(新教材人教2023年版选修1)高中化学必背知识点化学反应与电能(填空版 背诵版)

第四章化学反响与电能

第一节原电池

一、原电池的工作原理

1、原电池的构成条件

(1)定义:能把转化为_______________的装置。

(2)实质：利用能自发进展的反响将化学能转化为电能。

(3)构成条件：①两个的电极；②_________________溶液；③形成_________________回

路；④自发进展的反响。

2、试验4-1：锌铜原电池的工作原理

装置示意图

注：盐桥中装有含KC1饱和溶液的琼胶

现象锌片------------,铜片上-------------电流表指针发生----------

能量转换化—转化为

在硫酸锌溶液中，负极一端的—一失去电子形成一—进入溶液

微观探析

在硫酸铜溶液中，正极一端的-------—获得电子变成——-----沉积在铜片上

电子或离子电子：------------极流向_-极

移动方向盐桥：------------移向Z11SO4溶液，------------移向C11SO4溶液

负极：Zn-2e-===Zr2-(------------反响)

工作原理，

正极：Cu2++2e-===Cu(------------反响)

电极反响式

总反响：Zn+CU2-===ZIT++Cu

(1)ZnZnSC)4半电池：在ZnSO,溶液中，锌片渐渐溶解，即Zn被，锌原子失去电子，形

成Zn2+进入溶液，即Zn—2e-===Zn2+；从锌片上释放出的,经过导线流向铜片。

(2)CuCuSC)4半电池：CuSC>4溶液中的Cm+从铜片上得到,为铜单质

并沉积在铜片上，即Cu2++2e-===Cu。

(3)盐桥的作用：电池工作时，盐桥中的_____________会移向ZnS()4溶液，_______________移向C11SO4

溶液，使两溶液均保持电中性。当取出盐桥后，形成断路，反响停顿。

3、原电池工作原理

(1)原理图解

电子沿导线,传递产生电流

发生班化反应)(发生还原反应

极

极

正

ft一

ffl阳

舄为活泼令为不活泼金属

JH离

于

#"/、斯溶解.或注电非金履子

移

向

V向

_而解质溶液

(2)电极名称与反响类型：正极—反响；负极一反响。

(3)电子流向：负极—正极。

(4)电流方向：正极一负极。

(5)离子流向：阳离子T极；阴离子T极。

4、原电池的应用

(1)加快氧化复原反响的速率：构成原电池的反响速率比直接接触的反响速率快。

例如：在锌与稀H2s。4反响时参加少量CuSC)4溶液，C11SO4与锌发生置换反响生成,从而形

成Cu—Zn微小原电池，加快产生的速率。

(2)比较金属活动性强弱

例如：有两种金属a和b,用导线连接后插入稀硫酸中，观看到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可推断

出a是、b是,且金属活动性：«

(3)设计原电池

例如I：2FeCl+Cu===2FeCl+CuCl

322

①化合价上升的物质负极：Qi

②活泼性较弱的物质正极：C

③化合价降低的物质电解质溶液：FeCb

............................-；------------------

CuC

FeCI,部液

一、化学电源概述一次电池

1、化学电源的分类

(1)一次电池：也叫做,放电后不行再充电。

(2)二次电池：又称电池或蓄电池，放电后可以使活性物质获得再生。

(3)燃料电池：连续地将和的化学能直接转化为电能的化学电源。

2、推断电池优劣的主要标准

(1)比能量：或所能输出电能的多少，单位是(W.h>kgT或(W.h>L-1。

(2)比功率：单位质量或所能输出功率的大小，单位是W-kg7或WL-1。

(3)电池可储存时间的长短。

3、化学电池的回收利用

使用后的废弃电池中含有大量的、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、______________等

造成严峻的污染。要进展回收利用。

4、化学电源的进展方向

小型化、供电便利、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如电池、电

池等。

5、一次电池：锌镐干电池

一般锌锦干电池碱性锌镭干电池

悻粉和KOH

示意的浅台物

图MaOj

金H外壳

负极：_____________负极反响物：.

