课件14张PPT。第四章 电化学原理一、考试大纲要求：5.化学反应与能量
（5）通过化学能与热能、化学能与电能的相互转化，认识常见的能量转化形式及其重要应用；
（7）理解原电池和电解池的工作原理并正确书写电极反应和总反应方程式；
能量观认识物质转化微粒观认识氧化还原反应的方向一、考试大纲的要求：5.化学反应与能量
（8）了解原电池和电解池在实际中的应用；
（9）能解释金属发生电化学腐蚀的原因；
（10）了解金属腐蚀的危害和金属的防护措施；
条件控制干预反应一、考试大纲要求：5.化学反应与能量
（5）通过化学能与热能、化学能与电能的相互转化，认识常见的能量转化形式及其重要应用；
（7）理解原电池和电解池的工作原理并正确书写电极反应和总反应方程式；
（8）了解原电池和电解池在实际中的应用；
（9）能解释金属发生电化学腐蚀的原因；
（10）了解金属腐蚀的危害和金属的防护措施
二、考点汇总1.电极反应 （电极判断）
2.电极现象
3.离子的移动问题
4.电极局部或整体溶液pH变化
5.双液电池
6.可逆电池
7.计算：电极产物、溶液pH
-----电子守恒 电荷守恒
三、教学策略（一）教学的载体
1.电化学模板：----微粒观、氧化还原观
（1）单液电池 （2）双液电池 （3）可逆电池
（4）电解池 （5）电镀池 （6）精炼池 （7）冶炼池
2.新型原电池----原理的应用
物质新 装置新 电解质新 三、教学策略（二）电化学三要素---关键
1.电极材料 2.电解质 3.电极反应
1.电极材料：惰性电极 非惰性电极
2.电解质：
①电极名称：
Mg、Al在酸性、碱性环境下电极的确定 Fe、Cu在浓硝酸、稀硝酸中的电极确定
②电极反应：
参加电极反应的微粒----燃料电池、新型电池的酸碱性以及电解质的状态；三、教学策略（三）电化学三要素
3.电极反应：
①电极参加反应：
---电极材料（电解质）决定
②惰性电极：
---电解质决定参加反应的微粒
三、教学策略（四）适当的留白
1.氧化还原反应不一定都能设计成原电池。如：
CO+H2O=CO2 +H2 反应是吸热的；
只有放热的氧化还原反应才能形成原电池。
三、教学策略2.电极不一定参加反应：
原电池的两极只要存在电势差便可，这种电势差可以是电极本身的电势差，也可以是电极反应物形成的电势差；
如：燃料电池
三、教学策略3.负极不一定比正极活泼
如：
（1）Cu-Fe-HNO3(浓)
（2）Mg—Al—NaOH溶液三、教学策略4．形成原电池不一定需要外接导线
工作着的原电池需要外接导线，“微电池”不需外接导线，正、负极在电解质溶液中直接接触形成原电池。如：金属的腐蚀。
四、检测题的基本呈现形式1.双液电池：基本原理、盐桥作用
2．化学电源：
检测题的基本呈现形式3．装置判断
4．开放性探究
5．工业与科研的应用：
知识与题设情景整合后的应答能力
典 型 试 题
一、双液电池 --------基础知识
1．控制适合的条件，将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如右图所示的原电池。下列判断不正确的是
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应
B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原
C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态
D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固定，乙中石墨电极为负极
2．将右图所示实验装置的K闭合，
下列判断正确的是
A．电极上发生还原反应
B．电子沿ZnabCu路径流动
C．片刻后甲池中c（SO42?）增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
二、化学电源
1-----化学反应与能量转化 右图是一种航天器能量储存系统原理示意图。下列说法正确的是
A．该系统中只存在3种形式的能量转化
B．装置Y中负极的电极反应式为：
C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生
D．装置X、Y形成的子系统能实现物质的零排放，
并能实现化学能与电能间的完全转化
2----燃料电池注意电解质 某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是
A.电子通过外电路从b极流向a极
B.b极上的电极反应式为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－
C.每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2
D.H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
3---新型化学电源 Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为： 2Li++FeS+2e-＝Li2S+Fe 有关该电池的下列中，正确的是
A.Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价
B.该电池的电池反应式为：2Li+FeS＝Li2S+Fe
C.负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+
D.充电时，阴极发生的电极反应式为：
3----可逆电池，起点高，落点低 市场上经常见到的标记为Li—ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为：
Li＋2Li0.35NiO2 2Li0.85NiO2
下列说法不正确的是
A．放电时，负极的电极反应式：Li? e＝Li
B．充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应
C．该电池不能用水溶液作为电解质
D．放电过程中Li向负极移动
三、装置判断
-----识别自发的氧化还原反应与非自发的氧化还原反应
1．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是
A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图b中，开关由M改置于N时，Cu-Zn合金的腐蚀速率减小
C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大
D．图d中，Zn-MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的
2．某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，现断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表指针偏转，下列有关描述正确的是
断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：
2H++2Cl? Cl2↑+H2↑
B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红
C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应为：
Cl2+2e—＝2Cl?
