专题02 化学反应与电能（期中复习课件）高二化学上学期鲁科版

高二化学上学期期中复习 考点大串讲 专题02 化学反应与电能 鲁科版 考点一：电化学装置 考点二：离子交换膜 考点三：多池串联装置 考点四：电化学的有关计算 考点五：金属的腐蚀与防护 题型一：电极反应式的书写 题型二：离子交换膜的作用分析 题型三：“多池组合”中装置的判断与分析 题型四：电化学的有关计算 题型五：金属的腐蚀与防护 01 期中考情透视 复习目标锚定 知识体系构建 02 03 目 录CONTENTES 核心考点精讲 04 重难题型突破 05 即时反馈训练 06 2 PART 01 期中考情透视 期中考情透视 本专题是高二上期中必考大题+高频选择题，在期中试卷中占比约12~18分，属于区分度最高模块之一。命题以真实情境为载体，常见素材：新型电池、金属腐蚀防护、电解制备物质、污水处理、电镀。 选择题侧重基础概念辨析、电极判断、离子/电子移动方向、简单计算；主观题常融合原电池+电解池串联装置、电极反应书写、现象描述、离子浓度变化、定量计算。期中阶段一般不考过于复杂的多膜电池，但会重点考查陌生电极方程式书写，这是主要失分点。命题喜欢设置陷阱：区分电子不能进入水溶液、阴阳极/正负极概念混淆、电解质环境（酸性/碱性/熔融）对产物的影响。 4 PART 02 复习目标锚定 复习目标锚定 记住原电池、电解池的能量转化形式、反应本质；牢记原电池正负极、电解池阴阳极的定义；熟记离子移动口诀：原电池阳离子移正极、阴离子移负极；电解池阳离子移阴极、阴离子移阳极；电子只在导线流动，不能进入电解质溶液；背熟阳极、阴极离子放电顺序；记住析氢腐蚀、吸氧腐蚀发生环境与正极反应；金属两种防护方法名称；识记电解三大应用：氯碱工业、电解精炼铜、电镀的电极选择、核心产物。 识记 理解 应用 理解原电池反应必须是自发氧化还原反应；电解池依靠外接电源驱动非自发氧化还原；理解离子定向移动的本质：为维持溶液电中性；理解活性阳极、惰性阳极差异；理解析氢腐蚀与吸氧腐蚀的发生条件差异；区分牺牲阳极法（原电池原理）、外加电流阴极保护法（电解池原理）的保护逻辑；理解串联装置电路特点：整个回路转移电子物质的量处处相等。 装置识别应用：给出串联装置图，快速识别谁是原电池（电源）、谁是电解池；准确判断所有电极名称，标注电子、离子移动方向；电极方程式应用：结合陌生电池、电解情境，按四步法书写/判断电极反应；定量计算应用：利用电子守恒建立关系式，计算电极产物质量、气体体积（注意标况）、离子浓度变化；现象与性质分析应用：根据电极反应描述电极现象、预测溶液pH变化、离子浓度变化。 6 PART 03 知识体系构建 知识体系构建 8 PART 04 核心要点精讲 考点一：电化学装置 考点二：离子交换膜 考点三：多池串联装置 考点四：电化学的有关计算 考点五：金属的腐蚀与防护 核心要点精讲 考点一：电化学装置 1.电极名称判断 （1）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。 （2）依据原电池两极发生反应的类型判断。负极发生氧化反应；正极发生还原反应。 （3）依据电子流动方向或电流方向判断。在外电路中，电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。 （4）依据原电池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。 （5）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。 10 核心要点精讲 考点一：电化学装置 2.电化学装置中电极反应式的书写——原电池 “三步”突破原电池电极反应式的书写： 第一步：分析氧化还原反应 根据氧化还原反应，分析元素化合价的升降，确定正负极反应物质及电子得失数目 第二步：注意电解质溶液环境 分析电解质溶液的酸碱性及离子参加反应的情况，确定电极反应，写出电极反应式 第三步：合并正、负电极反应 调整两极反应式中得失电子数目相等并叠加，消去电子，得出总反应式 11 核心要点精讲 考点一：电化学装置 2.