高二化學能與電能的相互轉化

1、高三化學能與電能的相互轉化學習目標：1 .了解原電池和電解池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式.(銅鋅原電池原理、飽和氯化鈉溶液、氯化銅溶液、水的電解)2 .了解常見化學電源的種類及其工作原理.3 .理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因，金屬腐蝕的危害，防止金屬腐蝕的措施考試熱點1 .原電池的工作原理，電極反應及電池反應方程式的分析與判斷的考查.2 .電解池的工作原理、電極反應、電池反應方程式的書寫、電極產物的判斷及結合兩極電子 守恒進行簡單計算的考查.3 .以化學電源為背景考查原電池原理.4 .結合實際生產、生活考查金屬的電化學腐蝕及其危害與防護新授過程一調整狀態(tài)二檢查作業(yè)回顧上節(jié)內容三 新

2、授(談話互動啟發(fā)) 知識規(guī)律方法1.原電池(1)概念：將 轉化為 的裝置.(2)本質：自發(fā)的氧化還原反應.(3)裝置：以鋅銅原電池為例填表電極電極材料電極反應反應類型得失電子的粒 子電子流動力 向負極正極(4)構成條件：有 的電極；有電解質溶液；形成閉合回路.思考1在原電池中，離子如何移動？2原電池的形成會加快化學反應速率，為什么？例1.判斷下列幾個學生設計的裝置，能形成原電池的是,指出正負極,寫出電極反()D .氫離子在銅片表面被還原例2 (05上海).關于如右圖所示裝置的敘述，正確的是A.銅是陽極，銅片上有氣泡產生B.銅片質量逐漸減少C.電流從鋅片經導線流向銅例3.飛船上使用的氫氧燃料電池

3、，其電池反應為：2H2+O2=2H2O,電解質溶液為 KOH溶液，反應保持在較高溫度，使 H2O蒸發(fā)，則下列敘述中正確的是()A.此電池能發(fā)出藍色火焰B. H2為正極，O2為負極C.工作時，電解質溶液的pH不斷減小D.電極反應的負極：2H2 + 4OH- 4e=4H2O;正極：O2 + 2H2O + 4e- =4OH例 4 (11 上海)AS29 和 HNO3 有如下反應： As2s3+ 10H+ 10NO3 =2HAsO4+ 3S+10NO2 T +2H2O若生成2mol H3ASO4,則反應中轉移電子的物質的量為 。若將該反應設計成一原電池，則NO2應該在 (填 正極”或 負極”)附近逸出

4、。2.原電池正、負極的判斷方法(1)根據組成原電池的兩極材料判斷一般是活動性較強的金屬為負極，活動性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。(2)根據電流方向或電子流動方向判斷電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。(3)根據原電池中電解質溶液內離子的定向移動方向判斷在原電池的電解質溶液內，陽離子移向正極，陰離子移向負極。(4)根據原電池兩極發(fā)生的變化來判斷原電池的負極總是失電子發(fā)生氧化反應，正極總是得電子發(fā)生還原反應。總結：原電池兩極的判斷方法：活潑金屬一發(fā)生氧化反應一向外線路提供電子一原電池的負 極；不活潑金屬(或石墨)一發(fā)生還原反應一接受外線路提供的電子一原電池的正極。3原電池原理

5、的應用(1.)加快氧化還原反應速率(2) .比較金屬的活動性強弱(3) .設計原電池例5利用Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag的氧化還原反應可設計原電池，畫出裝置圖，指出 正負極，標出電子的流向。若氯化鐵溶液與銅反應？規(guī)律考點2金屬的腐蝕與防護1.金屬的腐蝕化學腐蝕電化學腐蝕條件一金屬與干燥氣體或非電解質直接接觸不純金屬或,合金跟電解質溶液接觸特點無電流產生后電流產生本質金屬失電子變成金屬陽離子而被氧化(Ml- ne-=Mn+)金屬被氧化的過程較活潑的金屬被氧化的過程相互關系兩種腐蝕往往同時發(fā)生，但電化學腐蝕更晉遍，危害更嚴重2.析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較析氫腐蝕吸氧腐蝕工件金屬在較強

