湖南省高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 第12課時(shí) 原電池、電解原理及其應(yīng)用課件 新人教版

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1、12(1)了解原電池原理。了解原電池原理。初步了解化學(xué)電源。了解化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕及一般防腐蝕方法。(2)理解電解原理。理解電解原理。了解銅的精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理。 電化學(xué)的內(nèi)容是歷年高考的重要知識(shí)點(diǎn)之一，主要以選擇題的形式出現(xiàn)，考查的內(nèi)容有：原電池、電解池、電鍍池的電極名稱及根據(jù)總反應(yīng)方程式書寫原電池各電極反應(yīng)式、根據(jù)電解時(shí)電極變化判斷電極材料或電解質(zhì)種類、根據(jù)反應(yīng)式進(jìn)行計(jì)算、與電解池及電鍍池、精煉池進(jìn)行綜合考查、提供反應(yīng)方程式設(shè)計(jì)原電池、提供電極材料和電解質(zhì)溶液進(jìn)行原電池是否形成的判斷、與圖像進(jìn)行結(jié)合考查各電極上質(zhì)量或電解質(zhì)溶液溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)的變化等。其中原電池的工作原理及其電極反

2、應(yīng)式的書寫、電解產(chǎn)物的判斷和計(jì)算是高考命題的熱點(diǎn)。 3一、原電池、電解池、電鍍池的比較原電池電解池電鍍池定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置裝置4原電池電解池電鍍池形成條件活潑性不同 的兩電極電解質(zhì)溶液形成閉合回路兩電極接直流電源兩電極插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路鍍層金屬接電源正極，作為陽(yáng)極；待鍍金屬接電源負(fù)極，作為陰極電鍍液必須含有鍍層金屬的離子電極名稱負(fù)極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)陽(yáng)極：與電源正極相連陰極：與電源負(fù)極相連名稱同電解池，但有限制條件陽(yáng)極：必須是鍍層金屬陰極：鍍件(待鍍的物件)5原電池電解池

3、電鍍池電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)(負(fù)失氧)正極：還原反應(yīng)(正得還)，原電池的電極反應(yīng)較為復(fù)雜，不易總結(jié)出明顯的規(guī)律特征陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子或金屬電極失電子(陽(yáng)失氧)陰極：還原反應(yīng)，一定是溶液中的陽(yáng)離子得電子(陰得還)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，金屬電極失電子，并不斷溶解(陽(yáng)失氧)陰極：還原反應(yīng)，電鍍液中的鍍層金屬陽(yáng)離子得電子(陰得還)6原電池電解池電鍍池電子流向(外電路)負(fù)極正極負(fù)極陰極陽(yáng)極正極同電解池電流方向(外電路)正極負(fù)極正極陽(yáng)極電解質(zhì)溶液陰極負(fù)極同電解池對(duì)比電解質(zhì)導(dǎo)電的過(guò)程實(shí)質(zhì)上就是電解過(guò)程；電解是在外電源的作用下被迫發(fā)生氧化還原的過(guò)程，把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，而在原電池中正好相反，是自發(fā)的氧化

4、還原反應(yīng)的過(guò)程，把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能7二、電解規(guī)律(用惰性電極，帶*號(hào)的例外)及溶液pH的變化類型電解質(zhì)(水溶液)被電解的物質(zhì)電極產(chǎn)物溶液pH變化的原因、結(jié)果電解質(zhì)復(fù)原陽(yáng)極陰極電解水型含氧酸(如H2SO4)水O2H2水減少，酸溶液的濃度增大，pH減小加H2O8類型電解質(zhì)(水溶液)被電解的物質(zhì)電極產(chǎn)物溶液pH變化的原因、結(jié)果電解質(zhì)復(fù)原陽(yáng)極陰極電解水型強(qiáng)堿(如NaOH)水O2H2水減少，堿溶液的濃度增大，pH增大加H2O活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4 )水O2H2水減少，鹽溶液的濃度增大，pH不變或略減小(若為水解的鹽)加H2O9類型電解質(zhì)(水溶液)被電解的物質(zhì)電極產(chǎn)物溶液pH變化的因

5、、結(jié)果電解質(zhì)復(fù)原陽(yáng)極陰極電解電解質(zhì)型無(wú)氧酸(如HCl)，除HF外酸非金屬單質(zhì)(如Cl2)H2H+放電，c(H+)降低，pH增大加酸(如HCl)不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(如CuCl2)，除氟化物外鹽非金屬單質(zhì)(如Cl2)金屬單質(zhì)(如Cu)pH基本不變；但嚴(yán)格意義上對(duì)水解有影響。pH略為增大加鹽(如CuCl2)10類型電解質(zhì)(水溶液)被電解的物質(zhì)電極產(chǎn)物溶液pH變化的原因、結(jié)果電解質(zhì)復(fù)原陽(yáng)極陰極放H2生堿型活潑金屬的無(wú)氧酸鹽(如NaCl)水和鹽非金屬單質(zhì)(如Cl2)H2H+放電，H+減小，OH-增大，pH增大加酸(如HCl)放O2生酸型不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)水和鹽O2金屬單質(zhì)(如Cu)O