构造正极：_______________正极反响物：_

电解质溶液：______________电解质溶液：_

负极：Zn—2e+2NH+="Zn(NH?)^++2H+负极：Zn+2OH-2e-===Zn(OH)2

工作

正极：

正极：2MnO2+2H++2e-===2MnO(OH)2MnO2+2H.O+2e-===2MnO(OH)+2OH-

原理

总反响：____________________________________总反响：___________________________________

6、二次电池：铅蓄电池

rDTroo.."4曲

2+244+2

(1)负极是,正极是,电解质溶液是溶液。

(2)放电反响原理

①负极反响式是Pb+SO2-—2e-===PbSO；

44

②正极反响式是PbO+4H++SO2-+2e-===PbSO+2H0；

2442

③放电过程中，负极质量的变化是增大,HeSO,溶液的浓度减小。

(3)充电反响原理

①阴极（复原反响）反响式是：PbSO+2e-===Pb4-SO2-；

44

②阳极（氧化反响）反响式是：PbSO+2H0-2e===PbO+4H++SO2；

4224

③充电时，铅蓄电池正极与直流电源相连，负极与直流电源.极相连。口诀:

“负极接负极，正极接正极

7、二次电池：锂离子电池

li.c,I.ICOO,

―i4——

含LiPF”的碳酸岫溶液（无水）

电极电极反响

负极嵌锂石墨（L（Cv）：_

正极钻酸锂（Lie。。2）：.

「Wte.;

总反响

LiC+Li.CoO,^TLiCoO.+C

xyl-x22y

8、氢氧燃料电池是一种清洁高效的燃料电池

（1）根本构造

（2）工作原理

酸性电解质（H2sO4）碱性电解质（KOH）

负极反响2H—4e-+4OH-===4H^O

—2

正极反响0)+4e-+4H*===2H,O

总反响

2H2+O2==2H2O

（3）燃料电池电极的书写

如：CH4碱性（KOH溶液）燃料电池负极反响式书写方法:

第一步确定生成物

4

Lco2-^^cq2-+H2o

故CH4的为CC>M和H2O；

4

其次步确定价态变化及电子转移：CH4-8e——+H20：

第三步依据电解质性质，用0H-使电荷守恒：CH4-8e-+10OH——>CO歹+%。；

第四步最终据氢原子守恒配平H?O的化学计量数：CH4-8e+10OH===00^+7^0«

其次节电解质

一、电解原理

1、试验探究：电解CuCl2溶液

1万一一1

福/、、.南极退涧的淀

事事»粉.化料

电解装置

存在微粒Cu2+、Cl-、H+、OH

通电前

微粒运动自由移动

微粒运动_移向阴极，.—移向阳极

阴极：Cu2++2e-===Cu

电解过电极反响

阳极：2cl-2e===Cq

程分析

通电后电解反响可勺峡心+q

阴极：_

试验现象阳极：①有气泡放出：②_________________:③潮湿

的淀粉碘化钾试纸变为_________________

2、电解和电解池

0电解:使电流通过______________（或熔融电解质）而在阳极、阴极引起反响的过程。

。电解池：将____________转化为的装置（也称电解槽）。

0电解池的构成条件：①直流电源：②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成，

3、电解原理

（1）电极反响类型：阳极-反响；阴极—反响。

（2）电子流向：电源____________极—_____________极；_____________极—电源极。

（3）电流方向：电源____________极—_____________极；_____________极—电源极。

（4）离子流向：阳离子一极；阴离子一极。

二、电解原理的应用

1、电解饱和食盐水的原理

(1)通电前：溶液中的离子是<.

