第四章化学反应与电能 复习课件 -2024-2025学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

第四章 化学反应与电能 章末复习 【构建知识体系】 【重点突破一】原电池和电解池工作原理 装置类别 原电池 电解池 实例 装置特点 将化学能转变成电能 将电能转变成化学能 原理 使氧化还原反应中电子的转移做定向移动，从而形成电流 使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程 电极名称 负极 正极 阴极 阳极 反应类型 氧化反应 还原反应 还原反应 氧化反应 装置类别 原电池 电解池 反应特征 自发的氧化还原反应(主动) 借助电流(被动) 电极判断 由电极本身决定正极：流入电子负极：流出电子 由外电源决定 阳极：连电源正极 阴极：连电源负极 电子流向 负极→外电路→正极 电解池阳极→电源正极→电源负极→电解池阴极 离子移动 阳离子向正极移动 阴离子向负极移动 阳离子向阴极移动 阴离子向阳极移动 【重点突破一】原电池和电解池工作原理 C 【对点练1-1】.(2017全国Ⅱ卷).用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4－H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是(　　) A.待加工铝质工件为阳极 B.可选用不锈钢网作为阴极 C.阴极的电极反应式：Al3＋＋3e－=Al D.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 D 【对点练1-2】.（2020·山东卷）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。忽略温度变化的影响，下列说法错误的是 A. 阳极反应 B. 电解一段时间后，阳极室的pH未变 C. 电解过程中，H+由a极区向b极区迁移 D. 电解一段时间后，a极生成的O2与b极反应的O2等量 【重点突破二】原电池电极的判断 依据 正负极判断 依据构成原电池两极的电极材料判断 一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极 依据原电池两极发生的变化判断 原电池的负极发生氧化反应；正极发生还原反应 依据电子流动方向或电流方向判断 电子由负极流向正极；电流由正极流向负极 依据电解质溶液中离子的移动方向判断 阳离子向正极移动，阴离子向负极移动 依据原电池盐桥中离子的移动方向判断 阳离子向正极移动，阴离子向负极移动 【重点突破二】电解池电极的判断 依据 阴阳极判断 根据所连接的外加电源判断 与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极 根据电子流动方向判断 电子从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极 根据电解池电解质溶液中离子的移动方向判断 阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动 根据电解池两极产物判断 一般情况下：阴极上的现象是析出金属(质量增加)或有无色气体(H2)放出；阳极上的现象是有非金属单质生成，呈气态的有Cl2、O2或电极质量减小(活性电极作阳极) 【对点练2-1】分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是(　　) A．①②中Mg作负极，③④中Fe作负极 B．②中Mg作正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑ C．③中Fe作负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2＋ D．④中Cu作正极，电极反应式为O2＋2H2O＋4e－===4OH－ BD 【对点练2-2】 控制合适的条件，将反应2Fe3＋＋2I－ 设计成如下图所示的原电池。下列判断不正确的是(　　) A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流表读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流表读数为零后，在甲中加入FeCl2固体，乙中的石墨电极为负极 D 2Fe2＋＋I2 （一）、原电池电极反应式的书写规律和方法 1、分析化学反应，明确氧化剂和还原剂及电解液，知道溶液酸碱性； 2、将氧化还原反应拆分为氧化反应和还原反应，即为负极反应和正极反应。 3、配平电极反应式，保证原子守恒和电荷守恒。 4、常见电池的电极反应式 5、燃料电池的电极反应式(以CH3OH为例) （二）. 电解池电极反应式的书写规律和方法 1、书写电极反应式的步骤： （1）：明确电解池阴阳极电极材料及溶液中存在的离子。 （2）：判断阴阳两极附近离子种类，根据离子放电顺序，确定放电离子。 （3）：根据氧化还原反应规律写出阴阳两极电极反应式和电解总方程式。 【重点突破三】电极反应式的书写 2、阳极放电顺序及书写方法： 若是活性电极(金属活动顺序表Ag及以前金属)作阳极，则是电极本身失电子放电。 Fe－2e－= Fe2+ 或Cu－2e－= Cu2+ 若是惰性电极(Pt、Au、石墨) 作阳极，溶液中的阴离子放电。由于阳极发生的是氧化反应，所以阴离子按照还原性强弱的顺序放电。常见阴离子的放电顺序是：S2－>I－>Br－>Cl－> OH－ 3、阴极放电顺序及书写方法： 阴极放电的一般是溶液中的阳离子，与电极材料无关。 由于阴极发生的是还原反应，所以阳离子放电能力与其氧化性有关，溶液中的阳离子按照氧化性强弱的顺序放电。 