高考化学（苏教版）一轮复习《专题电能转化为化学能-电解+金属的腐蚀与防护+原电池》课件

［考纲展示］1.了解原电池的工作原理，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。第二单元化学能转变为电能——原电池一、原电池1．概念：把

转化为

的装置。2．构成条件(1)有两种

作电极(常见为金属或石墨)。(2)将电极插入

中。(3)两电极间构成闭合回路。3．工作原理如图是Cu－Zn原电池，请填空：化学能电能不同材料电解质溶液[主干知识](1)电极负极为

，正极为

。(2)电极反应负极：

，正极：

。(3)电子方向和电流方向电子从

流出经外电路流入

；电流从

流出经外电路流入

。(4)离子的迁移方向电解质溶液中，阴离子向

迁移，阳离子向

迁移。(5)两种装置的比较装置Ⅰ中还原剂Zn与氧化剂Cu2＋直接接触，易造成能量损耗；装置Ⅱ能避免能量损耗；装置Ⅱ中盐桥的作用是提供离子迁移通路，导电。ZnCuZn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu负极正极正极负极负极正极将Ⅱ中盐桥换成铜导线是否可行？提示：不可行。原电池放电时，电子走陆路(导线)，离子走水路(溶液)，外电路是电子的定向移动，内电路(溶液中)是阴、阳离子的定向移动，电子不通过内电路。盐桥是离子迁移通路，离子不能通过导线迁移。二、化学电源的种类及其工作原理1．一次电池(碱性锌锰干电池)碱性锌锰干电池的工作原理如图：2．二次电池(以铅蓄电池为例)3．燃料电池(1)氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池(2)燃料电池的电极本身不参与反应，燃料和氧化剂连续地由

供给。外部充电电池在放电和充电时的反应是否是可逆反应？提示：充放电的反应不能理解为可逆反应(充、放电反应条件不同)。[自我诊断]1．构成原电池的两极材料必须是活泼程度不同的金属。(×)2．在Mg—Al—NaOH溶液组成的原电池中，因Mg比Al活泼，故Mg作负极。(×)3．铅蓄电池放电时的负极和充电时的阳极均发生氧化反应。(√)4．燃料电池的反应条件是燃烧。(×)5．氢氧燃料电池的电解质溶液对总反应无影响。(√)6．铅蓄电池工作时负极质量减小。(×)1．关于如图所示装置的叙述正确的是(

)A．铜是阳极，铜片上有气泡产生B．铜片质量逐渐减少C．电流从铁片经导线流向铜片D．氢离子在铜片表面被还原原电池电极的判断及电极反应式的书写解析：由所给图示可知Fe为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2。原电池只分正极、负极，不用阳极、阴极表示，电流与电子流动的方向相反。答案：D1．正、负极的判断2．电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写(2)复杂电极反应式的书写如CH4酸性燃料电池中，有关反应式为：总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O正极反应式：2O2＋8H＋＋8e－===4H2O则负极反应式：CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋[特别提醒](1)原电池中放出的气体一定是H2。(2)书写电极反应式时，注意介质是否参加反应。碱性介质的电极反应中不能出现H＋，酸性介质的电极反应中不能出现OH－，水溶液中不能出现O2－。(3)负极本身不一定都参加反应，如燃料电池中，作为负极的材料本身并不参加反应。(4)电子从负极经外电路流向正极，但电子不能通过电解液，是通过阴阳离子的移动形成闭合回路。(5)用总电极反应减去一极的电极反应时，须在两式电子转移数相等的前提下进行。[典例1]某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2===2H2O。下列有关说法正确的是(

)A．电子通过外电路从b极流向a极B．b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C．每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2D．H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极[解析]

由图示知充入H2的a极是负极，充入O2的b极是正极，电子应由a极通过外电路流向b极；电池内部阳离子即H＋移向正极，正极即b极的电极反应式应为：O2＋4H＋＋4e－===2H2O，故A项、B项错误，D项正确。C项没有指明标准状况，故C项错误。[答案]