6、H-放電，OH-降低，H+增大，pH減小加氧化物(如CuO)電鍍型*電鍍液溶解陽(yáng)極金屬析出電鍍液組成基本未變，pH不變11三、電解池及原電池的應(yīng)用金屬的防護(hù)2金屬的防護(hù)方法(1) 改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)；(2) 覆蓋保護(hù)層；(3) 電化學(xué)保護(hù)法：外加電源的陰極保護(hù)法，犧 牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法。1金屬腐蝕快慢的判斷電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕無(wú)外界條件的正常腐蝕用原電池防腐蝕措施的腐蝕用電解原理防腐。12一、了解化學(xué)電池【例1】 (2011全國(guó)新課標(biāo))鐵鎳蓄電池又稱愛(ài)迪生電池，放電時(shí)的總反應(yīng)為：FeNi2O33H2OFe(OH)22Ni(OH)2，下列有關(guān)該電池的說(shuō)法不正確的是()A電池的電解

7、液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負(fù)極為FeB電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Fe2OH2eFe (OH)2C電池充電過(guò)程中，陰極附近溶液的pH降低D電池充電時(shí)，陽(yáng)極反應(yīng)為2Ni(OH)22OH2eNi2O33H2O13答案：答案：C【解析】由放電時(shí)的反應(yīng)可以得出鐵作還原劑失去電子，Ni2O3作氧化劑得到電子，因此選項(xiàng)A、B均正確；充電可以看作是放電的逆過(guò)程，即陰極為原來(lái)的負(fù)極，電池放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為：Fe2OH2eFe(OH)2，所以電池充電過(guò)程時(shí)陰極反應(yīng)為Fe(OH)22eFe2OH，因此電池充電過(guò)程中，陰極附近溶液的pH會(huì)升高，C不正確；同理分析選項(xiàng)D正確。14【變式練習(xí)1】(2010全國(guó))下圖是一

8、種染料敏化太陽(yáng)能電池的示意圖。電池的一個(gè)電極由有機(jī)光敏染料(S)涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導(dǎo)電玻璃鍍鉑構(gòu)成，電池中發(fā)生的反應(yīng)為：TiO2/S TiO2/S*(激發(fā)態(tài))TiO2/S* TiO2/S+e-I+2e- 3I-2TiO2/S+3I- 2TiO2/S+I3-hv15下列關(guān)于該電池?cái)⑹鲥e(cuò)誤的是( )A電池工作時(shí)，I在鍍鉑導(dǎo)電玻璃電極上放電B電池工作時(shí)，是將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能C電池的電解質(zhì)溶液中I和I的濃度不會(huì)減少D電池中鍍鉑導(dǎo)電玻璃為正極 答案：答案：A【例2】 (2011浙江)將NaCl溶液滴在一塊光亮清潔的鐵板表面上，一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)液滴覆蓋的圓圈中心區(qū)(a)已被腐蝕而變暗

9、，在液滴外沿形成棕色鐵銹環(huán)(b)，如圖所示。導(dǎo)致該現(xiàn)象的主要原因是液滴之下氧氣含量比邊緣處少。下列說(shuō)法正確的是()16二、了解化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕及一般防腐蝕方法 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(yīng)為：O22H2O4e4OHC液滴下的Fe因發(fā)生還原反應(yīng)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Fe(OH)2，進(jìn)一步氧化、脫水形成鐵銹D若改用嵌有一銅螺絲釘?shù)蔫F板，在銅鐵接觸處滴加NaCl溶液，則負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為：Cu2eCu21718【解析】 A項(xiàng)錯(cuò)誤，Cl由b區(qū)向a區(qū)遷移。B項(xiàng)正確，液滴邊緣O2多，正極發(fā)生反應(yīng)O22H2O4e4OH。C項(xiàng)錯(cuò)誤，液

10、滴下的Fe為負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，F(xiàn)e2eFe2。D項(xiàng)錯(cuò)誤，Cu更穩(wěn)定，作正極，反應(yīng)為O22H2O4e4OH，F(xiàn)e為負(fù)極。答案：答案：19三、理解電解原理【例3】 (2011廣東)某小組為研究電化學(xué)原理，設(shè)計(jì)如下圖裝置。下列敘述不正確的是()Aa和b不連接時(shí)，鐵片上會(huì)有金屬銅析出Ba和b用導(dǎo)線連接時(shí)，銅片上發(fā)生的反應(yīng)為：Cu22eCuC無(wú)論a和b是否連接，鐵片均會(huì)溶解，溶液均從藍(lán)色逐漸變成淺綠色Da和b分別連接直流電源正、負(fù)極，電壓足夠大時(shí)，Cu2向銅電極移動(dòng)20答案：答案：【解析】本題考查原電池、電解池的原理、判斷及其應(yīng)用。若a和b不連接，則不能構(gòu)成原電池，單質(zhì)鐵直接與Cu2發(fā)生氧化還原反應(yīng)而置

