2027届高三一轮复习电化学模型的构建和应用 课件

电化学模型的构建和应用 电动中国梦 我国能源结构：富煤---少气-----缺油 中国工程院院士，中国的“锂电池之父”陈立泉，48年来一直致力于锂电池的研究，提出了终极梦想实现“电动中国”，包括交通电气化、能源低碳化和设备智能化 电化学 化学能 电能 原电池 电解池 我国的“双碳”目标：2030前碳达峰 2060前碳中和 年份及题号 电化学装置 核心考点 2020年10题 带膜的原电池 膜类型、电极反应式、计算 2020年13题 带膜的电解池 离子迁移、电极反应式、pH判断、计算 2021年10题 燃料电池 离子迁移、计算 2021年17（4） 带膜的电解池 穿膜离子、电极产物判断 2022年14题 带膜的串联装置 pH判断、电极反应式、计算 2023年11题 带膜的浓差电池 电极判断、总反应、膜类型、电动势 2024年13题 无膜的电解池 电极判断、总反应、计算 2025年 带膜的二次电池 膜类型、电极判断、离子浓度变化、计算 近六年山东高考电化学 复习目标 1. 能分析﹑解释原电池和电解池的工作原理，会正确书写电极反应式，了解膜的作用，能利用电子守恒进行相关计算 2. 能构建原电池和电解池的认知模型，并应用模型构建分析陌生电化学装置的思维模型，发展模型认知的学科素养 任务一 构建原电池的认知模型 1. 经典原电池 (4)下列装置能量转化效率由低到高的顺序？ 设计原电池： 总反应Cu+ 2FeCl3 = CuCl2 +2FeCl2 【问题组1】 (1)写出电极反应式 (3)下列装置的工作原理是否相同？ 图1 图2 图3 (2)电极材料能用Cu和Fe? 电流大﹑不稳定 电流较小﹑ 稳定 电流较大﹑ 稳定 盐桥：阻挡氧化剂和还原剂接触 膜：阻挡氧化剂和还原剂接触 阳离子 负极 正极 阴离子 A e- 任务一 构建原电池的认知模型 1. 经典原电池 工作原理 电子 负→正 离子 正正负负 【基础再现】 构成条件 自发反应﹑电极﹑ 导体﹑闭合回路 任务一 构建原电池的认知模型 2. 浓差电池 【问题组2】 （1）判断正负极，写出电极反应式 （3）该装置工作时，理论上最多向外电路 提供的电子数？ 【归纳】原电池是电势差引起的自发反应 （2）电极电势较低的电极？（填A或B） 金属离子浓度大 金属离子氧化性强 电极电势高 电极反应 Administrator (A) - 装置 原理 负极材料 正极材料 电子导体 离子导体 电极反应物 电极产物 微观过程 反应 还原剂 氧化剂 氧化产物 还原产物 失e- 得e- 电子 阴离子 阳离子 电势差引起的自发反应 能量转化 任务一 构建原电池的认知模型 任务二 构建电解池的认知模型 （1）基于 Fe+ 2H2O = Fe(OH)2↓ +H2 ↑ 设计电化学装置 1. 经典电解池 (2)电极材料选择？ (3)离子导体选择？ 【问题组3】 (1)能设计成原电池吗？ (4)电子和离子的迁移方向？ 阳极 Fe A. NaCl溶液 B. K2SO4溶液 C. NaOH溶液 离子导体 阴极水电离的H+放电 阴极 2H2O +2e- = H2↑+ 2OH- 1. 经典电解池 任务二 构建电解池的认知模型 （2）画出氯碱工业的电化学装置（标出电子和离子流向）, 写出电极反应式 阳极：2Cl- - 2e- =Cl2↑ 阴极: 2H2O +2e- = H2↑+ 2OH- 一膜二进四出 阳膜的作用？ 防止阳极产物和阴极产物接触 阳离子 oooooooooooooooooooo  － ＋ － ＋ 阴极 阳极 ooooooooooooooooooooooo e- e- 任务二 构建电解池的认知模型 构成条件 外接电源﹑电极﹑ 导体﹑闭合回路 工作原理 电子 负→阴 阳→正 离子 异性相吸 【基础再现】 任务二 构建电解池的认知模型 2. 电镀池和电解精炼池 电解池 电镀池 （Fe上镀Cu） 电解精炼池 （粗铜的电解精炼） 电极材料 阳极 阴极 离子导体 Fe Cu 粗铜 纯铜 CuSO4溶液 CuSO4溶液 装置 原理 阳极材料 阴极材料 电子导体 离子导体 电极反应物 电极产物 微观过程 反应 还原剂 氧化剂 氧化产物 还原产物 失e- 得e- 电子 阴离子 阳离子 直流电源引起的反应 能量转化 任务二 构建电解池的认知模型 出负极进阴极 出阳极进正极， 任务三 应用模型 解决问题 A. 隔膜为阳离子交换膜 B. 放电时，a 极为负极 C. 充电时，隔膜两侧溶液 Fe2+浓度均减小 D. 理论上，Fe3+每减少1mol,Fe2+总量相应增加 2mol （2025山东高考）全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为 石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是 任务三 应用模型 解决问题 （2025山东高考）全铁液流电池工作原理如图所示，两电极分别为石墨电极和负载铁的石墨电极。