沪科技版（2020）选择性必修1本章复习优质导学案

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氧化还原反应
第1节
1.氧化剂和还原剂
(1)概念:在氧化还原反应中,失去电子的物质是还原剂,还原剂发生氧化反应,表现出还原性;得到电子的物质是氧化剂,氧化剂发生还原反应,表现出氧化性。
(2)几组概念间的关系
2.氧化还原反应的基本规律
3.氧化还原反应方程式配平的方法
常用方法——化合价升降法
第2节
原电池和化学电源
一、原电池的工作原理
1．原电池的构成
2．原电池工作原理示意图
轻巧记忆(锌铜原电池工作原理)：
3．原电池正负极的判断
4．一般电极反应式的书写方法
(1)定电极，标得失。
按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，判断出电极反应产物，找出得失电子的数量。
(2)看环境，配守恒。
电极产物在电解质溶液中应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。电极反应式要依据电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等加以配平。
(3)两式加，验总式。
两电极反应式相加，与总反应方程式对照验证。
二、化学电源
1．一次电池
(1)锌锰干电池。
普通锌锰干电池制作简单、价格便宜，但存在放电时间短、放电后电压下降较快等缺点。碱性锌锰电池比普通锌锰干电池性能优越，它的比能量[电池单位质量或单位体积所输出电能的多少，单位(W·h)/kg或(W·h)/L]大，能提供较大电流并连续放电。
普通锌锰干电池和碱性锌锰干电池的比较
2．铅蓄电池
(1)构造与组成。
(2)工作原理。
3．锂离子电池
(1)构造与组成。
锂离子电池由正极、负极和电解质溶液三部分组成，正极材料多采用磷酸铁锂(LiFePO4)或钴酸锂(LiCO2)等，一般是具有可供锂离子嵌入或脱嵌(即可逆嵌脱)结构的化合物。负极材料大多数是碳素材料，如人工石墨、碳纤维、天然石墨等。
(2)工作原理(钴酸锂­石墨锂电池为例)。
(3)反应过程。
在放电过程中，锂离子从负极脱出，嵌入到正极。在充电过程中，锂离子从正极材料晶格间脱离出来，嵌入到负极材料里。在充放电过程中，锂离子在正、负极间不断地进行可逆嵌脱。
4．氢氧燃料电池
(1)氢氧燃料电池原理示意图。
(2)氢氧燃料电池工作原理。
第3节
电解池
1．电解池工作原理
①电解时必须使用直流电源，不能使用交流电源。
②电解质的水溶液或熔融电解质均可被电解，因为它们均可电离出自由移动的阴、阳离子。
③电解过程中，电能转化为化学能而储存在电解产物中，转化过程中遵循能量守恒定律。
④电解质溶液(或熔融电解质)的导电过程，就是电解质溶液(或熔融电解质)的电解过程，是化学变化，而金属的导电是利用其物理性质。
⑤电解法是一种强氧化还原手段，可以完成非自发的氧化还原反应。
2．电解池的阴极、阳极的判断方法
3．电解产物的判断方法
4．电解池电极反应式、电池总反应式的书写
4．电解饱和食盐水
(1)装置
电解饱和食盐水的原理示意图
(2)现象
阳极上有黄绿色气体产生；阴极上有无色气体产生。
(3)原理分析及电极反应
电解时，Cl－、OH－移向阳极，H＋、Na＋移向阴极。
①阳极离子放电顺序：Cl－>OH－，
电极反应：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应)。
②阴极离子放电顺序：H＋>Na＋，
电极反应：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)。
③电池反应
化学方程式：2NaCl＋2H2O eq \(=====,\s\up9(通电))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，
离子方程式：2Cl－＋2H2O eq \(=====,\s\up9(通电))2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
5．电镀
(1)电镀的概念：应用电解原理在某些金属或其他材料制品表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。电镀可以使金属更加美观耐用，抗腐蚀性能增强。
(2)某电镀银实验装置(电镀池)如图所示。
电镀银原理示意图
请回答下列问题：
①银为镀层金属，与直流电源的正极相连，作阳极；待镀金属与直流电源的负极相连，作阴极；含银离子溶液为电镀液，含有镀层金属离子。
②阳极反应式为Ag－e－===Ag＋(氧化反应)
阴极反应式为Ag＋＋e－===Ag(还原反应)
③可观察到的现象是待镀金属表面镀上一层光亮的银，银不断溶解。
④含银离子溶液浓度的变化是不变。
(3)电镀的特点是阳极参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度、溶液pH等保持不变。
6．铜的电解精炼
(1)铜的电解精炼示意图
铜的电解精炼示意图
(2)粗铜中往往含有铁、锌、银、金等多种杂质，常用电解的方法进行精炼。电解池的构成是用粗铜作阳极，用纯铜作阴极，用硫酸铜溶液作电解质溶液。
(3)阳极反应式为Cu－2e－===Cu2＋、Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－===Fe2＋等；阴极反应式为Cu2＋＋2e－===Cu。