D1.(2013年高考新课标全国Ⅱ卷)“ZEBRA”蓄电池的结构如图所示，电极材料多孔Ni/NiCl2和金属钠之间由钠离子导体制作的陶瓷管相隔。下列关于该电池的叙述错误的是(

)A．电池反应中有NaCl生成B．电池的总反应是金属钠还原三价铝离子C．正极反应为：NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－D．钠离子通过钠离子导体在两电极间移动解析：结合蓄电池装置图，利用原电池原理分析相关问题。A项，在负极Na失电子生成Na＋，正极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋

2Cl－，故电池反应中有NaCl生成；B项，电池的总反应是金属钠还原二价镍离子；C项，正极上NiCl2发生还原反应，电极反应为NiCl2＋2e－===Ni＋2Cl－；D项，钠在负极失电子，被氧化生成Na＋，Na＋通过钠离子导体在两电极间移动。答案：B原电池在化工、农业生产及科研中的应用2．Li－SOCl2电池可用于心脏起搏器的电源，其电池总反应式为4Li＋2SOCl2===4LiCl＋S＋SO2，则Li(

)A．为负极，发生氧化反应B．为正极，发生氧化反应C．为正极，发生还原反应D．为负极，发生还原反应解析：由电池总反应可知Li由0价变成＋1价，化合价升高，发生氧化反应，失电子，故作负极。答案：A1．加快氧化还原反应速率一个自发的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大，例如Zn与稀硫酸反应时加入少量的CuSO4溶液能使产生氢气的速率加快。2．比较金属活泼性强弱金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的活泼。3．用于金属的防护使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。例如，保护铁质输水管或钢铁桥梁，可用导线将其和一块锌块相连，使Zn作原电池的负极。4．设计制作化学电源(1)首先将氧化还原反应分成两个半反应。(2)根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正负极材料和电解质溶液。[典例2]某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：方案Ⅰ：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为_________________________________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面的方框内画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。正极：_________________________________________________；负极：_________________________________________________。方案Ⅲ：结合你所学的知识，帮助他们再设计一个验证Fe、Cu活动性的简单实验方案(与方案Ⅰ、Ⅱ不能雷同)____________________

__________________________________，用离子方程式表示其反应原理：______________________________________________________。方案Ⅳ：请运用所给电极材料和电解质溶液并结合原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。请写出电极反应式，负极______________，正极______________，并在方框内画出实验装置图，标出正、负极。[解析]

方案Ⅰ：铁可以和稀硫酸(或稀盐酸)反应生成H2，而Cu在金属活动性顺序表中位于H的后面，不能置换出酸中的氢。方案Ⅱ：利用原电池原理证明金属活动性Fe>Cu，可以把铁片作为原电池的负极，铜片作为原电池的正极，稀硫酸作电解质溶液，按要求组成闭合回路，画出装置图，并写出相应的电极反应式。也可以设计盐桥组成原电池。方案Ⅲ：可以利用金属与盐溶液的置换反应验证金属的活泼性。把铁片插入CuSO4溶液中观察现象。方案Ⅳ：利用Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋设计原电池。[答案]

方案Ⅰ：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑方案Ⅱ：正极：2H＋＋2e－===H2↑或Cu2＋＋2e－===Cu负极：Fe－2e－===Fe2＋方案Ⅲ：把一个光洁的铁片插入到CuSO4溶液中，观察现象Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu方案Ⅳ：Cu－2e－===Cu2＋

2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋2.(2014年合肥模拟)根据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===

Cu2＋(aq)＋2Ag(s)设计的原电池如图所示，其中盐桥为琼脂­饱和KNO3盐桥。请回答下列问题：(1)电极X的材料是________；电解质溶液Y是________；(2)银电极为电池的________极，写出两电极的电极反应式：银电极：_______________________________________________；X电极：_______________________________________________。(3)外电路中的电子是从________电极流向________电极。(4)盐桥中向CuSO4溶液中迁移的离子是____(填序号)。解析：根据题给原电池反应可知，负极材料为铜，正极材料为Ag。答案：(1)铜AgNO3溶液(2)正2Ag＋＋2e－===2Ag

Cu－2e－===Cu2＋(3)铜(X)