下列说法正确的是 装置 原理 能量转化 负极材料 电子导体 离子导体 正极材料 反应 电极反应物 电极产物 微观过程 载铁的石墨 石墨 Fe+ 2Fe3+ =3Fe2+ Fe 2Fe3+ -2e- +2e- Fe2+ 2Fe2+ e- 阴离子 电子守恒 任务三 应用模型 解决问题 【归纳】分析陌生电化学装置的思维模型 定装置 判电极 明反应 析结果 有无外接电源 → 自发反应（倾向大做原电池） 外接电源 → 3个流向/电极反应类型 列物质→ 标价态 → 明介质→ 配守恒 电极反应式或总反应 关系式（电子守恒的思想） 任务三 应用模型 解决问题 1.明反应 电极反应式书写 （1）写出燃料电池CH3OH-O2的电极反应式(4种介质) 介质 正极反应式 负极反应式 H2SO4溶液 O2+4e-+4H+=2H2O CH3OH−6e−+H2O =CO2+6H＋ KOH溶液 O2+4e-+2H20 =4OH- CH3OH−6e−+8OH− =CO32− +6H2O 熔融固体氧化物 O2+4e-= 2O2- CH3OH−6e−+3O2−=CO2+2H2O 熔融碳酸盐 O2+4e-+2CO2= 2CO32- CH3OH−6e−+3CO32− =4CO2+2H2O 【归纳】燃料电池电极反应式书写 （1）O2-处理 O2- +2H+=H2O O2- +H20=2OH- O2-+CO2=CO32- （2）含碳/氮燃料 C→+4C (碱性 CO32-) N→N2 任务三 应用模型 解决问题 1. 明反应 电极反应式书写 （2）Fe做电极电解, 写出阳极电极反应式 ①电解NaCl(aq) ②电解NaOH (aq) ③电解较高浓度的NaOH溶液生成Na2FeO4 ④电解H2SO4溶液 , Fe钝化形成致密 Fe3O4 氧化膜 Fe-2e-=Fe2+ Fe-2e-+2OH- =Fe(OH)2 3Fe-8e-+ 4H20 =Fe3O4 +8H+ Fe-6e-+ 8OH-= FeO42- + 4H2O ①②若改为石墨做电极，阳极的电极反应式 ①2Cl- - 2e- = Cl2↑ ②4OH- - 4e- = O2↑+2H20 【归纳】电极反应式书写 信息优先→介质→阳极材料→放电顺序 任务三 应用模型 解决问题 2. 析结果 （1）我国科技工作者研发的碱混合硝酸锌电池工作原理如图所示，图中双极膜中间层中的H2O解离为H+和OH-, 并在电场作用下分别向两极迁移。 ①写出正极的电极反应式 ②当1mol NO3-参加反应时，迁移的H+ 的物质的量? NO3- +8e- +10H+ =NH4+ +3H2O 【归纳】转移的电子数=穿膜离子电荷总数 【问题组4】 8mol还是10mol？ 【问题组5】 ①隔膜1和2的种类？ ②模拟海水理论上除盐58.5g， 电路中转移的电子数？ （2）（2020山东改编）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。现以NaCl溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH3COO-的溶液为例)。 任务三 应用模型 解决问题 2. 析结果 负极 正极 【归纳】转移的电子数=穿膜离子电荷总数 2. 析结果 （3）（2020山东改编）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 ②若阳极室为硫酸溶液， 一段时间后，阳极室的pH？ 【问题组6】 ①一段时间后，a极附近的pH？ 阳极室的pH？ 任务三 应用模型 解决问题 ③1molO2参加反应，阳极室溶液质量 变化多少克？ 阳极：2H2O-4e- = O2+4H+ 【归纳】（1）电极附近pH 电极反应式 （2）电极区溶液pH 电极反应式和穿膜离子 电极区溶液质量变化 电极反应式（气体、沉淀）和穿膜离子 H+ 减小 不变 减小 阳极 18g 任务三 应用模型 解决问题 （2025河北）科研工作者设计了一种用于废弃电极材料 LixCoO2(x<1)再锂化的电化学装置，其示意图如下： 已知：参比电极的作用是确定LixCoO2再锂化为LiCoO2的最优条件，不干扰电极反应。下列说法正确的是 B．产生标准状况下 5.6L O2时，理论上可转化 mol LixCoO2 C．再锂化过程中，SO42-向LixCoO2电极迁移 A． LixCoO2电极上发生的反应：LixCoO2 +xe- +xLi+ =LiCoO2 D．电解过程中，阳极附近溶液pH升高 课堂小结 装置 原理 能量转化 负极材料 阳极材料 离子导体 正极材料 阴极材料 电极反应物 电极产物 电极反应 微观过程 自发 外接电源 还原剂 氧化产物 氧化剂 还原产物 失e- 得e- 阳离子 阴离子 电子 原电池/电解池的认知模型 电子守恒 原电池 电解池 定装置 判电极 明反应 析结果 分析陌生电化学装置的思维模型 课堂小结 祝同学们学业有成，前程似锦！ 原电池聚力， 电解池赋能。 电动中国梦， 由你驱动！ $