高考化学分类复习：化学反应与电能课件-47张

(共47张PPT)
化学反应与电能
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原电池原理及应用
1.原电池正、负极的判断
(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。外电路中电子由负极流向正极;电流则由正极流向负极。
(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。
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2.原电池中电极反应式书写的一般步骤
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例1(1)二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点,其能量密度高于甲醇直接燃料电池(5.93 kW·h·kg-1)。若电解质溶液呈酸性,二甲醚直接燃料电池的负极反应为?　 , 1 mol二甲醚分子参与反应,可以转移　　　 mol电子。?
(2)与MnO2-Zn电池类似,K2FeO4-Zn也可以组成碱性电池,K2FeO4在电池中作为正极材料,其电极反应式为?　 ,?
该电池总反应的离子方程式为?　　　　　　　　　　　　　　。
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解析:(1)对于燃料电池负极反应的书写,需要以下几个思维步骤:
第一步先写反应物、生成物,注意溶液的环境:酸性介质中CH3OCH3——2CO2;
第二步写明转移电子数,根据碳元素的化合价变化:CH3OCH3-12e-——2CO2;
第三步配平,根据电荷守恒和原子守恒:
3H2O+CH3OCH3-12e- 2CO2+12H+。
1 mol二甲醚被氧化生成2 mol CO2,失去12 mol电子。
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易错警示 (1)在书写负极反应时,因为不遵循守恒规律,导致书写错误,若忽略溶液的酸碱性,写出了碱性环境下的反应,没有分清正负极,写出了正极的电极反应。
(2)在书写正极反应时,写成 ,没有考虑溶液为碱性环境而不得分,未配平不得分。
(3)总方程式书写常见的两个问题:第一是写成化学方程式,题干要求写离子方程式;第二是没有配平或不该拆开的物质拆开了。
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1.(2019天津理综,改编)我国科学家研制了一种新型的高比能量锌-碘溴液流电池,其工作原理示意图如下。图中贮液器可储存电解质溶液,提高电池的容量。下列叙述不正确的是(　　)
?


?
?
?
A.放电时,a电极反应为I2Br-+2e- 2I-+Br-
B.放电时,溶液中离子的数目增大
C.充电时,b电极每增重0.65 g, 溶液中有0.02 mol I-被氧化
D.充电时,a电极接外电源负极
D
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2.(2018全国Ⅰ)最近我国科学家设计了一种CO2+H2S协同转化装置,实现对天然气中CO2和H2S的高效去除。示意图如下图所示,其中电极分别为ZnO@石墨烯(石墨烯包裹的ZnO)和石墨烯,石墨烯电极区发生反应为:
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C
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3.(2018全国Ⅲ)一种可充电锂-空气电池如图所示。当电池放电时,O2与Li+在多孔碳材料电极处生成Li2O2-x(x=0或1)。下列说法正确的是(　　)
A.放电时,多孔碳材料电极为负极
B.放电时,外电路电子由多孔碳材料电极流向锂电极
C.充电时,电解质溶液中Li+向多孔碳材料区迁移
D
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4.(2015天津理综)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过。下列有关叙述正确的是(　　)
?

?
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A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后,甲池的 减小
C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加
D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡
C
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电解池原理及应用
1.电解池阴、阳极的判断
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2.电解池中离子放电顺序
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3.电解池中电极反应式书写时的思维流程
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4.电化学计算的基本方法
根据电子守恒—用于串联电路,阴、阳两极产物,正、负两极产物,相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等
　∣
根据总反应式—先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算
　∣
根据关系式—根据得失电子守恒关系,在已知量与未知量之间,建立计算所需的关系式。常见粒子间的计算量关系式为4e-~4H+~4Cl-~4Ag+~2Cu2+~2H2~O2~2Cl2~4Ag~2Cu
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5.离子交换膜
(1)作用:阳离子交换膜允许阳离子通过,不允许阴离子通过;阴离子交换膜允许阴离子通过,不允许阳离子通过;质子交换膜允许质子通过而避免不同电极区域的某些离子间反应。
(2)阴、阳离子交换膜的判断:
①看清图示,是否在图中注明了阴离子交换膜或阳离子交换膜,是否标注了电源的正、负极,是否标注了电子流向、电荷流向等,明确阴、阳离子的移动方向。
②根据原电池、电解池中离子的移动方向,结合题意中给出的信息,找出物质生成或消耗的电极区域,确定移动的阴、阳离子,从而推知离子交换膜的种类。
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例2(1)H3PO2也可用电渗析法制备,四室电渗析法工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)。
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①写出阳极的电极反应式:　 。?
