第4章 氧化还原反应和电化学（复习课件） 化学沪科版2020选择性必修1

该高中化学单元复习课件系统梳理了氧化还原反应、原电池与化学电源、电解池、金属电化学腐蚀与防护等核心知识，通过知识框架图将半反应书写、电极反应原理、腐蚀类型对比等考点模块化串联，结合氧化剂与还原剂、原电池与电解池的对比分析，构建起“概念-原理-应用”的逻辑知识网络。 其亮点在于采用“考点细化-典例分层-实战演练”的复习策略，如通过化合价升降法配平步骤示例、原电池工作原理对比表格培养学生科学思维（证据推理、模型建构），结合高铁电池分析、微生物电池探究等典型例题提升科学探究与实践能力，分层设计正向/逆向配平、析氢/吸氧腐蚀等典例适配个性化复习需求，有效帮助学生巩固知识体系，助力教师精准把握复习重点。

第4 章 氧化还原反应和电化学 考点串讲 单元复习课件 沪科版 2020选择性必修1 氧化还原反应 1 原电池和化学电源 2 电解池 3 金属的电化学腐蚀与防护 4 知识导航 4.了解金属发生电化学腐蚀的原理、过程和现象，学会分析、设计和选择合理的金属防护措施。 2.能分析、解释原电池的工作原理，并利用相关信息分析常见化学电源的主要工作原理。 3.能分析、解释电解池的工作原理，并利用相关信息分析典型的电解、电镀和电冶金等实际应用的主要原理。 1.掌握氧化还原反应的半反应式的书写方法，理解氧化还原反应本质上是两个半反应之间竞争电子的反应。 明·复习目标 氧化还原反应和电化学 原电池和化学电源 电解池 工作原理 电极反应式 电解原理 放电顺序 金属的电化学腐蚀与防护 金属的腐蚀 金属的防护 形成条件 化学电源 电极反应式 应用 氧化还原反应 氧化反应 还原反应 半反应 氧化还原反应化学方程式的配平 理·核心要点 氧化还原反应 01 考点1 氧化剂与还原剂 氧化还原反应 氧化剂 即失去电子(或电子对偏离)的物质是还原剂 在反应时，所含元素的化合价降低 即得到电子(或电子对偏向)的物质是氧化剂 还原剂 在反应时，所含元素的化合价升高 氧化剂和还原剂均指反应物，是一种化学物质，而不是指某一种元素 汇·考点梳理 氧化剂 还原剂 还原剂失去电子被_____的产物。 氧化 氧化产物 失电子(或电子对偏离)而使化合价升高的性质(能力) 氧化剂得到电子被_____的产物。 还原 还原产物 e- 在反应中，电子从还原剂转移到氧化剂 氧化性 还原性 得电子(或电子对偏向)而使化合价降低的性质(能力) 考点2 氧化性与还原性 氧化还原反应 汇·考点梳理 氧化剂 ＋ 还原剂 ＝ 还原产物 ＋ 氧化产物 得电子，化合价降低 被还原，发生还原反应 失电子，化合价升高 被氧化，发生氧化反应 > > 氧化性： 氧化剂___氧化产物 还原性： 还原剂___还原产物 氧化还原反应自发进行的方向，总是由氧化性较强的氧化剂与还原性较强的还原剂反应，生成还原性较弱的还原产物和氧化性较弱的氧化产物。 氧化还原反应 汇·考点梳理 氧化还原反应本质上是两个半反应之间竞争电子的反应。 这两个反应分别是氧化还原反应的一半， 称为半反应 考点3 半反应 氧化还原反应 氧化反应 还原反应 Zn－2e-＝Zn2+ Cu2+＋2e-＝Cu 氧化还原反应的本质是反应物之间的电子转移，任何氧化还原反应都可以拆成一种物质失去电子而另一种物质获得电子的氧化反应和还原反应。 Zn＋CuSO4 ZnSO4＋Cu 失去 电子 获得 电子 汇·考点梳理 氧化还原反应中，化合价有升必有降，电子有得必有失。对于一个完整的氧化还原反应，化合价升高总数与降低总数相等，失电子总数与得电子总教相等，即有关系式： 元素化合价降低的总数＝元素化合价升高的总数 还原剂失电子的总数＝氧化剂得电子的总数 化合价升高的原子个数 × 化合价差值 化合价降低的原子个数 × 化合价差值 考点4 电子转移个数的计算 氧化还原反应 汇·考点梳理 配平方法：化合价升降法(电子得失法) 配平步骤： (1)标价态：列出发生氧化和还原反应 的元素的化合价； MnO4- ＋ Fe2+ ＋ H+ ＝ Mn2+ ＋ Fe3+ ＋ H2O +7 +2 +2 +3 MnO4- ＋ Fe2+ ＋ H+ ＝ Mn2+ ＋ Fe3+ ＋ H2O +7 +2 +2 +3 得到(7-2＝5)e-×1 失去(3-2＝1) e-×5 (2)列变化：列出元素得失电子数(元素的化合价的变化)； 氧化还原反应 考点5 氧化还原反应化学方程式的配平 汇·考点梳理 氧化反应和还原反应 化学方程式的配平 (3)定系数：使得失电子总数(化合价的升高和降低)相等； (4)配其他：利用观察法，配平其它物质的系数，把单线改成等号。 