电化学装置中电极反应式的书写——电解池 12 核心要点精讲 考点一：电化学装置 2.电化学装置中电极反应式的书写——电解池放电顺序 13 核心要点精讲 考点二：离子交换膜 1.离子交换膜的作用 （1）防止副反应的发生，避免影响所制取产品的质量；防止引发不安全因素(如在电解饱和食盐水中，利用阳离子交换膜，防止阳极产生的Cl2进入阴极室与氢氧化钠反应，导致所制产品不纯；防止与阴极产生的H2混合发生爆炸)。 （2）用于物质的分离、提纯等。 （3）用于物质的制备。 避坑指南 ❌ 忽略实际生产需求：高考题常结合生产实际，膜的选择需以高效制备产品为导向（如减少杂质、节能）。 14 核心要点精讲 考点二：离子交换膜 2.离子交换膜的种类 氧离子交换膜 阴离子交换膜 质子交换膜 15 核心要点精讲 考点二：离子交换膜 3.离子交换膜的种类   由一张阳膜和一张阴膜复合制成。该膜特点是在直流电的作用下，阴、阳膜复合层间的H2O解离成H＋和OH－并通过阳膜和阴膜分别向两极区移动，作为H＋和OH－的离子源 避坑指南 ❌ 混淆膜类型与离子迁移方向‌ ①阴膜允许阴离子通过，但阴离子实际迁移方向由电场力决定（向阳极）； ②若误判电极极性会导致迁移方向错误。 16 核心要点精讲 考点三：多池串联装置 1.装置类型判断 （1）若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定； （2）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池； （3）若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。 避坑指南 ❌ 先找电源：串联装置中能自发发生氧化还原反应（有自发放电趋势）的是原电池（电源），其余均为电解池；电源由活泼性差异大的两电极+电解质构成。 17 核心要点精讲 考点三：多池串联装置 1.装置类型判断 （4）非常直观明显的装置，如燃料电池、铅酸蓄电池等为原电池，则其他装置为电解池。如下图所示，A为原电池，B为电解池。 18 核心要点精讲 考点四：电化学的有关计算 1.根本依据——电子转移守恒 （1）串联电路中各支路电流相等； （2）并联电路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。 19 核心要点精讲 考点四：电化学的有关计算 1.根本依据——电子转移守恒 （3）电解池计算的计算 ①正确书写电解过程中各电极或各阶段的电极反应式。 ②在同一电路中，根据各电极得失电子数相等建立等量关系(若分阶段电解，则每个电极各阶段的电极反应式转移电子数总和相等)或根据电解总反应式列比例式计算。 避坑指南 ❌ 电化学计算统一用电子守恒，串联装置各电极转移电子量相等。 ❌ 看清电极反应，区分阳极是活性电极还是惰性电极，活性阳极会溶解，不再是阴离子放电。 ❌ 注意气体计算一定要核对标况条件，不能直接用 22.4 L/mol。 ❌ 不要混淆电极产物比例，优先写电极反应再列关系式。 20 核心要点精讲 考点四：电化学的有关计算 1.根本依据——电子转移守恒 （4）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。 21 核心要点精讲 考点五：金属的腐蚀与防护 1.金属腐蚀 （1）金属腐蚀的概念：金属腐蚀是金属或合金与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的 现象。 （2）金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。 22 核心要点精讲 考点五：金属的腐蚀与防护 1.金属腐蚀 （3）化学腐蚀与电化学腐蚀 类型 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 金属被腐蚀 较活泼的金属被腐蚀 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 区别 无电流产生 有微弱电流产生 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 23 核心要点精讲 考点五：金属的腐蚀与防护 1.