冲刺2019年高考化学复习 专题06 电化学基础课件

从近几年高考试题分析可以发现，电化学是高考的重要考点，通常在选择题和化学反应原理综合题中进行命题，题目的难点是书写电极反应式，还应特别注意近几年比较流行的三室双隔膜电解池的分析。第六讲电化学基础•①原电池和电解池的原理和组成；•②原电池和电解池中电子和离子移动方向；•③原电池和电解池电极判断、电极反应式书写、产物判断、酸碱性变化的判断；•④原电池和电解池中电子转移数目分析，原电池和电解池有关计算；•⑤原电池和电解池原理在实际中的综合应用，新型可充电电池的综合分析；•⑥金属腐蚀与防护方法。1.考查内容2.试题特点①试题重视基础知识，重点考查必备知识和关键能力，淡化课本现成知识。②试题密切联系社会和生活实际，创设真实问题情境，体现知识的实用价值。③试题灵活多变，突出能力考查，重视思维的创新性，充分体现高考选拔功能。④试题考查的陌生情境，许多试题以图片形式呈现，增加信息的隐蔽性和试题难度。⑤试题注重知识的内在联系，突出问题的综合性。掌握解题方法以不变应万变原电池电解池定义将电能转变为化学能的装置叫做电解池。将电能转变为化学能的装置叫做电解池。工作原理利用氧化还原反应，将氧化剂和还原剂之间转移的电子通过导线进行传递，从而形成电流。在电流通过电解质溶液时，在阳极和阴两极分别引起氧化反应和还原反应。组成正极、负极、电解质溶液直流电源、阳极、阴极、电解液。1.原电池和电解池的定义、工作原理和组成是什么？例题1.(2017-Ⅱ-11).用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是()A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式：Al3＋＋3e－=AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析：本题考查电解原理，利用基本知识即可顺利解决。A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，失电子被氧化，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，发生还原反应，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极反应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。C【链接高考试题】•2.如何判断原电池和电解池的电极、电子流动方向及离子移动方向？•①判断原电池正负极的方法：•负极：较活泼金属，发生氧化反应，电子流出的电极。•正极：较不活泼的金属(或石墨)，发生还原反应，电子流入的电极。•②判断电解池阴阳极的方法：•阳极：与电源正极相连的电极是阳极；阳极失去电子，发生氧化反应。•阴极：与电源负极相连的电极是阴极；阴极得到电子，发生还原反应。•③电子流动方向：•原电池工作时，电子由负极通过外电路流向正极；电解池工作时，电子从电解池阳极流向电源正极，再电源负极流向电解池阴极。•④离子移动方向：•原电池工作时，阳离子向正极(阴极)移动，阴离子向负极(阳极)。电解池工作时，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。•2.如何判断原电池和电解池的电极、电子流动方向及离子移动方向？例题2.(2018-Ⅲ-11).一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时，O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x（x=0或1）。下列说法正确的是（）DA.放电时，多孔碳材料电极为负极B.放电时，外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极C.充电时，电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移D.充电时，电池总反应为Li2O2-x=2Li+(1-x/2)O2解析：A.电池放电反应中，锂失去电子做负极，氧气因为得电子，其所在的多孔碳材料电极一定是正极，A错误；B.外电电路电子由负极流向正极，B错误；C.充电时，阳离子向阴极移动，而充电时多孔碳材料区为阳极，C错误；D.放电时锂和空气反应生成Li2O2-x，利用原子守恒及价态变化，即可判断充电时的总反应是正确的。