原创2015年南方新高考化学广东专用大一轮配套课件第21讲电化学基础共70张PPT

第21讲电化学基础考纲定位选项示例1.了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2.了解常见的化学电源的种类及工作原理。3.了解电解池的工作原理及应用，能写电极反应和电池反应方程式。4.发生电化学腐蚀的原因、危害及防止措施。1.在外电路中，电子从负极流向正极。(2010年广东高考T23－C)2.氯碱工业中，阳极发生的反应为：2Cl－－2e－===Cl2↑。(2011年广东揭阳模拟T12－D)3.海轮外壳上镶入锌块，可减缓船体的腐蚀。(2011年广东湛江模拟T12－B)一、原电池1．概念把________转化为________的装置。2．构成条件(1)两个________________电极。(2)将两个电极插入____________中。(3)用导线连接电极形成__________。(4)具有自发进行的________________。化学能电能活泼性不同的电解质溶液闭合回路氧化还原反应3．工作原理(以锌铜原电池为例)图3-21-1电极名称负极正极电极材料电极反应反应类型电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K＋移向正极，Cl－移向负极ZnCuZn－2e－===Zn2＋Cu2＋＋2e－===Cu氧化反应还原反应二、化学电源1．碱性锌锰干电池——一次电池负极反应正极反应2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－电池反应Zn＋2MnO2＋2H2O===Zn(OH)2＋2MnOOHZn＋2OH－－2e－===Zn(OH)22.铅蓄电池——二次电池(1)构造。负极：铅；正极：二氧化铅；电解质溶液：硫酸溶液。(2)电极反应。(3)优点：铅蓄电池是二次电池，可多次充电，反复利用。PbO2＋Pb＋2H2SO4负极反应正极反应PbO2＋2e－＋4H＋＋SO===PbSO4＋2H2O电池反应PbSO4＋2H2O。Pb＋SO2－4－2e－===PbSO42－4负极正极电池反应3．氢氧燃料电池(碱性介质中)(1)构造。负极：氢气；正极：氧气；电解质溶液：氢氧化钾溶液。(2)电极反应。(3)优点：_________________________________________(任写一条)。能量利用率高、无污染、原料来源广泛等2H2＋4OH－－4e－===4H2OO2＋4e－＋2H2O===4OH－2H2＋O2===2H2O三、电解池1．电解原理(1)电解：使________通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在__________引起________________的过程。(2)电解池：把电能转化为化学能的装置。(3)电极名称与电极反应。与电源正极相连的为______，发生__________。与电源负极相连的为______，发生__________。(4)电解池的构成：直流电源、电极、电解质、闭合回路。电流阴、阳两极氧化还原反应阳极氧化反应阴极还原反应2．电解CuCl2溶液图3-21-2阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Cu2＋＋2e－===Cu总反应：CuCl2=====电解Cu＋Cl2↑(1)电极反应阳极：____________________________阴极：____________________________(2)总反应_________________________________(3)应用氯碱工业制________、________和________(1)两极材料待镀金属或精铜作________；镀层金属或粗铜作________(2)电极反应阳极：_____________________________阴极：_______________________________四、电解原理的应用1．电解饱和食盐水2.电镀或电解精炼铜2Cl－－2e－===Cl2↑2H＋＋2e－===H2↑氢气氯气烧碱阴极阳极Cu－2e－===Cu2＋Cu2＋＋2e－===Cu2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑(1)电极反应阳极：_________________________________阴极：_________________________________(2)总反应_________________________________________(3)应用冶炼______________等活泼金属3.冶炼金属(以冶炼Na为例)2Cl－－2e－===Cl2↑2Na＋＋2e－===2Na2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑钠、镁、铝五、金属的电化学腐蚀与防护1．金属的腐蚀金属与周围的气体或液体物质发生__________反应而引起损耗的现象。金属腐蚀的本质：____________。(1)化学腐蚀：金属与接触的物质直接发生__________而引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触发生____________反应，较活泼的金属被氧化的腐蚀。(3)两种腐蚀往往________发生，但________腐蚀更普遍，速度快，危害更重。氧化还原金属被氧化化学反应原电池同时电化学吸氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜________水膜_________________电极反应负极(Fe)__________________________________________正极(C)______________________________________________总反应______________________________________________普遍性________腐蚀更普遍2．电化学腐蚀的分类(以铁的腐蚀为例)呈酸性呈中性或弱酸性Fe－2e－===Fe2＋2Fe－4e－===2Fe2＋2H＋＋2e－===H2↑O2＋4e－＋2H2O===4OH－Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2吸氧3.金属的防护方法(1)加防护层，如___________________________________。