金属腐蚀 （4）析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁的腐蚀为例） 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强(pH≤4.3) 水膜酸性很弱或呈中性 电极反应 负极 Fe－2e－=Fe2＋   正极 2H＋＋2e－=H2↑ O2＋2H2O＋4e－=4OH－ 总反应式 Fe＋2H＋=Fe2＋＋H2↑ 2Fe＋O2＋2H2O=2Fe(OH)2 联系 吸氧腐蚀更普遍 24 核心要点精讲 考点五：金属的腐蚀与防护 2.金属腐蚀的防护 （1）电化学防护 ①牺牲阳极法——原电池原理，通常是在被保护的钢铁设备上安装锌块。 a.负极：比被保护金属活泼的金属； b.正极：被保护的金属设备。 25 核心要点精讲 考点五：金属的腐蚀与防护 2.金属腐蚀的防护 （1）电化学防护 ②外加电流法——电解原理，把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极，用惰性电极作为辅助阳极，两者均放在电解质溶液(如海水)里，外接直流电源，通电后，调整外加电压，强制电子流向被保护的钢铁设备，使钢铁表面腐蚀速率降至零或接近零，钢铁设备被迫成为阴极而受到保护。 a.阴极：被保护的金属设备； b.阳极：惰性金属或石墨。 26 核心要点精讲 考点五：金属的腐蚀与防护 2.金属腐蚀的防护 （2）改变金属的内部结构，在金属中添加其他金属或非金属可以制成性能优异的合金，如制成合金、不锈钢等。 （3）在金属表面覆盖保护层，在金属表面覆盖致密的保护层，将金属制品与周围物质隔开是一种普遍采用的防护方法，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。 避坑指南 ❌ 析氢腐蚀发生在较强酸性环境，正极析出氢气；中性、弱酸性条件下多为吸氧腐蚀，是钢铁主要腐蚀类型。 ❌ 牺牲阳极法属于原电池保护，被保护金属作正极；外加电流阴极保护法为电解池，被保护金属接电源负极。 ❌ 注意：防护只减慢腐蚀，不能完全阻止金属氧化。 27 PART 05 重难题型突破 题型一：电极反应式的书写 题型二：离子交换膜的作用分析 题型三：“多池组合”中装置的判断与分析 题型四：电化学的有关计算 题型五：金属的腐蚀与防护 重难题型突破 题型一：电极反应式的书写 典例1 氢氧燃料电池以KOH溶液为电解质，下列说法正确的是 A．负极反应为O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- B．正极反应为H2 + 2OH--2e-= 2H2O C．总反应为2H2 + O2 = 2H2O D．工作时，电解质溶液pH不变 C 破题要诀 书写电极反应，先找变价物质，标出得失电子数；再结合介质配平，酸性补H+与H2O，碱性补OH-与H2O 29 重难题型突破 题型一：电极反应式的书写 迁移应用1 下面列出了电解不同物质的电极反应式，其中不正确的是 A．用石墨电极电解饱和食盐水阴极： B．用铜电极电解CuSO4溶液阳极： C．用石墨电极电解熔融的NaCl阴极： D．用石墨电极电解NaOH溶液阳极： A 30 重难题型突破 题型一：电极反应式的书写 迁移应用2 下列指定反应的电极方程式或离子方程式错误的是 A．铅酸蓄电池充电时的阳极反应：Pb2++2H2O−2e−=PbO2+4H+ B．酸性条件下电催化还原CO2制甲醇的阴极反应式：CO2+6H++6e−=CH3OH+H2O C．碱性锌锰电池正极反应：MnO2+H2O+e−=MnOOH+OH− D．用惰性电极电解饱和MgCl2溶液：Mg2++2Cl−+2H2O=Mg(OH)2↓+Cl2↑+H2↑ A 31 重难题型突破 题型二：离子交换膜的作用分析 典例1 近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。 