常见阳离子的放电顺序是： Ag＋>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+> A13+>Na+ A 【对点练3-1】（2020·浙江卷）电解高浓度 (羧酸钠)的 溶液，在阳极 放电可得到 (烷烃)。下列说法不正确的是( ) A. 电解总反应方程式： B. 在阳极放电，发生氧化反应 C. 阴极的电极反应： D. 电解 、 和 混合溶液可得到乙烷、丙烷和丁烷 【重点突破四】电解规律及其应用 类型 物质类型 电解物质 电解质溶液浓度 pH 使电解质溶液复原 电解 水型 ①强碱(NaOH) 水 增大 增大 加水 ②含氧酸(H2SO4) 减小 ③活泼金属含氧酸盐(Na2SO4) 不变 电解 质型 ④无氧酸(HCl) 电解质 减小 增大 加电解质本身 ⑤不活泼金属无氧酸盐(CuCl2) 放H2 生碱型 ⑥活泼金属无氧酸盐(NaCl) 电解质和水 生成新电解质 增大 加相应的无氧酸 放O2 生酸型 ⑦不活泼金属含氧酸盐(CuSO4) 电解质和水 生成新电解质 减小 加相应的氧化物 2、电解原理在工业上的基本应用 3、解答电解问题的五步分析法 第一步：看。先看清楚电极材料，对于惰性电极如石墨、铂等，不参与阳极的氧化反应；对于铜、银等活性电极，参与阳极的氧化反应。 第二步：离。写出溶液中所有的电离方程式，包括水的电离方程式。 第三步：分。将离子分成阳离子组、阴离子组，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。 第四步：写。按发生还原反应、氧化反应的顺序写出电极反应式。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。 第五步：判。根据电极反应式分析判断电解结果：电极产物、两极现象、离子浓度、溶液酸碱性及pH变化等。 【对点练4-1】. 金属氟化物一般都具有高容量、高质量密度的特点。氟离子热电池是新型电池中的一匹黑马，其结构如图所示。下列说法正确的是 A．图示中与电子流向对应的氟离子移动方向是(B) B．电池放电过程中，若转移1mol电子，则M电极质量减小12g C．电池充电过程中阳极的电极反应式为：B+3F－－3e－=BiF3 D．该电池需要在高温条件下工作，目的是将热能转化为电能 C 【重点突破五】新型化学电源及其应用 1.解答新型化学电源问题的四步骤 （1）根据总反应方程式分析元素化合价的变化，确定正、负极反应物。 （2）注意溶液酸碱性环境，书写正、负极反应式。 （3）依据原电池原理或正、负极反应式分析判断电子、离子的移向和电解质溶液的酸碱性变化。 （4）灵活应用守恒法、关系式法进行计算。 2.注意可充电电池的三事项 （1）放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。 （2）充电时，可充电电池的正极连接外接电源的正极，可充电电池的负极连接外接电源的负极。 （3）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； 【对点练5-1】（2020·新课标Ⅰ）科学家近年发明了一种新型Zn−CO2水介质电池。电池示意图如图，电极为金属锌和选择性催化材料，放电时，温室气体CO2被转化为储氢物质甲酸等，为解决环境和能源问题提供了一种新途径。 下列说法错误的是 A. 放电时，负极反应为 B. 放电时，1 mol CO2转化为HCOOH，转移的电子数为2 mol C. 充电时，电池总反应为 D. 充电时，正极溶液中OH−浓度升高 D 第一步：多池串联装置中电池类型的判断 （1）直接判断 非常直观明显的装置，如燃料电池、铅酸蓄电池等在电路中存在时，则其他装置为电解池。如图中A为原电池，B为电解池。 （2）根据电池中的电极材料和电解质溶液判断 原电池中的电极材料和电解质溶液之间能发生自发的氧化还原反应，电解池的电极材料一般不能和电解质溶液自发反应。如图中B为原电池，A为电解池。 （3）根据电极反应现象判断 在某些装置中根据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型。 【重点突破六】解答串联电化学装置问题的思维步骤 第二步：利用相关概念进行分析和判断 在确定了原电池和电解池后，利用有关概念进行分析和判断，如电极的判断、电极反应式的书写、实验现象的描述、溶液中离子的移动方向、pH的变化及电解质溶液的复原等。只要按照各自的规律分析即可。 第三步：串联装置中的数据处理 原电池和电解池综合装置的有关计算的根本依据是电子转移守恒，分析时要注意两点：①串联电路中各支路电流相等；②并联电路中总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其他各种数据。 【对点练6-1】铅蓄电池在现代生活中有广泛应用，其电极材料是Pb和PbO2，电解液是硫酸溶液。现用铅蓄电池电解硫酸钠溶液一段时间后，假设电解时温度不变且惰性电极，下列说法正确的是 A．蓄电池放电时，每消耗0.1molPb，共生成0.1mol PbSO4 B．电解硫酸钠溶液时的阳极反应式为：4OH--4e-=2H2O+O2↑ C．电解后，硫酸钠溶液中有晶体析出，但c(Na2SO4)会变小 D．蓄电池放电一段时间后其电解液中H2SO4的浓度、密度都变大 B 1、使用离子交换膜的原因一般有： （1）、隔离两极区的物质接触，防止发生副反应； （2）、利用阴阳离子的定向移动来生成产品； （3）、利用阴阳离子的定向移动进行产品的提纯； （4）、隔离电极，防止电极与溶液反应； 2、解题方法 （1）、明确溶液中的离子及放电顺序，确定发生的电极反应； （2）、明确交换膜的要求，分析离子移动方向及种类； （3）、根据题目要求综合分析，解决问题； （4）、质子交换膜只允许氢离子通过，且溶液为酸性。 【重点突破七】有离子交换膜的电解池 答案：2H2O－4e－=O2↑＋4H+，a 。 【对点练7-1】（2018·新课标Ⅰ）(3)制备Na2S2O5可采用三室膜电解技术，装置如图所示，其中SO2碱吸收液中含有NaHSO3和Na2SO3。