专题10 化学反应与电能(课件PPT)-【零起点考大学】2026年高考化学高效备考方案

化学反应与电能 10 考点1 原电池与电解池 考点2 原电池与电解池的应用 1 真题大数据 考点 核心知识 考频 年份与卷别 化学反应 与电能 原电池 39次 2025：北京卷、山东卷、浙江1月卷、江苏卷、湖北卷、重庆卷、黑吉辽蒙卷、安徽卷、河南卷、陕晋青宁卷 2024：湖南卷、新课标卷、全国甲卷、北京卷、山东卷、海南卷、浙江1月卷、浙江6月卷、江苏卷、河北卷、广东卷、江西卷、安徽卷、广西卷、贵州卷、甘肃卷 化学反应 与电能 电解池 42次 2025：北京卷、山东卷、浙江1月卷、河北卷、湖南卷、湖北卷、重庆卷、安徽卷、河南卷、云南卷 2024：湖南卷、全国甲卷、北京卷、山东卷、海南卷、浙江1月卷、浙江6月卷、江苏卷、河北卷、广东卷、湖北卷、重庆卷、福建卷、黑吉辽卷、安徽卷、广西卷、贵州卷、甘肃卷 化学反应 与电能 金属的腐蚀与防护 6次 2025：江苏卷 2024：浙江1月卷、浙江6月卷、广东卷、湖北卷 一、原电池 1.定义：将化学能转变为电能的装置。 2.实质：将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能。 3.简单原电池的构成条件： ①活泼性不同的两个电极； ②电解质溶液（或熔融盐）； ③形成闭合回路； ④能自发进行的氧化还原反应。 考点1 原电池与电解池 3 4.工作原理：利用氧化还原反应在不同区域内进行，以适当方式连接起来，获得电流。以Zn-Cu原电池为例： 负极 正极 电解质溶液 e-沿导线传递，有电流产生 阴离子 阳离子 活泼金属作电极时不断溶解 还原反应 氧化反应 在ZnSO4溶液中，锌片逐渐溶解，即Zn被氧化，锌原子失电子，形成Zn2＋进入溶液，从锌片上释放的电子，经过导线流向铜片； 在CuSO4溶液中，Cu2＋从铜片上得电子，还原成为金属铜并沉积在铜片上。 外电路 内电路 闭合回路 考点1 原电池与电解池 4 锌为负极，发生氧化反应，电极反应式为Zn－2e－==Zn2＋； 铜为正极，发生还原反应，电极反应式为Cu2＋＋2e－==Cu。 总反应式为Zn＋Cu2＋==Zn2＋＋Cu，反应是自发进行的。 ★盐桥的作用 盐桥中通常装有含琼胶的KCl饱和溶液。 ①形成闭合回路； ②中和电荷； ③稳定电流。 考点1 原电池与电解池 5 二、电解池 1.定义：将电能转变为化学能的装置。 2.实质：使电流通过电解质溶液，在阴、阳两极引起氧化还原反应。 3.电解池的形成条件： (1)直流电源； (2)两个电极：与电源正极相连的一极是阳极；与电源负极相连的一极是阴极； (3)电解质溶液或熔融电解质； (4)形成闭合回路。 考点1 原电池与电解池 6 4.工作原理：以电解CuCl2溶液为例： 阳极 阴极 电解质溶液 阴离子 阳离子 还原反应 氧化反应 内电路 与电源正极相连 与电源负极相连 （1）电子流向 电源负极―→电解池阴极 电解池阳极―→电源正极 （2）离子流向 阳离子―→电解池阴极 阴离子―→电解池阳极 考点1 原电池与电解池 7 三、电极反应式的书写 1.原电池电极反应式书写要领 ①负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应，两电极转移的电子数要相等。 ②总反应式是一个自发进行的氧化还原反应，负极和正极两电极反应式相加则得到原电池的总反应式。 考点1 原电池与电解池 8 2.电解池电极反应式书写要领 电解产物的判断，主要依据溶液中离子的放电顺序： ①阴极 得到电子的总是溶液中的阳离子，与电极材料无关。 放电顺序(由难到易)：K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、Zn2+、Fe2+(H+)、Cu2+、Hg2+、Ag+。 ②阳极 若是惰性电极作阳极，溶液中的阴离子放电。 放电顺序(失电子由易到难)：S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、含氧酸根离子(NO3- 、SO42- 、CO32- )、F-。 若是非惰性电极作阳极，则是电极本身失电子。 考点1 原电池与电解池 9 3.书写电极反应式的四大原则 加减原则 根据得失电子守恒，总反应式为两个电极反应式之和。总反应式减去一个反应式，可得另一电极反应式 共存原则 介质不同，物质得失电子后存在的形式不同。如碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H+参加反应；当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH-参加反应 得氧失氧 原则 得氧时，在反应物中加H2O(电解质溶液为酸性时)或OH- (电解质溶液为碱性或中性时)，失氧时，在反应物中加 H2O(电解质溶液为碱性或中性时)或 H+(电解质溶液为酸性时) 中性吸氧反应成碱原则 在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱 考点1 原电池与电解池 10 4.