2018-2019年高中化學(xué) 第04章 電化學(xué)基礎(chǔ)章末復(fù)習(xí)導(dǎo)學(xué)案 新人教版選修4.doc

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第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)章末復(fù)習(xí)【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、原電池2、化學(xué)電源3、電解池4、金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)教學(xué)重點(diǎn)：歸納整理電化學(xué)原理的相關(guān)理論的理解與運(yùn)用 教學(xué)難點(diǎn)：電化學(xué)理論的綜合應(yīng)用【基礎(chǔ)知識自查】知識點(diǎn)一、原電池1概念：將_轉(zhuǎn)化為_的裝置叫做_ 。2組成條件兩個活潑性不同的電極電解質(zhì)溶液電極用導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路3電子流向外電路：_ 極導(dǎo)線 _極內(nèi)電路：鹽橋中_離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液，鹽橋中_離子移向正極的電解質(zhì)溶液。4電極反應(yīng)以鋅銅原電池為例：負(fù)極：_ 反應(yīng)：_（較活潑金屬）正極：_ 反應(yīng)：_（較不活潑金屬）總反應(yīng)式：_ 5正、負(fù)極的判斷（1）從電極材料：一般較活潑金屬為負(fù)極；或金屬為負(fù)極，非金屬為正極。（2）從電子的流動方向 _。（3）從電流方向 _ 。（4）根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動方向 陽離子流向正極，陰離子流向負(fù)極 （5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶解的一極為_ 增重或有氣泡一極為正極 【例題1】下列關(guān)于原電池的敘述正確的是（ ）A. 構(gòu)成原電池的正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬 B. 原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置C. 在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，該電極被還原 D. 原電池放電時，電流的方向是從負(fù)極到正極【例題2】原電池的電極名稱不僅與電極的性質(zhì)有關(guān)，也與電解質(zhì)溶液有關(guān)，下列說法中不正確的是（ ）A有Al、Cu、稀H2SO4組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Al-3 e-=Al3+BMg、Al、NaOH溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：2Al8OH6e=2AlO24H2OC由Fe、Cu、FeCl3溶液組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Cu-2e-=Cu2+D由Al、Cu、濃硝酸組成原電池，其負(fù)極反應(yīng)式為：Cu-2e-=Cu2+知識點(diǎn)二、化學(xué)電源1電池的分類：化學(xué)電池、太陽能電池、原子能電池2化學(xué)電池：借助于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置3化學(xué)電池的分類：_、_、_ （1）一次電池 常見一次電池：堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等（2）二次電池二次電池：放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，可以多次重復(fù)使用，又叫充電電池或蓄電池。電極反應(yīng)（鉛蓄電池）： 放電：負(fù)極（鉛）：_ 正極（氧化鉛）：_充電：陰極：_陽極：_兩式可以寫成一個可逆反應(yīng)：_目前已開發(fā)出新型蓄電池：銀鋅電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池（3）燃料電池燃料電池：是使燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的一種原電池 電極反應(yīng)：一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫出總的電池反應(yīng)，但不注明反應(yīng)的條件。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不過要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。以氫氧燃料電池為例，鉑為正、負(fù)極，介質(zhì)分為酸性、堿性和中性。a.當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時： 負(fù)極：_ 正極：_b.當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時： 負(fù)極：_ 正極：_另一種燃料電池是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷（燃料）和氧氣（氧化劑）。電極反應(yīng)式為： 負(fù)極：_ 正極：_-電池總反應(yīng)式為：CH42O22OH- CO32-3H2O燃料電池的優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運(yùn)行噪音低。【例題3】科學(xué)家近年來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)酸轉(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。該電池負(fù)極反應(yīng)為（ ）AH2+2OH-=2H2O+2e- BO2+4H+4e-=2H2OCH2=2H+2e-DO2+2H2O+4e-=4OH-【例題4】某可充電的鋰離子電池以LiMn2O4為正極，嵌入鋰的碳材料為負(fù)極，含Li+導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。放電時的電池反應(yīng)為：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列說法正確的是（ ） A放電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) B放電時，正極反應(yīng)為：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C充電時，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng)D充電時，陽極反應(yīng)為：Li+e-=Li【例題5】據(jù)報(bào)道，摩托羅拉公司開發(fā)的一種以甲醇為原料，以KOH為電解質(zhì)的用于手機(jī)的可充電的高效燃料電池，充一次電可持續(xù)使用一個月。