高中化學(xué)-高三專題復(fù)習(xí)：電化學(xué)教學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)情分析教材分析課后反思

高三二輪專題復(fù)習(xí)七電化學(xué)考綱展示1.理解原電池和電解池的構(gòu)成、工作原理及應(yīng)用，能書寫電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。2.了解常見化學(xué)電源的種類及其工作原理。3.了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因、金屬腐蝕的危害以及防止金屬腐蝕的措施?？键c(diǎn)一原電池工作原理及化學(xué)電池1．原電池裝置考查變遷圖7-1(1)鹽橋的作用：原電池裝置由裝置①到裝置②的變化是由鹽橋連接兩個(gè)“半電池裝置”，其中鹽橋的作用有三種：①隔絕正負(fù)極反應(yīng)物，避免直接接觸，導(dǎo)致電流不穩(wěn)定；②通過離子的定向移動，構(gòu)成閉合回路；③平衡電極區(qū)的電荷。(2)離子交換膜作用：由裝置②到裝置③的變化是“鹽橋”變成“質(zhì)子交換膜”。離子交換膜是一種選擇性透過膜，允許相應(yīng)離子通過，離子遷移方向遵循電池中離子遷移方向。2．圖解原電池的閉合回路形成原理圖7-2考查角度1燃料電池例1．LED系列產(chǎn)品是一類新型節(jié)能產(chǎn)品。圖7-3甲是NaBH4/H2O2燃料電池，圖乙是LED發(fā)光二極管的裝置示意圖。下列敘述錯(cuò)誤的是()圖7-3A．電池A極區(qū)的電極反應(yīng)式為H2O2＋2e－=2OH－B．電池放電過程中，Na＋從負(fù)極區(qū)向正極區(qū)移動C．每有1molNaBH4參加反應(yīng)轉(zhuǎn)移電子數(shù)為4NAD．要使LED發(fā)光二極管正常發(fā)光，圖乙中的導(dǎo)線a應(yīng)與圖甲中的B極相連[練習(xí)1]．NO2、O2和熔融KNO3可作燃料電池，其原理如圖7-5所示。該電池在放電過程中石墨Ⅰ電極上生成氧化物Y，Y可循環(huán)使用。下列說法正確的是()圖7-5A．放電時(shí)，NOeq\o\al(－,3)向石墨Ⅱ電極遷移B．石墨Ⅱ附近發(fā)生的反應(yīng)為NO＋O2＋e一=NOeq\o\al(－,3)C．電池總反應(yīng)式為4NO2＋O2=2N2O5D．當(dāng)外電路通過4mole－，負(fù)極上共產(chǎn)生2molN2O5燃料電池考查在不同電解質(zhì)溶液條件下電極方程式的書寫，如：酸性、堿性、中性、熔融碳酸鹽、熔融氧化物等，其書寫關(guān)鍵可以歸結(jié)為一句話“什么環(huán)境下用什么離子平衡電性”。如正極反應(yīng)式書寫考查角度2典型二次電池例2．[2016·四川卷]某電動汽車配載一種可充放電的鋰離子電池。放電時(shí)電池的總反應(yīng)為Li1－xCoO2＋LixC6=LiCoO2＋C6(x<1)。下列關(guān)于該電池的說法不正確的是()A．放電時(shí)，Li＋在電解質(zhì)中由負(fù)極向正極遷移B．放電時(shí)，負(fù)極的電極反應(yīng)式為LixC6－xe－=xLi＋＋C6C．充電時(shí)，若轉(zhuǎn)移1mole－，石墨(C6)電極將增重7xgD．充電時(shí)，陽極的電極反應(yīng)式為LiCoO2－xe－=Li1－xCoO2＋xLi＋[練習(xí)2].[2016·全國卷Ⅲ]鋅-空氣燃料電池可用作電動車動力電源，電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，反應(yīng)為2Zn＋O2＋4OH－＋2H2O=2Zn(OH)eq\o\al(2－,4)。下列說法正確的是()A．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中K＋向陽極移動B．充電時(shí)，電解質(zhì)溶液中c(OH－)逐漸減小C．放電時(shí)，負(fù)極反應(yīng)為Zn＋4OH－－2e－=Zn(OH)eq\o\al(2－,4)D．放電時(shí)，電路中通過2mol電子，消耗氧氣22.4L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)[練習(xí)3]．一種碳納米管能夠吸附氫氣，用這種材料吸氫后制備的二次電池工作原理如圖7-6所示，該電池的電解質(zhì)為6mol·L－1KOH溶液，下列說法中正確的是()圖7-6A．放電時(shí)K＋移向碳電極B．放電時(shí)電池負(fù)極的電極反應(yīng)為H2－2e－=2H＋C．充電時(shí)鎳電極的電極反應(yīng)為Ni(OH)2＋OH－－e－=NiO(OH)＋H2OD．該電池充電時(shí)將碳電極與電源的正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)考查角度3電化學(xué)學(xué)科交叉計(jì)算例3．(1)[2015·全國卷Ⅱ]酸性鋅錳干電池是一種一次性電池，外殼為金屬鋅，中間是碳棒，其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH。(1)維持電流強(qiáng)度為0.5A，電池工作5分鐘，理論上消耗鋅________g。(已知F＝96500C·mol－1)(2)新型固體燃料電池的電解質(zhì)是固體氧化鋯和氧化釔，高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過。如圖7-9所示，其中多孔電極不參與電極反應(yīng)。圖7-9①該電池的負(fù)極反應(yīng)式為__________________________。②如果用該電池作為電解裝置，當(dāng)有16g甲醇發(fā)生反應(yīng)時(shí)，則理論上提供的電量表達(dá)式為____________________C(1個(gè)電子的電量為1.6×10－19C)。【方法技巧】學(xué)科交叉的計(jì)算主要公式化學(xué)與物理結(jié)合的計(jì)算，主要涉及兩個(gè)公式：①Q(mào)＝It＝n(e－)F，F(xiàn)計(jì)算時(shí)一般取值96500C/mol。②W＝UIt?？键c(diǎn)二電解池的工作原理及其應(yīng)用■核心透析1．電解池工作原理示意圖(陽極為惰性電極)2．以惰性電極電解類型及電解質(zhì)溶液復(fù)原所加的物質(zhì)電解類型電解質(zhì)實(shí)例溶液復(fù)原物質(zhì)電解水NaOH、H2SO4或Na2SO4水電解電解質(zhì)HCl或CuCl2原電解質(zhì)放氫生堿型NaClHCl氣體放氧生酸型CuSO4或AgNO3氧化銅或Ag2O例4[2016·全國卷Ⅰ]三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖7-10所示，采用惰性電極，ab、cd均為離子交換膜，在直流電場的作用下，兩膜中間的Na＋和SOeq\o\al(2－,4)可通過離子交換膜，而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。圖7-10下列敘述正確的是()A．通電后中間隔室的SOeq\o\al(2－,4)離子向正極遷移，正極區(qū)溶液pH增大B．該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品C．負(fù)極反應(yīng)為2H2O－4e－=O2＋4H＋，負(fù)極區(qū)溶液pH降低D．當(dāng)電路中通過1mol電子的電量時(shí)，會有0.5mol的O2生成練習(xí)3電解裝置如圖7-3所示，電解槽內(nèi)裝有KI及淀粉溶液，中間用陰離子交換膜隔開。在一定的電壓下通電，發(fā)現(xiàn)左側(cè)溶液變藍(lán)色，一段時(shí)間后，藍(lán)色逐漸變淺。已知：3I2＋6OH－=IOeq\o\al(－,3)＋5I－＋3H2O。圖7-3下列說法不正確的是()A．右側(cè)發(fā)生的電極反應(yīng)式：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．電解結(jié)束時(shí)，右側(cè)溶液中含有IOeq\o\al(－,3)C．電解槽內(nèi)發(fā)生反應(yīng)的總化學(xué)方程式：KI＋3H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))KIO3＋3H2↑D．如果用陽離子交換膜代替陰離子交換膜，電解槽內(nèi)發(fā)生的總化學(xué)反應(yīng)不變【方法技巧】電解時(shí)電極反應(yīng)方程式的書寫步驟特別說明：通常電極反應(yīng)可以根據(jù)陽極材料和電解質(zhì)溶液性質(zhì)判斷。但在高考題中往往需要結(jié)合題給信息進(jìn)行判斷?！鰵v年動態(tài)1．[2016·全國卷Ⅱ]Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－=Mg2＋B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=AgC．電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移D．負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑2．[2016·浙江卷]金屬(M)-空氣電池(如圖7-14)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為4M＋nO2＋2nH2O=4M(OH)n。已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是()圖7-14A．采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面B．比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池，Al-空氣電池的理論比能量最高C．M-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－=4M(OH)nD．