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(共49张PPT)
举一反三
典例精讲
考点梳理
思维导图
化学反应与电能
串讲04
目
录
CONTENTS
1
原电池
2
电解池
3
金属的腐蚀与防护
思维导图
原电池
考点01
考点01 原电池
考点梳理
一、原电池的基本概念
1．概念：原电池是将化学能转化为电能的装置。
2．本质：氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行。
3．电极：（1）负极：________电子，发生________反应，一般是活泼性________的金属； （2）正极：________电子，发生________反应，一般是活泼性________的金属(或导电非金属)。
4．构成原电池的条件：（1）自发进行的氧化还原反应；（2）两个活动性不同的电极；（3）电解质溶液（或熔融电解质）；（4）形成闭合回路。
失去
氧化
较强
得到
还原
较弱
考点01 原电池
考点梳理
二、锌铜原电池的工作原理
工作原理（反应方程式） 负极（Zn）
正极（Cu） 总反应离子方程式： 电子移动方向 由_______极经导线流向_______极（电流方向相反） 离子移动方向 阳离子向_______极移动，阴离子向_______极移动 Zn - 2e- =Zn2+
2H+ + 2e- = H2↑
Zn + 2H+ ==Zn2+ + H2↑
负
正
正
负
考点01 原电池
考点梳理
三、盐桥的作用
（1）形成闭合回路；（2）平衡电荷，使溶液呈电中性；（3）避免电极与电解质溶液直接反应，减少电流的衰减，提高原电池的工作效率。
考点01 原电池
考点梳理
四、原电池电极的判断
正确理解原电池的负极
一般，在原电池反应中活泼金属作负极包含两层含义：(1)“活泼”是指相对活泼而不是绝对活泼。 (2)在大部分原电池反应中，金属活动性较强的一极作负极，另一电极作正极。但在某些特殊条件下例外，例如：①冷的浓硝酸作电解质溶液，金属铁或铝与金属铜作电极时，铁或铝在冷的浓硝酸中钝化，金属活动性弱的铜与浓硝酸发生氧化反应充当负极。②NaOH溶液作电解质溶液，金属镁与金属铝作电极时，因铝能与NaOH溶液反应，充当负极，而金属活动性强的镁只能充当正极。
考点01 原电池
考点梳理
五、原电池的应用
1．比较金属活动性
两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比正极的金属活泼。2．加快氧化还原反应的速率
一个氧化还原反应，构成原电池时的反应速率比直接接触的反应速率快。3．设计原电池
理论上，任何一个自发的氧化还原反应，都可以设计成原电池。利用原电池原理设计和制造原电池，可以将化学能直接转化为电能。
考点01 原电池
考点梳理
一、一次电池（干电池）一次电池，也叫做干电池，放电后不可再充电。常见的一次电池有普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、纽扣式银锌电池等。
考点01 原电池
考点梳理
普通锌锰干电池常见的锌锰干电池的构造如图所示。其中，石墨棒作正极，氯化铵糊作电解质溶液，锌筒作负极。这种电池放电之后不能充电（内部的氧化还原反应无法逆向进行），属于一次电池。
总反应 Zn + 2MnO2 + 2NH4+= Zn2+ + 2MnO(OH)+ 2NH3↑
负极 Zn﹣2e-= Zn2+ 正极 2MnO2 + 2NH4++ 2e-= 2MnO(OH)+ 2NH3↑ 考点01 原电池
考点梳理
二、铅蓄电池
工作原理 Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
放电 总反应 Pb +PbO2 + 2H2SO4= 2PbSO4 + 2H2O 负极 正极 充电 总反应 2PbSO4 + 2H2O= Pb +PbO2 +4H+ + 2SO42- 阴极 阳极 Pb +SO42-﹣2e- =PbSO4
PbO2 + 4H+ + SO42-+ 2e- = PbSO4 + 2H2O
PbSO4＋2e－=Pb＋ SO42-
PbSO4＋2H2O－2e－=PbO2＋4H＋＋ SO42-
考点01 原电池
考点梳理
三、燃料电池
1、工作原理① 连续地将燃料(如氢气、烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体)和氧化剂的化学能直接转换成电能。② 电极材料本身不发生氧化还原反应。