②分析产品室可得到H3PO2的原因:??　 。?
③早期采用三室电渗析法制备H3PO2,将“四室电渗析法”中阳极室的稀硫酸用H3PO2稀溶液代替。并撤去阳极室与产品室之间的阳膜,从而合并了阳极室与产品室。其缺点是产品中混有　　　杂质,该杂质产生的原因是　?　 。?
(2)PbO2也可以通过石墨为电极,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液为电解液电解制取。阳极发生的电极反应式为　　　　　　　　,阴极上观察到的现象是　　　　　　　　　　　;若电解液中不加入Cu(NO3)2,一段时间后阴极发生的电极反应式为　　　　　　　,这样做的主要缺点是　　　　　　　　　　　。?
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1.(2016全国Ⅰ改编)三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示,采用惰性电极,ab、cd均为离子交换膜,在直流电场的作用下,两膜中间的Na+和 可通过离子交换膜,而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。
B
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B
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3.在如图所示的装置中,若通直流电5 min时,铜电极质量增加2.16 g。试回答下列问题。
(1)X电极为直流电源的　　　　极。?
(2)烧杯中溶液pH变化。A:　　　　(填“增大”“减小”或“不变”,下同),B:　　　　,C:　　　　。?
(3)通电5 min时,B中共收集到224 mL(标准状况下)气体,溶液体积为200 mL,则通电前CuSO4溶液的物质的量浓度为　　　　　 (设电解前后溶液体积无变化)。?
(4)若A中KCl足量且溶液的体积也是200 mL,电解后,溶液的pH为
　　　　　　　(设电解前后溶液体积无变化)。?
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答案:(1)负
(2)增大　减小　不变
(3)0.025 mol·L-1
(4)13
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(1)电解一段时间后,c(OH-)降低的区域在　　　　　(填“阴极室”或“阳极室”)。?
(2)电解过程中,须将阴极产生的气体及时排出,其原因为　　　　。
(3)c(Na2FeO4)随初始c(NaOH)的变化如图2,任选M、N两点中的一点,分析c(Na2FeO4)低于最高值的原因:　　　　　　　　　　　。
答案:(1)阳极室
(2)防止Na2FeO4与H2反应使产率降低
(3)M点:c(OH-)低,Na2FeO4稳定性差,且反应慢
N点:c(OH-)过高,铁电极上有Fe(OH)3(或Fe2O3)生成,使Na2FeO4产率降低
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5.(2017天津理综)某混合物浆液含有Al(OH)3、MnO2和少量Na2CrO4。考虑到胶体的吸附作用使Na2CrO4不易完全被水浸出,某研究小组利用设计的电解分离装置(见下图),使浆液分离成固体混合物和含铬元素溶液,并回收利用。回答Ⅰ和Ⅱ中的问题。
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固体混合物分离利用的流程图
Ⅰ.固体混合物的分离和利用(流程图中的部分分离操作和反应条件未标明)。
(1)反应①所加试剂NaOH的电子式为　　　　　　,B→C的反应条件为　　　　　　,C→Al的制备方法称为　　　　　　　。?
