湖南省高考化學二輪復習 第12課時 原電池、電解原理及其應用課件 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。初步了解化學電源。了解化學腐蝕與電化學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)反應原理。 電化學的內容是歷年高考的重要知識點之一，主要以選擇題的形式出現(xiàn)，考查的內容有：原電池、電解池、電鍍池的電極名稱及根據(jù)總反應方程式書寫原電池各電極反應式、根據(jù)電解時電極變化判斷電極材料或電解質種類、根據(jù)反應式進行計算、與電解池及電鍍池、精煉池進行綜合考查、提供反應方程式設計原電池、提供電極材料和電解質溶液進行原電池是否形成的判斷、與圖像進行結合考查各電極上質量或電解質溶液溶質質量分數(shù)的變化等。其中原電池的工作原理及其電極反

2、應式的書寫、電解產物的判斷和計算是高考命題的熱點。 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能轉化成電能的裝置將電能轉化成化學能的裝置應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 的兩電極電解質溶液形成閉合回路兩電極接直流電源兩電極插入電解質溶液中形成閉合回路鍍層金屬接電源正極，作為陽極；待鍍金屬接電源負極，作為陰極電鍍液必須含有鍍層金屬的離子電極名稱負極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬(或能導電的非金屬)陽極：與電源正極相連陰極：與電源負極相連名稱同電解池，但有限制條件陽極：必須是鍍層金屬陰極：鍍件(待鍍的物件)5原電池電解池

3、電鍍池電極反應負極：氧化反應(負失氧)正極：還原反應(正得還)，原電池的電極反應較為復雜，不易總結出明顯的規(guī)律特征陽極：氧化反應，溶液中的陰離子或金屬電極失電子(陽失氧)陰極：還原反應，一定是溶液中的陽離子得電子(陰得還)陽極：氧化反應，金屬電極失電子，并不斷溶解(陽失氧)陰極：還原反應，電鍍液中的鍍層金屬陽離子得電子(陰得還)6原電池電解池電鍍池電子流向(外電路)負極正極負極陰極陽極正極同電解池電流方向(外電路)正極負極正極陽極電解質溶液陰極負極同電解池對比電解質導電的過程實質上就是電解過程；電解是在外電源的作用下被迫發(fā)生氧化還原的過程，把電能轉化為化學能，而在原電池中正好相反，是自發(fā)的氧化

4、還原反應的過程，把化學能轉化為電能7二、電解規(guī)律(用惰性電極，帶*號的例外)及溶液pH的變化類型電解質(水溶液)被電解的物質電極產物溶液pH變化的原因、結果電解質復原陽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(水溶液)被電解的物質電極產物溶液pH變化的原因、結果電解質復原陽極陰極電解水型強堿(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(水溶液)被電解的物質電極產物溶液pH變化的因

5、、結果電解質復原陽極陰極電解電解質型無氧酸(如HCl)，除HF外酸非金屬單質(如Cl2)H2H+放電，c(H+)降低，pH增大加酸(如HCl)不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)，除氟化物外鹽非金屬單質(如Cl2)金屬單質(如Cu)pH基本不變；但嚴格意義上對水解有影響。pH略為增大加鹽(如CuCl2)10類型電解質(水溶液)被電解的物質電極產物溶液pH變化的原因、結果電解質復原陽極陰極放H2生堿型活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)水和鹽非金屬單質(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(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用金屬的防護2金屬的防護方法(1) 改變金屬內部結構；(2) 覆蓋保護層；(3) 電化學保護法：外加電源的陰極保護法，犧 牲陽極的陰極保護法。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、了解化學電池【例1】 (2011全國新課標)鐵鎳蓄電池又稱愛迪生電池，放電時的總反應為：FeNi2O33H2OFe(OH)22Ni(OH)2，下列有關該電池的說法不正確的是()A電池的電解

