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(shí)自查】知識(shí)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(gè)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(dòng)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(dòng)方向 陽(yáng)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(shí)，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(shuō)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(shí)點(diǎn)二、化學(xué)電源1電池的分類：化學(xué)電池、太陽(yáng)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(yáng)極：_兩式可以寫成一個(gè)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(guò)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(shí)： 負(fù)極：_ 正極：_b.當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí)： 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?！纠}3】科學(xué)家近年來(lái)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(shí)的電池反應(yīng)為：Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列說(shuō)法正確的是（ ） A放電時(shí)，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng) B放電時(shí)，正極反應(yīng)為：Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C充電時(shí)，LiMn2O4發(fā)生氧化反應(yīng)D充電時(shí)，陽(yáng)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(gè)月。（1）關(guān)于該電池的敘述正確的是（ ）A 放電時(shí)，正極反應(yīng)為式：O24e-+4H+=2H2OB. 放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為式：CH3OH6e-+8OH-=CO32-+6H2OC. 充電時(shí)，原電池的負(fù)極與電源的正極相連接D. 充電時(shí)，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(shí)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(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)的過(guò)程。（4）電子流向：（電源）負(fù)極（電解池）陰極（離子定向運(yùn)動(dòng)）電解質(zhì)溶液（電解池）陽(yáng)極（電源）正極（5）電極名稱及反應(yīng)： 陽(yáng)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(yáng)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(guò)程，就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程。【規(guī)律總結(jié)】放電順序陽(yáng)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(shí)：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根離子)F-(SO32-/MnO4-OH-)b.活性電極時(shí)：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(yáng)極材料為活性電極（Fe、Cu)等金屬，則陽(yáng)極反應(yīng)為電極材料失去電子，變成離子進(jìn)入溶液；若陽(yáng)極為惰性材料，則根據(jù)陰陽(yáng)離子的放電順序，依據(jù)陽(yáng)氧陰還的規(guī)律來(lái)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(duì)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(yáng)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(yáng)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(yáng)離子放電陽(yáng)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(yáng)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(wú)氧酸，不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽（氟化物除外）（3）放氫生堿型：活潑金屬的無(wú)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(shí)，在陽(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)極：_； 陰極：_；電解質(zhì)溶液：_ （3）電冶金電冶金：使礦石中的 金屬陽(yáng)離子 獲得電子，從它們的化合物中還原出來(lái)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(yáng)極：2Na+ + 2e = 2Na ；陰極：2Cl 2e = Cl2【例題6】下列有關(guān)電解池的說(shuō)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(dòng)，陽(yáng)離子向陽(yáng)極移動(dòng)C. 電解池中與電源正極相連的一極是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)D. 電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)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(yáng)極，b為陰極C. 電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加 D. 電解過(guò)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(wèn)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(shí)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(wú)電源，兩級(jí)材料不同有電源，兩級(jí)材料可同可不同有電源形成條件活動(dòng)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(yáng)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(yáng)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(yáng)離子的電子或者氧氣得電子（吸氧腐蝕）陽(yáng)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(yáng)離子得到電子陽(yáng)極：金屬電極失去電子陰極：電鍍液中陽(yáng)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(yáng)極同電解池溶液中帶電粒子的移動(dòng)陽(yáng)離子向正極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)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(shí)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(guò)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(wú)電流產(chǎn)生本質(zhì)較活潑的金屬被氧化的過(guò)程金屬被氧化的過(guò)程關(guān)系化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同時(shí)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(guò)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(guò)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(wú)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(yáng)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(yáng)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(shuō)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(shí)，鍍層仍能對(duì)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(yáng)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(shí)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(guò)電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)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(shí)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(shí)，會(huì)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