配平步骤： (1)标价态：列出发生氧化和还原反应 的元素的化合价； (2)列变化：列出元素得失电子数(元素的化合价的变化)； MnO4- ＋ Fe2+ ＋ H+ ＝ Mn2+ ＋ Fe3+ ＋ H2O +7 +2 +2 +3 得到(7-2＝5)e-×1 失去(3-2＝1) e-×5 1 5 MnO4- ＋ Fe2+ ＋ H+ ＝ Mn2+ ＋ Fe3+ ＋ H2O 1 5 1 5 8 4 1 5 汇·考点梳理 【典例】配平下列氧化还原反应方程式 (1)正向配平类 ①__HCl(浓)＋__MnO2 __Cl2↑＋__MnCl2＋__H2O ②__KMnO4＋__FeSO4＋__H2SO4＝__K2SO4＋__MnSO4＋__Fe2(SO4)3＋__H2O (2)逆向配平类 ①__S＋__KOH __K2S＋__K2SO3＋__H2O ②__Cl2＋__NaOH __NaCl＋__NaClO3＋__H2O (3)缺项配平类[一般缺的为酸(H＋)、碱(OH－)、水] ①__ MnO4-＋__H2O2＋____＝__Mn2＋＋__O2↑＋__H2O ②__Fe3＋＋__SO2＋__H2O＝ __Fe2＋＋__ SO42-＋____ 4 1 1 1 2 2 10 8 1 2 5 8 3 6 2 1 3 3 6 5 1 3 2 5 6H＋ 2 5 8 2 1 1 2 2 4H＋ 汇·考点梳理 原电池 02 ( 进行电子转移的场所 ) 活动性不同的两块电极材料 条件一 电极均与电解质溶液接触 条件二 形成闭合回路 条件三 能自发进行的氧化还原反应 条件四 ( 内电路，实现离子定向迁移 ) ( 外电路，实现电子定向转移 ) ( 还原剂-氧化反应、氧化剂-还原反应 ) 燃料电池的两个电极可以相同 注意：原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化、还原能力 考点1 原电池的形成条件 原电池的工作原理 汇·考点梳理 1.单液原电池与双液原电池的比较 避免了电极直接和电解质溶液接触，提高了原电池的供电能力 电极直接和电解质溶液接触，会有化学反应发生，使部分化学能转化为热能，导致电池供电能力减弱 考点2 原电池的工作原理 原电池的工作原理 汇·考点梳理 盐桥作用：使溶液保持电中性，起导电作用，形成闭合回路；完全隔离两电极反应，使原电池能持续、稳定地产生电流。 1.单液原电池与双液原电池的比较 考点2 原电池的工作原理 原电池的工作原理 汇·考点梳理 注意：原电池工作时形成外电路与内电路，外电路通过电子的定向移动形成电流，内电路通过离子的定向移动形成电流。电子只能在导线中移动而不能在溶液中移动，离子只能在溶液中移动而不能在导线中移动。 2.原电池工作原理 考点2 原电池的工作原理 原电池的工作原理 “电子不下水，离子不上岸” 汇·考点梳理 3.原电池中正极、负极的判断 考点2 原电池的工作原理 原电池的工作原理 汇·考点梳理 【典例】高铁电池的总反应为： 。如图是高铁电池的模拟实验装置，下列说法不正确的是 A．该电池放电时正极的电极反应式为 B．1mol K2FeO4被氧化，转移3mol电子 C．放电过程中负极附近溶液的pH减小 D．盐桥中盛有饱和KCl溶液，此盐桥中氯离子向右移动 【答案】B 析·典型范例 【演练】微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法正确的是 A．该装置是原电池，b极是负极 B．该电池工作时，应选用质子交换膜 C．该电池工作时，电子从a经电流表A流向b，离子从右经交换膜向左迁移 D．电极a反应：(C6H10O5)n-24e-+7H2O=6CO2↑+24H+ 【答案】B 练·技能实战 【分析】由题意利用一种微生物将废水中有机物[主要成分是(C6H10O5)n]的化学能转化为电能的装置，即为原电池，由图b极通O2，a极为有机物，则b极为正极氧气发生还原反应，a极为负极有机物发生氧化反应生成二氧化碳和氢离子，负极电极反应为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne﹣=6nCO2↑+24nH+，原电池中阳离子移向正极b极； 【详解】A．