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(2)该小组探究反应②发生的条件。D与浓盐酸混合,不加热,无变化;加热有Cl2生成,当反应停止后,固体有剩余,此时滴加硫酸,又产生Cl2。由此判断影响该反应有效进行的因素有(填序号)　　　　。?
a.温度
b.Cl-的浓度
c.溶液的酸度
(3)0.1 mol Cl2与焦炭、TiO2完全反应,生成一种还原性气体和一种易水解成TiO2·xH2O的液态化合物,放热4.28 kJ,该反应的热化学方程式为　　　　　　　　　　　　　　　。?
Ⅱ.含铬元素溶液的分离和利用。
(4)用惰性电极电解时, 能从浆液中分离出来的原因是　　　,分离后含铬元素的粒子是　　　　;阴极室生成的物质为　　 (写化学式)。
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金属腐蚀与防护
1.两种防护方法
(1)加防护层。如在金属表面加上油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶等耐腐蚀的非金属材料;采用电镀或表面钝化等方法在金属表面镀上一层不易被腐蚀的金属或生成一层致密的薄膜。
(2)电化学防护法。
牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理:正极为被保护的金属,负极为比被保护的金属活泼的金属;
外加电流的阴极保护法——电解原理:阴极为被保护的金属,阳极为惰性电极。
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2.判断金属腐蚀快慢的六个规律
(1)在同一电解质溶液中,金属腐蚀由快到慢的顺序:电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>采取原电池原理保护措施的腐蚀>采取电解原理保护措施的腐蚀。
(2)同一种金属在同浓度的不同介质中,腐蚀由快到慢的顺序:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。
(3)对于活动性不同的两种金属形成的合金,活动性差别越大,原电池反应速率越大,活泼金属腐蚀越快(不锈钢除外)。
(4)对于溶质相同的电解质溶液,电解质浓度越大,金属腐蚀越快(钝化除外)。
(5)纯度越高的金属,腐蚀的速率越慢。
(6)不纯的金属或合金,在潮湿空气中的腐蚀速率远大于在干燥、隔绝空气条件下的腐蚀速率。
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例3埋在地下的钢管道可以用如图所示方法进行电化学保护。下列说法正确的是(　　)
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A.该方法将电能转化成化学能
B.在此装置中钢管道作正极
C.该方法称为“外加电流的阴极保护法”
D.镁块上发生的电极反应为O2+2H2O+4e- 4OH-
B
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解析:该方法是将化学能转化成了电能,A项错误;由图可知,该金属防护措施采用的是牺牲阳极的阴极保护法,钢管道作正极,B项正确,C项错误;镁块作负极,电极反应为Mg+2OH--2e- Mg(OH)2↓,D项错误。
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1.(2018天津理综)下列叙述正确的是(　　)
A.某温度下,一元弱酸HA的Ka越小,则NaA的Kh(水解常数)越小
B.铁管镀锌层局部破损后,铁管仍不易生锈
C.反应活化能越高,该反应越易进行
D.不能用红外光谱区分C2H5OH和CH3OCH3
B
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2.(2018北京理综改编)验证牺牲阳极的阴极保护法,实验如下(烧杯内均为经过酸化的3% NaCl溶液)。
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下列说法不正确的是(　　)
A.对比②③,可以判定Zn保护了Fe
B.对比①②,K3[Fe(CN)6]可能将Fe氧化
C.验证Zn保护Fe时不能用方法①
D.将Zn换成Cu,用方法①可判断Fe比Cu活泼
D
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3.(2017全国Ⅰ)支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐,工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是(　　)
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A.通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零
B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩
C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流
D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整
C
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4.下图所示的各烧杯中盛有海水,铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序为(　　)
A.②①③④⑤⑥ B.⑤④③①②⑥
C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥
C
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5.下列说法中,不正确的是(　　)
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A.钢铁表面水膜的酸性很弱或呈中性,发生吸氧腐蚀
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B.钢铁表面水膜的酸性较强,发生析氢腐蚀
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C.将锌板换成铜板对钢闸门保护效果更好
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D.钢闸门作为阴极而受到保护
答案
答案


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