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2022版高考化学选考山东专用一轮总复习课件：专题十一化学能与电能的转化 —基础篇
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这是一份2022版高考化学选考山东专用一轮总复习课件：专题十一化学能与电能的转化 —基础篇，共28页。
考点一 原电池原理 化学电源
一、原电池的工作原理1.原电池将化学能转化为电能的装置。2.构成条件(1)具有两个活泼性不同的电极(金属和金属或金属和导电的非金属)。(2)电解质溶液。(3)形成闭合回路。(4)自发进行的氧化还原反应特别提醒 燃料电池两个电极材料可以相同。
注意 电子“不下水”,离子“不上岸”。
二、化学电源 一次电池又称为干电池,二次电池又称为充电电池或蓄电池。
考点二 电解原理及其应用
一、电解原理1.电解直流电流通过电解质溶液(或熔融电解质),在阴阳两极引起① 氧化还原 反应 的过程。2.电解池(1)装置特点电能转化为化学能。(2)形成条件a.与直流电源相连的两个电极。b.电解质溶液(或熔融态电解质)。c.形成闭合回路。
3.电解池的工作原理
二、电解原理的应用1.氯碱工业(1)食盐水的精制 (2)主要生产过程
(3)电极反应及总反应阳极:② 2Cl--2e- Cl2↑ 。阴极:③ 2H++2e- H2↑ 。
总反应(离子方程式):④ 2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑ 。2.电镀(1)电镀的特点电镀时,阳极是镀层金属,阴极是镀件,一般用含有镀层金属离子的溶液作 电镀液;电镀池工作时,阳极质量⑤ 减小 ,阴极质量⑥ 增大 ,电解 质溶液浓度⑦ 基本不变 。(2)铜的电解精炼阳极(用⑧ 粗铜 ):⑨ Cu-2e- Cu2+ 。粗铜中的金、银等金属杂质失电子能力比铜弱,难以在阳极失去电子变 成阳离子,以阳极泥的形式沉积下来。
阴极(用 纯铜 ): Cu2++2e- Cu 。3.电冶金金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子,从其化合物中还原出来。 通式为 Mn++ne- M 。钠的冶炼:NaCl在熔融状态下发生电离,通直流电,阴极反应式为 2Na++2e- 2Na ,阳极反应式为 2Cl--2e- Cl2↑ 。
考点三 金属的腐蚀与防护1.金属的腐蚀(1)化学腐蚀:金属跟接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液 体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀a.定义:不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生① 原电池 反应,比较 活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫电化学腐蚀。
注意 金属的腐蚀主要是发生电化学腐蚀。b.吸氧腐蚀与析氢腐蚀(以钢铁的电化学腐蚀为例)
2.金属的防护(1)改变金属的内部结构。例如把Ni、Cr等加入普通钢中制成不锈钢。(2)覆盖保护层:a.涂油脂、喷油漆、搪瓷、覆盖塑料等;b.电镀耐腐蚀的 金属(Zn、Sn、Cr、Ni等)。(3)电化学保护法:通常采用以下两种方法。a.牺牲阳极的阴极保护法。 这种方法通常是在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳等) 装上若干镁合金或锌块。b.外加电流的阴极保护法。这种方法是把被保 护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极,用④ 惰性电极 作为阳极,两者均 存在于电解质溶液(如海水)里,外接直流电源。通电后,电子被强制流向 被保护的钢铁设备,使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零,从而起到保护 作用。
3.金属腐蚀快慢的比较不纯的金属在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀,活泼金属因被 腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关:(1)与构成原电池的材料有关,两极材料的活泼性差别越大,电动势越大,反 应的速率⑤ 越快 ,活泼金属被腐蚀的速率就越快。(2)与金属所接触的介质有关,通常活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于 在非电解质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶 液中的腐蚀。一般来说,可用下列原则判断金属腐蚀的快慢:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的 腐蚀
一、新型化学电源原理分析1.放电过程电极判断与电极反应式书写技巧(1)正、负极的判断