6、的酸性溶液中金屬在中性或酸性 很弱的溶液中“極 ，應一，一2 +負極(Fe) : Fe-2e-= Fe正極(C) : 2H +2e-= H2T負極(Fe):2Fe-4e-= 2Fe2 +正極(C):2H2a O2+ 4e-= 4OH-"生情況相對較少腐蝕速率一般較快非常普遍腐蝕速率一般較慢“系兩種腐蝕常相繼發(fā)生，吸氧腐蝕為主思考1依據金屬腐蝕的本質；設計金屬防護的方法2已知鐵釘燒杯試管和電解質溶液；設計實驗探究鐵釘的腐蝕是析氫腐蝕還是吸氧腐 蝕？3.金屬的防護(1)加防護層，如在金屬表面加上耐腐蝕的油漆、搪瓷、陶瓷、瀝青、塑料、橡膠及電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。(2)電化學防護犧牲負

7、極的正極保護原電池原理正極：被保護的金屬設備。負極：比被保護的金屬活潑的金屬。外加電流的陰極保護一一電解原理陰極：被保護的金屬設備。陽極：惰性電極(3)添加緩蝕劑。例1.右圖表示的是鋼鐵在海水中的銹蝕過程，以下有關說法正確的是Fe2+ 海水 O2 OHFee 7A.B.C.D.該金屬腐蝕過程為吸氫腐蝕正極為C,發(fā)生的反應為氧化反應在酸性條件下發(fā)生的是吸氧腐蝕例2 （09上海）.右圖裝置中，U型管內為紅墨水,a、b試管內分別盛有食鹽水和氯化錢溶正極反應為：O2 + 2H2O + 4e - 4O+13液，各加入生鐵塊，放置一段時間。下列有關描述錯誤的是A.生鐵塊中的碳是原電池的正極B.紅墨水柱兩邊

8、的液面變?yōu)樽蟮陀腋?+C.兩試管中相同的電極反應式是：Fe 2e FeD. a試管中發(fā)生了吸氧腐蝕， b試管中發(fā)生了析氫腐蝕例3 （06上海）.將純鋅片和純銅片按圖示方式插入同濃度的稀硫酸中一段時間，以下敘述正確的是（）A.兩燒杯中銅片表面均無氣泡產生B.甲中銅片是正極，乙中銅片是負極C.兩燒杯中溶液的pH均增大D.產生氣泡的速度甲比乙慢電極反應電流方向:陽離子陰離子考點3電解原理1 .電解：使直流電通過電解質溶液或熔融的電解質, 在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程.電解時， 電能轉變?yōu)榛瘜W能.2 .電解池（槽）：通過直流電能引起氧化還原反應, 使電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置（1）構成條件及電極名稱

9、判斷.電解質溶液或熔融電解質冬件申極陽極：接電源正極陰極：接電源負極外加直流電源（2）電極反應:陽極：發(fā)生氧化反應陰極：發(fā)生還原反應電源正極陽極 氧化反應 溶液中陰極離子定向移動：陽離子電子流動方向與電流相反.陰極還原反應負陽極.(3)電子和離子移動方向電子：從電源負極流向電解池的陰極；從電解池的陽極流向電源的正極。離子：陽離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽極思考1.為什么說電解質溶液導電過程就是電解過程？2電離和電解有何不同？3電解規(guī)律 (1)放電順序(2)用惰性解電極電解電解質的溶液(3)活性電極作陽極(4)用惰性解電極電解熔融的離子化合物例1 (11上海).用電解法提取氯化銅廢液

10、中的銅，方案正確的是A.用銅片連接電源的正極，另一電極用鉗片B.用碳棒連接電源的正極，另一電極用銅片祝你成功直流電源茗C.用氫氧化鈉溶液吸收陰極產物D.用帶火星的木條檢驗陽極產物例2 (07上海).某學生設計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實驗。濾紙先用氯化鈉、無色酚酗:的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉗片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現紅色字跡。據此，下列敘述正確的是A.鉛筆端作陽極，發(fā)生還原反應B.鉗片端作陰極，發(fā)生氧化反應C.鉛筆端有少量的氯氣產生D. a點是負極，b點是正極3、電解原理的應用電解飽和食鹽水 電極反應：陽極 2Cl 2e = Cl2 T陰極：2H+ +2e = H2 T(

11、2)總反應方程式：2NaCl+ 2H2O =2NaOH+Cl2 +H2T(3)應用：氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣、氫氣。電鍍銅或電解精煉銅(1)兩極材料：待鍍金屬或精銅做陰極，鍍層金屬或粗銅做陽極。(2)電極反應：陽極：Cui 2e-=Cu2+陰極：Cu2+2e-=Cu電解冶煉鈉(電解熔融NaCl)電極反應：陽極： 2Cl- 2e-=Cl2T 陰極：2Na+2e-=2Na總反應方程式：2NaCl=2Na+ Cl2 T應用：冶煉Na、Mg Al等活潑金屬。例1. （2011 南京調研）圖兩個裝置中，液體體積均為200 mL,開始工作前電解質溶液的濃度均為0.5 mol/L ,工作一段時間后，測得有 0.