【链接高考试题】•在近年的高考中，关于原电池的考查重点是电极反应，所以掌握了电极反应式的书写方法，许多问题都可以顺利的解决。•书写步骤：•第一步：分析化学反应，明确氧化剂和还原剂及电解液，知道溶液酸碱性；•第二步：将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应，即为负极反应和正极反应。•第三步：配平电极反应式，保证原子守恒和电荷守恒。3.如何书写原电池电极反应式？①拆分法：•若已知电池反应的总方程式，先将化学方程式改为离子方程式，再分析化合价，确定正负极、电极的反应物和生成物以及电子转移数目，将氧化还原反应拆分为氧化反应（负极发生氧化反应）和还原反应（正极发生还原反应），最后根据电荷守恒、原子守恒配平，从而得出正负电极的反应式。•在书写电极反应式时，一般先根据电子得失确定电极反应的反应物和生成物及系数，再利用H+或OH-配平电荷，最后利用水使原子守恒。3.如何书写原电池电极反应式？说明：①H+、OH－、H2O是否参加反应，要根据实际情况具体分析。②电子带负电荷，得电子为负电荷，失去电子为正电荷。实质是将氧化还原反应的离子方程式拆分为氧化反应和还原反应。例题：已知向固体Co3O4中加入稀硫酸和Na2S2O3溶液，可以使溶解Co3O4，变成Co2+，溶液中仅含一种酸根离子，若将该反应设计成原电池，请写出该反应的离子方程式和正负极反应式。离子方程式：4Co3O4+S2O32-+22H+=12Co2++2SO42-+11H2O正极：4Co3O4+8e－+32H+=12Co2++16H2O负极：S2O32-－8e－+H2O=2SO42-+10H+②加减法：由于正极反应加负极反应等于总反应，如果已知电池的总反应，要求写出电极反应，可以先写出较易写出的简单电极反应式，然后用总反应的离子方程式减去已知的电极反应式，即可得出较难写出的复杂的电极反应式。注意：在总反应式减去已知反应式之前，应保证氧化剂或还原剂的系数和总反应式的一致，这样才能使得到正确的电极反应式。3.如何书写原电池电极反应式？③燃料电池电极反应式的书写技巧根据燃料电池的特点，一般在正极发生还原反应的物质都是O2，根据电池总反应式和正极反应式写出负极反应式，也可以利用拆分法直接写出：负极反应式＝总反应式－正极反应式酸性溶液：O2＋4H＋＋4e－=2H2O碱性溶液：O2＋2H2O＋4e－=4OH－说明：若为酸性电解质溶液，电极反应式中不能出现OH－；若为碱性电解质溶液，电极反应式不能出现H＋。3.如何书写原电池电极反应式？总反应式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O正极反应式：2O2＋8e－=4O2－负极反应式：CH4＋4O2－－8e－=CO2＋2H2O在某些以熔融态氧化物做电解质时，在电极反应中O2得电子变成O2-。例如，甲烷燃料电池：3.如何书写原电池电极反应式？在熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)做电解质时，在电极反应中，O2得电子变成CO32-。例如，甲烷燃料电池：总反应式：CH4＋2O2=CO2＋2H2O正极反应式：2O2＋4CO2＋8e－=4CO32－负极反应式：CH4＋4CO32－－8e－=5CO2＋2H2O【燃料电池】加减法熟记四种情况酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋4H＋＋4e－=2H2O碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2＋2H2O＋4e－=4OH－固体电解质(高温下传导O2－)环境下电极反应式：O2＋4e－=2O2－熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式：O2＋2CO2＋4e－=2CO32-例题：请写出在以氢氧化钾为电解液时，用辛烷（C8H18）做燃料电池的负极反应。方法一：加减法总反应：C8H18+25/2O2+16OH-=8CO32-+17H2O正极：25/2O2＋25H2O＋50e－=50OH－负极：C8H18+66OH－-50e－=8CO32-+42H2O先写出利用化合价分析，确定电极上发生电子转移的反应物和生成物，并算出转移电子数目，然后先后利用电荷守恒和原子守恒配平C8H18-50e－—8CO32-C8H18+66OH－-50e－—8CO32-负极反应式：C8H18+66OH－-50e－=8CO32-+42H2O方法二：拆分法CH3OH＋H2O－6e－=CO2＋6H＋3/2O2＋6H＋＋6e－=3H2O例题3.