(2)通电后：①移向阳极的离子是______________,C1比OH简洁失去电子，被氧化成°

(3)阳极：2cl--2e-===C[(反响)。

(4)移向阴极的离子是,比_______________简洁得到电子，被复原

成_______________。其中H*是由水电离产生的。

(5)阴极：2H2O+2e-===4f+20H反响)。

(6)总反响：

化学方程式为2NaCl+2H2。=当My+Cq+ZNaOH；

离子方程式为2C1-+2H2。=型『H2T+Q2T+20H-。

2、氯碱工业生产流程

(1)阳离子交换膜电解槽

淡盐水*-=NaOH溶液

粘制憎制TW『，HQ含•少litNaOH)

NaCI溶液交换膜

(2)阳离子交换膜的作用：只允许等阳离子通过，不允许_________________等阴离子及气

体分子通过，可以防止阴极产生的与阳极产生的混合发生爆炸，也能避

开氯气与阴极产生的氢氧化钠反响而影响氢氧化钠的产量。

3、氯碱工业产品及其应用

(1)氯碱工业产品主要有________________盐酸、含氯漂白剂。

(2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、、金属冶炼等领域

中广泛应用。

4、电镀与电解精炼

丁

装置

iliOCuSOM液

CuSO,»»

精炼

电镀

阳极材料镀层金属Cu粗铜（含________________等杂质）

阴极材料镀件金属Fe纯铜

阳极反响Cu-2e-===Cu-Zn-2e===ZretCu-2e===Ci£卜等

阴极反响——

溶液变化硫酸铜溶液浓度保持不变CU2+浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥

5、电冶金

①金属冶炼的本质：使矿石中的_____________获得电子变成的过程。如M，"+”e-===M.

0电解法用于冶炼较活泼的金属（如等），但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。

如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的反响式：阳极：2cl-2e===C^T；阴极：2Na++2e-===2Na