书写电极反应式的注意事项 ①碱性环境下，需要 H 参与的反应，不能写H+，而应是H2O，生成OH-。 考点1 原电池与电解池 ②O2-在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H+，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH-。 ③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式,然后在电子守恒的基础上，总反应式减去该电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。 ④电解水溶液时，应注意放电顺序中H+、OH-之后的离子一般不参与放电。 11 ★知识拓展 从参加反应的物质来分，电解反应可以分为四类： 类型 实例 电极反应特点 电解对象 电解质浓度 电解H2O型 硝酸钠、氢氧化钠、硫酸 阴极：2H++2e- === H2↑ 阳极：4OH--4e- === 2H2O+O2↑ 水 增大 电解溶质型 氯化铜、溴化氢 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 电解质 减小 放H2生碱型 氯化钠 阴极：放出H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电 电解质和水 生成新电解质 放O2生酸型 硫酸铜 阴极：电解质阳离子放电 阳极：放出O2生成酸 电解质和水 生成新电解质 考点1 原电池与电解池 12 ★应考基础训练 1.从 NaHPbO2溶液中回收 Pb的原电池装置如图所示。下列说法不正确的是（ ） A.a极为原电池的负极 B.溶液中Na+从b极区迁移至a极区 C.b极区的电极反应为 H2+2OH--2e- == 2H2O D.该原电池工作一段时间后，a极区溶液的 pH增大 A 考点1 原电池与电解池 13 2.在直流电场的作用下，双极膜可以将水解离，在阳膜、阴膜两侧分别产生 H+和 OH-。利用双极膜电催化CO-甲醇耦合电解体系共同制甲酸根的装置如图所示，下列说法正确的是（ ） A.电极 A是阴极，电极表面发生氧化反应 B.阳极的电极反应式为CH3OH+4e- +5OH- ==HCOO-+4H2O C.反应一段时间后，两极室溶液pH均减小 D.双极膜靠近电极B一侧是阳膜 C 考点1 原电池与电解池 14 考点2 原电池与电解池的应用 一、化学电源 1.定义：利用原电池原理，将化学能转化为电能的装置 2.一次电池 干电池 铅蓄电池 电池结构 负极：Zn 正极：MnO2 电解质溶液：NH4Cl（淀粉糊） 负极：Pb 正极：PbO2 电解质溶液：H2SO4溶液 电极反应 正极 2MnO2+2NH4++2e- ===Mn2O3 +H2O+2NH3↑ PbO2(s)＋SO42-(aq)＋4H＋(aq)＋2e－==PbSO4(s)＋2H2O(l) 负极 Zn-2e- === Zn2+ Pb(s)＋SO42-(aq)－2e－===PbSO4(s) 总反应式 Zn+2MnO2+2NH4Cl === ZnCl2+Mn2O3+H2O+2NH3↑ Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)=== 2PbSO4(s)＋2H2O(l) 15 考点2 原电池与电解池的应用 锂电池 氢氧燃料电池 电池结构 负极：Li，正极：石墨，电解质溶液：SOCl2(LiAlCl4) 负极：H2 正极：O2 电解质溶液：酸性电解质 电极反应 正极 3SOCl2+8e- === SO32-+2S+6Cl- O2＋4H＋＋4e－===2H2O 负极 Li-e- === Li+ H2－2e－===2H＋ 总反应式 8Li+3SOCl2 6LiCl+Li2SO3+2S 2H2＋O2===2H2O 3.二次电池 充电 放电 16 考点2 原电池与电解池的应用 二、电解原理在工业生产中的应用 1.氯碱工业———电解饱和食盐水 （1）电极反应 阳极：2Cl--2e- == Cl2↑ 阴极：2H2O+2e- == H2↑+2OH- ★注意： 检验阳极产物的方法是用湿润的淀粉-KI试纸靠近阳极附近，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞，阴极附近溶液变红，说明该电极附近产生的物质为 NaOH。 