(1)[2011-全国卷-27(5)]在以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为___________________、正极反应式为_______________。(2)[2012-海南-13(4)]肼燃烧生成氮气和水，肼-空气燃料电池是一种碱性电池，该电池放电时，负极的反应式为_______________________。(3)(2013-1-28)若电解质为酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为_______________________。【链接高考试题】N2H4＋4OH－－4e－=4H2O＋N2↑CH3OCH3+3H2O-12e-=2CO2+12H+（4）2012-26(4).K2FeO4-Zn可以组成碱性电池，与MnO2-Zn电池类似。K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应为______________________________，该电池总反应的离子方程式为________________________。FeO42－＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－2FeO42－＋3Zn＋8H2O=2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－分析：由于该电池与MnO2-Zn电池类似，Zn在电池中作为负极材料，负极反应：Zn＋2OH－－2e－=Zn(OH)2，因而K2FeO4在电池中作为正极材料，发生还原反应，由于是碱性环境，故生成Fe(OH)3：FeO42－＋3e－＋4H2O=Fe(OH)3＋5OH－故，正负极反应相加，总反应为：2FeO42－＋3Zn＋8H2O=2Fe(OH)3＋3Zn(OH)2＋4OH－【链接高考试题】4.电解池电极反应式的书写方法是什么？•①书写电极反应式的步骤：•第一步：明确电解池阴阳极电极材料及溶液中存在的离子。•第二步：判断阴阳两极附近离子种类，根据离子放电顺序，确定放电离子。•第三步：根据氧化还原反应规律写出阴阳两极电极反应式和电解总方程式。常见的电解反应.pptx若是活性电极(金属活动顺序表Ag及以前金属)作阳极，则是电极本身失电子放电。Fe－2e－=Fe2+或Cu－2e－=Cu2+若是惰性电极(Pt、Au、石墨)作阳极，溶液中的阴离子放电。由于阳极发生的是氧化反应，所以阴离子按照还原性强弱的顺序放电。常见阴离子的放电顺序是：S2－I－Br－Cl－OH－最常见的阴离子在阳极放电的电极反应式：2C1－－2e－=C12↑4OH—－4e—=2H2O+O2↑2H2O－4e－=O2↑＋4H＋•4.电解池电极反应式的书写方法是什么？•②阳极放电顺序：特例：Fe2+－e－=Fe3+阴极放电的一般是溶液中的阳离子，与电极材料无关。由于阴极发生的是还原反应，所以阳离子放电能力与其氧化性有关，溶液中的阳离子按照氧化性强弱的顺序放电。常见阳离子的放电顺序是：Ag＋Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+A13+Na+最常见的阳离子在阴极放电的电极反应式：Cu2++2e-=Cu2H＋+2e-=H2↑2H2O+2e-＝H2↑+2OH-说明：在水溶液中，Na+、A13+等活泼金属离子不参加放电，这些离子只有在熔融时放电。特例：MnO4－+8H++5e－=Mn2++8H2O4.电解池电极反应式的书写方法是什么？•③阴极放电顺序：①若阳极是溶液中由水提供的OH-放电，则一般写成：2H2O-4e-＝O2↑+4H+；若阴极是溶液中由水提供的的H+放电，则一般写成：2H2O+2e-＝H2↑+2OH-【特别说明】②放电顺序不是绝对不变的，有时随着外界条件发生变化，也会发生变化。在做题时，一定要具体问题，具体分析，不能生搬硬套。2018-Ⅱ-26.(4)电解硫酸锌溶液制备单质锌时，阴极的电极反应式为：Zn2++2e-=Zn。例题4.2018-Ⅲ-27.(3)可采用“电解法”制备KIO3，装置如图所示。①写出电解时阴极的电极反应式_______________。②电解过程