③ 工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除。
考点01 原电池
考点梳理
（1）氢氧燃料电池，电极材料Pt
电解质 酸性（H2SO4） 碱性（NaOH）
负极反应 2H2－4e－=4H＋ 2H2+4OH-－4e-=4H2O
正极反应 O2＋4H＋＋4e－=2H2O O2+2H2O+4e-=4OH-
总反应 2H2＋O2=2H2O 考点01 原电池
考点梳理
（2）甲烷燃料电池
甲烷电池 电解质溶液为H2SO4 电解质溶液为KOH
负极反应式
正极反应式
总反应式
CH4 + 2H2O - 8e- = CO2 + 8H+
CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O
2O2 + 8H+ + 8e- = 4H2O
2O2 + 8e- + 4H2O = 8OH-
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O
考点01 电离平衡
典例精讲
【典例01】【原电池的构成】下列反应不可用于设计原电池的是
A．Zn＋2HCl===ZnCl2＋H2↑
B．2CH3OH＋3O2→2CO2＋4H2O
C．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O
D．4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3
C
考点01 电离平衡
典例精讲
【典例02】【原电池的工作原理】由U形管、质量为mg的铁棒、质量为mg的碳棒和1 L 0.2 mol/L CuCl2溶液组成的装置如图所示，下列说法正确的是
C
A．闭合K，电子通过电解质溶液移到碳棒上B．闭合K，铁棒上有紫红色固体析出C．闭合K，当电路中有0.3 NA个电子通过时，理论上碳棒与铁棒的质量差为18gD．闭合K，铁棒表面发生的电极反应为Cu2++2e-=Cu
考点01 电离平衡
典例精讲
【典例03】【原电池的应用】M、N、P、E四种金属：①M＋N2＋=N＋M2＋　②M、P用导线连接放入硫酸氢钠溶液中，M表面有大量气泡　③N、E用导线连接放入E的硫酸盐溶液中，电极反应为E2＋＋2e－=E，N－2e－=N2＋。四种金属的还原性由强到弱的顺序是
A．P、M、N、E B．E、N、M、P
C．P、N、M、E D．E、P、M、N
A
考点01 电离平衡
典例精讲
【典例04】【化学电源】磷酸铁锂电池是以磷酸铁锂为正极材料的一种锂离子二次电池，电池总反应为M1-xFexPO4+LiC6 LiM1-xFexPO4+6C，其原理如图所示，下列说法正确的是
C
A．放电时，石墨电极的电势更高B．充电时，Li+移向磷酸铁锂电极C．充电时，磷酸铁锂电极应与电源正极相连D．放电时，正极反应式为M1-xFexPO4+e-+Li+=LiFexPO4+(1-x)M
考点01 电离平衡
举一反三
【演练01】【原电池的构成】下列装置中，电流表指针能发生偏转的是
D
考点01 电离平衡
举一反三
【演练02】【原电池的工作原理】如图所示的装置中，在产生电流时，以下说法不正确的是
B
A．Fe是负极，C是正极B．负极反应式为Fe－3e－Fe3＋C．内电路中阴离子移向FeCl2溶液D．电流由C电极流向Fe电极
考点01 电离平衡
举一反三
【演练03】【原电池的应用】3.25 g锌与100 mL 1 mol·L-1的稀硫酸反应，为了加快反应速率而不改变H2的产量，可采取的措施是
A．滴加几滴浓盐酸
B．滴加几滴浓硝酸
C．滴加几滴硫酸铜溶液
D．加入少量锌粒
A
考点01 电离平衡
举一反三
【演练04】【化学电源】NH3-O2燃料电池装置如图所示，下列说法错误的是
C
A．电池工作时，O2得到电子，发生还原反应B．电极b上的电极反应式为2NH3+6OH--6e-=N2+6H2OC．燃料电池能量之间的转化是由电能转化为化学能D．电池工作时，溶液中的Na+向电极a迁移
电解池
考点02
实验方案
实验课题
实验报告
实验总结
考点02 电解池
考点梳理
一、基本概念
1．电解：使电流通过电解质溶液（或熔融电解质）而引起氧化还原反应的过程叫做电解。
2．电解池：把电能转化为化学能的装置，叫做电解池，也叫电解槽。