注意 原电池的正、负极不仅跟电极材料有关,还与电解质溶液的性质 有关,如Mg、Al在稀硫酸中构成原电池时,Mg作负极,Al作正极,但若以 NaOH溶液为电解质溶液,则Al为负极,Mg为正极。(2)电极反应式的书写①一般电极反应式的书写
②复杂电极反应式的书写总体思路: 2.充电过程电极判断与电极反应式书写技巧(1)首先应明确原电池放电时的正、负极。(2)根据电池充电时阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。(3)电极反应式:放电时的负极与充电时的阴极、放电时的正极与充电时 的阳极分别互逆。3.新型电池充、放电时,电解质溶液中离子移动方向的判断(1)首先应分清电池是放电还是充电。
(2)再判断出正、负极或阴、阳极。放电:阳离子 正极,阴离子 负极;充电:阳离子 阴极,阴离子 阳极;总结:阳离子 发生还原反应的电极;阴离子 发生氧化反应的电极。
例1 (2020临朐一模,8)SBP电解法能大幅度提高电解槽的生产能力,如图 为SBP电解法制备MO3的示意图,下列说法错误的是 ( ) A.a极为电源的负极,发生氧化反应
B.电路中转移4 ml电子,则石墨电极上产生标准状况下22.4 L O2C.钛基钛锰合金电极发生的电极反应为3H2O+M4+-2e- MO3+6H+D.电路中电子流向为a极 石墨,钛基钛锰电极 b极
解析 根据电流方向,可知a为负极,发生氧化反应,A正确;石墨电极上H+ 得电子生成H2,电路中转移4 ml电子,则石墨电极上产生2 ml H2,标准状 况下体积为44.8 L,B错误;钛基钛锰合金电极为阳极,电极反应式为3H2O+ M4+-2e- MO3+6H+,C正确;电路中电子从电源负极流向阴极,即a极 石墨,从阳极流向电源正极,即钛基钛锰电极 b极,D正确。
二、惰性电极电解电解质溶液的规律阴极放电顺序:K+S2->I->Br->Cl->OH->(N 、S 等含氧酸根、F-)
说明 (1)用惰性电极电解强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐的稀溶 液时,实际上是电解H2O,溶质的质量分数增大,浓度增大。(2)电解时产物的判断要遵循阴、阳离子的放电顺序。(3)电解后要恢复原电解质溶液的浓度,需加适量的某物质,该物质可以是 阴极与阳极产物的化合物。例如用惰性电极电解 CuSO4溶液,要恢复原 溶液的浓度,可向电解后的溶液中加入CuO,但不能加入Cu(OH)2,因为Cu (OH)2与电解生成的H2SO4反应后使水量增加。
例2 用石墨作电极电解KCl和CuSO4(等体积混合)混合溶液,电解过程中 溶液pH随时间t的变化如图所示,下列说法正确的是 ( ) A.ab段H+被还原,溶液的pH增大B.cd段相当于电解水C.c点时加入适量CuCl2固体,电解液可恢复原来浓度D.原溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比为2∶1
考点一 原电池原理 化学电源
一、原电池的工作原理1.原电池将化学能转化为电能的装置。2.构成条件(1)具有两个活泼性不同的电极(金属和金属或金属和导电的非金属)。(2)电解质溶液。(3)形成闭合回路。(4)自发进行的氧化还原反应特别提醒 燃料电池两个电极材料可以相同。
注意 电子“不下水”,离子“不上岸”。
二、化学电源 一次电池又称为干电池,二次电池又称为充电电池或蓄电池。
考点二 电解原理及其应用
一、电解原理1.电解直流电流通过电解质溶液(或熔融电解质),在阴阳两极引起① 氧化还原 反应 的过程。2.电解池(1)装置特点电能转化为化学能。(2)形成条件a.与直流电源相连的两个电极。b.电解质溶液(或熔融态电解质)。c.形成闭合回路。
3.电解池的工作原理
二、电解原理的应用1.氯碱工业(1)食盐水的精制 (2)主要生产过程
(3)电极反应及总反应阳极:② 2Cl--2e- Cl2↑ 。阴极:③ 2H++2e- H2↑ 。
总反应(离子方程式):④ 2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2↑+H2↑ 。2.电镀(1)电镀的特点电镀时,阳极是镀层金属,阴极是镀件,一般用含有镀层金属离子的溶液作 电镀液;电镀池工作时,阳极质量⑤ 减小 ,阴极质量⑥ 增大 ,电解 质溶液浓度⑦ 基本不变 。(2)铜的电解精炼阳极(用⑧ 粗铜 ):⑨ Cu-2e- Cu2+ 。粗铜中的金、银等金属杂质失电子能力比铜弱,难以在阳极失去电子变 成阳离子,以阳极泥的形式沉积下来。
阴极(用 纯铜 ): Cu2++2e- Cu 。3.电冶金金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子,从其化合物中还原出来。 通式为 Mn++ne- M 。钠的冶炼:NaCl在熔融状态下发生电离,通直流电,阴极反应式为 2Na++2e- 2Na ,阳极反应式为 2Cl--2e- Cl2↑ 。
考点三 金属的腐蚀与防护1.金属的腐蚀(1)化学腐蚀:金属跟接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液 体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀a.定义:不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生① 原电池 反应,比较 活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫电化学腐蚀。