总反响：2NaCl（熔融尸蔓母=2Na+CJ3

电解燧触制化的装置加意图

第三节金属的腐蚀与防护

一、金属的腐蚀

1、金属的腐蚀

（1）概念：金属或合金与四周的______________发生______________反响而引起损耗的现象。其实质是金

属原子电子变为阳离子，金属发生________________反响。

（2）依据与金属接触的______________不同，金属腐蚀可分为两类：

①化学腐蚀：金属与其外表接触的一些物质（如等）直接反响而引起的腐蚀。腐蚀的速率随温度

上升而o

②电化学腐蚀：当的金属与溶液接触时会发生_________________反响,

比较的金属发生氧化反响而被腐蚀。

2、钢铁的电化学腐蚀

类别

析氢腐蚀吸氧腐蚀

M讪质溶痴互二二6H-

t

八----------2

图形描述

钢铁的析氯腐饨示意图钢铁的吸气腐t*示jg图

条件水膜酸性较强水膜酸性很弱或呈中性

负极Fe-2e-===Fe+

正极

2H++2e-==WO9+4e-+2H?O===4OI+

总反响

最终生成铁锈(主要成分为FezC^xH2。)，反响如下：4Fe(0H)+

后续反响2

2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(0H)===Fep/Hp+(3-x)Hp

联系通常两种腐蚀同时存在，但后者更普遍

3、试验探究：电化学腐蚀

试验操作试验现象试验解释

一具支试电f

.J•・，

.9।

i装置中铁、碳和饱和食盐水构成原电池，

导管中__________________

我处水铁钉发生__________________腐蚀

，饭泡过L

加铁打也

tcuso.ttsa

Zn与CuSC>4反响生成Cu,Zn、Cu和稀盐

1①试管中产生气泡的速率

|'|zn'位||酸构成________________,形成____________

腐蚀，速率更______________

)②

二、金属的防护

1、转变金属材料的组成

在金属中添加其他金属或非金属制成性能优异的o如一般钢参加制成

不锈钢，合金不仅具有优异的能且具有良好的。

2、在金属外表掩盖保护层

在金属外表掩盖致密的,将金属制品与四周物质隔开是一种普遍承受的防护方法。如，在钢铁

制品外表喷油漆、涂矿物性油脂、掩盖搪瓷等；电镀锌、锡、铭、银等，利用化学方法、法、

等方式在金属外表形成稳定的。

3、电化学保护法

金属在发生电化学腐蚀时，总是作为原电池（阳极）的金属被腐蚀，作为_______________（阴

极）的金属不被腐蚀，假设能使被保护的金属成为,就不易被腐蚀。

（1）牺牲阳极法

原理：原电池原理

要求：被保护的金属作,活泼性更强的金属作。

应用：锅炉内壁、船舶外壳、钢铁闸门安装镁合金或锌块。

实例试验4-4-1：

如图装置反响一段时间后，往Fe电极区滴入2滴_________色ICJFeCN）』（铁氧化钾）溶液，观看试验现象。

Fez+与［FeUN）4-反响生成带有特征蓝色的KFeF&CN%］沉淀。

试验装置电流表阳极（负极区）阴极（正极区）

有_产生，__蓝色沉淀

现象指针___________Zn溶解

生成

有关反响—Zn-2e-===Zn+2H++2e-===HT

结论溶液中不含____________,铁作正极未被腐蚀

实例试验4-4-2：

培育皿中放入含有NaCl的琼脂，并注入5〜6滴酚猷和K3［Fe（CN）J溶液，取两个2〜3cm的铁钉，用砂纸

擦光，将裹有锌皮的铁钉放入a,缠有铜丝的铁钉放入b。

试验

装置□

ab

现象铁钉四周—铁钉四周生成_铜丝四周—

结论铁作为__________________时易腐蚀，作为______—时未腐蚀

(2)外加电流法

原理:电解池原理

要求:被保护的金属作为,,与电源的,相连。

应用:钢铁闸门，高压线铁架，地下管道连接直流电源的

第四章化学反响与电能

第一节原电池

一、原电池的工作原理

1、原电池的构成条件

(1)定义：能把化学能转化为电能的装置。

(2)实质：利用能自发进展的二工化且血_反响将化学能转化为电能。

(3)构成条件：①两个活泼性不同的电极;②电解质溶液:③形成闭合回路:④自发进展的

氧化后原反响。

2、试验4-1：锌铜原电池的工作原理

装置示意图

注：盐桥中装有含KC1饱和溶液的琼胶

现象锌片渐渐溶解，铜片上仃红色物质生成，电流表指针发生偏转

能量转换化学能转化为电能

在硫酸锌溶液中，负极一端的Zn失去电子形成Zn2-进入溶液

微观探析

在硫酸铜溶液中，正极一端的Cm获得电子变成Cu沉积在铜片上

电子或离子电子：负极流向正极

移动方向盐桥：C1—移向Z11SO4溶液，K+移向CuSC>4溶液

负极：Zn—2e-===Zre+(氧化反响)

工作原理,

正极：Cu2++2e-===Cu(复原反响)

电极反响式

总反响：Zn+Cu2+===Zit++Cu

(1)ZnZnSC)4半电池：在ZnSOq溶液中，锌片渐渐溶解，即Zn被二锌原子失去电子，形成Zm

+进入溶液，即Zn-2e-===Zn2+；从锌片上释放出的电子，经过导线流向铜片。

(2)CUCUSO4半电池：CuSO1溶液中的CU2+从铜片上得到电子，复原为铜单质并沉积在铜片上,

即Cu2++2e-===Cu。

(3)盐桥的作用：电池工作时，盐桥中的_Q_会移向Z11SO4溶液，K移向CuSO&溶液，使两溶液均

保持电中性。当取出盐桥后，形成断路，反响停顿。

3、原电池工作原理

(1)原理图解

电子沿导线,传递产生电流

发生班化反应)(发生还原反应

极

极

正

ft一

ffl阳

舄为活泼令JH为不活泼金属

离

于

#"/、斯溶解.或注电非金履子

移

向

V向

_而解质溶液

(2)电极名称与反响类型：于机T制原反响:位极T氧化反响.

(3)电子流向：负极T正极。

(4)电流方向：正极T负极。

(5)离子流向：阳离子T_L£_极；阴离子T鱼极.

