（B版浙江選考專用）2019版高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第二部分 專題六 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化課件.ppt

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1、專題六化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化,化學(xué)（浙江選考專用）,考點(diǎn)一原電池原理及其應(yīng)用,考點(diǎn)清單,知識(shí)梳理 一、原電池 1.原電池的概念 把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 2.構(gòu)成條件 (1)有兩個(gè)活潑性不同的電極。 (2)將電極插入電解質(zhì)溶液中并形成閉合回路。 (3)能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可設(shè)計(jì)成原電池。,,3.工作原理 Cu-Zn原電池示意圖如下所示:,特別提醒在原電池中陽(yáng)離子移向正極,陰離子移向負(fù)極(包括鹽橋中的陰、陽(yáng)離子)。這是因?yàn)樨?fù)極發(fā)生的是失電子的反應(yīng),致使該極附近有大量正電荷,所以溶液中的陰離子要移向負(fù)極;正極發(fā)生的是得電子的反應(yīng),致使該極附近有大量負(fù)電荷,所以溶液中的陽(yáng)離子要移向正極?？梢院?jiǎn)記

2、為“正正負(fù)負(fù)”,即帶正電荷的離子移向正極,帶負(fù)電荷的離子移向負(fù)極。,二、常見(jiàn)的化學(xué)電源,三、原電池原理的應(yīng)用 1.比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱 原電池中,一般活動(dòng)性相對(duì)較強(qiáng)的金屬作負(fù)極,而活動(dòng)性相對(duì)較弱的金屬(或?qū)щ姷姆墙饘?作正極。 2.加快化學(xué)反應(yīng)速率 由于形成了原電池,導(dǎo)致反應(yīng)速率加快。如Zn與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí),可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu-Zn 原電池,加快反應(yīng)速率。 3.用于金屬的防護(hù) 使需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而受到保護(hù)。例如要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁,可將其與一塊鋅塊相連,使鋅作原電池的負(fù)極。,4.設(shè)計(jì)制作原電池 設(shè)計(jì)原電池要緊扣構(gòu)成原電池的三個(gè)條件。 溫馨

3、提示1.電極材料的選擇 在原電池中,一般選擇活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬作負(fù)極,活動(dòng)性較弱的金屬或非金屬作正極,并且原電池的電極必須能導(dǎo)電。一般來(lái)說(shuō),負(fù)極材料應(yīng)該能跟電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)。 2.電解質(zhì)溶液的選擇 電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極材料發(fā)生反應(yīng),或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)(如溶解于溶液中的氧氣)能與負(fù)極材料發(fā)生反應(yīng)。如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行(中間連接鹽橋),則兩個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液應(yīng)含有相應(yīng)電極材料對(duì)應(yīng)的陽(yáng)離子。如在Cu-Zn原電池中,負(fù)極Zn,浸泡在含有Zn2+的電解質(zhì)溶液中,而正極Cu浸泡在含有Cu2+的電解質(zhì)溶液中。,考點(diǎn)二電解原理及其應(yīng)用,知識(shí)梳理 一、電解原理 1.相關(guān)概念 電

4、解:在直流電的作用下,在兩電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過(guò)程。 電解池:將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。 陽(yáng)極:與電源的正極相連的電極。 陰極:與電源的負(fù)極相連的電極。 2.電解池的構(gòu)成條件 (1)直流電源;(2)兩個(gè)電極(活性電極或惰性電極);(3)電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì));(4)構(gòu)成閉合回路。,3.電子流向 4.電解結(jié)果 在兩極上發(fā)生氧化、還原反應(yīng),產(chǎn)生新的物質(zhì)。 陽(yáng)極上發(fā)生氧化反應(yīng);陰極上發(fā)生還原反應(yīng)。 特別提醒1. 電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時(shí)一定發(fā)生化學(xué)反應(yīng),因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液導(dǎo)電即電解,電解池的兩極分別發(fā)生氧化反應(yīng)、還原反應(yīng),有新物質(zhì)生,成。金屬導(dǎo)電是物理變化。 2.原電池和電解池中,陰、陽(yáng)離子一

