赤峰市第二中學(xué)高二化學(xué)四學(xué)案第四章電化學(xué)

學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精學(xué)必求其心得，業(yè)必貴于專精電化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)=1\*GB3①體驗(yàn)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化的探究過(guò)程,理解原電池和電解池工作原理，能寫(xiě)出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式.=2\＊GB3②了解化學(xué)電源的種類及其工作原理。認(rèn)識(shí)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的意義及其重要應(yīng)用.=3\*GB3③能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究防腐蝕的方法課標(biāo)分解能說(shuō)出原電池電解池的構(gòu)成條件，電極名稱與反應(yīng)類型，會(huì)寫(xiě)電極反應(yīng)式知道電解規(guī)律及pH變化趨勢(shì)根據(jù)電極反應(yīng)判斷金屬活潑性根據(jù)原電池原理認(rèn)識(shí)幾種新型電池的反應(yīng)原理有關(guān)電解產(chǎn)物的判斷和計(jì)算原電池、電解原理的應(yīng)用:銅的精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理金屬腐蝕原理；金屬腐蝕快慢的比較；金屬的防護(hù)金屬腐蝕的電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)命題預(yù)測(cè)高考命題會(huì)繼續(xù)在上述幾個(gè)方面進(jìn)行考查，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)涉及新能源、環(huán)境保護(hù)、工業(yè)生產(chǎn)等熱點(diǎn)問(wèn)題電化學(xué)主要考查正極、負(fù)極、陽(yáng)極、陰極的電極方程式的書(shū)寫(xiě)、總電極方程式的書(shū)寫(xiě)、電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目及溶液的酸堿性變化等問(wèn)題1．原電池原電池原電池電極的判斷：電極反應(yīng)負(fù)極：發(fā)生反應(yīng)正極：發(fā)生反應(yīng)能量轉(zhuǎn)換：能轉(zhuǎn)化為能：電子、離子的移向電子由極流向極陰離子向極遷移，陽(yáng)離子向極遷移原電池形成條件有溶液,反應(yīng)有電極構(gòu)成回路2．電解池電極的連接：陰極和外加電源電極的連接：陰極和外加電源極相連；陽(yáng)極和外加電源極相連陽(yáng)極：發(fā)生反應(yīng)陽(yáng)極：發(fā)生反應(yīng)電解池電極反應(yīng)電極反應(yīng)陰極：發(fā)生反應(yīng)陰極：發(fā)生反應(yīng)能量轉(zhuǎn)換：能量轉(zhuǎn)換：能轉(zhuǎn)化為能：電子由電子由極流向極，再由極流向極電子、離子的移向電子、離子的移向陰離子向極遷移，陽(yáng)離子向陰離子向極遷移，陽(yáng)離子向極遷移電極材料：電極材料：電極做陽(yáng)極，電極自身發(fā)生氧化反應(yīng)影響離子放電的因素影響離子放電的因素陽(yáng)極放電順序:陽(yáng)極放電順序:陰離子的放電順序：陰離子的放電順序：3．金屬的腐蝕(以鋼鐵腐蝕為例）金屬的腐蝕（）腐蝕金屬的腐蝕（）腐蝕（）腐蝕【電極反應(yīng)】負(fù)極：正極：【環(huán)境】析氫腐蝕吸氧腐蝕【環(huán)境】【電極反應(yīng)】負(fù)極：正極：4．金屬的防護(hù)犧牲陽(yáng)極的陰極防護(hù)法（犧牲陽(yáng)極的陰極防護(hù)法（原理）外加電源的陰極防護(hù)法（原理）金屬的防護(hù)電化學(xué)防護(hù)【知識(shí)精要】一、原電池原理及應(yīng)用原電池是一種由轉(zhuǎn)變成能的裝置.其本質(zhì)是將反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子而產(chǎn)生電流1．原電池的判定先分析有無(wú)外接電源,有外接電源者為池，無(wú)外接電源者可能為池;再依據(jù)原電池的形成條件分析判定,主要思路是“三看”:一看電極，兩極為導(dǎo)體且活潑性不同;二看溶液，兩極插入電解質(zhì)溶液中；三看回路：形成閉合回路或兩極接觸.2．原電池正極和負(fù)極的確定(1）由兩極的相對(duì)活潑性確定：在原電池中,金屬為原電池的負(fù)極，金屬或?qū)щ姷淖髟姵氐恼龢O。（2）由電極現(xiàn)象確定：在原電池中某一電極，該電極發(fā)生反應(yīng)，此為原電池的極；若原電池中某一電極上,該電極發(fā)生反應(yīng)，此為原電池的極。3．原電池原理的應(yīng)用（1）利用原電池原理可以制造出各種實(shí)用電池，即化學(xué)電源，如鋅錳干電池、鉛蓄電池、鋰電池、新型燃料電池等。（2）原電池原理可用于解決一些實(shí)際問(wèn)題,如加快某些化學(xué)反應(yīng)時(shí)的速率（稀硫酸與鋅反應(yīng)時(shí),常滴入幾滴硫酸銅溶液)；分析金屬電化學(xué)腐蝕的快慢和防護(hù)方法等.4．