D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
四、开放性探究
1-------装置开放 右图所示装置中发生反应的离子方程式为：Zn + 2H＋Zn2＋ + H2↑，下列说法错误的是
A． a，b不可能是同种材料的电极
B．该装置可能是电解池，电解质溶液为稀盐酸
C．该装置可能是原电池，电解质溶液为稀盐酸
D．该装置可看作是铜一锌原电池，电解质溶液是稀硫酸
2．某小组为研究电化学原理，设计如图2装置。下列叙述不正确的是
A．a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出
B．a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2＋＋2e－＝ Cu
C．无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色
D．a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2＋向铜电极移动
3---原理开放 兴趣小组通过实验探究溶解铜的方法和本质。
（1）在热水浴中进行3个实验，部分实验报告如下表所示。
序号
实验操作
实验现象
I
稀硫酸中加入铜片
无明显变化
II
硝酸钠溶液中加入铜片
无明显变化
III
稀硫酸中加入硝酸钠溶液
无明显变化
再加入铜片
有无色气泡；溶液变蓝
① 实验I、II的目的是 。
② 实验III中反应的本质是（用离子方程式表示） 。
（2）利用电化学原理实现铜溶于稀硫酸并生成氢气。
① Cu作 极。 ② 总反应的离子方程式是 。
3．（1）①（2分）证明Cu不与H+、NO单独反应
②（2分）3Cu + 8H++ 2NO＝3Cu2+ + 2NO↑+ 4H2O
（2）①（2分）阳 ②（2分）Cu + 2H+Cu2+ + H2↑
4---定量剖析如图所示，将铁棒和石墨棒插入1L 1mol﹒L-1食盐水中。下列说法正确的是
A．若电键K与N连接，铁被保护不会腐蚀
B．若电键K与N连接，正极反应式是 4OH- -4e-=2H2O+O2↑
C．若电键K与M连接，将石墨棒换成铜棒可实现铁棒上镀铜
D．若电键K与M连接，当两极共产生28 L(标准状况)气体时，生成1molNaOH
五、现代科学技术的应用
1-----元素与能量． X、Y、Z、M、G五种元素分属三个短周期，且原子序数依次增大。X、Z同主族，可形成离子化合物ZX；Y、M同主族，可形成MY2、MY3两种分子。
回答下列问题：
⑴Y在元素周期表中的位置为 。
⑵上述元素的最高价氧化物对应的水化物酸性最强的是 (写化学式)，非金属气态氢化物还原性最强的是 (写化学式)。
⑶Y、G的单质与量元素之间形成的化合物可作水消毒剂的有 (写出其中两种物质的化学式))。
⑷X2M的燃烧热?H＝－a kJ/mol，写出X2M燃烧反应的热化学方程式： 。
⑸ZX的电子式为 ；ZX与水反应放出气体的化学方程式为 。
⑹熔融状态下，Z的单质和FeG2能组成可充电电池(装置示意图如上)，反应原理为：
2Z+ FeG2Fe+ 2ZG
放电时，电池的正极反应式为 ；充电时， (写物质名称)电极接电源的负极；该电池的电解质为 。
答案：⑴Y第2周期VIA ⑵最高价氧化物对应水化物酸性最强的是HClO4，非金属性越弱，气态氢化物还原性越强，气态氢化物还原性最强的是H2S ⑶Y的单质O3、G的单质Cl2、二者形成的ClO2可作消毒剂 ⑷根据燃烧热的含义，写H2S燃烧的热化学方程式生成物应该生成SO2， 2H2S(g)+3O2(g)=2 SO2(g)+2H2O(l), △H= ?2aKJ·mol－1 ⑸，NaH＋H2O=NaOH＋H2 ⑹2Na+FeCl2Fe+NaCl,放电时正极发生还原反应，应该是Fe2+得电子，电极反应式为Fe2＋＋2e－ =Fe。充电时原电池的负极材料Na接电源的负极。该电池的电解质为B-Al2O3
2—食盐水电解，常考常新 氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如右图所示
（1）溶液A的溶质是 ；
（2）电解饱和食盐水的离子
方程式是 ；
（3）电解时用盐酸控制阳极区溶液的PH在2~3，
用化学平衡移动原理解释盐酸的作用 。
（4）电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO32-[c(SO32-)＞c(Ca2+)]。精制流程如下（淡盐水和溶液A来电解池）：
①盐泥a除泥沙外，还含有的物质是 。
②过程Ⅰ中将NH4+转化为N2的离子方程式是 。
③BaSO4的溶解度比BaCO3的小，过程Ⅱ中除去的离子有 。
