第四章 章末复习 课件(共34张PPT) 2023-2024学年高二化学人教版（2019）选择性必修1

(共34张PPT)
第四章 化学反应与电能
章末复习
1. 通过系统思想和方法梳理基础知识，能分析、解释原电池和
电解池的工作原理，金属腐蚀原理，明晰电化学认知模型。
2. 在实际问题解决中认识电化学原理的广泛应用。能利用相关
信息分析化学电源、电解、电镀、电冶金和金属防护等。
3. 通过复习与提高，提升对电极反应书写，新型电源和串联电
池的分析能力。
知识点一：原电池
1.原电池的形成条件
(1)有能自发进行的氧化还原反应。
(2)有两种活动性不同的能导电的电极。
(3)两极相连形成闭合回路。
2.原电池的工作原理（锌铜原电池）
CuSO4溶液
Zn
Cu
ZnSO4溶液
e-
锌片：Zn－2e－===Zn2+
铜片：Cu2++2e－===Cu
总反应：
Cu2++Zn===Cu+Zn2+
（还原反应）
（氧化反应）
3.原电池的应用
(1)比较金属的活动性强弱
(2)加快氧化还原反应的速率
(3)金属的电化学腐蚀与防护
知识点二：化学电源
1.一次电池
放电后不可再充电的电池，也叫干电池，如碱性锌锰电池。
2.二次电池
放电后可以再充电而反复使用的电池，又称可充电电池或蓄电池。
化学能
电能
放电
充电
3.燃料电池
一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
[燃料电池的规律]
①燃料做负极，助燃剂氧气为正极
②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。
知识点三：化学电源电极反应式的书写总结
②正极:阳离子得到电子生成单质或O2得到电子,若反应物是O2,则：
电解质溶液呈碱性或中性:O2+2H2O+4e-=4OH-;
电解质溶液呈酸性:O2+4H++4e-=2H2O。
③总反应式:正、负电极反应式在得失电子相等的前提下相加得到电池反应的总方程式。
1.根据装置书写电极反应式
先分析题目给定的图示装置,确定原电池正、负极上的反应物质。
①负极:活泼金属或燃料失去电子生成阳离子;若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存,则该阴离子应写入负极反应式。
2.给出总反应式,写电极反应式
若给定的是总反应式,可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即有关
元素的化合价变化情况),先写出反应相对较简单的一极的电极反应式,
另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应式,即得结果。
3.可充电电池电极反应式的书写
在书写可充电电池电极反应式时,要明确电池和电极,放电时为原电池,
充电为放电的逆过程。
①放电时的负极与充电时的阳极均发生氧化反应,对应元素化合价升高。
②放电时的正极与充电时的阴极均发生还原反应,对应元素化合价降低。
(4)电极反应式的书写过程归纳
①列物质,标得失:根据负极(阳极)发生氧化反应,正极(阴极)发生还原反应,
判断出电极的产物,分析得失电子的数目,利用得失电子守恒配平。
②选离子,配电荷:根据溶液的酸碱性选择合适的离子,确保电极产物能在电
解质溶液中稳定存在,然后利用电荷守恒进行配平。
③巧用水,配个数:通常介质为水溶液,根据需要选择水为反应物或生成物,利
用质量守恒进行配平。
知识点四：电解池
1.电解池：
2.电解池构成
直流电源
两个电极
电解质溶液或熔融电解质
形成闭合回路
3.电解：
使电流通过熔融电解质或电解质溶液，在阳极、阴极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。
将电能转化为化学能的装置。
4.电解原理：
直流电源
－
＋
e－
e－
阳极
阴极
氧化反应
还原反应
阳离子迁移方向
阴离子迁移方向
5.离子放电顺序：
（1）阴极放电顺序（阳离子得电子能力）
Ag+>Hg2+> Fe3+> Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+ >H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+
活性金属电极
>S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞非还原性含氧酸根>F-
（2）阳极放电顺序
（阴离子失电子能力）
6.电解池电极反应式的书写
看电极→找离子→分阴阳→排顺序→写反应
7.电解类型
（用惰性电极电解某电解质的水溶液）
电解质组成特点 实例 电解质浓度变化 pH 复原需加入
分解电解质型
电解水型
放氢生碱型
放氧生酸型
无氧酸(除HF)
不活泼金属无氧酸盐
HCl
CuCl2