5、定在電解質(zhì)溶液(或熔融態(tài)電解質(zhì))中移動(dòng),電子一定在導(dǎo)線中移動(dòng)。可簡(jiǎn)記為“ 離子不上岸,電子不下水”。 二、電解原理的應(yīng)用 1.氯堿工業(yè)電解飽和食鹽水 (1)生產(chǎn)原理 陽(yáng)極反應(yīng)(石墨):2Cl--2e- Cl2 陰極反應(yīng)(Fe ):2H++2e- H2 總反應(yīng):2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2,(2)生產(chǎn)過(guò)程,2.電鍍和電解精煉銅,3.電冶金 針對(duì)金屬活動(dòng)性順序中KAl范圍內(nèi)的活潑金屬,應(yīng)該用非水溶液電解法冶煉。例如:,考點(diǎn)三金屬的腐蝕與防護(hù),知識(shí)梳理 一、金屬的腐蝕 1.本質(zhì) 金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇?yáng)離子,金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。,2.類型 (1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕,(2)析氫腐蝕

6、與吸氧腐蝕以鋼鐵的腐蝕為例,二、金屬的防護(hù) 1.電化學(xué)防護(hù) (1)犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原電池原理,負(fù)極:比被保護(hù)金屬活潑的金屬 正極:被保護(hù)的金屬設(shè)備 (2)外加電流的陰極保護(hù)法電解原理 陰極:被保護(hù)的金屬設(shè)備 陽(yáng)極:惰性金屬 2.改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),如制成合金、不銹鋼等。 3.在金屬表面覆蓋保護(hù)層,如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。,方法1電極反應(yīng)式的書(shū)寫方法 1.一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫,突破方法,反應(yīng)式=總反應(yīng)式-較簡(jiǎn)單一極 電極反應(yīng)式 如CH4酸性燃料電池中,負(fù)極反應(yīng)式書(shū)寫步驟為: CH4+2O2 CO2+2H2O總反應(yīng)式 2O2+8H++8e- 4H2O正極反應(yīng)式

7、由“負(fù)極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-正極反應(yīng)式”得: CH4+2H2O-8e- CO2+8H+負(fù)極反應(yīng)式 例1(2017浙江寧波鎮(zhèn)海中學(xué)單元檢測(cè))(1)常溫下,將除去表面氧化膜的Al、Cu片插入濃HNO3中組成原電池如圖1所示,測(cè)得原電池的電流強(qiáng)度(I)隨時(shí)間(t)的變化如圖2所示,反應(yīng)過(guò)程中有紅棕色氣體產(chǎn)生。,2.復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫 總體思路:復(fù)雜電極,0t1時(shí),原電池的負(fù)極是Al片,此時(shí),正極的電極反應(yīng)式是,溶液中的H+向極移動(dòng),t1后原電池中電子流動(dòng)方向發(fā)生改變,其原因是。,(2)以鋁材為陽(yáng)極,在H2SO4溶液中電解,鋁材表面形成耐酸氧化膜,陽(yáng)極電極反應(yīng)式為。 (3)用Al單質(zhì)作陽(yáng)極,石墨作陰極

8、,NaHCO3溶液作電解液進(jìn)行電解,生成難溶物R,寫出陽(yáng)極生成R的電極反應(yīng)式:。 解析(1)在0t1時(shí),鋁片作負(fù)極被氧化,依題意,正極上濃硝酸被還原為紅棕色的NO2,電極反應(yīng)式為2H++N+e- NO2+H2O;在電場(chǎng)作用 下,陽(yáng)離子向正極移動(dòng);從圖2可以看出t1后電流方向發(fā)生改變,原因是Al表面因發(fā)生鈍化不能進(jìn)一步反應(yīng),濃硝酸還可以與銅發(fā)生反應(yīng),t1后銅片作負(fù)極,鋁片作正極。(2)依據(jù)信息知陽(yáng)極形成的氧化膜一定為Al2O3,Al失電子生成Al2O3,Al2O3中的氧元素是由水提供的,結(jié)合溶液顯酸性,知有,H+生成。(3)Al作陽(yáng)極,失電子,生成Al3+,Al3+水解使溶液顯酸性,溶液中的HC