已知：工作过程中K2SO4溶液浓度增大 下列说法正确的是 A．a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 B．电极b的反应式：O2+4e−+2H2O=4OH− C．理论上，吸收1 mol氧气，K2SO4的物质的量增加2 mol D．中和反应没有电子转移，化学能一定不能转化为电能 C 破题要诀 离子交换膜是热点，依据电解操作的目的，判断离子迁移的方向，再判断离子交换膜的类型。掌 32 重难题型突破 题型二：离子交换膜的作用分析 迁移应用1 含钴（Co）的合金广泛应用于航天、机械制造等领域。水溶液中制备金属钴的装置如图所示，下列说法正确的是 A．钴电极与电源正极相连，发生氧化反应 B．反应一段时间后，I室溶液的pH不变 C．生成1 mol Co，理论上I室质量增加9 g D．反应一段时间后，Ⅱ室中盐酸浓度会增大 D 33 重难题型突破 题型二：离子交换膜的作用分析 迁移应用2 最近，我国科学工作者制备了一种Ni−CuO电催化剂，并将其与金属铝组装成可充电电池，用于还原污水中的NO3−为NH3，其工作原理如图所示。研究证明，电池放电时，水中的氢离子在电催化剂表面获得电子成为氢原子，氢原子再将吸附在电催化表面的NO3−逐步还原为NH3。 下列说法错误的是 A．放电时，负极区游离的OH−数目减少 B．放电时，还原1.0mol NO3−为NH3，理论上需要8.0mol氢原子 C．放电时，OH−从正极区穿过离子交换膜进入负极区 D．放电时，电池总反应为3O2+4Al+6H2O+4OH-=4[Al(OH)4]- D 34 重难题型突破 题型三：“多池组合”中装置的判断与分析 典例1 NO— 空气质子交换膜燃料电池实现了制硝酸、发电、环保三位一体的结合。某兴趣小组用如图装置模拟工业处理废气和废水的过程，已知：电极材料均为惰性电极。下列说法正确的是 A．在标准状况下，乙池中若处理 11.2L 废气SO2（废气中无其他放电杂质）还需通入 17.92L NH3 B．乙池中处理 1mol SO2废气的同时丙池 M 室的电极也产生 1mol 气体 C．a 为阴离子交换膜 D．甲池中参加反应的 NO 与乙池中处理的 NO 物质的量相等 A 35 重难题型突破 题型三：“多池组合”中装置的判断与分析 迁移应用1 某学习小组利用如图装置探究氯碱工业和铜精炼的工作原理(M 是离子交换膜)。下列错误的是 A．电源 a 极为负极 B．M 为阳离子交换膜 C．电解前后装置乙中CuSO4溶液浓度变小 D．通电后，Fe 电极上发生反应为：2Cl⁻−2e⁻=Cl2↑ D 36 重难题型突破 题型四：电化学的有关计算 迁移应用2 含钴（Co）的合金广泛应用于航天、机械制造等领域。水溶液中制备金属钴的装置如图所示，下列说法正确的是 A．钴电极与电源正极相连，发生氧化反应 B．反应一段时间后，I室溶液的pH不变 C．生成1 mol Co，理论上I室质量增加9 g D．反应一段时间后，Ⅱ室中盐酸浓度会增大 D 37 重难题型突破 题型四：电化学的有关计算 典例1 锂—铜空气电池容量高、成本低。该电池通过一种复杂的铜腐蚀过程产生电能，放电时的电池总反应为2Li+Cu2O+H2O=2Cu+2LiOH，下列说法错误的是 A．有机电解质作为离子导体，且能避免与锂电极发生反应 B．放电时正极的电极反应式为Cu2O+2e−+H2O=2Cu+2OH− C．放电时每0.2 mol Li+通过固体电解质，正极池消耗的O2体积为2.24 L（标况） D．铜电极与空气发生反应：4Cu+O2=2Cu2O，可以使电极材料复原 C 38 重难题型突破 题型四：电化学的有关计算 迁移应用1 近期，科学家研发了“全氧电池”，其工作原理示意图如下。 已知：工作过程中K2SO4溶液浓度增大 下列说法正确的是 A．a为阴离子交换膜，b为阳离子交换膜 B．电极b的反应式：O2+4e−+2H2O=4OH− C．理论上，吸收1 mol氧气，K2SO4的物质的量增加2 mol D．