可溶性强碱
活泼金属含氧酸盐
NaOH
H2SO4
含氧酸
Na2SO4
活泼金属无氧酸盐
NaCl
不活泼金属含氧酸盐
CuSO4
增大
增大
增大
不变
—
减小
减小
水
水
水
氯化氢
氯化铜
氯化氢
氧化铜
减小
减小
增大
增大
增大
增大
减小
知识点五：电解原理的应用
1.电解饱和食盐水——氯碱工业
离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图
阳极：2Cl－-2e－===Cl2↑
阴极：2H2O+2e－===H2↑+2OH－
总反应：2NaCl+2H2O===Cl2↑+H2↑+2NaOH
电解
2Cl－+2H2O===Cl2↑+H2↑+2OH－
电解
2.电镀
（1）电镀池的构成：
阴极：待镀金属——镀件
阳极：镀层金属（如Cr、Ni、Ag和合金）
电解质溶液：含有镀层金属阳离子的电解质溶液——电镀液
（2）特点：
一多：阴极上有镀层金属沉积
一少：阳极上镀层金属溶解
一不变：电解质溶液浓度不变
3.电解精炼铜
电解质溶液浓度减小，
因为mCu（溶解）< mCu（析出）
4.电冶金
Mn＋＋ne－===M。
NaCl— Na MgCl2—Mg Al2O3—Al
知识点六：金属的腐蚀
1.本质
金属原子失去电子被氧化的过程。
2.分类 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件
电流
现象
本质
影响因素
联系
金属或合金与氧化剂直接接触
不纯金属或合金与电解质溶液接触
无电流产生
有微弱电流产生
金属被腐蚀
较活泼金属被腐蚀
M ne =Mn+
M ne =Mn+
与氧化剂的氧化性及温度等有关
与电解质溶液的酸碱性及金属活动性等有关
两者往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍。
类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件
电极反应 负极
正极
总反应式
联系 更普遍
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或呈中性
Fe－2e－===Fe2＋
吸氧腐蚀
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
3.电化学腐蚀
知识点七：金属的防护
1.改变金属材料的组成
2.在金属表面覆盖保护层
3.电化学防护
牺牲阳极法
原电池原理
正极：被保护金属
外加电流法
电解池原理
阴极：被保护金属
【考点一】燃料电池电极反应式的书写
【例1】科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高,可用于航天航空。如图所示装置中,以稀土金属材料电极作惰性电极,在电极上分别通入CH4和空气,其中固体电解质是掺杂了Y2O3的ZrO2固体,它在高温下能传导O2-(O2+4e-=2O2-)。
c电极为该燃料电池的　　　　　　,
d电极上的电极反应式为　　 　　　　　　　　。
CH4+4O2--8e-==CO2+2H2O
正极
【方法归纳】
书写燃料电池电极反应式的基本步骤
(1)第一步:写出电池总反应式。
(2)第二步:写出电池的正极反应式。①酸性电解质溶液环境下电极反应式:O2+4H++4e-=2H2O。
②碱性电解质溶液环境下电极反应式:O2+2H2O+4e-=4OH-。
③固体电解质(高温下能传导O2-)环境下电极反应式:O2+4e-=2O2-。
④熔融碳酸盐(如熔融K2CO3)环境下电极反应式:O2+2CO2+4e-=2
(3)第三步:根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。
1.用两根铂丝作电极插入KOH溶液中,再分别向两极通入甲烷气体和氧气,可形成燃料电池,该电池放电时发生的反应为CH4+2KOH+2O2=K2CO3+3H2O,下列说法错误的是(　　)
A.通甲烷的一极为负极,通氧气的一极为正极
B.放电时,通入O2一极附近溶液的pH升高
C.放电一段时间后,KOH的物质的量不发生变化
C
[练一练]
【考点二】“三池”的比较和联系
【例1】下列图示中关于铜电极的连接错误的是(　　)
C　
1.将Fe片和Zn片放入盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中,
如图所示。最先观察到变为红色的区域为 (　　)
A.Ⅰ和Ⅲ B.Ⅰ和Ⅳ C.Ⅱ和Ⅲ D.Ⅱ和Ⅳ
B
【方法归纳】
区分原电池、电解池、电镀池方法:首先看有无外接电源:①若无则可能是原电池,然后按照原电池形成条件分析判定(看电极材料、电解质溶液,是否形成闭合回路等)。②若有外接电源,两极插入电解质溶液中,当电解质溶液中含阳极金属离子时则为电镀池,否则为电解池。