由分析可知，该装置是原电池，b极是正极，A错误； B．该电池工作时，氢离子在通过交换膜移向正极，故应选用质子交换膜，B正确； C．该电池工作时，电子从负极a经电流表A流向正极b，离子从左侧经交换膜向右侧迁移，C错误； D．负极电极反应为(C6H10O5)n+7nH2O-24ne﹣=6nCO2↑+24nH+，D错误； 练·技能实战 锌：____ 电极反应：______________________ MnO2：____ 电极反应： ________________________________ KOH的作用：____________ 构造示意图 负极 Zn－2e-＋2OH-＝Zn(OH)2 正极 电解质溶液 2MnO2＋2H2O＋2e-＝2MnO(OH)＋2OH- 总反应 Zn＋2MnO2＋2H2O＝2MnO(OH)＋Zn(OH)2 1.碱性锌锰电池 考点1 一次电池 化学电源 汇·考点梳理 负极电极反应：_______________________________ 正极电极反应：_______________________________ 总反应：_______________________________ 放电过程的总反应及电极反应式 PbO2+4H++SO42-+2e- PbSO4+2H2O Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 注意：充电时电极的连接:“负接负”后作阴极，“正接正”后作阳极，与上述过程相反。 1.铅酸蓄电池 考点2 二次电池 化学电源 Pb＋SO42- - 2e-＝PbSO4 构造示意图 汇·考点梳理 电解质溶液 H2SO4溶液 KOH溶液 负极反应 2H2-4e-＝4H+ 2H2+4OH--4e-＝4H2O 正极反应 O2+4H++4e-＝2H2O O2+2H2O+4e-＝OH- 总反应 2H2+O2＝2H2O 1.氢氧燃料电池工作原理 考点3 燃料电池 化学电源 汇·考点梳理 【典例】下列有关原电池的说法不正确的是 【答案】A A．图甲所示装置中，盐桥中的K+向盛有ZnSO4溶液的烧杯中移动 B．图乙所示装置中，正极的电极反应式为 C．图丙所示装置中，使用一段时间后，锌筒会变薄 D．图丁所示装置中，使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 析·典型范例 析·典型范例 电解池 03 (1)定义：将电能转化为化学能的装置。 注意：电解是一种强氧化还原手段，可实现非自发的氧化还原反应，如Cu和盐酸的反应。 直流电源 条件一 (2)电解池的构成条件 条件二 两个电极(阴极、阳极) 条件三 电解质溶液或熔融电解质 条件四 形成闭合回路 1.电解池 考点1 电解池 电解原理 汇·考点梳理 ①电极名称和电极反应式(以惰性电极电解CuCl2溶液为例) (3)电解池的工作原理 1.电解池 考点1 电解池 电解原理 汇·考点梳理 2.电解规律：将电能转化为化学能的装置。 (1)阳极产物的判断 ①活性电极 (除Au、Pt以外的金属材料)作阳极，电极材料失电子，生成金属阳离子 ②惰性电极 (Pt、Au、石墨等)作阳极，要依据阴离子的放电顺序加以判断。 阴离子的放电顺序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子 S2-、I-、Br-、Cl-放电，产物一般分别是S、I2、Br2、Cl2；若OH-放电，则得到O2。 考点1 电解池 电解原理 汇·考点梳理 无论是惰性电极还是活性电极都不参与阴极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子放电顺序:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+。 若金属阳离子(Fe3+除外)放电，一般得到相应金属单质；若H+放电，则得到H2。 电极产物 注意：放电顺序本质遵循氧化还原反应的“优先规律，即得(失)电子能力强的离子先放电。 2.电解规律：将电能转化为化学能的装置。 (2)阴极产物的判断 考点1 电解池 电解原理 汇·考点梳理 1.