12、02 mol電子通過，若忽略溶液體積的變 化，下列敘述正確的是（）A.產生氣體體積:B.中陰極質量增加，中正極質量減小C.電極反應式：中陽極：4O+ 4e =2H2a 02T中負極：2H+ + 2e =H2TD.溶3的pH變化：減小，增大例2.某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使C12被完全吸收制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如下圖所示的裝置,則對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是A. a為正極，b為負極；NaClO和NaClB. a為負極，b為正極；NaClO和NaClC. a為陽極，b為陰極；HClO和NaClD. a為陰極，b為陽

13、極；HCl例3.某同學按右圖所示的裝置進行電解實驗。下列說法正確的是A.電解過程中，銅電極上有 hk產生 、一 一、一 r 一，電解.B.電解初期，主反應萬程式為：Cu+ HaSQ=CuSO+ H4C.電解一定時間后，石墨電極上無銅析出D.整個電解過程中， U的濃度不斷增大例4.下列描述中，不符合生產實際的是A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極B.電解法精煉粗銅，用純銅作陰極C.電解飽和食鹽水制燒堿，用涂饃碳鋼網作陰極D.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極例5 （11閘北）關于如右圖所示裝置的敘述中正確的是A.若僅閉合K2,鐵極的電極反應式：Fe - 2e-Fe2+B.若僅閉合K2,炭極上發(fā)生還

14、原反應FeC.若僅閉合K,電子由炭極沿導線流向鐵極D.若僅閉合 K,炭極的電極反應式：2H2O+O+4ef40H四 課堂總結： 關聯整合 三句一圖 思維導圖五默想記憶 表達電極名稱：陰極-電極反應式:Cu-'+2e電板反應類型;還原反應一Cu(l溶液11極名稱：陽極電極反應式:2Q-H2f+心電極反應類型： 卑化反應電廣氧化反應 、 Zn-*Zn2+2c- 鋅不斷溶解>陰離F<soi-)移向電解質溶液(CuS04)陽離子 (C儼) 移向還原反應 Cu3+2e*Cu 銅本身不變六鞏固練習1由銅、鋅片和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質溶液的pHA .不變 B .先變小后變大C

15、.逐漸變大D .逐漸變小2若在銅片上鍍銀時，下列敘述正確的是將銅片接在電池的正極上，將銀片接在電源的正極上，在銅片上發(fā)生的反應是：Ag+e=Ag,在銀片上發(fā)生的反應是：4OH-4e-=Q+2H2O,需用 CuSO溶液，需用 AgNO溶液作電解液()A.B.C.D.3:把a、b、c、d四塊金屬片浸人稀酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極，c、d相連時，電流由 d到c; a、c相連時c極上產生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的順序為A. a>b>c>d B_a>c>d>b C . c>a>

16、b>d D.b>d>c>a4.某原電池總反應離子方程式為2Fe3+ + Fe=3Fe2+ ,能實現該反應的有A.正極為銅，負極為鐵，電解質溶液為FeC2溶液B.正極為銅，負極為鐵，電解質溶液為Fe(NO3)3溶液C.正極為鐵，負極為鋅，電解質溶液為Fe2(SQ)3溶液D.正極為銀，負極為鐵，電解質溶液為CuSQ溶液5(11海南).一種充電電池放電時的電極反應為H2+2OH- 2e-=2H2QNiO(OH)+H 2O+e=Ni(OH) 2+OH當為電池充電時，與外電源正極連接的電極上發(fā)生的反應是A. H 2O的還原B. NiO(OH)的還原C. H2的氧化D. NiO(O

17、H)2的氧化pH=4的雨水和生鐵片。6 （11虹口）.下圖裝置中，小試管內為紅墨水，具支試管內盛有觀察：開始導管內液面下降，一段時間后導管內液面回升，略高于小試管液面。以下有生鐵片紅墨水關解釋合理的是A.生鐵片中的碳是原電池的陽極，發(fā)生還原反應B.雨水酸性較強，生鐵片僅發(fā)生析氫腐蝕C.墨水回升時，碳極反應式為：O + 2H 20 + 4e - 4OHD.具支試管中溶液pH逐漸減小7 .實驗室中制取氫氣，最好的方法是 （）。A .純鋅與稀硫酸反應B .純鋅與濃硫酸反應C .純鋅與稀鹽酸反應D .粗鋅（含銅、銀）與稀硫酸反應8（11奉賢）、研究發(fā)現銅具有獨特的殺菌功能，能較好地抑制病菌的生長。工業(yè)