Ag

(4)B1．新型电池“放电”时正、负极的判断2．可充电电池电极方程式的书写可充电电池有充电和放电两个过程，放电发生的是原电池反应，充电发生的是电解反应。充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。以铅蓄电池为例，该过程可结合图示分析。新型电池和可充电电池

由此可见，放电过程中，作为负极的Pb需转化成PbSO4，铅化合价升高，被氧化，Pb为负极；当放电完毕时，可看作Pb极转化成了PbSO4，充电时需让PbSO4转化为Pb，铅的化合价降低，被还原，PbSO4一极为阴极，所以，放电时的负极就是充电时的阴极，同理可分析放电时：即放电时的正极就是充电时的阳极，如图。【典例】铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是(

)A．该电池的电解质溶液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为FeB．该电池放电时，负极反应为：Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C．该电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D．该电池充电时，阳极反应为：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O[思维点拨]解答本题时应注意该电池放电时为原电池，失去电子的为负极反应；充电时为电解池，失去电子的为阳极反应。[解析]

[答案]

C本小节结束请按ESC键返回［考纲展示］1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应式和电池反应方程式。2.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。第三单元电能转化为化学能——电解金属的腐蚀与防护[主干知识]一、电解原理1．电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起

的过程。2．电解池(电解槽)电解池是把

的装置。氧化还原反应电能转化为化学能3．电解池的组成和工作原理以电解CuCl2溶液为例：二、电解原理的应用有如图的电解池装置：氧化

a

(2)电解时，电子从电源

沿导线流入电解池的

，再从电解池的

流出，并沿导线流回电源的

。(3)若用该装置给铁钉镀铜，则a极为

，b极为

，电解质溶液应为

溶液。(4)若用该装置电解精炼粗铜，则

作a极，

作b极，电解质溶液应为

溶液。一段时间后溶液中c(Cu2＋)

，粗铜中的

等沉淀至阳极底部，形成阳极泥。电解是物理变化，还是化学变化？提示：电解过程发生氧化还原反应，故是化学变化。阳极负极阴极正极CuCuSO4纯铜粗铜CuSO4减小Ag、Au、Pt铁钉三、金属的腐蚀与防护1．金属腐蚀的本质金属原子

电子变为金属阳离子，金属发生

反应。2．化学腐蚀与电化学腐蚀(1)

腐蚀有电流产生。(2)金属的

腐蚀比较普遍，而且危害性大，腐蚀速率快。3．钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀如图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。失去氧化电化学电化学(1)红墨水柱

高

低，两试管的相同的电极反应是：

。(2)a中发生

腐蚀，正极反应为：

；(3)b中发生

腐蚀，正极反应为：

。(4)金属的电化学腐蚀以

腐蚀为主。4．金属腐蚀由快到慢的规律下列各烧杯中液体均为海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为

。左右Fe－2e－===Fe2＋吸氧O2＋4e－＋2H2O===4OH－析氢2H＋＋2e－===H2↑吸氧④②①③⑤5．金属的电化学防护(1)如图，保护铁，铁作

极，锌作

极，此种方法叫

保护法(2)外加直流电源，使被保护的金属与电源的

极相连，此种方法叫

保护法。正负牺牲阳极的阴极负外加电源的阴极铜在酸雨较严重的地区发生的是析氢腐蚀还是吸氧腐蚀？为什么？提示：吸氧腐蚀。铜位于金属活动顺序表氢以后，不能以酸溶液中置换出H2。而是发生吸氧腐蚀生成Cu2(OH)2CO3。[自我诊断]1．电解质溶液的导电过程就是电解质溶液被电解的过程。(√)2．Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑可以设计成电解池，但不能设计成原电池。(√)3.下图电解池在工作中，其阳极发生的反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑。(×)4．电解精炼粗铜时电解质溶液中离子的浓度不变。(×)5．用石墨做电极电解CuSO4溶液，通电一段时间后，欲使电解液恢复到原状态，应向溶液中加入适量的CuO而不是Cu(OH)2。(√)6．镀层损坏后镀锌铁(白铁皮)比马口铁(镀锡铁)更耐腐蚀。(√)1．下列各装置中，在铜电极上无气体产生的是(