11、換出銅，方程式為：FeCu2Fe2Cu，A正確；若a和b用導(dǎo)線連接，則構(gòu)成原電池，此時(shí)鐵作負(fù)極，銅作正極，電極反應(yīng)式分別為：Fe2eFe2、Cu22eCu，B正確；由A、B分析可知，選項(xiàng)C是正確的；若a和b分別連接直流電源正、負(fù)極，則構(gòu)成電解池，此時(shí)銅作陽(yáng)極失去電子被氧化，鐵作陰極，在電解池中陽(yáng)離子向陰極運(yùn)動(dòng)，因此選項(xiàng)D是錯(cuò)誤的。21四、原電池原理和電解原理的綜合運(yùn)用 【例】(2011山東)科研、生產(chǎn)中常涉及鈉、硫及其化合物。實(shí)驗(yàn)室可用無(wú)水乙醇處理少量殘留的金屬鈉，化學(xué)反應(yīng)方程式為_(kāi)。要清洗附著在試管壁上的硫，可用的試劑是_。22右圖為鈉硫高能電池的結(jié)構(gòu)示意圖，該電池的工作溫度為320 左右，

12、電池反應(yīng)為2NaxSNa2Sx，正極的電極反應(yīng)式為_(kāi)。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個(gè)作用是_。與鉛蓄電池相比，當(dāng)消耗相同質(zhì)量的負(fù)極活性物質(zhì)時(shí)，鈉硫電池的理論放電量是鉛蓄電池的_倍。23Na2S溶液中離子濃度由大到小的順序?yàn)開(kāi)，向該溶液中加入少量固體CuSO4，溶液pH_(填“增大”、“減小”或“不變”)，Na2S溶液長(zhǎng)期放置有硫析出，原因?yàn)?用離子方程式表示)_。24【解析】以科研、生產(chǎn)中常涉及的鈉、硫及其化合物等知識(shí)為載體，讓學(xué)生用已有的知識(shí)解決日常生活和實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，重點(diǎn)考查了元素化合物性質(zhì)、原電池、氧化還原反應(yīng)、溶液中離子濃度大小比較等核心知識(shí)。(1)乙醇可以與鈉緩慢反應(yīng)；硫

13、易溶于CS2，也可以與熱氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成易溶于水的物質(zhì)。(2)由電池反應(yīng)2NaxSNa2Sx可知，正極發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是S。25【解析】以科研、生產(chǎn)中常涉及的鈉、硫及其化合物等知識(shí)為載體，讓學(xué)生用已有的知識(shí)解決日常生活和實(shí)驗(yàn)中遇到的問(wèn)題，重點(diǎn)考查了元素化合物性質(zhì)、原電池、氧化還原反應(yīng)、溶液中離子濃度大小比較等核心知識(shí)。(1)乙醇可以與鈉緩慢反應(yīng)；硫易溶于CS2，也可以與熱氫氧化鈉溶液反應(yīng)生成易溶于水的物質(zhì)。(2)由電池反應(yīng)2NaxSNa2Sx可知，正極發(fā)生還原反應(yīng)的物質(zhì)是S。M(由Na2O和Al2O3制得)是一種離子化合物，在熔融狀態(tài)下導(dǎo)電，同時(shí)鈉與硫在常溫下就能反應(yīng)，用M將電池隔離成兩

14、個(gè)室。當(dāng)消耗相同質(zhì)量(設(shè)為m)鈉和鉛時(shí)，鈉硫電池的理論輸出電子的物質(zhì)的量為n1（m23）1，n2（m207）2，故n1 n24.5。26答案：答案： (1)2CH3CH2OH2Na2CH3CH2ONaH2CS2或或(熱熱)NaOH溶液溶液(2)xS2eSx 2電解質(zhì)，電解質(zhì)，隔離鈉和硫隔離鈉和硫4.5(3)c(Na)c(S2)c(OH)c(HS)c(H)減減小小2S2O22H2O2S4OH(3)Na2S溶液中存在下列電離和水解Na2S2NaS2，H2OHOH，S2H2OHSOH，HSH2OH2SOH，所以離子濃度大小順序?yàn)閏(Na)c(S2)c(OH)c(HS)c(H)；Na2S溶液中由于S2水解而呈堿性，向其中加入少量固體CuSO4后，發(fā)生離子反應(yīng)S2Cu2CuS使c(S2)減小，故堿性減弱。