（1）關(guān)于該電池的敘述正確的是（ ）A 放電時，正極反應(yīng)為式：O24e-+4H+=2H2OB. 放電時，負(fù)極反應(yīng)為式：CH3OH6e-+8OH-=CO32-+6H2OC. 充電時，原電池的負(fù)極與電源的正極相連接D. 充電時，陰極反應(yīng)式為：4OH-4e-=2H2O+O2（2）若以熔融的K2CO3為電解質(zhì)，正極充入CO2與O2的混合氣體。試寫出該燃料電池的電極反應(yīng)式：負(fù)極_，正極_。知識點(diǎn)三、電解池1電解原理（1）電解池：_也叫電解池。（2）電解：_ （3）放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時，失去或獲得電子，發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)的過程。（4）電子流向：（電源）負(fù)極（電解池）陰極（離子定向運(yùn)動）電解質(zhì)溶液（電解池）陽極（電源）正極（5）電極名稱及反應(yīng)： 陽極：與直流電源的_相連的電極，發(fā)生_反應(yīng) 陰極：與直流電源的_相連的電極，發(fā)生_反應(yīng)（1）電解CuCl2溶液的電極反應(yīng)：陽極：_(氧化) 陰極：_(還原)，總反應(yīng)式：_ （7）電解本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程?！疽?guī)律總結(jié)】放電順序陽離子放電順序：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（酸電離的)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+陰離子的放電順序：a.惰性電極時：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根離子)F-(SO32-/MnO4-OH-)b.活性電極時：電極本身溶解放電注意:先要看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽極材料為活性電極（Fe、Cu)等金屬，則陽極反應(yīng)為電極材料失去電子，變成離子進(jìn)入溶液；若陽極為惰性材料，則根據(jù)陰陽離子的放電順序，依據(jù)陽氧陰還的規(guī)律來書寫電極反應(yīng)式。電解質(zhì)水溶液電解產(chǎn)物的規(guī)律類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原分解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰陽離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小增大HClCuCl2-CuCl2放H2生成堿型陰極：水放H2生堿陽極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大HCl放氧生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽極：水放O2生酸CuSO4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小CuO電解水型陰極：4H+ + 4e- = 2H2 陽極：4OH- - 4e- = O2+ 2H2ONaOH水增大增大水H2SO4減小Na2SO4不變上述四種類型電解質(zhì)分類：（1）電解水型：含氧酸，強(qiáng)堿，活潑金屬含氧酸鹽（2）電解電解質(zhì)型：無氧酸，不活潑金屬的無氧酸鹽（氟化物除外）（3）放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽（4）放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽2電解原理的應(yīng)用 （1）電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫做_在食鹽溶液中，通電時，在陽極Cl-比OH-容易失去電子，氧化生產(chǎn)氯氣；在陰極，H+比Na+容易得到電子，還原生產(chǎn)氫氣。陽極：_（氧化反應(yīng)）陰極: _（還原反應(yīng)）總反應(yīng): 2NaCl+2H2O=電解=2NaOH+H2+Cl2（2）電鍍電鍍應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。電極、電解質(zhì)溶液的選擇：陽極：鍍層金屬，失去電子，成為離子進(jìn)入溶液 M ne = M n+陰極：待鍍金屬（鍍件）：溶液中的金屬離子得到電子，成為金屬原子，附著在金屬表面M n+ + ne = M 電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液。鍍銅反應(yīng)原理：陽極(純銅)：Cu-2e-=Cu2+，陰極(鍍件)：Cu2+2e-=Cu， 電解液：可溶性銅鹽溶液，如CuSO4溶液 電鍍應(yīng)用之一：銅的精煉陽極：_； 陰極：_；電解質(zhì)溶液：_ （3）電冶金電冶金：使礦石中的 金屬陽離子 獲得電子，從它們的化合物中還原出來用于冶煉活潑金屬，如鈉、鎂、鈣、鋁電解熔融氯化鈉通電前，氯化鈉高溫下熔融：NaCl = Na + + Cl通直流電后：陽極：2Na+ + 2e = 2Na ；陰極：2Cl 2e = Cl2【例題6】下列有關(guān)電解池的說法不正確的是（ ）A. 電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置B. 電解池中陰離子向陰極移動，陽離子向陽極移動C. 電解池中與電源正極相連的一極是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)D. 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液的電解過程【例題7】右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極，則下列有關(guān)的判斷正確的是（ ）A. a為負(fù)極，b為正極 B. a為陽極，b為陰極C. 電解過程中，d電極質(zhì)量增加 D. 電解過程中，氯離子濃度不變【例題8】課題式研究性學(xué)習(xí)是培養(yǎng)學(xué)生創(chuàng)造思維的良好方法，某研究性學(xué)習(xí)小組將下列裝置如圖連接，C、D、E、F、X、Y 都是惰性電極。將電源接通后，向乙中滴入酚酞試液，在F極附近顯紅色。試回答下列問題:（1）電源A 極的名稱是_。 （2）甲裝置中電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式是_。（3）如果收集乙裝置中產(chǎn)生的氣體，兩種氣體的體積比是_。（4）欲用丙裝置給銅鍍銀，G應(yīng)該是_（填“銅”或“銀”），電鍍液的主要成分是_（填化學(xué)式）。（5）裝置丁中的現(xiàn)象是_。