)解析：A、C、D三项中，Cu均作电解池的阴极，电极反应均为：2H＋＋2e－===H2↑；B项，Cu作阳极，电极反应为：Cu－2e－===

Cu2＋。答案：B电极产物的判断1．电解质溶液中离子的流向2．阳极产物(先看阳极材料、再看阴离子放电顺序)3．阴极产物(看阳离子得电子能力，与电极材料无关)[特别提醒](1)Al3＋、Mg2＋、Na＋、Ca2＋、K＋只有在熔融状态下放电。(2)电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程，是化学变化。(3)在水溶液中，含氧酸根和活泼金属离子一般不放电，而是OH－和H＋放电。4．电极反应式的书写(1)首先判断阴、阳极，分析电极材料，判断是电极材料放电还是溶液中的离子放电。阳极为金属活性电极时，电极材料放电。(2)再分析溶液中的离子种类，根据离子放电顺序，分析电极反应，并判断电极产物，写出电极反应式。5．电解离子方程式的书写(1)必须在等号上标明通电。(2)只是电解质被电解，电解化学方程式中只写电解质及电解产物。[特别提醒](1)书写电解化学方程式时，首先看清是电解的是水溶液还是熔融电解质。(2)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OH－放电，但在书写总反应式时要将反应物中的H＋或OH－均换成水。[典例1]

(2013年高考浙江卷)电解装置如图所示，电解槽内装有KI及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。下列说法不正确的是(

)A．右侧发生的电极反应式：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－[答案]

D1．(2012年高考安徽卷)某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。答案：D电解类型及有关计算2．用铂做电极电解相同浓度的盐酸和硫酸，电解一段时间后，下列说法可能正确的是(

)A．盐酸和硫酸的浓度都增大B．盐酸和硫酸的浓度都减小C．盐酸的浓度减小，硫酸的浓度增大D．盐酸的浓度增大，硫酸的浓度减小答案：C1．用惰性电极电解电解质溶液2.分析实验现象(1)分析电极及电极区的pH及实验现象时，要从电极反应式入手，如电解CuSO4溶液，阳极发生4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，OH－浓度减小，酸性增强；3．有关电化学的计算电解池中有关量的计算或判断主要包括以下几方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒，有如下解题方法：(1)根据电子守恒法计算：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。(2)根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式计算。(3)根据关系式计算：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：4e－～4Ag～2Cu～2Cl2～2H2～O2～4H＋～4OH－[特别提醒](1)电解过程中产生的H＋或OH－，其物质的量等于转移电子的物质的量。(2)在电解池中阳极生成的气体一般是O2或Cl2，阴极生成的气体一定是H2。(3)电解后要恢复原电解质溶液的浓度，可以按：“析出什么，加上什么”的思路，加上适量某物质，该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。如用惰性电极电解CuSO4溶液时，若要恢复原溶液，可加入CuO、CuCO3，而不是Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3。(4)Fe3＋的放电能力大于H＋，其放电反应为Fe3＋＋e－===Fe2＋，而不是Fe3＋＋3e－===Fe。A．d极为阴极B．若利用甲池精炼铜，b极应为粗铜[答案]

B2．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1mol碱式碳酸铜[Cu2(OH)2CO3]后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量是(

)A．0.8mol

B．0.6molC．0.5mol D．0.4mol答案：B1．污水处理——电浮选凝聚法(1)实验装置：电解原理的应用(2)化学反应：阳极：Fe－2e－===Fe2＋，2H2O－4e－===4H＋＋O2↑，4Fe2＋＋10H2O＋O2===4Fe(OH)3↓＋8H＋阴极：2H＋＋2e－===H2↑(3)原理及操作：接通直流电源后，与直流电源正极相连的阳极铁失去电子生成

Fe2＋，进一步被氧化，并生成Fe(OH)3沉淀，Fe(OH)3有吸附性，可吸附污物而沉积下来，具有净化的作用；与直流电源负极相连的阴极产生H2，气泡把污水中的悬浮物带到水面形成浮渣层，积累到一定厚度时刮去(或撇掉)浮渣层，即起到了浮选净化的作用。2．