原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)規(guī)律：(各組總結(jié)）高考例1:Zn-Cu-CuSO4原電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式例2：愛(ài)迪生蓄電池：負(fù)極：正極：例3:紐扣電池:負(fù)極：正極：例4；二次電池——鉛蓄電池負(fù)極：正極：總反應(yīng)：例5:一次電池——堿性鋅錳干電池你是否還見(jiàn)過(guò)其它原電池?寫(xiě)出電極反應(yīng)式.了解兩個(gè)特殊的原電池：Mg-Al--NaOH;Fe—Cu—濃硝酸5．燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)注意事項(xiàng)：（各組總結(jié))例1:氫氧燃料電池例2：堿性介質(zhì)甲烷燃料電池你是否還見(jiàn)過(guò)其它燃料電池？寫(xiě)出電極反應(yīng)式.二、電解原理及應(yīng)用電解池是將能轉(zhuǎn)化為能的裝置，在電解池中,陽(yáng)極發(fā)生反應(yīng)、陰極發(fā)生反應(yīng)，其放電順序一般為：陽(yáng)極：陰極:1.電極名稱及反應(yīng)、陰陽(yáng)離子轉(zhuǎn)移方向。2．（惰性電極）電解電解質(zhì)溶液的類型類型實(shí)例電極反應(yīng)特點(diǎn)電解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH溶液復(fù)原電解水NaOH陰:陽(yáng)：H2SO4Na2SO4電解電解質(zhì)HCl電解質(zhì)電離出的陰陽(yáng)離子分別在兩極放電CuCl2放H2生堿NaCl陰極:陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電放O2生酸CuSO4陰極:電解質(zhì)陽(yáng)離子放電陽(yáng)極：3．電解原理的應(yīng)用（1）電解精煉銅：作陽(yáng)極，作陰極,作電解質(zhì)溶液。電極反應(yīng)式:陽(yáng)極,陰極，陽(yáng)極泥中存在等不活潑的貴重金屬，極得到純銅。(2）電鍍銅：作陽(yáng)極，作陰極,溶液作電解質(zhì)溶液，從理論上講電鍍時(shí)電解質(zhì)溶液組成、濃度和質(zhì)量不變化。電極反應(yīng)：陽(yáng)極，陰極。（3）氯堿工業(yè):陽(yáng)極，陰極總反應(yīng)（反應(yīng)條件:直流電)（4）冶煉金屬：電解熔融電解質(zhì),可煉得活潑金屬。如:K、Na、Ca、Mg、Al等金屬可通過(guò)電解其熔融的氯化物或氧化物制得.電源的負(fù)極使活潑金屬的陽(yáng)離子得電子。如電解冶煉鋁：陽(yáng)極反應(yīng)，陰極反應(yīng)總反應(yīng)式為：［重點(diǎn)提醒]（1）電化學(xué)計(jì)算的基本方法原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對(duì)原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)測(cè)定的計(jì)算、根據(jù)電荷量求產(chǎn)物的量與根據(jù)產(chǎn)物的量求電荷量等的計(jì)算。不論哪類計(jì)算，均可概括為下列三種方法：①根據(jù)電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、陰陽(yáng)兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電荷量等類型的計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等.②根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫(xiě)出電極反應(yīng)式，再寫(xiě)出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。③根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)系式。（2）電化學(xué)試題的命題點(diǎn)歸納①二次電池的充電和放電：放電時(shí)原電池，充電時(shí)電解池；②電極名稱：原電池的電極名稱是正和負(fù)極，電解池是陽(yáng)極和陰極;③反應(yīng)類型：負(fù)極和陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子被氧化，正極和陰極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子被氧化；④電極反應(yīng):負(fù)極的反向是陰極，正極的反向是陽(yáng)極。酸性電池中不能出現(xiàn)OH—，堿性電池中不能出現(xiàn)H+,非溶液電池不會(huì)出現(xiàn)H+和；⑤溶液和電極附近溶液酸堿性變化:總反應(yīng)消耗酸(堿)，溶液PH增大（減小)。電極反應(yīng)式中H+（)放電云集（H+），電極溶液顯堿性（酸性）。電極反應(yīng)消耗H+（），酸性（堿性）減弱，生成H+（），酸性(堿性）增強(qiáng)。⑥濃度復(fù)原：消耗什么補(bǔ)充什么，消耗多少補(bǔ)多少三、金屬腐蝕與保護(hù)1．吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件正極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)總反應(yīng)方程式腐蝕作用主要的腐蝕類型，具有廣泛性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)2．金屬的防護(hù)方法：①改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。合金鋼中含有合金元素，使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，耐腐蝕。