9、水解使溶液顯堿性,兩者水解互相促進(jìn),生成Al(OH)3和CO2。 答案(1)2H++N+e- NO2+H2O正Al在濃硝酸中發(fā)生鈍化, 氧化膜阻止了Al進(jìn)一步反應(yīng) (2)2Al-6e-+3H2O Al2O3+6H+ (3)Al+3HC-3e- Al(OH)3+3CO2 1-1全釩液流電池是一種新型的綠色環(huán)保儲(chǔ)能電池。其電池總反應(yīng)為:V3++VO2++H2O V+2H++V2+。下列說(shuō)法正確的是() A.放電時(shí)正極反應(yīng)為:V+2H++e- VO2++H2O B.充電時(shí)陰極反應(yīng)為:V2+-e- V3+ C.放電過(guò)程中電子由負(fù)極經(jīng)外電路移向正極,再由正極經(jīng)電解質(zhì)溶液移,向負(fù)極 D.充電過(guò)程中,H+由

10、陰極區(qū)向陽(yáng)極區(qū)遷移 答案A 解析放電時(shí),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),負(fù)極反應(yīng)為:V2+-e- V3+,正極反應(yīng)為:V+2H++e- VO2++H2O,A正確;充電時(shí),陰極反 應(yīng)為:V3++e- V2+,B錯(cuò)誤;充電時(shí),陽(yáng)極反應(yīng)為:VO2++H2O-e- V+2 H+,H+在陽(yáng)極區(qū)生成,由陽(yáng)極區(qū)向陰極區(qū)遷移,D錯(cuò)誤;C項(xiàng)中電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是靠離子的定向移動(dòng)。,方法2電解池相關(guān)問(wèn)題的處理方法 1.電極產(chǎn)物的判斷和電極反應(yīng)式的書(shū)寫 (1)電解時(shí)電極產(chǎn)物的判斷 (2)電極反應(yīng)式的書(shū)寫 定電極 標(biāo)得失選離子 配電荷配個(gè)數(shù),巧用水兩式加 驗(yàn)總式 a.判斷陰、陽(yáng)極,分析電極材料,判斷是電極材料放電還是

11、溶液中的離子放電。陽(yáng)極為金屬活性電極時(shí),電極材料放電。 b.根據(jù)離子放電順序,確定放電的離子種類,分析電極反應(yīng),并判斷電極產(chǎn)物,按照“陽(yáng)極氧化、陰極還原”寫出電極反應(yīng)式。 c.電解水溶液時(shí),應(yīng)注意水電離出的H+、OH-放電時(shí)電極反應(yīng)式的書(shū)寫。,2.以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型,溫馨提示(1)對(duì)于強(qiáng)堿、含氧酸、活潑金屬的含氧酸鹽,用惰性電極電解它們的水溶液時(shí),實(shí)際上是電解H2O,溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,濃度增大。 (2)電解后要恢復(fù)原電解質(zhì)溶液的濃度,需加適量的某物質(zhì),要考慮溶質(zhì)的量,也要考慮水的量。例如用惰性電極電解足量CuSO4溶液,要恢復(fù)原溶液的濃度,可向電解后的溶液中加入CuO,但不能加入

12、Cu(OH)2,因?yàn)镃u(OH)2與生成的H2SO4反應(yīng)后使水的量增加。 3.關(guān)于電解池的計(jì)算 (1)根據(jù)得失電子守恒計(jì)算 先判斷電解池的電極和電極反應(yīng),再分別找出得失電子的量,運(yùn)用得失電子守恒進(jìn)行計(jì)算。,(2)根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算 先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式,最后根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算。 (3)根據(jù)關(guān)系式計(jì)算 對(duì)于多個(gè)電解池串聯(lián)的裝置,通過(guò)每個(gè)電極的電子數(shù)相等,可據(jù)此找出已知量和未知量之間的關(guān)系式進(jìn)行計(jì)算。 例2如圖所示,某同學(xué)設(shè)計(jì)了一個(gè)燃料電池并探究氯堿工業(yè)原理和粗銅的精煉原理,其中乙裝置中X為陽(yáng)離子交換膜。請(qǐng)按要求回答相關(guān)問(wèn)題:,(1)甲烷燃料電池負(fù)極反應(yīng)式是。 (2)石墨(C)極的電極反應(yīng)

