第七單元電化學基礎

目錄

第20講原電池原理

第21講電解原理第七單元電化學基礎第七單元電化學基礎知識框圖第七單元

│知識框圖第七單元

│知識框圖使用建議第七單元

│使用建議?內容特點

1．原電池與電解池的知識理論性、規(guī)律性較強，并且概念較多，容易混淆，需要在加強理解的基礎上準確記憶概念的定義和實例。2．新型燃料電池、熔融鹽電池、二次電池的原理，電極反應式和總反應式的書寫都是高考中常常涉及的知識，是重點也是難點。金屬的析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應第七單元

│使用建議式的書寫或正誤判斷是常見的命題采分點，要注意從原理上去分析掌握，并了解金屬保護的方法。3．電解池的工作原理、電解的規(guī)律、電解的應用(包括氯堿工業(yè)、銅的精煉、電鍍、電冶金)等知識點較多，經常與氧化還原反應、熱化學方程式、元素化合物知識、化學計算等多個知識領域聯(lián)合命題。第七單元

│使用建議?編寫思路1．本單元中，易混淆的知識點很多。在本單元的內容編排時，首先是將原電池、電解池的原理進行了對比分析，以使知識系統(tǒng)化、網絡化。2．常見的化學電源的題目命題主要落腳點放在正負極材料、電極反應式的書寫、總反應式的書寫上。而對于金屬的腐蝕與防護主要是放在了原電池的構成水膜的性質以及正極反應式的不同上。第七單元

│使用建議3．在電解池的編制中，重點對電解的原理與應用、電化學的解題思路等進行了比較、分析與歸納，特別重視規(guī)律的總結和方法的歸納，體現(xiàn)理論內容的系統(tǒng)性、邏輯性。4．本單元最后設置了一套滾動卷，滾動范圍是六、七單元。第七單元

│使用建議?教學建議1．電化學部分復習時要注意“四池”(原電池、電解池、電鍍池、電解精煉池)的對比，抓住概念的定義、原理與本質來加以分析和理解，從知識本源上去掌握。2．在教學中，建議以陽離子和陰離子的放電順序為線索，強化對電極上放電微粒分析的訓練。3．常見的化學電源，要掌握電極反應式與總反應式的書寫。第七單元

│使用建議4．要從電極名稱的判斷、電極材料的性質、離子的放電順序等方面去復習電解池，利用電子守恒法解決相關的計算問題。5．注意這部分內容以社會熱點，例如能源危機問題、自然資源合理開發(fā)利用以及科技前沿動態(tài)為背景，以身邊的生活經驗為情境命題是一個明顯的動向，也是近幾年高考命題的重點，需要特別注意。第七單元

│使用建議?課時安排本單元共2講，建議8課時完成，5課時用于在課堂上互動式完成20～21講，3課時進行單元測試、滾動卷測試及講評。第20講

│原電池原理第20講原電池原理考綱導學第20講

│考綱導學考綱要求命題預測

1.了解原電池的工作原理，能寫出電極反應和電池反應方程式。了解常見化學電源的種類及其工作原理。

2.理解金屬發(fā)生電化學腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害、防止金屬腐蝕的措施。

1.原電池的工作原理。運用原電池工作原理書寫電極方程式或正誤判斷，以及金屬腐蝕的類型判斷與防護是近幾年高考的重點，常以選擇或填空的形式進行考查，難度中等。

2.對新型化學電源的考查。近年來這一考點成為高考命題的必考點和區(qū)分點，通常是以新型(燃料電池、固體熔融電解質等)電池，對其工作原理分析及電極方程式的書寫為主，難度較大。要點探究?探究點一原電池的工作原理

第20講

│要點探究

【知識梳理】

一、碳、硅比較1．原電池把__________轉化為________的裝置。2．形成條件(1)兩個電極由兩種______________不同的金屬或由__________________的材料(非金屬或某些氧化物等)組成。(2)電解質溶液。(3)形成閉合回路。化學能電能金屬活動性金屬和其他導電第20講