3. 构成电解池的条件：
① 直流电源
② 电解质溶液
③ 两电极（导体）
④ 形成闭合回路
考点02 电解池
考点梳理
二、电解池的基本规律
构成条件 ①直流电源；②两个电极； ③闭合回路；④电解质溶液或熔融电解质
电极 阳极 与电源_______相连，发生_______反应 阴极 与电源_______相连，发生_______反应 离子流向 阴离子移向______；阳离子移向______ 电子流向 电源____极流向电解池____极； 电解池____极流向电源____极 正极
氧化
负极
还原
阳极
阴极
负
阴
阳
正
考点02 电解池
考点梳理
三、阴、阳极的放电顺序
1. 阳极放电顺序（1）若是活性电极做阳极，则活性电极首先失电子，发生氧化反应；（2）若是 Pt、Au、C等惰性电极作阳极，则仅是溶液中的阴离子放电。即：活泼金属＞S2-＞I -＞Br -＞Cl -（不含氧酸根离子）＞OH-＞SO42-等（含氧酸根离子）＞F-。2. 阴极放电顺序（1）阴极上放电的总是溶液(或熔融电解质)中的阳离子，与电极材料无关；（2）氧化性强的离子先放电，放电顺序如下：Ag+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。
考点02 电解池
考点梳理
四、常见电解类型的电解规律
类型 电解质 反应式 溶液pH 复原方法
电解水型 H2SO4 阴极：—— 阳极：—— 总反应： 变小 加水
NaOH 变大 Na2SO4 不变 电解电解质型 CuCl2 阴极： 阳极： 总反应： ____ 加CuCl2固体
放H2生碱型 NaCl 阴极： 阳极： 总反应： 变大 加HCl气体
放O2生酸型 CuSO4 阴极： 阳极： 总反应： 变小 加CuO、CuCO3等
Cu2++2e-=Cu
2Cl--2e-=Cl2↑
CuCl2 Cu+Cl2↑
Cu2++2e-=Cu
2H2O- 2e-=O2↑+2H+
2Cu2++ 2H2O O2↑+4H++2Cu
2 H2O H2↑+O2↑
2H2O+ 2e-=H2↑+2OH-
2Cl--2e-=Cl2↑
2NaCl+2H2O Cl2↑+H2↑+2NaOH
考点02 电解池
考点梳理
五、电解原理的应用
1、氯碱工业（电解饱和食盐水）
方程式 装置图
阳极反应 2Cl-- 2e-= Cl2↑
阴极反应 2H2O+ 2e-== H2↑+2OH- 总反应方程式 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 离子反应方程式 2Cl-+ 2H2O 2OH-+ H2↑+ Cl2↑ 阳离子交换膜作用 ①防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸； ②避免Cl2与NaOH作用生成NaClO而影响烧碱的质量。 应用 制备氢气、氯气和烧碱杨 考点02 电解池
考点梳理
2、电镀
阳极材料 镀层金属Cu
阴极材料 镀件/待镀金属Fe 电镀液 含镀层金属离子 CuSO4溶液 阳极反应 Cu - 2e- =Cu2+ 阴极反应 Cu2+ + 2e- = Cu 溶液变化 电解质溶液的浓度保持不变 考点02 电解池
考点梳理
3、电解精炼铜
阳极材料 粗铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）
阴极材料 纯铜 阳极反应 Zn－2e－=Zn2＋ Fe－2e－=Fe2＋ Ni－2e-=Ni2+ Cu－2e－=Cu2＋ 阴极反应 Cu2+ + 2e- = Cu “阳极泥” Ag、Au等金属杂质失电子能力弱， 会以单质形式沉积，形成“阳极泥”。 溶液变化 ①电解质溶液的Cu2+浓度减小 ②引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去 考点02 电解池
考点梳理
4、电冶金
(1)金属冶炼的本质使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来，电极反应通式为Mn＋＋ne－=M。
(2)电解熔融的NaCl制Na对于冶炼像于Na、Al、Ca、Mg这样活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。
例如：电解熔融的NaCl制Na：NaCl在高温熔融条件发生电离：NaCl=Na＋＋Cl－，