阳极的电极反应式为____________________。电解后，___室的NaHSO3浓度增加。将该室溶液进行结晶脱水，可得到Na2S2O5。 1.基本方法 (1)根据得失电子守恒法计算；串联电路上任一节点转移的电子数均相等。 (2)根据电极反应式或总反应式，列比例式计算。 (3)根据关系式计——如惰性电极电解AgNO3溶液中关系式： O2～4e－～4H＋～4OH－～4Ag。 2.判断电解后溶液pH变化的方法 根据原溶液的酸碱性和电极产物即可对电解后溶液pH的变化作出正确的判断，其方法如下： (1)若电极产物只有H2而无O2，则pH变大。 (2)若电极产物只有O2而无H2，则pH变小。 (3)若电极产物既有O2又有H2，原溶液呈酸性则pH变小，原溶液呈碱性则pH变大，原溶液呈中性则pH不变。 【重点突破八】电化学的计算问题 【对点练8-1】按如图1所示装置进行电解，A、B、C、D均为铂电极，回答下列问题。 (1)甲槽电解的是200 mL一定浓度的NaCl与CuSO4的混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图2所示(气体体积已换算成标准状况下的体积，电解前后溶液的体积变化忽略不计)。 ①原混合溶液中NaCl的物质的量浓度为______mol·L－1，CuSO4的物质的量浓度为________mol·L－1。②t2时所得溶液的pH＝________。 (2)乙槽为200 mL CuSO4溶液，乙槽内电解的总离子方程式：_____________________： ①当C极析出0.64 g物质时，乙槽溶液中生成的H2SO4为________mol。电解后，若使乙槽内的溶液完全复原，可向乙槽中加入________(填字母)。 A．Cu(OH)2　　　　　　B．CuO C．CuCO3 D．Cu2(OH)2CO3 ②若通电一段时间后，向所得的乙槽溶液中加入0.2 mol的Cu(OH)2才能恰好恢复到电解前的浓度，则电解过程中转移的电子数为________。 答案：(1)①0.1　0.1　②1 (2)2Cu2＋＋2H2O ＝（电解）2Cu＋O2↑＋4H＋ ①0.01　BC　②0.8NA 1．Mg－AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为2AgCl＋Mg===Mg2＋＋2Ag＋2Cl－。有关该电池的说法正确的是(　　) A．AgCl为电池的正极 B．正极反应为Ag＋＋e－===Ag C．该电池一定不能被MgCl2溶液激活 D．可用于海上应急照明供电，直接将化学能转化为光能 A 【评价反馈】 C 选项 电极反应式 所处环境 A O2＋2H2O＋4e－===4OH－ 碱性环境下氢氧燃料电池的负极反应 B 4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 较强酸性环境下钢铁的吸氧腐蚀 C 2H＋＋2e－===H2↑ 用铜作阳极，石墨作阴极电解NaOH溶液的阴极反应 D H2－2e－===2H＋ 用惰性电极电解H2SO4溶液的阳极反应 2．下列电极反应式与所处环境相匹配的是(　　) 3．已知：锂离子电池的总反应为LixC＋Li1－xCoO2 C＋LiCoO2，锂硫电池的 总反应为2Li＋ S Li2S。有关上述两种电池说法正确的是(　　) A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移 B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C．理论上两种电池的比能量相同 D．上图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 B 4．铅蓄电池的工作原理为Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O。研读下图， 下列判断不正确的是(　　) A．K闭合时，d电极反应式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO B．当电路中转移0.2 mol电子时，Ⅰ中消耗的H2SO4为0.2 mol C．K闭合时，Ⅱ中SO向c电极迁移 D．K闭合一段时间后，Ⅱ可单独作为原电池，d电极为正极 C 5.下图是一个用铂丝作电极电解稀MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红色指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸性—红色，碱性—黄色) 回答下列问题： (1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是______________(填编号)。 ①A极附近溶液由红变黄　②B极附近溶液由红变黄　③A极附近溶液不变色　④B极附近溶液不变色 (2)写出A极发生的电极反应式：___________________________________________。 (3)写出B极发生的电极反应式：___________________________________________。 (4)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内观察到的现象是________________。 【答案】 (1)①④ (2)2H＋＋2e－===H2↑、Mg2＋＋2OH－===Mg(OH)2 (3)4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ (4)溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解) 【课堂小结】 电化学的本质就是同时不同地分开进行的氧化还原反应， 用好氧化还原理论可事半功倍。 谢谢观看 单击此处添加副标题 $$