在Mg-空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2，宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜3．[2016·北京卷]用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)一實(shí)驗(yàn)二裝置現(xiàn)象a、d處試紙變藍(lán)；b處變紅，局部褪色；c處無明顯變化兩個(gè)石墨電極附近有氣泡產(chǎn)生；n處有氣泡產(chǎn)生；……下列對實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的解釋或推測不合理的是()A．a(chǎn)、d處：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－B．b處：2Cl－－2e－=Cl2↑C．c處發(fā)生了反應(yīng)：Fe－2e－=Fe2＋D．根據(jù)實(shí)驗(yàn)一的原理，實(shí)驗(yàn)二中m處能析出銅4．[2016·天津卷]氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉栴}：(1)與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是____________________(至少答出兩點(diǎn))。但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：________________________________。(2)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)獲得氫氣：Fe＋2H2O＋2OH－eq\o(=,\s\up7(電解))FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2↑，工作原理如圖7-15甲所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色FeOeq\o\al(2－,4)，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。圖7-15①電解一段時(shí)間后，c(OH－)降低的區(qū)域在________(填“陰極室”或“陽極室”)。②電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，其原因?yàn)開_______________________________________。③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖7-15乙，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：____________________________________________。5．(1)[2015·山東卷]利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。利用如圖7-16裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為________(填化學(xué)式)溶液，陽極電極反應(yīng)式為____________________，電解過程中Li＋向________(填“A”或“B”)電極遷移。圖7-16(2)[2015·重慶卷]如圖7-17為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。圖7-17①腐蝕過程中，負(fù)極是________(填圖中字母“a”或“b”或“c”)；②環(huán)境中的Cl－擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為______________________________________________；③若生成4.29gCu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)?！?017預(yù)測6．有機(jī)充電電池具有不含重金屬，受資源限制少等優(yōu)點(diǎn)而備受矚目。某PYT-鋰電池總反應(yīng)如下：圖7-18下列敘述不正確的是()A．PYT分子式為C16H6O4B．不能采用水溶液作為電解質(zhì)溶液C．充電時(shí)，陰極反應(yīng)為Li－e－=Li＋D．放電時(shí)，Li＋向正極移動7．汽車尾氣是造成霧霾天氣的重要原因之一，尾氣中的主要污染物為CxHy、NO、CO、SO2及固體顆粒物等。研究汽車尾氣的成分及其發(fā)生的反應(yīng)，可以為更好的治理汽車尾氣提供技術(shù)支持。尾氣中的碳?xì)浠衔锖屑淄?，其在排氣管的催化轉(zhuǎn)化器中可發(fā)生反應(yīng)CH4(g)＋H2O(l)=CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋250.1kJ·mol－1。