知識點(diǎn)四、原電池，電解池，電鍍池的比較類別性質(zhì)原電池電解池電鍍池定義(裝置特點(diǎn))將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一側(cè)層其他金屬反應(yīng)特征自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)裝置特征無電源，兩級材料不同有電源，兩級材料可同可不同有電源形成條件活動性不同的兩極電解質(zhì)溶液形成閉合回路兩電極連接直流電源兩電極插入電解質(zhì)溶液形成閉合回路鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接負(fù)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（能導(dǎo)電非金屬）陽極：與電源正極相連陰極：與電源負(fù)極相連名稱同電解，但有限制條件陽極：必須是鍍層金屬陰極：鍍件電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失去電子正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子的電子或者氧氣得電子（吸氧腐蝕）陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失去電子，或電極金屬失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得到電子陽極：金屬電極失去電子陰極：電鍍液中陽離子得到電子電子流向負(fù)極正極電源負(fù)極陰極電源正極陽極同電解池溶液中帶電粒子的移動陽離子向正極移動陰離子向負(fù)極移動陽離子向陰極移動陰離子向陽極移動同電解池聯(lián)系在兩極上都發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)知識點(diǎn)五、金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù)1金屬的電化學(xué)腐蝕（1）金屬腐蝕內(nèi)容：（2）金屬腐蝕的本質(zhì)：金屬原子_電子而被氧化的過程（3）金屬腐蝕的分類：化學(xué)腐蝕:_ 電化學(xué)腐蝕:_ _ 化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較電化腐蝕化學(xué)腐蝕條件不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸金屬與非電解質(zhì)直接接觸現(xiàn)象有微弱的電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生本質(zhì)較活潑的金屬被氧化的過程金屬被氧化的過程關(guān)系化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同時發(fā)生，但電化腐蝕更加普遍，危害更嚴(yán)重（4）鋼鐵電化學(xué)腐蝕的分類：析氫腐蝕腐蝕過程中不斷有氫氣放出條件：潮濕空氣中形成的水膜,酸性較強(qiáng)（水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等氣體）電極反應(yīng)：負(fù)極: _ 正極:_ 總式：_吸氧腐蝕反應(yīng)過程吸收氧氣條件：中性或弱酸性溶液電極反應(yīng)：負(fù)極: _ 正極:_總式：_生成的 Fe(OH)2被空氣中的O2氧化，生成 Fe(OH)3 ，F(xiàn)e(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3Fe(OH)3脫去一部分水就生成Fe2O3x H2O（鐵銹主要成分）【規(guī)律總結(jié)】在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法有一般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕2金屬的電化學(xué)防護(hù)（1）利用原電池原理進(jìn)行金屬的電化學(xué)防護(hù)犧牲陽極的陰極保護(hù)法 原理：原電池反應(yīng)中，負(fù)極被腐蝕，正極不變化 應(yīng)用：在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干鋅塊，腐蝕鋅塊保護(hù)鋼鐵設(shè)備 負(fù)極：鋅塊被腐蝕；正極：鋼鐵設(shè)備被保護(hù) 外加電流的陰極保護(hù)法原理：通電，使鋼鐵設(shè)備上積累大量電子，使金屬原電池反應(yīng)產(chǎn)生的電流不能輸送，從而防止金屬被腐蝕應(yīng)用：把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，惰性電極作為輔助陽極，均存在于電解質(zhì)溶液中，接上外加直流電源。通電后電子大量在鋼鐵設(shè)備上積累，抑制了鋼鐵失去電子的反應(yīng)。（2）改變金屬結(jié)構(gòu)：把金屬制成防腐的合金（3）把金屬與腐蝕性試劑隔開：電鍍、油漆、涂油脂、表面鈍化等?！纠}9】下列有關(guān)金屬腐蝕與防護(hù)的說法正確的是（ ）A. 純銀器表面在空氣中因電化學(xué)腐蝕漸漸變暗B. 當(dāng)鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護(hù)作用C. 在海輪外殼連接鋅塊保護(hù)外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護(hù)法D. 可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕【例題10】為了使埋在地下的鋼管不易生銹，設(shè)計(jì)了如下幾種方案，將鋼管 用導(dǎo)線與鉛板連接 用導(dǎo)線與鋅板連接 用導(dǎo)線與碳棒連接 與直流電源負(fù)極連接 直流電源正極連接，其中可采取的方法是（ ） A. B. C. D. 參考答案：知識點(diǎn)三、把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 電流(外加直流電)通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)。正極 氧化 負(fù)極 還原_ 2Cl- -2e-=Cl2 Cu2+2e-=Cu _CuCl2 Cu+Cl2 氯堿工業(yè) 2Cl-2e-=Cl2 2H+2e-=H2 粗銅 純銅 硫酸銅 知識點(diǎn)四、失去 金屬和接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)。比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。 Fe 2e- = Fe2+ 2H+ + 2e- = H2 Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 2Fe 4e- = 2Fe2+ O2+4e- +2H2O = 4OH- 2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2 練習(xí)：B C C B B CH3OH3(CO3)26e=4CO22H2O O22CO24e=2CO32 B C 正極 2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4 1:1 銀 AgNO3 Y極附近紅褐色變深 C A