13、式為。 (3)若在標(biāo)準(zhǔn)狀況下,有2.24 L氧氣參加反應(yīng),則乙裝置中鐵極上生成的氣體體積為L(zhǎng);丙裝置中陰極析出銅的質(zhì)量為g。,(4)某同學(xué)利用甲烷燃料電池設(shè)計(jì)電解法制取漂白液或Fe(OH)2的實(shí)驗(yàn)裝置如圖所示。 若用于制漂白液,a為電池的極,電解質(zhì)溶液最好用。 若用于制Fe(OH)2,使用硫酸鈉作電解質(zhì)溶液,陽(yáng)極選用作電極。 解析(1)甲烷燃料電池負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),即甲烷在負(fù)極上被氧化,在KOH溶液中甲烷被氧化的產(chǎn)物為碳酸鉀,負(fù)極反應(yīng)式為CH4-8e-+10,OH- C+7H2O。(2)原電池的負(fù)極與電解池的陰極相接,鐵極為陰 極,則C極為陽(yáng)極,在C極上發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為2Cl--2

14、e- Cl2。 (3)n(O2)==0.1 mol,甲裝置中正極反應(yīng)式為O2+4e-+2H2O 4OH-,經(jīng)過(guò)甲、乙、丙裝置的電子的物質(zhì)的量為0.4 mol。鐵極 為陰極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為2H2O+2e- 2OH-+H2,n(H2)= =0.2 mol,V(H2)=0.2 mol22.4 Lmol-1=4.48 L。丙裝置中精銅為陰 極,發(fā)生還原反應(yīng),電極反應(yīng)式為Cu2++2e- Cu,n(Cu)==0.2 mol, m(Cu)=0.2 mol64 gmol-1=12.8 g。(4)漂白液的有效成分是次氯酸鈉,制備原理是2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2+H2,Cl2+2OH-

15、 Cl-+ClO-+H2O,氣體與液體反應(yīng),氣體應(yīng)在下端產(chǎn)生,所以該裝置的B端為陽(yáng)極,A端,為陰極,陰極與電源負(fù)極相連,故a極為負(fù)極;電解質(zhì)溶液最好用飽和氯化鈉溶液。若制備氫氧化亞鐵,用硫酸鈉溶液作電解質(zhì)溶液,應(yīng)選用鐵作陽(yáng)極。 答案(1)CH4-8e-+10OH- C+7H2O (2)2Cl--2e- Cl2 (3)4.4812.8 (4)負(fù)飽和氯化鈉溶液或食鹽水鐵 2-1電解尿素CO(NH2)2的堿性溶液制氫的裝置示意圖如下(電解池中隔膜僅阻止氣體通過(guò),a、b極均為惰性電極)。下列說(shuō)法正確的是(),A.電解時(shí),b極是陰極,放出H2,發(fā)生氧化反應(yīng) B.溶液中OH-逐漸向b極移動(dòng) C.電解時(shí),a

16、極的電極反應(yīng)式為:CO(NH2)2+8OH--6e- C+N2+6H2O D.若在b極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下224 mL氫氣,則消耗尿素2 g,答案C 解析從所給裝置圖可知b極上H+得電子發(fā)生還原反應(yīng)而放出H2,A錯(cuò);b極上H+放電,b極附近溶液中OH-濃度增大,OH-向a極移動(dòng),B錯(cuò);a極是電解池的陽(yáng)極,a極上CO(NH2)2中-3價(jià)的N失電子被氧化為N2,C元素在堿性條件下以C形式存在,電極反應(yīng)式為CO(NH2)2+8OH--6e- C+N2+ 6H2O,C正確;b極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下224 mL氫氣時(shí),電路中通過(guò)的電子為0.01 mol2=0.02 mol,則消耗尿素:0.02 mol=0.2 g,D錯(cuò)。,