已知CO(g)、H2(g)的燃燒熱依次為283.0kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1，請寫出表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式：______________________________________。以CH4(g)為燃料可以設(shè)計(jì)甲烷燃料電池，該電池以稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，其負(fù)極電極反應(yīng)式為________________________，已知該電池的能量轉(zhuǎn)換效率為86.4%，則該電池的比能量為________kW·h·kg－1(結(jié)果保留1位小數(shù)，比能量＝eq\f(電池輸出電能（kW·h）,燃料質(zhì)量（kg）)，1kW·h＝3.6×106J)。學(xué)情分析:學(xué)生已經(jīng)進(jìn)行完第一輪復(fù)習(xí),對原電池的構(gòu)成,常見原電池如鋅錳干電池,鉛蓄二次電池,氫氧燃料電池,甲烷燃料電池的工作原理,電極反應(yīng)已經(jīng)熟悉;對常見電解反應(yīng)如電節(jié)水型,電解電解質(zhì)型,放氫生堿型,放氧生酸型,精煉銅,電鍍的工作原理和電極反應(yīng)也已熟悉.學(xué)生對一些新型電源和電解和實(shí)際應(yīng)用相結(jié)合的問題分析能力還欠缺,不知什么物質(zhì)在電極上放電,不會寫電極反應(yīng).在這些問題上學(xué)生還有待加強(qiáng).效果分析:這節(jié)課是二輪復(fù)習(xí)課,是能量問題中重要的一部分.對于一些基礎(chǔ)知識學(xué)生已經(jīng)掌握,不需要在課堂上多花時(shí)間重復(fù),針對學(xué)生在電化學(xué)中存在的問題,設(shè)計(jì)了難易適中的例題和練習(xí),學(xué)生通過例題講解和鞏固練習(xí)來學(xué)習(xí)掌握一些新型的,綜合型的電學(xué)問題的分析.學(xué)生聽講比較認(rèn)真,積極思考,回答問題比較積極,和老師配合比較好,.通過對易考易錯(cuò)點(diǎn)的細(xì)講,學(xué)生練習(xí)鞏固,從學(xué)生回答問題上可以看出,學(xué)生對基本分析方法掌握的還可以.因?yàn)闀r(shí)間有限,不能把電學(xué)所有內(nèi)容都講完,不能在課堂上做更多鞏固練習(xí),通過刻下鞏固練習(xí)和測評練習(xí)更進(jìn)一步鞏固和評價(jià)課堂所學(xué)內(nèi)容和分析問題的方法.教材分析:電化學(xué)這部分內(nèi)容屬于反應(yīng)原理中的能量-----電能問題,是高考的重點(diǎn)和熱點(diǎn),每年高考都會在這部分內(nèi)容出題,全國卷常在電化學(xué)出大題,有時(shí)也會以選擇題的形式出現(xiàn).重點(diǎn)考察原電池電解池的原理,應(yīng)用;考察電極反應(yīng)方程式和總反應(yīng)方程式.方程式的書寫有一些規(guī)律和技巧學(xué)生要學(xué)會.電化學(xué)中的計(jì)算通常與物理知識相結(jié)合.近年一些新型的應(yīng)用型電池,二次電池的考察比較受青睞;電解也是與工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)生活,廢物處理回收相結(jié)合.所以這部分內(nèi)容的考察越來越重理論聯(lián)系實(shí)際,重實(shí)際應(yīng)用.測評練習(xí):1．Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是()A．負(fù)極反應(yīng)式為Mg－2e－=Mg2＋B．正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=AgC．電池放電時(shí)Cl－由正極向負(fù)極遷移D．負(fù)極會發(fā)生副反應(yīng)Mg＋2H2O=Mg(OH)2＋H2↑2．金屬(M)-空氣電池(如圖7-14)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn)，有望成為新能源汽車和移動設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為4M＋nO2＋2nH2O=4M(OH)n。已知：電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是()3．有機(jī)充電電池具有不含重金屬，受資源限制少等優(yōu)點(diǎn)而備受矚目。某PYT-鋰電池總反應(yīng)如下：圖7-18下列敘述不正確的是()A．PYT分子式為C16H6O4B．不能采用水溶液作為電解質(zhì)溶液C．充電時(shí)，陰極反應(yīng)為Li－e－=Li＋D．放電時(shí)，Li＋向正極移動圖7-1A．采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積，并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面B．