4、原电池的应用

(1)加快氧化复原反响的速率：构成原电池的反响速率比直接接触的反响速率快。

例如I：在锌与稀H2so4反响时参加少量CuSC)4溶液，CuSO］与锌发生置换反响生成Cu,从而形成Cu

一Zn微小原电池，加快产生也的速率。

(2)比较金属活动性强弱

例如I：有两种金属a和b,用导线连接后插入稀硫酸中，观看到a极溶解，b极上有气泡产生。由此可推断

出a是位极、b是一极，且金属活动性：a>bo

(3)设计原电池

例如：2FeCl+Cu===2FeCl+CuCl

322

一、化学电源概述一次电池

1、化学电源的分类

(1)一次电池：也叫做干由池，放电后不行再充电。

(2)二次电池：又称可充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再牛。

(3)燃料电池：连续地将」^_和」的化学能直接转化为电能的化学电源。

2、推断电池优劣的主要标准

(1)比能量：单位盾量或单侑体积所能输出电能的多少,单位是(W.h).kgT或(W-hAL-i。

(2)比功率：单位质量或单位体积所能输出功率的大小,单位是W-kgi或WLr。

(3)电池可储存时间的长短。

3、化学电池的回收利用

使用后的废弃电池中含有大量的重金属、酸和碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严

峻的污染。废弃电池要进展回收利用。

4、化学电源的进展方向

小型化、供电便利、工作寿命长、不需要维护的电池受到人们的青睐。如银氢电池、锂离子电池等。

5、一次电池：锌锦干电池

一般锌镭干电池碱性锌镭干电池

负极：锌负极反响物：锌粉

构造正极：石墨棒正极反响物：二氧化锦

电解质溶液：氯化钱和氯化锌电解质溶液：氢氧化钾

负极：Zn—2e+2NH+===Zn(NH3)^++2H+负极：Zn+20H-2e===Zn(OH)2

工作正极：2MnO+2H++2e===2MnO(OH)cTZHUT/e===ZMnU(UH/TNUti

?正极：2MnO22

原理工।c一八o===zivino(on)-r

总反响：Zn+2NH,Cl+2MnO2===Zn(NH3)2Cj+总反响：Zn+2MnC)2_?

2Mn0(0H)Zn(OH%

6、二次电池：铅蓄电池

放电.

ro-rrou9zrodu4^zn7u

(1)负极是Pb,正极是PbO?,电解质溶液是H：SO1溶液。

(2)放电反响原理

①负极反响式是Pb+SO2-—2e-===PbSO；

44

②正极反响式是PbO+4H++SO2-+2e-===PbSO+2H0；

2442

③放电过程中，负极质量的变化是增大：H2so4溶液的浓度减心

(3)充电反响原理

①阴极（复原反响）反响式是：PbSO+2e-===PtH-SO2；

44

②阳极（氧化反响）反响式是：PbSO+2H0-2e===PbO+4H++SO2•；

4224

③充电时，铅蓄电池正极与直流电源正极相连,负极与直流电源一极相连。口诀：“负极接负极,

正极接正极”。

7、二次电池：锂离子电池

含LiPF”的碳酸能溶液（无水）

电极电极反响

负极嵌锂石墨(Lif、)：LiC、-xe=="Li++C

正极钻酸锂(LiCoC>2):___51coO^+xLi+xe===LiCoC)2

「放电*

总反响LiC+Li.CoO.*^LiCoO.+C

xy1-Jr22y

8、氢氧燃料电池是一种清洁高效的燃料电池

（1）根本构造

（2）工作原理

酸性电解质（H2s。4）碱性电解质（KOH）

负极反响2H?—4e===4H]2H?-4e+4OH===4H,0

正极反响0,+4e+4H+===2H,OO、+4e+2HQ===4OH

总反响

2H2+O2===2H2O

（4）燃料电池电极的书写

如：CH4碱性（KOH溶液）燃料电池负极反响式书写方法:

第一步确定生成物

4^（2%-+凡0

故CH4的最终产物为CO2-^IIH2O；

4

其次步确定价态变化及电子转移：CH4-8e——+H20：

第三步依据电解质性质，用0H-使电荷守恒：CH4-8e-+10OH——>CO歹+%。；

第四步最终据氢原子守恒配平H?O的化学计量数：CH4-8e+10OH===00^+7^0«

其次节电解质

一、电解原理

1、试验探究：电解CuCl2溶液

1万一一1

福/、、.南极退涧的淀

电解装置

存在微粒Cu2+、Cl-、H+、OH

通电前

微粒运动自由移动

微粒运动Cu2+、H*移向阴极,Cl-、OH-移向阳极

阴极：Cu2++2e-===Cu

电解过电极反响

阳极：2。--2-===。27

程分析

通电后电解反响可勺峡心+q

阴极：掩盖一层红色固体

试验现象阳极：①有气泡放出；②闻到刺激性的气味：

③潮湿的淀粉碘化钾试纸变为蓝色

2、电解和电解池

(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化复原反响的过程。

(2)电解池：将电能转化为化学能的装置(也称电解槽)。

(3)电解池的构成条件：①直流电源：②两个电极；③电解质溶液或熔融电解质；④形成闭合问路a

3、电解原理

(1)电极反响类型：阳极T氧化型响:阴极反响。

(2)电子流向：电源负极T阴极:阳极T电源正极。

(3)电流方向：电源正极T阳极:阴极T电源负极。

(4)离子流向：阳离子T阴极:阴离干T阳极。

二、电解原理的应用

1、电解饱和食盐水的原理

口|，卜

(1)通电前：溶液中的离子是Na，、Cl、H、OH。

(2)通电后：①移向阳极的离子是_£」_Qa_，Cl比OH简洁失去电子，被氧化成氯气。

(3)阳极：2cl--2e-===C](氧化反响)。

(4)移向阴极的离子是Na+、H+,H+比Na-简洁得到电子,被复原成氢气。其中H+是由水电

离产生的。

(5)阴极：2H2O+2e-===旦T+2OH(_OL_1S响)。

(6)总反响：

化学方程式为2NaCl+2H2。=野JH2T+CI2T+2NaOH；

离子方程式为2C1-+2H

2、氯碱工业生产流程

(1)阳离子交换膜电解槽

C%Ha

粘制嬴『含少址Na<)H)

NaCT交换腴

(2)阳离子交换膜的作用：只介许Na+等阳离子通过,不允在等阴离子及气体分子通过，

可以防止阴极产牛的氯与陌极产牛的氯气混合发生爆炸,也能避开氯气与阴极产生的氢氧化钠

反响而影响氢氧化钠的产量。

3、氯碱工业产品及其应用

(1)氯碱工'业产品主.要有NaOH、C%、也、盐酸、含氯漂白剂。

(2)电解饱和食盐水为原理的氯碱工业产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金

属冶炼等领域中广泛应用。

4、电镀与电解精炼

CuSO储液

精炼

电镀

阳极材料镀层金属Cu粗铜（含锌、银、金等杂质）

阴极材料镀件金属Fe纯铜

阳极反响Cu-2e===Cu+Zn—2e--=Zn，、Cu—2e--Cu•等

阴极反响CU2-+2C=二二CUCu2++2e-===Cu

溶液变化硫酸铜溶液浓度保持不变CU2+浓度减小，金、银等金属沉积形成阳极泥

5、电冶金

（1）金属冶炼的本质：使矿石中的金属离子获得电子变成金属单质的过程。如M，，++〃e-===M

（2）电解法用于冶炼较活泼的金属（如钾.钠，镂・铝警）,但不能电解其盐溶液，应电解其熔融态。

如：电解熔融的氯化钠可制取金属钠的反响式：阳极：2cl--2e-===C-；阴极：2Na++2e-===2Na总

反响：2NaCl（熔融户里解=2Na+Cl%。

电解熔触制化衲装置示虐图

第三节金属的腐蚀与防护

一、金属的腐蚀

1、金属的腐蚀

（1）概念：金属或合金与四周的气体或液体发生氧化叁原反响而引起损耗的现象。其实质是金属原

子工子变为阳离子，金属发生戴」坦响.

（2）依据与金属接触的勺体或液体不同,金属腐蚀可分为两类：

①化学腐蚀：金属与其外表接触的一些物质（如0二、。二、SO：等）直接反响而引起的腐蚀。腐蚀的速率随

温度上升而加快。

②电化学腐蚀：当不纯的金属与电解质溶液接触时会发生原电池反响,比较活泼的金属

发生氧化反响而被腐蚀。

2、钢铁的电化学腐蚀

类别

析氢腐蚀吸氧腐蚀

M讪质溶痴互二二6H-

图形描述

钢铁的析氯腐饨示意图钢钱的啖林腐性示意图