(4)电解精炼铜的原理：粗铜中比铜活泼的金属锌、铁等，失去电子形成阳离子而溶解(残留在溶液中)；比铜不活泼的金属银、金等，以金属单质的形式沉积在电解槽的底部(形成阳极泥)；粗铜中的铜在纯铜上析出。
第4节
金属的电化学腐蚀与防护
1．金属的电化学腐蚀
(1)吸氧腐蚀。
钢铁表面吸附的水膜酸性很弱或呈中性时，氧气参加电极反应，发生吸氧腐蚀。
铁吸氧腐蚀的原理示意图
①负极：2Fe－4e－===2Fe2＋(氧化反应)；
②正极：2H2O＋O2＋4e－===4OH－(还原反应)；
③总反应：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。
Fe(OH)2进一步被O2氧化生成Fe(OH)3，Fe(OH)3脱去一部分水生成Fe2O3·nH2O，它就是铁锈的主要成分。
铁锈(Fe2O3·nH2O)的形成：4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，2Fe(OH)3===Fe2O3·nH2O＋(3－n)H2O。
(2)析氢腐蚀。
金属表面的电解质溶液酸性较强，腐蚀过程中不断有H2放出。
钢铁的析氢腐蚀示意图
①负极：Fe－2e－===Fe2＋(氧化反应)；
②正极：2H＋＋2e－===H2↑(还原反应)；
③总反应：Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑。
2、金属的电化学防护
1．本质
阻止金属发生氧化反应。
2．方法
(1)加防护层，如在金属表面涂油或油漆、覆盖塑料、镀不活泼金属等。
(2)改变金属组成或结构，如制成合金等。
(3)电化学防护
内容
应用
守恒
规律
还原剂失电子总数＝氧化剂得电子总数＝氧化剂化合价降低总数＝还原剂化合价升高总数＝转移电子总数
氧化还原反应方程式的配平和相关计算
强弱
规律
在同一个氧化还原反应中,氧化性:氧化剂＞氧化产物;还原性:还原剂＞还原产物
比较物质间氧化性、还原性的强弱
先后
规律
多种氧化剂与一种还原剂相遇,氧化性强的首先得电子被还原;多种还原剂与一种氧化剂相遇,还原性强的首先失电子被氧化
判断物质的稳定性和反应顺序
价态
规律
归中规律:同种元素不同价态之间发生氧化还原反应时,高价态＋低价态→中间价态,即“只靠拢,不交叉”
判断物质的氧化性、还原性及反应中转移电子的数目
碱性锌锰干电池
示意图
构造
负极反应物：锌粉 正极反应物：二氧化锰
电解质溶液：氢氧化钾
工作
原理
负极：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2
正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－
总反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2
放电过程
充电过程
负极：Pb－2e－＋SO eq \\al(\s\up12(2－),\s\d4(4))===PbSO4(氧化反应)
阴极：PbSO4＋2e－===Pb＋SO eq \\al(\s\up12(2－),\s\d4(4))(还原反应)
正极：PbO2＋4H＋＋SO eq \\al(\s\up12(2－),\s\d4(4))＋2e－===PbSO4＋2H2O(还原反应)
阳极：PbSO4＋2H2O－2e－===_PbO2＋4H＋＋SO eq \\al(\s\up12(2－),\s\d4(4))(氧化反应)
总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O
总反应：2PbSO4＋2H2O===Pb＋PbO2＋2H2SO4
铅蓄电池的充、放电过程：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O
电极
电极反应
负极
LixO6－xe－===6C＋xLi＋
正极
Li(1－x)CO2＋xLi＋＋xe－===LiCO2
电池反应
LixC6＋Li(1－x)CO2===LiCO2＋6C
酸性电解质(H2SO4)
碱性电解质(KOH)
负极反应
2H2－4e－===4H＋
2H2－4e－＋4OH－===4H2O
正极反应
O2＋4e－＋4H＋===2H2O
O2＋4e－＋2H2O===4OH－
总反应
2H2＋O2===2H2O
书写步骤
具体操作
判断两极
阳极：与电源正极相连
阴极：与电源负极相连
判断反应微粒
活性电极：电极材料本身失电子
溶液中的较易得电子的阳离子反应
惰性电极：溶液中较易失去电子的阴离子反应
书写电极反应式
活性电极：M－ne－===Mn＋
Mn＋＋ne－===M
惰性电极：mRn－－mne－===Rm
书写
电解总
方程式
根据得失电子数相等，将阴阳极电极反应式相加得电解总反应式，注意若是水电离的H＋或OH－参与电极反应，写总反应式时要写成H2O
方法
牺牲阳极的阴极保护法
外加电流的阴极保护法
原理
原电池原理
电解原理
被保护金属
作正极
作阴极
构成
被保护金属、比被保护金属活泼的金属等
被保护金属、惰性电极及直流电源等
优、缺点
无需外加电源，但需要定期更换被腐蚀的金属
无需更换电极，但消耗电能
示意图
牺牲阳极的阴极保护法示意图
外加电流的阴极保护法示意图
联系
被保护的金属都因为电子的流入而免遭腐蚀