(2)改变__________________________________________，如将普通钢制成不锈钢。(3)电化学保护法。①牺牲负极的正极保护法——利用______原理，______极被保护。如在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼的金属如锌，让被保护的金属作原电池的正极。②外加电流的阴极保护法——利用______原理，______极被保护。如用被保护的钢铁设备作阴极，惰性电极作阳极，外接直流电源。涂油漆、覆盖陶瓷、电镀、金属钝化等金属的内部结构，如将普通钢制成不锈钢原电池正电解池阴考点1原电池工作原理及电极反应式的书写1．原理图示2．原电池的判定方法(1)先分析有无外接电源，有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；再依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“四看”：一看电极，两极为导体且活泼性不同(燃料电池的电极一般为惰性电极)；二看溶液，两极插入电解质溶液中；三看回路，形成闭合回路或两极接触；四看本质：有无氧化还原反应发生。(2)多池相连。无外接电源时，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其他各池可看作是电解池。3．正、负极的判断4．电极反应式的书写第一步：列物质、标得失。按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。第二步：看环境、配守恒。电极产物在电解质溶液的环境中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、电子守恒等加以配平。第三步：两式加、验总式。两电极反应式相加，与总反应离子方程式对照验证。【例1】(2013年安徽高考)热激活电池可用作火箭、导弹的工作电源。一种热激活电池的基本结构如图3-21-3所示，其中作为电解质的无水LiCl－KCl混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应式为：PbSO4＋2LiCl＋Ca===CaCl2＋Li2SO4＋Pb。下列有关说法正确的是()。图3-21-3思路指导：正极发生还原反应，化合价降低；负极发生氧化反应，化合价升高。A．正极反应式：Ca＋2Cl－－2e－===CaCl2B．放电过程中，Li＋向负极移动C．每转移0.1mol电子，理论上生成20.7gPbD．常温时，在正负极间接上电流表或检流计，指针不偏转解析：由原电池总反应可知Ca为原电池的负极，被氧化生成Ca2＋，PbSO4为原电池的正极，发生还原反应，电极方程式为：PbSO4＋2e－＋2Li＋===Li2SO4＋Pb，A错误；原电池工作时，阳离子向正极移动，B错误；根据正极方程式，可知每转移0.1mol电子，理论上生成0.05molPb，质量为10.35g，C错误；常温下，电解质不是熔融态，离子不能移动，不能产生电流，因此连接电流表或检流计，指针不偏转，D正确。答案：D在原电池中，外电路由电子定向移动导电，电子总是从负极流出，流入正极；内电路由离子的定向移动导电，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。【例2】(2012年四川高考)一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋。下列有关说法正确的是()。A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动B．若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2OD．正极上发生的反应是：O2＋4e－＋2H2O===4OH－解析：原电池中H＋移向电池的正极，A项错误；该原电池的总反应为乙醇的燃烧方程式，C项正确，用C项的方程式进行判断，若有0.4mol的电子转移，则消耗氧气为0.1mol，B项错误；酸性电池不可能得到OH－，D项错误。答案：C考点2原电池原理的应用1．比较不同金属的活动性强弱根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或碳棒)作正极。若有两种金属A和B，用导线将A和B连接后插入稀硫酸中，一段时间后观察到A极溶解，而B极上有气泡冒出，则说明A是负极，B是正极，A的活泼性比B强。2．加快化学反应速率原电池可以加快化学反应速率。如锌和稀硫酸反应制取氢气时，可向溶液中滴加少量硫酸铜，形成铜—锌原电池，加快反应的进行。含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的电解质3．设计制作化学电源设计原电池时要紧扣原电池的四个条件。具体方法是：(1)首先将氧化还原反应拆成两个半反应。(2)结合两个半反应找出正、负极材料及电解质溶液。①电解质溶液的选择。电解质是使负极放电的物质，因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间用盐桥连接)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与相应电极材料相同的阳离子。如在铜－硫酸－锌构成的原电池中，负极锌浸泡在溶液中。②电解材料的选择。在原电池中选择还原性较强的物质作负极；氧化性较强的物质作正极。并且原电池的正极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金属材料如H2、CH4等)。(3)按要求画出原电池装置图。【例3】原电池原理广泛应用于科技、生产和生活中，请回答以下问题：(1)肼(N2H4)又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。肼—空气燃料电池是一种碱性燃料电池，产物无污染，电解质溶液是20%～30%的KOH溶液。放电时：正极的电极反应式是：_______________________；负极的电极反应式是：______________________。(2)有人设想寻求合适的催化剂和电极材料，以N2、H2为电极反应物，以HCl—NH4Cl为电解质溶液制造新型燃料电池。试写出该电池的正极反应式：________________________。(3)请运用原电池原理设计实验，验证Cu2＋、Fe3＋氧化性的强弱。请画出实验装置图并写出电极反应式。思路指导：(1)通燃料的