中和反应没有电子转移，化学能一定不能转化为电能 C 39 重难题型突破 题型四：电化学的有关计算 迁移应用2 新型Li−Mg双离子可充电电池是一种高效、低成本的储能电池，其工作原理如图所示。下列说法错误的是 A．放电时，Li+从I室向Ⅱ室迁移 B．充电时，Mg极为阴极 C．放电时，电极b反应为：Li1−xFePO4+xLi++xe−=LiFePO4 D．充电时，每生成1 mol Mg，电极b质量理论上减少7 g D 40 重难题型突破 题型五：金属的腐蚀与防护 典例1 我国自主设计建造的浮式生产储卸油装置“海葵一号”将长期服役于珠江口海域，其钢铁外壳采用了多种电化学防腐措施以延缓腐蚀。下列说法正确的是 A．在钢铁外壳表面喷涂防锈油漆，是利用牺牲阳极法防止金属腐蚀 B．在钢铁外壳上镶嵌锌块，锌块发生还原反应保护外壳 C．将钢铁外壳与外加直流电源的负极相连，可有效避免铁被氧化 D．海水中溶解氧浓度越高，钢铁外壳的腐蚀速率越慢 C 破题要诀 首先判断金属腐蚀的类型是电化学腐蚀还是化学腐蚀，再依据电解质的酸碱性判断吸氧腐蚀还是析氢腐蚀。重点掌握吸氧腐蚀、析氢腐蚀和两种电化学防护方法。 41 重难题型突破 题型五：金属的腐蚀与防护 迁移应用1 下列装置(固定装置略去)组装正确且能达到实验目的的是 D         A．粗铜精炼 B．验证铁的吸氧腐蚀 C．铁上镀铜 D．外加电流法 42 PART 06 即时反馈训练 即时反馈训练 1.近年来，锂介导的氮还原已被证明是一种有前途的电化学合成氨的方法，其电合成氨装置如图所示，下列说法错误的是 A．电极A的电势高于电极B B．阴极电极反应式为N2+2Li++4H++6e-=2LiNH2 C．由图可知该装置反应前后，理论上乙醇（EtOH）的浓度不变 D．理论上若电解液传导6 molH+，电极B质量增加17 g D 44 2．在固态金属氧化物电解池中，高温共电解H2O−CO2混合气体制备H2和CO是一种新的能源利用方式，基本原理如图所示。下列说法不正确的是 A．X是电源的负极 B．阴极的反应式为H2O+2e−=H2+O2−，CO2+2e−=CO+O2− C．总反应可表示为H2O+CO2=H2+CO+O2 D．O2−的移动方向是从Y所连电极到X所连电极 D 即时反馈训练 45 3.化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用，如图为两种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是 A．铅酸电池供电时Pb电极上的反应式为Pb+SO42−−2e−=PbSO4 B．锌锰电池属于一次电池，铅酸电池属于二次电池 C．锌锰电池中的铜帽为负极，锌筒为正极 D．铅酸电池供电时电子由Pb电极经外电路流向PbO2电极 C 即时反馈训练 46 4.一种溴介导的电催化丙烷制丙烯工作原理如图。下列说法正确的是 A．交换膜为阳离子交换膜 B．每消耗1 mol O2，产生4 mol C3H6 C．阳极区总反应为C3H8+2OH−−2e−=C3H6+2H2O D．“反应ⅲ”为C3H7Br+OH−−e−=C3H6↑+Br⋅+H2O C 即时反馈训练 47 5.碱性锌锰干电池的构造示意图如下。电池的总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2。 下列关于该电池的说法正确的是 A．放电过程中存在化学能的消耗 B．工作时K+向负极方向移动 C．负极反应：Zn−2e−=Zn2+ D．工作时电子由MnO2经外电路流向Zn A 即时反馈训练 48 6.下列电化学实验装置能达到实验目的的是 A．装置中铝作负极 B．验证电解饱和NaCl溶液的产物 C．在铁制品上镀铜 D．构成原电池 A 即时反馈训练 49 7.一种市售的镁锰干电池结构如图所示，电池的反应原理为：Mg+MnO2+H2O→MnOOH+Mg{OH)2，但电池长期使用易“鼓包”。下列说法正确的是 A．正极发生氧化反应，MnO2+e−+H2O=MnOOH+OH− B．电池工作时，Br-向正极迁移 C．引起“鼓包”的反应：Mg+2H2O=Mg{OH)2+H2↑ D．电池工作一段时间，溶液pH不变 C 即时反馈训练 50 $