18、上銅冶煉大致可分為：富集：將硫化物礦石進行浮選；焙燒，主要反應為：2CuFeS+4Q-CubS+3SO+2FeO（爐渣）；制粗銅，在 1200c主要的反應為：2CWS+3Of2Cu2O+2SQ 2C&O+C12Sf6Cu+SOT ;電解精煉，在陰極得到精銅。下列說法不正確的是A.上述生產過程中的尾氣可以通入氨水中，生產氮肥8 .電解精煉時，粗銅應與外電源的正極相連C.反應2Ci2O+CuS-6CU+SOT中的CuO是氧化劑D.每生產6mol Cu ,理論上需消耗 11moi O29、下列事實不能用原電池的知識來解釋的是A輪船水線以下的船殼上鑲嵌有一定量的鋅塊B鍍鋅的鐵制品比鍍錫的鐵制品

19、耐用C鋁片不用特殊方法密閉保存D鋅跟稀硫酸反應時，滴入少量硫酸銅溶液后，反應速率加快10、如圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中,鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細絲，使之平衡.小心地從燒杯中央滴入CuSQ溶液A.加熱C.滴加少量CuSQ溶液片刻后可觀察到的現象是 （）A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定B.保持平衡狀態(tài)變化.鐵圈向下傾斜D.銀圈向下傾斜11據報道，我國擁有完全自主產權的氫氧燃料電池車將在北京奧運會期間為運動員提供服務.某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液，下列有關該電池的敘述不正確的是A.正極反應式為： O2 + 2H2O+4e =4OHB.工作一段時間后，電解液中KOH的物質的量不變C.該

20、燃料電池的總反應方程式為：2H2+。2=2吐。D.用該電池電解 CuC2溶液，產生2.24 L C2（標準犬況）時，有0.1 mol電子轉移12 .等質量的兩份鋅粉 a、b,分別加入過量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO4溶液,如圖表示產生H2的體積（V）與時間的關系，其中正確的是（）13 .用鐵片與稀硫酸反應制氫氣時，下列措施不能使反應速率加快的是B.不用稀硫酸，改用 98%的濃硫酸D.不用鐵片，改用鐵粉14 （11楊浦）.如圖，在置于空氣的容器里盛有NaCl溶液，再放入纏繞銅絲的鐵釘，下列敘述錯誤的是A.銅絲上發(fā)生的反應為：O2+4e+2H2O-4OH二二二'B.鐵釘上發(fā)生的反

21、應為：Fe-3e- Fe3+姿'=、C. NaCl的存在能加快鐵釘的腐蝕速率/D. 一段時間后鐵釘上出現紅棕色物質,.15. （14分）電解原理在化學工業(yè)中有廣泛的應用。右圖表示一個電解池，裝有電解液a；又Y是兩塊電極板，通小過導線與直流電源相連。請回答以下問題：.（1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各南聚幾滴酉曲試液，則：電解池中X極上的電極反應式為 ?在X極附近觀察到的現象是 。 電解液中向X極方向移動的離子是 。Y電極上的電極反應式為 ?檢驗該電極反應產物的方法是 (2)如要用電解方法精煉粗銅，電解液 a選用CuSO溶液，則：X電極的材料是 ,

22、電極反應式為 。Y電極的材料是 ,電極反應式為 溶液中的c(Cu2+)與電解前相比 (填“變大”、“變小”或“不變”)。(3)如利用該裝置實現鐵上鍍鋅，電極X上發(fā)生的反應為 ,電解池盛放的電鍍液可以是 或(只要求填兩種電解質溶液)。16. (1)2H+ + 2e一>H2T 有氣體放出，溶液變紅NsT、H2Cl 一一Cl2 T + 2e 把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在Y電極附近，試紙變藍色，說明生成了 C122+(2)純銅 Cu +2e > Cu粗銅 Cu> Cuf+2e變小(3)Zn 2+ 2e ->Zn ZnCl2 ZnSQ(答案不惟一，合理即可 )體驗高考1. (2011浙江高考10)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時間后發(fā)現液 滴覆蓋的圓周中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)( b),如圖所示。導致該現象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣少。下列說法正確的是鐵的m腐憾區(qū)A.液滴中的Cl 由a區(qū)向b區(qū)遷移B.液滴邊緣是正極區(qū)，發(fā)生的電極反應為：O2 + 2H2O+4e-= 4OHC.液滴下的Fe因發(fā)生還原反應而被腐蝕，生成的Fe2由a區(qū)向b區(qū)遷移，與b區(qū)的OH形成