[练一练]
【考点三】电化学组合装置的分析
【例1】储氢材料是当前新能源领域研究的一类热门材料。在一定条件下,以Cu-Zn原电池作电源,利用下图所示装置可实现有机物的储氢,下列有关说法正确的是(　　)
A.在Cu-Zn原电池装置工作时,盐桥内的Cl-
向铜电极一端移动
B.电极C为阳极,在电极D上发生还原反应
C.气体X的主要成分是H2
D.H+透过高分子膜从右室进入左室,在电极C上发生还原反应
D
【方法归纳】
判断“多池组合”中装置的种类
(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为原电池,则其他装置为电解池。如下图,A为原电池,B为电解池。
【方法归纳】
(2)根据电池中的电极材料判断
原电池一般是两种不同的金属电极或一种金属电极、一种导电的非金属电极;而电解池则一般是两个惰性电极,如两个铂电极或两个石墨棒。
(3)根据电池中的电解质溶液判断
原电池中的负极材料和电解质溶液之间一般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。如下图,B为原电池,A为电解池。
【方法归纳】
(4)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类型,并由此判断装置类型。如下图,若C极溶解,D极上析出Cu,B极附近溶液变红,A极上放出黄绿色气体,则可知乙是原电池,D是正极,C是负极;甲是电解池,A是阳极,B是阴极。B、D极发生还原反应,A、C极发生氧化反应。
[练一练]
1.如图A为碱性硼化钒(VB2)—空气电池示意图，两极用离子交换膜隔开，VB2放电时生成两种氧化物。若用该电池为电源，用惰性电极电解硫酸铜溶液，实验装置如图B所示。则下列说法错误的是（ ）
A．碱性硼化钒(VB2)—空气电池中使用阴离子交换膜
B．外电路中电子由VB2电极流向c电极
C．电解过程中，b电极表面产生的气体可以收集后充入A池中的电极循环利用
D．VB2电极发生的电极反应为2VB2-22e-+11H2O=V2O5+2B2O3+22H+
D
【考点四】有关电化学的计算
【例1】一种利用LiCl、Li2CO3制备金属锂的装置如图所示，
下列说法正确的是（ ）
A．电极M应与电源负极相连
B．每产生22.4LCl2，将有2molLi+
通过隔膜
C．隔膜右电极室每产生1.4gLi，
消耗0.1molLi2CO3
D．电解过程中需不断从外界补充LiCl
C
【方法归纳】
电化学计算的基本方法和技巧：
原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液的pH算、相对原子质量的计算，根据电量求产物的量或根据产物的量求电量等。通常有下列三种方法。
1.根据电子守恒法
计算用于串联电路中阴、阳两极产物或正、负两极产物的量的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。
2.根据总反应式计算
先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。
3.根据关系式计算
运用得失电子守恒建立已知量与未知量之间的关系式。
1.氢氧化锂(LiOH)可用作光谱分析的展开剂、润滑油，某兴趣小组利用三室电解法制备氢氧化锂，同时得到重要工业原料硫酸，其工作原理如图所示。下列说法正确的是（ ）
A．a为负极
B．N为阳离子交换膜
C．石墨电极Ⅱ的电极反应式为：
O2＋4e-＋2H2O=4OH-
D．制备2.4 g氢氧化锂，理论上生成气体A 1.12 L(标准状况下)
[练一练]
B
（1）与引起腐蚀的原因有关：
电解原理（阳极腐蚀）＞原电池原理（负极腐蚀）＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀
（2）与金属的活泼性有关：
活泼性越强的金属，越容易被腐蚀。
（3）与介质条件有关：
同种金属的腐蚀在强电解质中＞弱电解质中＞非电解质中
（4）与构成微电池两极的材料有关：
两极材料的活动性差别越大，较活泼金属被腐蚀的速度越快。
（5）对于同一种电解质溶液：
c（自由移动离子）
c（氧化剂）
v（腐蚀）
v（腐蚀）
【考点五】金属腐蚀快慢的判断
[练一练]
1.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为 (　　)
A．②①③④⑤⑥　　　　　B．⑤④③①②⑥
C．⑤④②①③⑥ D．⑤③②④①⑥
C
化学反应与电能
原电池
电解池
金属的腐蚀与防护
原电池原理
化学电源
电解原理
电解原理的应用
一次电池
二次电池
燃料电池
电解饱和食盐水
电镀
电解精炼
电冶金
金属的腐蚀
金属的防护
金属失去电子发生氧化反应
吸氧腐蚀、析氢腐蚀
改变金属材料组成
在金属表面覆盖保护层
牺牲阳极法
外加电流法