17 考点2 原电池与电解池的应用 （2）电解饱和食盐水示意图 ①a： ； b： ； c： ； d： ； X： 、Y： ； 精制饱和食盐水 NaOH稀溶液 淡盐水 NaOH浓溶液 Cl2 H2 ②阳离子交换膜的作用： 阻止OH-进入阳极室与Cl2发生反应； 阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。 18 考点2 原电池与电解池的应用 2.电镀（以铁件镀铜为例） （1）原理：利用电解原理在某些金属表面镀上一 薄层其他金属或者合金。 （2）构成条件： 阳极： ； 阴极： ； 电解质溶液： 。 （3）电极反应： 阳极： ；阴极： 。 镀层金属 待镀金属 含有镀层金属阳离子的溶液 Cu-2e- == Cu2+ Cu2++2e- == Cu 19 考点2 原电池与电解池的应用 3.精炼铜 （1）原理：利用电解的方法将粗铜提炼为纯铜。 （2）构成条件： 阳极： ； 阴极： ； 电解质溶液： 。 （3）电极反应： 阳极： . . ； 阴极： 。 主要是Cu-2e- == Cu2+，比铜活泼的金属杂质先于铜失电子，最终以阳离子的形式残留在溶液中，比铜不活泼的金属杂质形成阳极泥。 Cu2++2e- == Cu 粗铜 纯铜 CuSO4溶液 20 考点2 原电池与电解池的应用 三、金属的腐蚀与防护 1.化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 定义 金属或合金直接与周围介质发生反应而产生的腐蚀 不纯的金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀 条件 金属跟氧化剂直接接触 不纯金属跟电解质溶液接触 电流 无电流产生 有微弱的电流产生 腐蚀对象 金属单质 较活泼金属 实例 金属与Cl2、O2等物质直接反应 钢铁在潮湿的空气中被腐蚀 联系 化学腐蚀不一定是电化学腐蚀，但电化学腐蚀一定是化学腐蚀；两种腐蚀往往同时发生，电化学腐蚀更为普遍，危害更严重 21 考点2 原电池与电解池的应用 2.判断金属腐蚀快慢的方法 （1）对同一电解质溶液来说，金属腐蚀速率快慢的顺序为：电解池原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。 （2）对同一金属来说,金属腐蚀速率快慢的顺序为：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中。 （3）对同一种电解质溶液来说,电解质浓度越大,金属腐蚀速率越快。 22 考点2 原电池与电解池的应用 3.金属防护的常用方法 （1）加保护层：在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀或表面钝化。 （2）改变金属内部结构：把金属制成合金、不锈钢等。 （3）电化学防护： ①牺牲阳极的阴极保护法———利用原电池原理将被保护的金属与比它更活泼的金属连接，被保护金属作原电池的正极。(此处的“阳极”实际上是负极，“阴极”实际上是正极) ②外加电流的阴极保护法———利用电解池原理将被保护的金属接外电源的负极，被保护金属作电解池的阴极。 23 考点2 原电池与电解池的应用 ★应考基础训练 1.科学家近年发明了一种新型Zn-CO2水介质电池。电池示意图如下，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Zn-2e-+4OH- == [Zn(OH)4]2- B.放电时，1 mol CO2转化为HCOOH， 转移的电子数为2mol C.充电时，电池总反应为 2[Zn(OH)4]2- == 2Zn+O2↑+4OH-+2H2O D.充电时，正极溶液中 OH- 浓度升高 D 24 考点2 原电池与电解池的应用 2.利用膜技术和电化学原理制备少量硫酸和绿色硝化试剂N2O5，装置如图，下列说法正确的是（ ） A.甲装置将电能转化为化学能 B.每转移2 mol电子，生成2 mol N2O5和1 mol H2SO4 C.乙中电极d上发生氧化还原反应 D.c电极反应式为N2O4-2e-+H2O == N2O5+2H+ B 25 考点2 原电池与电解池的应用 3.将金属 M 连接在钢铁设施表面，可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在右图所示的情境中，有关说法正确的是（ ） A.阴极的电极反应式为Fe-2e- == Fe2+ B.金属 M 的活动性比Fe的活动性弱 C.钢铁设施表面因积累大量电子而被保护 D.钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快 C 26 $