电解类型及规律 (用惰性电极电解电解质溶液) 电解类型 实例 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 电解质溶 液的变化 电解后复原 应加入物质 电解 水型 H2SO4溶液 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 4H++4e-=2H2↑ 减小 浓度增大 (饱和溶液除外) H2O NaOH溶液 4OH--4e-= O2↑+2H2O 4H2O+4e-=2H2↑+4OH- 增大 KNO3溶液 2H2O-4e-= O2↑+4H+ 不变 考点2 电解规律 电解原理 汇·考点梳理 电解类型 实例 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 电解质溶 液的变化 电解后复原 应加入物质 电解 电解 质型 盐酸 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑ 增大 浓度减小 HCl CuCl2溶液 Cu2++2e-=Cu 增大 CuCl2 1.电解类型及规律 (用惰性电极电解电解质溶液) 考点2 电解规律 电解原理 汇·考点梳理 电解类型 实例 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 电解质溶 液的变化 电解后复原 应加入物质 放氢 生碱 NaCl溶液 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H2O+2e- =H2↑+2OH- 增大 生成新 电解质 HCl 放氧 生酸 CuSO4溶液 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 2Cu2++4e-=2Cu 减小 生成新 电解质 CuO或 CuCO3 1.电解类型及规律 (用惰性电极电解电解质溶液) 考点2 电解规律 电解原理 汇·考点梳理 阳离子交换膜的作用： 阻止OH-进入阳极室与Cl2发生副反应2NaOH + Cl2=NaCl + NaClO 1.电解原理示意图 考点1 电解饱和食盐水(氯碱工业) 电解原理的应用 汇·考点梳理 阴极：2H2O+2e-＝H2↑+2OH- (还原反应) 阳极：2Cl--2e-＝Cl2↑ (氧化反应) 2.电极反应与电解总反应方程式 考点1 电解饱和食盐水(氯碱工业) 电解原理的应用 检验阳极产物的方法：用湿润的KI-淀粉试纸靠近阳极，若试纸变蓝，证明生成了Cl2。电解时向食盐水中滴加酚酞溶液，阴极附近溶液变红，说明该电极附近的产物有NaOH。 汇·考点梳理 应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的加工工艺称为电镀。 如电镀铜，阳极反应： Cu-2e-＝Cu2+；阴极反应：Cu2++2e-＝Cu。 考点2 电镀 电解原理的应用 电镀过程中的“一多，一少，一不变”:“一多”指阴极上有镀层金属沉积；“一少”指阳极上有镀层金属溶解；“一不变”指电镀液(电解质溶液)的浓度不变。 汇·考点梳理 阳极泥 可作为提炼金、银等贵金属的原料 阳极 阴极 (粗铜) (纯铜) Cu-2e-= Cu2+等 Cu2+ + 2e-= Cu 硫酸铜溶液 Zn - 2e- = Zn2+ Ni - 2e- = Ni 2+ Fe - 2e- = Fe 2+ 考点3 电解精炼铜 电解原理的应用 汇·考点梳理 2Al2O3(熔融)  4Al+3O2↑；6O2--12e- 3O2↑(阳极)，4Al3++12e- 4Al(阴极) 2NaCl(熔融)  2Na+Cl2↑；2Cl--2e- Cl2↑(阳极)，2Na++2e- 2Na(阴极) MgCl2(熔融)  Mg+Cl2↑；2Cl--2e-  Cl2↑(阳极)，Mg2++2e-  Mg(阴极) 利用电解法可冶炼钾、钙、钠、镁、铝等活泼金属。 冶炼钠 电解 冶炼镁 冶炼铝 电解 电解 考点4 电冶金 电解原理的应用 冶炼铝时，通常电解熔融的Al2O3，常利用冰晶石(Na3AlF6)作助熔剂来溶解Al2O3。 