│要點探究3．原電池的兩極負極：活潑性______的金屬，發(fā)生________反應。正極：活潑性______的金屬或導體，發(fā)生________反應。4．電極反應式的書寫和電子移動方向(如圖20－1)強氧化弱還原第20講

│要點探究(1)電極反應式的書寫負極：________，電極反應式：___________________。正極：________，電極反應式：___________________。電池反應：___________________________________________。(2)電子移動方向電子由________釋放，經__________沿導線流入________，電解質溶液中的__________移向正極，在其表面得電子被________，形成一個閉合回路。Zn片Cu片Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

負極外電路正極陽離子還原第20講

│要點探究【要點深化】1．原電池原理圖解

第20講

│要點探究2．原電池電極的判斷和電極方程式的書寫(1)原電池正負極的判斷第20講

│要點探究第20講

│要點探究第20講

│要點探究第20講

│要點探究

例1

[2010·廣東卷]銅鋅原電池(如圖20－4)工作時，下列敘述正確的是(

)

【典例精析】BCA．正極反應為Zn－2e－===Zn2＋B．電池反應為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外電路中，電子從負極流向正極D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液第20講

│要點探究第20講

│要點探究變式題

[2010·寧夏卷]根據(jù)圖20－5可判斷出下列離子方程式中錯誤的是(

)

A第20講

│要點探究?探究點二化學電源第20講

│要點探究

【知識梳理】

1．一次電池堿性鋅—錳干電池電池反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2負極：________，正極：________，電解質：KOH。負極反應：______________________________________。正極反應：______________________________________。ZnMnO2Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2第20講

│要點探究第20講

│要點探究3．燃料電池(1)燃料電池與前幾種電池的差別：①氧化劑與還原劑在工作時

；②反應產物

；③能量轉化率高(超過80%)，普通的只有30%，有利于節(jié)約能源。(2)氫氧燃料電池①酸性電解質負極：

；正極：

；總反應：

。不斷補充不斷排出

第20講

│要點探究②堿性電解質負極：

；正極：

；總反應：

。第20講

│要點探究

【要點深化】1．二次電池和燃料電池的幾個注意事項(1)可充電電池(二次電池)充電時，電池正極接電源正極，電池負極接電源負極。(2)可充電電池(二次電池)放電時負極發(fā)生氧化反應，充電時該極(陰極)發(fā)生還原反應；放電時正極發(fā)生還原反應，充電時該極(陽極)發(fā)生氧化反應。(3)燃料電池的負極為通入燃料的一極，正極為通入助燃劑的一極(一般為氧氣)，電極材料一般不參加化學反應，只起傳導電子的作用。第20講

│要點探究2．新型電池的分析思路以新型電池的研制開發(fā)為素材對原電池原理的考查是高考命題的熱點題型，涉及的主要問題有：(1)正、負極的判斷：發(fā)生失電子反應的電極是負極，發(fā)生得電子反應的電極是正極。(2)電子的流向和電解質溶液中離子的流向：電流方向：“外電路：從正極流向負極；電源內電路：從負極流向正極。”原電池裝置中，外電路電子流向與電流相反，從負極流向正極；電源內電路即電解質溶液，陽離子流向與電流相同，流向正極，陰離子流向與電流方向相反，流向負極。第20講

│要點探究第20講

│要點探究

例2

[2010·浙江卷]Li-Al/FeS電池是一種正在開發(fā)的車載電池，該電池中正極的電極反應式為：2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe。有關該電池的下列說法中，正確的是(

)【典例精析】B第20講

│要點探究

B由給出的正極反應知負極反應式為Li－e－===Li＋，C項錯。A項，Li為0價，錯。B項，將兩電極反應疊加可得總反應，正確。D項，將原電池負極反應顛倒即可得陰極反應式，故錯。第20講

│要點探究

[點評]新型電池以其命題背景或情景新穎為特點，往往具有時代感，給人以全新的感覺，但無論如何命題，其考查點都落腳于原電池原理上，該類試題難度不會很大。因此，解決該類試題時，首先不要被其陌生的方程式或情景嚇倒，其次，要認真分析題意，找出有用的信息。本題容易忽視總反應方程式而錯選C。燃料電池也是高考中常見的新試題背景，分析時要注意燃料一定在負極發(fā)生氧化反應，還要注意電極方程式的書寫與介質的關系。請看下面的變式題。第20講