如:不銹鋼。②在金屬表面覆蓋保護(hù)層。常見(jiàn)方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等;使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護(hù)作用的另一種金屬。③電化學(xué)保護(hù)法：外加電源的陰極保護(hù)法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極。犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法：外加負(fù)極材料，構(gòu)成原電池，被保護(hù)的金屬作正極。3.不同環(huán)境中的金屬腐蝕快慢順序：考點(diǎn)一:考查原電池的基本概念例1:在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片,下列敘述正確的是()A。正極附近的SO－離子濃度逐漸增大B.電子通過(guò)導(dǎo)線由銅片流向鋅片C.正極有O2逸出D.銅片上有H2逸出【變式訓(xùn)練1】某原電池總反應(yīng)的離子方程式為:，不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的電池是（)A．正極為Cu,負(fù)極為Fe，電解質(zhì)為FeCl3溶液B．正極為Cu，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)為Fe（NO3）3溶液C．正極為Cu,負(fù)極為Zn，電解質(zhì)為Fe2（SO4)3溶液D．正極為Ag，負(fù)極為Fe，電解質(zhì)為CuSO4溶液【變式訓(xùn)練2】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)的燃料電池發(fā)電.電池負(fù)極反應(yīng)為（)A.B.C.D.考點(diǎn)二：電極反應(yīng)和總反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)，常見(jiàn)化學(xué)電源例2:鎳氫電池是近年來(lái)開(kāi)發(fā)出來(lái)的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎳鎘電池，鎳氫電池的總反應(yīng)是：H2+2NiO(OH）=2Ni(OH)2,根據(jù)此反應(yīng)式判斷,下列敘述中正確的是(）A.電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的PH值不斷增大B。電池放電時(shí)，鎳元素被氧化C.電池充電時(shí)，氫元素被還原D。電池放電時(shí),H2是負(fù)極【變式訓(xùn)練3】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。鋅錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液,電池總反應(yīng)式為：Zn（s）+2MnO2（s）+H2O（l)=Zn（OH)2（s）+Mn2O3（s）下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是（)A.電池工作時(shí)，鋅失去電子B.電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2+H2O（l）+2e-=Mn2O3(s）+2OH—（aq）C。電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極D.外電路中每通過(guò)0。2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g【變式訓(xùn)練4】（1）將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池,兩電極間連接一個(gè)電流計(jì)。鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)：_____________________________________；銀片上發(fā)生的電極反應(yīng)：______________________________________。(2)若該電池中兩電極的總質(zhì)量為60g,工作一段時(shí)間后,取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總質(zhì)量為47=1\*GB3①產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)；=2\*GB3②通過(guò)導(dǎo)線的電量.（已知NA=6。02×1023/mol,電子電荷為1.60×10－19C)考點(diǎn)三：電解原理（能量轉(zhuǎn)化，電極反應(yīng)，活潑電極，惰性電極，濃度變化，恢復(fù)，PH變化等。）例3：如圖所示，下列敘述正確的是（)A.Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)ZnSOZnSO4溶液隔膜(只允許SO－通過(guò))CuSO4溶液濾紙(滴加了Na2SO4、酚酞溶液)表面皿YZnCu銅絲XB。X為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C。Y與濾紙接觸處有氧氣生成D。X與濾紙接觸處變紅【變式訓(xùn)練5】三氧化二鎳(Ni2O3)可用于制造高能電池,其電解法制備過(guò)程如下：用NaOH調(diào)NiCl2溶液pH至7。5，加放適量硫酸鈉后進(jìn)行電解.電解過(guò)程中產(chǎn)生的Cl2在弱堿性條件下生成，把二價(jià)鎳氧化為三價(jià)鎳.