,9,3分)K-O2电池结构如图,a和b为两个电极,其中之一为

单质钾片。关于该电池,下列说法错误的是

(

)+通过,不允许O2通过B.放电时,电流由b电极沿导线流向a电极;充电时,b电极为阳极C.产生1Ah电量时,生成KO2的质量与消耗O2D.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水解题指导本题的突破口为装置图中b电极上的物质变化,由此可判断b

极上O2得电子,发生还原反应,其为正极,故a极为负极。解析放电时负极上K失电子生成K+,K+可通过隔膜,在正极上与O2生成

KO2,A项正确;放电时,电流方向由正极(b极)沿导线流向负极(a极),充电时

b极接电源正极作阳极,B项正确;产生1Ah电量时,两极通过的电子数相

等,设为amol,则负极生成amolK+,正极生成amolKO2(质量为71ag),正

极消耗amol氧气(质量为32ag),生成KO2和消耗O2的质量比值约为2.22,C

项正确;铅酸蓄电池充电反应为2PbSO4+2H2O

Pb+PbO2+4H++2S

,消耗3.9g钾时,转移0.1mol电子,则铅酸蓄电池消耗0.1mol水,质量为1.8

g,D项错误。答案

D创新“隔膜”在化工生产中的创新应用1)“膜”数量变化:单膜→双膜→多膜。2)“膜”种类变化:阴、阳离子交换膜→质子交换膜→高聚物隔膜→双

极隔膜。3)“膜”作用变化:离子交换→物质制备→分离提纯等。1)写出阴、阳(或正、负)两极上的电极反应式。2)依据电极反应式确定该电极附近哪种离子剩余。3)根据电极附近溶液呈电中性,判断离子移动的方向。4)根据离子移动的方向,确定离子交换膜的类型。【例】(2021湖南,10,3分)锌/溴液流电池是一种先进的水溶液电解质电

池,广泛应用于再生能源储能和智能电网的备用电源等。三单体串联锌/

溴液流电池工作原理如图所示:

下列说法错误的是

(

)A.放电时,N极为正极B.放电时,左侧贮液器中ZnBr2的浓度不断减小C.充电时,M极的电极反应式为Zn2++2e-

ZnD.隔膜允许阳离子通过,也允许阴离子通过解析