汇·考点梳理 阳离子交换膜 对阳离子有选择性透过作用的膜，简称阳膜 质子交换膜 一般指对H+有选择性透过作用的膜 阴离子交换膜 对阴离子有选择性透过作用的膜，简称阴膜 “两性离子”交换膜 同时含有阳离子交换基团和阴离子交换基团的离子交换膜，对某些离子有较高的选择性，主要用于离子分离和回收溶液中的微量金属 双极性膜 一面是阴离子交换膜，另一面是阳离子交换膜，中间有一层很薄的相界面，在直流电作用下，相界面中的H2O解离成H+和OH-并分别透过阳膜和阴膜，作为H+和OH-的供应源，简称双极膜 考点1 几种常见的“隔膜” “隔膜”在电化学装置中的应用 汇·考点梳理 【典例】NA代表阿伏加德罗常数的值。下图电路中，电极6增重0.64g时，下列叙述不正确的是 A．电极2上析出的气体在标况下的体积为224mL B．电极3上产生的气体产物中含有的共用电子对数目为0.02NA C．忽略离子的扩散，盐桥中进入左侧AgNO3溶液中NO3-数目为0.02NA D．为使装Na2SO4溶液的电解池恢复到电解前状态，需加入H2O的质量为0.18g 【答案】B 析·典型范例 【演练】2020年3月29日，全球新能源汽车领导者比亚迪宣布正式推出“刀片电池”。“刀片电池”放电时结构如图， ，下列说法错误的是 A．放电时 通过聚合物隔膜往正极迁移 B．放电时，负极反应式为 C．充电时，锂离子在阳极脱嵌；放电时，锂离子在正极脱嵌 D．充电时，装置将电能转化为化学能 【答案】C 练·技能实战 练·技能实战 金属的腐蚀与防护 04 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极反应 Fe-2e-=Fe2+ 正极反应 2H++2e-=H2↑ O2+4e-+2H2O=4OH- 总反应 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 联系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 考点1 析氢腐蚀和吸氧腐蚀 钢铁的电化学腐蚀 注意：吸氧腐蚀中，Fe(OH)2在空气中进一步被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水生成Fe2O3·xH2O(铁锈的主要成分)，反应如下：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O 汇·考点梳理 不同腐蚀类型来说，腐蚀速率的快慢：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； 规律01 对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中； 规律02 规律03 活动性不同的两种金属，活动性差别越大，活泼金属腐蚀得越快； 对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快 规律04 考点2 规律总结 判断金属腐蚀快慢的规律 汇·考点梳理 牺牲阳极法 外加电流法 原理 利用原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极 利用电解原理，被保护的金属作 阴极，与电源的负极相连 应用 保护一些钢铁设备，如锅炉内壁、船舶外壳等装上若干镁合金或锌块 保护土壤、海水及河水中的金 属设备 考点3 牺牲阳极法与外加电流法 电化学保护法 汇·考点梳理 【典例】关于下列各装置图的叙述正确的是 A．图①装置实现铜的电解精炼，a极为精铜，离子导体为硫酸酸化CuSO4溶液 B．图②装置中电子由 电极流向 电极，盐桥中KCl的K+移向ZnSO4溶液 C．图③装置中钢闸门应与外接电源的正极相连获得保护 D．图④两个装置中电流计指针偏转方向相同，正极上均产生氢气 【答案】D 析·典型范例 析·典型范例 【演练】青铜器的腐蚀产物粉状锈的主要成分是碱式氯化铜［］。青铜器电化学腐蚀过程中，表面的粉状锈构成的电极与金属基体组成的电极构成原电池，原理如图，下列说法正确的是 A． 在酸性较强的溶液中易发生析氢腐蚀 B．潮湿的空气中，粉状锈上的电极反应为 C．将青铜长时间浸泡在稀硝酸中是除去青铜表面粉状锈的一种有效方法 D．青铜基体与外接电源正极相连可以减缓青铜的腐蚀 【答案】B 练·技能实战 练·技能实战 感谢 您的聆听 THANKS 沪科版 2020选择性必修1 $