│要點探究變式題

乙醇燃料電池中采用磺酸類質子溶劑，電池總反應為C2H5OH＋3O2＝2CO2＋3H2O，下列說法錯誤的是(

)A．電池工作時，質子向電池的正極遷移B．電池工作時，電流由b極沿導體流向a極C．a為負極，電極反應式是C2H5OH+3H2O+12e-=2CO2+12H+D．b為正極，電極反應式是4H++O2+4e-=2H2OC第20講

│要點探究?探究點三金屬的腐蝕與防護第20講

│要點探究

【知識梳理】

1．金屬腐蝕(1)定義：金屬與周圍的氣體(或液體)發(fā)生

反應而引起損耗的現(xiàn)象。(2)本質：金屬原子

而被氧化(3)氧化還原失電子化學腐蝕電化學腐蝕第20講

│要點探究犧牲陽極保護法2．金屬的防護方法(1)加防護層，如在金屬表面加上耐腐蝕的油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠及電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。(2)電化學防護①

——原電池原理。

(陰極)：被保護的金屬設備。

(陽極)：比被保護的金屬活潑的金屬。②

——電解原理。

：被保護的金屬設備。

：惰性電極。正極

負極外加電流陰極保護法

陰極陽極第20講

│要點探究水泥玻璃條件金屬在較強的酸性溶液中

金屬在中性或酸性很弱的溶液中

電極反應負極(Fe)：Fe－2e－＝Fe2＋正極(C)：2H＋＋2e－＝H2↑

負極(Fe)：2Fe－4e－＝2Fe2＋正極(C)：2H2O＋O2＋4e－＝4OH－

發(fā)生情況相對較少腐蝕速率一般較快

非常普遍腐蝕速率一般較慢聯(lián)系兩種腐蝕常相繼發(fā)生，吸氧腐蝕為主

1．析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較【要點深化】第20講

│要點探究2.金屬腐蝕的快慢順序一般來說可用下列原則進行判斷：(1)電解原理引起的腐蝕(金屬作陽極)>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防護措施的腐蝕。(2)對同一金屬來說：強電解質溶液中的腐蝕>弱電解質溶液中的腐蝕>非電解質溶液中的腐蝕。(3)對同一電解質溶液來說：一般濃度越大，金屬的腐蝕越快。第20講

│要點探究

例3

[2010·上海卷]鐵是用途最廣的金屬材料之一。為探究鐵的化學性質，某同學將盛有生鐵屑的試管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中(如圖20－7所示)。數(shù)天后，他觀察到的現(xiàn)象是(

)

A．鐵屑不生銹，試管內液面上升B．鐵屑不生銹，試管內液面高度不變C．鐵屑生銹，試管內液面上升D．鐵屑生銹，試管內液面高度不變【典例精析】圖20－7C第20講

│要點探究C在潮濕的空氣中，鐵容易生銹，并且發(fā)生的是吸氧腐蝕，導致試管內壓強減小，液面上升。[點評]有關金屬腐蝕的常見考查為金屬腐蝕的類型、電極反應以及金屬電化學腐蝕的后續(xù)反應等。鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕的類型與其表面水膜的酸堿性有關，下面的變式題對此進行了較為詳細的考查。第20講

│要點探究變式題

如圖20－8所示裝置中，小試管內為紅墨水，具支試管內盛有pH＝4的雨水和生鐵片。觀察：開始導管內液面下降，一段時間后導管內液面回升，略高于小試管液面。以下有關解釋合理的是(

)C第20講

│要點探究C該雨水酸性較強，開始時，發(fā)生的是析氫腐蝕，故導管內液面下降，后來發(fā)生的是吸氧腐蝕，故導管內液面又升高；無論析氫腐蝕還是吸氧腐蝕，生鐵片中的碳都做原電池的正極，故A、B錯誤，C正確；具支試管中開始時發(fā)生析氫腐蝕，消耗氫離子，pH增大，后來發(fā)生吸氧腐蝕，產生OH－，pH繼續(xù)增大，D項錯誤。