7、液為堿性溶液，正極為Ni2O3、負極為FeB電池放電時，負極反應為Fe2OH2eFe (OH)2C電池充電過程中，陰極附近溶液的pH降低D電池充電時，陽極反應為2Ni(OH)22OH2eNi2O33H2O13答案：答案：C【解析】由放電時的反應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A、B均正確；充電可以看作是放電的逆過程，即陰極為原來的負極，電池放電時，負極反應為：Fe2OH2eFe(OH)2，所以電池充電過程時陰極反應為Fe(OH)22eFe2OH，因此電池充電過程中，陰極附近溶液的pH會升高，C不正確；同理分析選項D正確。14【變式練習1】(2010全國)下圖是一

8、種染料敏化太陽能電池的示意圖。電池的一個電極由有機光敏染料(S)涂覆在TiO2納米晶體表面制成，另一電極由導電玻璃鍍鉑構成，電池中發(fā)生的反應為：TiO2/S TiO2/S*(激發(fā)態(tài))TiO2/S* TiO2/S+e-I+2e- 3I-2TiO2/S+3I- 2TiO2/S+I3-hv15下列關于該電池敘述錯誤的是( )A電池工作時，I在鍍鉑導電玻璃電極上放電B電池工作時，是將太陽能轉化為電能C電池的電解質溶液中I和I的濃度不會減少D電池中鍍鉑導電玻璃為正極 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。下列說法正確的是()16二、了解化學腐蝕與電化學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)生的電極反應為：O22H2O4e4OHC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Fe(OH)2，進一步氧化、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，則負極發(fā)生的電極反應為：Cu2eCu21718【解析】 A項錯誤，Cl由b區(qū)向a區(qū)遷移。B項正確，液滴邊緣O2多，正極發(fā)生反應O22H2O4e4OH。C項錯誤，液

10、滴下的Fe為負極發(fā)生氧化反應，F(xiàn)e2eFe2。D項錯誤，Cu更穩(wěn)定，作正極，反應為O22H2O4e4OH，F(xiàn)e為負極。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原理，設計如下圖裝置。下列敘述不正確的是()Aa和b不連接時，鐵片上會有金屬銅析出Ba和b用導線連接時，銅片上發(fā)生的反應為：Cu22eCuC無論a和b是否連接，鐵片均會溶解，溶液均從藍色逐漸變成淺綠色Da和b分別連接直流電源正、負極，電壓足夠大時，Cu2向銅電極移動20答案：答案：【解析】本題考查原電池、電解池的原理、判斷及其應用。若a和b不連接，則不能構成原電池，單質鐵直接與Cu2發(fā)生氧化還原反應而置

11、換出銅，方程式為：FeCu2Fe2Cu，A正確；若a和b用導線連接，則構成原電池，此時鐵作負極，銅作正極，電極反應式分別為：Fe2eFe2、Cu22eCu，B正確；由A、B分析可知，選項C是正確的；若a和b分別連接直流電源正、負極，則構成電解池，此時銅作陽極失去電子被氧化，鐵作陰極，在電解池中陽離子向陰極運動，因此選項D是錯誤的。21四、原電池原理和電解原理的綜合運用 【例】(2011山東)科研、生產中常涉及鈉、硫及其化合物。實驗室可用無水乙醇處理少量殘留的金屬鈉，化學反應方程式為_。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構示意圖，該電池的工作溫度為320 左右，

12、電池反應為2NaxSNa2Sx，正極的電極反應式為_。M(由Na2O和Al2O3制得)的兩個作用是_。與鉛蓄電池相比，當消耗相同質量的負極活性物質時，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為_，向該溶液中加入少量固體CuSO4，溶液pH_(填“增大”、“減小”或“不變”)，Na2S溶液長期放置有硫析出，原因為(用離子方程式表示)_。24【解析】以科研、生產中常涉及的鈉、硫及其化合物等知識為載體，讓學生用已有的知識解決日常生活和實驗中遇到的問題，重點考查了元素化合物性質、原電池、氧化還原反應、溶液中離子濃度大小比較等核心知識。(1)乙醇可以與鈉緩慢反應；硫

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

14、個室。當消耗相同質量(設為m)鈉和鉛時，鈉硫電池的理論輸出電子的物質的量為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，電解質，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為c(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S2Cu2CuS使c(S2)減小，故堿性減弱。