注意 金属的腐蚀主要是发生电化学腐蚀。b.吸氧腐蚀与析氢腐蚀(以钢铁的电化学腐蚀为例)
2.金属的防护(1)改变金属的内部结构。例如把Ni、Cr等加入普通钢中制成不锈钢。(2)覆盖保护层:a.涂油脂、喷油漆、搪瓷、覆盖塑料等;b.电镀耐腐蚀的 金属(Zn、Sn、Cr、Ni等)。(3)电化学保护法:通常采用以下两种方法。a.牺牲阳极的阴极保护法。 这种方法通常是在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳等) 装上若干镁合金或锌块。b.外加电流的阴极保护法。这种方法是把被保 护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极,用④ 惰性电极 作为阳极,两者均 存在于电解质溶液(如海水)里,外接直流电源。通电后,电子被强制流向 被保护的钢铁设备,使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近零,从而起到保护 作用。
3.金属腐蚀快慢的比较不纯的金属在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀,活泼金属因被 腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关:(1)与构成原电池的材料有关,两极材料的活泼性差别越大,电动势越大,反 应的速率⑤ 越快 ,活泼金属被腐蚀的速率就越快。(2)与金属所接触的介质有关,通常活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于 在非电解质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶 液中的腐蚀。一般来说,可用下列原则判断金属腐蚀的快慢:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的 腐蚀
一、新型化学电源原理分析1.放电过程电极判断与电极反应式书写技巧(1)正、负极的判断
注意 原电池的正、负极不仅跟电极材料有关,还与电解质溶液的性质 有关,如Mg、Al在稀硫酸中构成原电池时,Mg作负极,Al作正极,但若以 NaOH溶液为电解质溶液,则Al为负极,Mg为正极。(2)电极反应式的书写①一般电极反应式的书写
②复杂电极反应式的书写总体思路: 2.充电过程电极判断与电极反应式书写技巧(1)首先应明确原电池放电时的正、负极。(2)根据电池充电时阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。(3)电极反应式:放电时的负极与充电时的阴极、放电时的正极与充电时 的阳极分别互逆。3.新型电池充、放电时,电解质溶液中离子移动方向的判断(1)首先应分清电池是放电还是充电。
(2)再判断出正、负极或阴、阳极。放电:阳离子 正极,阴离子 负极;充电:阳离子 阴极,阴离子 阳极;总结:阳离子 发生还原反应的电极;阴离子 发生氧化反应的电极。
例1 (2020临朐一模,8)SBP电解法能大幅度提高电解槽的生产能力,如图 为SBP电解法制备MO3的示意图,下列说法错误的是 ( ) A.a极为电源的负极,发生氧化反应
B.电路中转移4 ml电子,则石墨电极上产生标准状况下22.4 L O2C.钛基钛锰合金电极发生的电极反应为3H2O+M4+-2e- MO3+6H+D.电路中电子流向为a极 石墨,钛基钛锰电极 b极
解析 根据电流方向,可知a为负极,发生氧化反应,A正确;石墨电极上H+ 得电子生成H2,电路中转移4 ml电子,则石墨电极上产生2 ml H2,标准状 况下体积为44.8 L,B错误;钛基钛锰合金电极为阳极,电极反应式为3H2O+ M4+-2e- MO3+6H+,C正确;电路中电子从电源负极流向阴极,即a极 石墨,从阳极流向电源正极,即钛基钛锰电极 b极,D正确。
二、惰性电极电解电解质溶液的规律阴极放电顺序:K+
说明 (1)用惰性电极电解强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐的稀溶 液时,实际上是电解H2O,溶质的质量分数增大,浓度增大。(2)电解时产物的判断要遵循阴、阳离子的放电顺序。(3)电解后要恢复原电解质溶液的浓度,需加适量的某物质,该物质可以是 阴极与阳极产物的化合物。例如用惰性电极电解 CuSO4溶液,要恢复原 溶液的浓度,可向电解后的溶液中加入CuO,但不能加入Cu(OH)2,因为Cu (OH)2与电解生成的H2SO4反应后使水量增加。
例2 用石墨作电极电解KCl和CuSO4(等体积混合)混合溶液,电解过程中 溶液pH随时间t的变化如图所示,下列说法正确的是 ( ) A.ab段H+被还原,溶液的pH增大B.cd段相当于电解水C.c点时加入适量CuCl2固体,电解液可恢复原来浓度D.原溶液中KCl和CuSO4的物质的量浓度之比为2∶1
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