第21講

│電解原理第21講電解原理考綱導學第21講

│考綱導學考綱要求命題預測

了解電解池的工作原理。能寫出電極反應。1.電解原理。近年來，該考點通常以選擇題形式考查，重點考查該部分基礎知識，難度中等。2.電解原理的應用。該命題點一般是在非選擇題中出現(xiàn)，結合元素化合物知識或基本理論，難度較大。要點探究?探究點一氯氣的性質第21講

│要點探究

【知識梳理】1．電解：電流通過電解質溶液(或熔融電解質)而在陰、陽兩極引起______________反應的過程。正確理解電解的概念應注意以下三點：①電解質溶液導電的過程就是________的過程；②電解是非自發(fā)地將________能轉化為________能；③電流是________流電。氧化還原電解電化學直第21講

│要點探究2．電解池：把電能轉化為化學能的裝置。(1)電解池的構成條件(見圖21－1)：①外加直流電源；②與電源相連的兩個電極；③電解質溶液或熔化的電解質。(2)電極名稱和電極材料①電極名稱陽極：接電源正極的為陽極，發(fā)生________反應；陰極：接電源負極的為陰極，發(fā)生________反應。②電極材料惰性電極：C、Pt、Au等，僅導電，不參與反應；活性電極：Fe、Cu、Ag等，既可以導電，又可以參與電極反應。圖21－1氧化還原第21講

│要點探究【要點深化】1．電解原理圖解第21講

│要點探究2．離子放電順序(1)陽極：①活性材料作電極時：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進入溶液，陰離子不容易在電極上放電。②惰性材料作電極(Pt、Au、石墨等)時：溶液中陰離子的放電順序(由易到難)是：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子。(2)陰極：無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上的放電順序是：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋。第21講

│要點探究第21講

│要點探究第21講

│要點探究

例1

[2010·全國卷Ⅱ]圖21－3是一個用鉑絲作電極，電解稀的MgSO4溶液的裝置，電解液中加有中性紅指示劑，此時溶液呈紅色。(指示劑的pH變色范圍：6.8～8.0，酸色——紅色，堿色——黃色)回答下列問題：【典例精析】(1)下列關于電解過程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的是________(填編號)；①A管溶液由紅變黃②B管溶液由紅變黃③A管溶液不變色④B管溶液不變色①④第21講

│要點探究

(2)寫出A管中發(fā)生反應的反應式：_____________________________________________

_________________________________；(3)寫出B管中發(fā)生反應的反應式：

________________________________________________________________________________；(4)檢驗a管中氣體的方法是______________________________________________

_________________________；

用拇指按住管口，取出試管，靠近火焰，放開拇指，有爆鳴聲，管口有藍色火焰第21講

│要點探究

(5)檢驗b管中氣體的方法是_______________________________________________________________________________

；

用拇指按住管口，取出試管，放開拇指，將帶有火星的木條伸入試管內會復燃

(6)電解一段時間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內，觀察到的現(xiàn)象是_____________________________________________；

溶液呈紅色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)第21講

│要點探究第21講

│要點探究[點評]有關電解的試題關鍵是弄清電解的原理：陰、陽兩極及兩極發(fā)生的反應。本題容易忽視陰極反應的后續(xù)反應，即生成的氫氧根離子與原溶液中的鎂離子生成沉淀。下面的變式題則對電解原理及應用做了較全面的考查。第21講

│要點探究變式題

下列敘述錯誤的是(

)A.鋼鐵表面發(fā)生吸氧腐蝕時，鋼鐵表面水膜的pH增大B.電解精煉銅時，同一時間內陽極溶解的銅的質量比陰極析出的銅的質量少C.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極D.工作時，在原電池的負極和電解池的陰極上都是發(fā)生失電子過程D第21講