比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池，Al-空氣電池的理論比能量最高C．M-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式：4Mn＋＋nO2＋2nH2O＋4ne－=4M(OH)nD．在Mg-空氣電池中，為防止負(fù)極區(qū)沉積Mg(OH)2，宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜4．[2016·天津卷]氫能是發(fā)展中的新能源，它的利用包括氫的制備、儲存和應(yīng)用三個(gè)環(huán)節(jié)?；卮鹣铝袉栴}：(1)與汽油相比，氫氣作為燃料的優(yōu)點(diǎn)是____________________(至少答出兩點(diǎn))。但是氫氣直接燃燒的能量轉(zhuǎn)換率遠(yuǎn)低于燃料電池，寫出堿性氫氧燃料電池的負(fù)極反應(yīng)式：________________________________。(2)化工生產(chǎn)的副產(chǎn)氫也是氫氣的來源。電解法制取有廣泛用途的Na2FeO4，同時(shí)獲得氫氣：Fe＋2H2O＋2OH－eq\o(=,\s\up7(電解))FeOeq\o\al(2－,4)＋3H2↑，工作原理如圖7-15甲所示。裝置通電后，鐵電極附近生成紫紅色FeOeq\o\al(2－,4)，鎳電極有氣泡產(chǎn)生。若氫氧化鈉溶液濃度過高，鐵電極區(qū)會產(chǎn)生紅褐色物質(zhì)。已知：Na2FeO4只在強(qiáng)堿性條件下穩(wěn)定，易被H2還原。圖7-15①電解一段時(shí)間后，c(OH－)降低的區(qū)域在________(填“陰極室”或“陽極室”)。②電解過程中，須將陰極產(chǎn)生的氣體及時(shí)排出，其原因?yàn)開_______________________________________。③c(Na2FeO4)隨初始c(NaOH)的變化如圖7-15乙，任選M、N兩點(diǎn)中的一點(diǎn)，分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因：____________________________________________。5．(1)[2015·山東卷]利用LiOH和鈷氧化物可制備鋰離子電池正極材料。LiOH可由電解法制備，鈷氧化物可通過處理鈷渣獲得。利用如圖7-16裝置電解制備LiOH，兩電極區(qū)電解液分別為LiOH和LiCl溶液。B極區(qū)電解液為________(填化學(xué)式)溶液，陽極電極反應(yīng)式為____________________，電解過程中Li＋向________(填“A”或“B”)電極遷移。圖7-166.[2015·重慶卷]如圖7-17為青銅器在潮濕環(huán)境中發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原理示意圖。圖7-17①腐蝕過程中，負(fù)極是________(填圖中字母“a”或“b”或“c”)；②環(huán)境中的Cl－擴(kuò)散到孔口，并與正極反應(yīng)產(chǎn)物和負(fù)極反應(yīng)產(chǎn)物作用生成多孔粉狀銹Cu2(OH)3Cl，其離子方程式為______________________________________________；③若生成4.29gCu2(OH)3Cl，則理論上耗氧體積為________L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)。7．汽車尾氣是造成霧霾天氣的重要原因之一，尾氣中的主要污染物為CxHy、NO、CO、SO2及固體顆粒物等。研究汽車尾氣的成分及其發(fā)生的反應(yīng)，可以為更好的治理汽車尾氣提供技術(shù)支持。尾氣中的碳?xì)浠衔锖屑淄椋湓谂艢夤艿拇呋D(zhuǎn)化器中可發(fā)生反應(yīng)CH4(g)＋H2O(l)=CO(g)＋3H2(g)ΔH＝＋250.1kJ·mol－1。已知CO(g)、H2(g)的燃燒熱依次為283.0kJ·mol－1、285.8kJ·mol－1，請寫出表示甲烷燃燒熱的熱化學(xué)方程式：______________________________________。以CH4(g)為燃料可以設(shè)計(jì)甲烷燃料電池，該電池以稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，其負(fù)極電極反應(yīng)式為________________________，已知該電池的能量轉(zhuǎn)換效率為86.4%，則該電池的比能量為________kW·h·kg－1(結(jié)果保留1位小數(shù)，比能量＝eq\f(電池輸出電能（kW·h）,燃料質(zhì)量（kg）)，1kW·h＝3.6×106J)8．次磷酸(H3PO2)是一種精細(xì)磷化工產(chǎn)品，具有較強(qiáng)還原性。H3PO2也可用電滲析法制備，“四室電滲析法”工作原理如圖7-11所示(陽膜和陰膜分別只允許陽離