以下說(shuō)法正確的是（）A.可用鐵作陽(yáng)極材料B。電解過(guò)程中陽(yáng)極附近溶液的pH升高C。陽(yáng)極反應(yīng)方程式為:2－2e－＝Cl2D.1mol二價(jià)鎳全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)鎳時(shí),外電路中通過(guò)了1mol電子?？键c(diǎn)四：電解的有關(guān)計(jì)算(電解液濃度,電解后的PH,兩極產(chǎn)物)例4:某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4，它們的物質(zhì)的量之比為3︰1,用石墨電極電解該混合液。下列敘述不正確的是A．陰極自始至終均析出H2B．陽(yáng)極先析出Cl2，后析出O2C．電解最后階段為電解水D．溶液pH不斷增大，最后為7【變式訓(xùn)練7】在100mlH2SO4與CuSO4的混合液中，用石墨作電極電解一段時(shí)間，兩極上均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況）,則原溶液中Cu2+物質(zhì)的量濃度為（）A．1molL-1B．2molL-1C．3molL-1D．4molL【變式訓(xùn)練8】蓄電池反應(yīng)如下:負(fù)極：Pb+=PbSO4+2e—正極:PbO2+4H+++2e=PbSO4+2H2O，若用其電解飽和食鹽水制Cl20.05mol，則電池內(nèi)消耗H2SO4至少是（）A。0。025molB。0。05molC。0。1molD.0.2mol考點(diǎn)五：電解的運(yùn)用(氯堿工業(yè),電解精煉銅,電鍍等）例5：下列描述中,不符合生產(chǎn)實(shí)際的是A。電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽(yáng)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，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極D.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽(yáng)極【變式訓(xùn)練10】工業(yè)上對(duì)海水資源綜合開(kāi)發(fā)利用的部分工藝流程如下圖所示.(1)電解飽和食鹽水常用離子膜電解槽和隔膜電解槽。離子膜和隔膜均允許通過(guò)的分子或離子是________。電解槽中的陽(yáng)極材料為_(kāi)_________。(2）本工藝流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg（OH）2，能否按Br2、Mg(OH）2、CaSO4順序制備？_____原因是。（3）溴單質(zhì)在四氧化碳中的溶解度比在水中大得多，四氧化碳與水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工藝中卻不用四氯化碳，原因是_____________________________________?？键c(diǎn)六：金屬腐蝕原理例6。下列關(guān)于金屬腐蝕的敘述正確的是（）A.金屬在潮濕情況下的腐蝕實(shí)質(zhì)是M+nH2O====M(OH）n+H2↑B.金屬的化學(xué)腐蝕實(shí)質(zhì)是M-ne-Mn+，電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑C。金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行D.在潮濕的中性環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕【變式訓(xùn)練11】下列敘述不正確的是（）A.金屬的電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普通B。鋼鐵在干燥空氣里不易被腐蝕C。用鋁質(zhì)鉚釘鉚接鐵板，鋁鉚釘易被腐蝕D.原電池中電子由正極流入負(fù)極【變式訓(xùn)練12】下列說(shuō)法正確的是(）A。鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B.原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來(lái)減緩金屬的腐蝕C。鋼鐵電化學(xué)腐蝕的兩種類型主要區(qū)別于水膜的pH不同,引起的正極反應(yīng)不同D。無(wú)論哪種類型的腐蝕，其實(shí)質(zhì)都是金屬被氧化資源網(wǎng)考點(diǎn)七:金屬腐蝕快慢的比較例7：取6根鐵釘,6支干凈的試管及其他材料，準(zhǔn)備如下圖試管（1)放入一根鐵釘,再注入蒸餾水,使鐵釘和空氣及水接觸；試管（2）的試管底放入硅膠(是一種干燥劑)，再放入鐵釘，用棉花團(tuán)堵住試管口，使鐵釘和干燥空氣接觸。試管（3）先放入一根鐵釘，趁熱倒入煮沸的蒸餾水（趕出原先溶解在蒸餾水中的空氣）浸沒(méi)鐵釘，再加上一層植物油，使鐵釘不能跟空氣接觸。試管（4）中放入鐵釘注入食鹽水，使鐵釘和空氣及食鹽水接觸。試管（5）放入相連的鐵釘和鋅片，注入自來(lái)水，浸沒(méi)鐵釘和鋅片。試管(6）放入相連的鐵釘和銅絲,注入自來(lái)水浸沒(méi)鐵釘和銅絲。把6支試管放在試管架上，幾天后觀察鐵釘被腐蝕的情況。其中試管內(nèi)的鐵釘未被腐蝕。從鐵釘被腐蝕的情況可知引起和促進(jìn)鐵釘腐蝕的條件是?！咀兪接?xùn)練13】如圖各容器中盛有海水，鐵在其中腐蝕時(shí)由快到慢的順序是A．④〉②〉①〉③B．②>①>③〉④C．④〉②〉③>①D．③〉②>④〉①

【變式訓(xùn)練14】下列幾種金屬制品的鍍層損壞后，金屬腐蝕速率最快的是()A