④经过程Ⅲ处理，要求盐水中c 中剩余Na2SO3的含量小于5 mg /L，若盐水b中的NaClO含量是7.45 mg/L，则处理10 m3 盐水b ，至多添加10% Na2SO3溶液 kg（溶液体积变化忽略不计）。
答案：(1)NaOH (2)2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑
(3)氯气与水反应：Cl2＋H2OHCl＋HClO，增大HCl的浓度可使平衡逆向移动，减少氯气在水中的溶解，有利于氯气的溢出。
(4)①Mg(OH)2 ②2NH4＋＋3Cl2＋8OH－＝8H2O＋6Cl－＋N2↑ ③SO42－、Ca2＋ ④1.76
3----资源利用 直接排放含SO2，的烟气会形成胶雨，危害环境。利用钠碱循环法可脱除烟气中的SO2，
(1)用化学方程式表示SO2：形成硫酸型酸雨的反应:
(2)在钠碱循环法中，Na2SO3溶液作为吸收液，可由NaOH溶液吸收SO2制得，该反应的离子方程式是
(3)吸收液吸收SO2的过程中，pH随n(SO32－)，n(HSO3－)变化关系如下表?：
n(SO32－)：n(HSO3－)
91：9
1：1
1：91
PH
8.2
7.2
6.2
①上表判断Na2SO3溶液显 性，用化学平衡原理解释:
②当吸收液呈中性时，溶液中离子浓度关系正确的是(选填字母):
a．c(Na＋) = 2c(SO32－)＋c(HSO3－)
b．c(Na＋)>c(HSO3－)>c(SO32－)>c(H＋) = c(OH－)
c．c(Na＋)＋c(H＋)=c(SO32－)＋c(HSO3－)＋c(OH－)
(4)当吸收液的pH降至约为6时，需送至电解槽再生。再生示意图如下:
①HSO3?在阳极放电的电极反应式是 。
②当阴极室中溶液PH升至8以上时，吸收液再生并循环利用。简述再生原理:
答案：(1)SO2＋H2O== H2SO3，2H2SO3＋O2 == 2H2SO4；(2)SO2＋2OH－= SO32－＋H2O (3)酸；HSO3?：HSO3－= SO32－＋H＋和HSO3－＋H2O=H2SO3＋OH－，HSO3－的电离程度强于水解程度；ab；
(4)HSO3－＋H2O－2e－=3H＋＋SO42－；H+在阴极得电子生成H2，溶液中的c (H+)降低，促使HSO3－电离生成SO32－，且Na＋进入阴极室，吸收液得以再生。
4-------物质的制备 对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。
（1）以下为铝材表面处理的一种方法：
①碱洗的目的是除去铝材表面的自然氧化膜，碱洗时常有气泡冒出，原因是______（用离子方程式表示）。为将碱洗槽液中铝以沉淀形式回收，最好向槽液中加入下列试剂中的______．。
a．NH3 b．CO2 c．NaOH d．HNO3
②以铝材为阳极，在H2SO4 溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极反应为____。取少量废电解液，加入NaHCO3，溶液后产生气泡和白色沉淀，产生沉淀的原因是_____。
（2）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是______。
（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_______。
答案：（1）①2Al+2OH-+4H2O==2Al(OH)4-+3H2；c
②2Al+3H2O-6e -Al2O3+6H+；因为 Al3+和HCO3-发生了互促水解；
Al3++3HCO3-== Al(OH)3↓+CO2↑
(2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2+ (3)N 牺牲阳极保护法。
5---新科技的应用 尿素 [CO(NH2)2 ]是首个由无机物人工合成的有机物。
⑴工业上尿CO2和NH3，在一定条件下合成，其反应方程式为 。
⑵当氨碳比 =4，CO2的转化率随时间的变化关系如题29图1所示．
①A点的逆反应速率v逆(CO2) 点的正反应速率为v正(CO2)（填“大于”、“小于”或“等于”）
②NH3的平衡转化率为 。
⑶人工肾脏可用间接电化学方法除去代谢产物中的尿素，原理如图29图2．①电源的负极为 （填“A”或“B”）．
②阳极室中发生的反应以此为 、 。
③电解解结束后，阴极室溶液的pH与电解前相比将 ；若两极共收集到气体13.44L（标准状况），则除去的尿素为 g（忽略气体的溶解）．
答案：⑴2NH3＋CO2 CO(NH2)2 ＋H2O ⑵①小于 ②30% ⑶①B
②2Cl－－2e－ == Cl2↑ CO(NH2)2 ＋3Cl2＋H2O == N2＋CO2＋6HCl ③不变；7.2
(2)阳极Cu可以发生氧化反应生成Cu2＋ (3)N 牺牲阳极保护法。