│要點探究?探究點二電解規(guī)律第21講

│要點探究

【知識梳理】

項目物質類別代表物被電解物質陰極產物陽極產物電解方程式濃度變化pH溶液復原加入物質電解類型含氧酸H2SO4H2O電解水型可溶性堿NaOHH2O活潑金屬含氧酸鹽Na2SO4H2O不變無氧酸HClHCl電解自身型不活潑金屬無氧酸鹽CuCl2CuCl2活潑金屬無氧酸鹽NaClNaClH2ONaCl濃度減小，有NaOH生成放氫生堿型不活潑金屬含氧酸鹽CuSO4CuSO4H2OCuSO4濃度減小，有H2SO4生成放氧生酸型增大降抵增大升高增大H2O減小升高減小升高升高降低CuO第21講

│要點探究

【要點深化】離子的放電順序與電解規(guī)律的關系如果金屬做陽極(除金、鉑外)，金屬優(yōu)先失去電子形成對應的金屬陽離子進入溶液，電解質溶液中的陰離子不失電子。如果陽極為惰性電極，則兩極按照下列順序放電：實驗室制取、收集純凈干燥Cl2的裝置如下第21講

│要點探究離子區(qū)域電解類型溶液酸堿性變化規(guī)律實例Ⅰ與Ⅲ區(qū)電解質本身被電解溶液變稀，酸堿性變化根據(jù)具體溶質而定CuCl2、HClⅠ與Ⅳ區(qū)電解質和水被電解堿性增強NaClⅡ與Ⅲ區(qū)電解質和水被電解酸性增強CuSO4、AgNO3Ⅱ與Ⅳ區(qū)電解水型溶液被濃縮，酸堿性變化根據(jù)具體溶質而變Na2SO4、H2SO4、NaOH第21講

│要點探究【典例精析】

例2

在如圖21－4所示的裝置中，電極均為石墨電極，通電一段時間后，發(fā)現(xiàn)a電極附近溶液呈紅色，甲、乙兩池中溶液的pH均減小，而①和④兩極電極產物的物質的量之比為1︰2，則下表中各組物質的水溶液符合上述條件的是(

)圖21－4C第21講

│要點探究ABCD甲KOHH2SO4CuSO4NaNO3乙CuSO4AgNO3HNO3HCl第21講

│要點探究[點評]電解池串聯(lián)時，各個電極上通過的電子數(shù)相等，這是該類試題的突破口之一。此外，根據(jù)某極的現(xiàn)象推斷各個電極的類型是這類試題的切入點。本題集電源電極的判斷、電解產物的判斷及有關計算為一體，具有一定的綜合性，但只要熟悉電解的規(guī)律便能迅速解題。下面的變式題則需要對離子的放電規(guī)律較為熟悉才能正確解答。第21講

│要點探究變式題

將0.3molNaCl和0.1molH2SO4溶于一定量的水中配成溶液，用石墨作電極電解該溶液時，根據(jù)電極產物，可分為三個階段，下列說法正確的是(

)①陰極始終只析出H2②第一階段相當于電解NaCl溶液③第一階段相當于電解HCl溶液④第二階段相當于電解NaCl溶液⑤第二階段相當于電解HCl溶液⑥第三階段相當于電解Na2SO4溶液A．①③④⑥B．①②④C．①②④⑥D．②④⑤⑥A第21講

│要點探究?探究點三電解原理的應用第21講

│ 要點探究

【知識梳理】

電解食鹽水電解NaCl(熔融)電鍍鋅電解精煉銅裝置示意圖略陰極反應Zn2＋＋2e－＝Zn

__________________(精銅)

陽極反應

__________________(粗銅)

電解總反應2NaCl______________無無說明

(1)陰極室與陽極室應用隔膜分開

(2)食鹽水需經凈化，除去Mg2＋、Ca2＋、SO等離子電解法冶煉金屬常見的有：Na、Mg、Al，用的分別是熔融NaCl、熔融MgCl2、熔融Al2O3

(1)________必須作陰極

(2)____________作陽極

(3)用含______________的溶液作電鍍液

(1)________作陽極，溶解下來

(2)________作陰極

(3)電解質溶液常用______________第21講

│要點探究【