通电后，阴极：2Na＋＋2e－=2Na，阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑，总方程式：2NaCl(熔融) 2Na＋Cl2↑
(3)其他金属制备
电解熔融的氯化镁制金属镁：MgCl2（熔融） Mg ＋ Cl2↑
电解熔融的氧化铝制金属铝：2Al2O3（熔融） 4Al ＋ 3O2↑
冰晶石
典例精讲
【典例01】【放电顺序与放电产物判断】电解CuCl2与NaCl的混合溶液(惰性电极)，阴极上和阳极上最先析出的物质为
A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2
C．H2和O2 D．Cu和O2
B
考点02 水的电离和溶液的pH
典例精讲
【典例02】【电解池的分段电解】用石墨电极电解50mL CuSO4的溶液，两极上均收集到4.48L气体(标准状况)，则原混合液中Cu2＋物质的量浓度为
A．1mol·L－1 B．2 mol·L－1
C．3mol·L－1 D．4 mol·L－1
D
考点02 水的电离和溶液的pH
典例精讲
【典例03】【电解原理的应用】如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是
D
考点02 水的电离和溶液的pH
A．电解一段时间后，往蛋壳中的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色B．蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应C．铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉－碘化钾试纸变蓝D．蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触
举一反三
【演练01】【放电顺序与放电产物判断】用惰性电极电解等物质的量Na2SO4、AgNO3、KCl的混合液，最先从阴极和阳极上析出的物质分别是
A．H2和Cl2 B．Ag和Cl2
C．H2和O2 D．Ag和O2
C
考点02 水的电离和溶液的pH
举一反三
【演练02】【电解池的分段电解】用惰性电极电解硫酸铜溶液，整个过程转移电子的物质的量与产生气体总体积的关系如图所示（气体体积均在相同状况下测定）。欲使溶液恢复到起始状态，向溶液中加入
D
考点02 水的电离和溶液的pH
A．0.1 mol CuO
B．0.1 mol CuCO3C．0.075 mol Cu(OH)2
D．0.05 mol Cu2(OH)2CO3
举一反三
【演练03】【电解原理的应用】下图是常见的电化学装置图，①、③、④中均为惰性电极，说法正确的是
A
考点02 水的电离和溶液的pH
A．装置①中阳极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，阴极反应为：
Cu2＋＋2e－=CuB．装置②中铜片为阳极，若铜片和铁制品的质量相等，电解一段时间后，电路中有2 mol电子转移，此时铜片和铁制品的质量差为64 gC．装置③中b极为负极，该极上的电极反应为：
O2＋2H2O＋4e－=4OH－D．装置④中阳离子交换膜上每通过1 mol Na＋时，阴极上产生11.2 L H2
金属的腐蚀与防护
考点03
实验方案
实验课题
实验报告
实验总结
考点03 金属的腐蚀与防护
考点梳理
一、金属的腐蚀1．概念：金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。2．实质：金属失电子变成阳离子，被氧化，其反应为：M - ne- = Mn+（M为金属元素）。3．分类：
分类 化学腐蚀 电化学腐蚀
条件 金属与其表面接触的一些物质 （如O2、Cl2、SO2等）直接反应 不纯的金属或合金与电解质溶液接触，形成原电池
现象 无电流产生 有微弱电流产生
本质 金属被氧化 较活泼的金属被氧化
联系 化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，速率更快 考点03 金属的腐蚀与防护
考点梳理
二、钢铁的析氢腐蚀与吸氧腐蚀
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
图示
条件 水膜呈较强酸性（pH≤4.3） 水膜呈弱酸性、中性或碱性
负极反应 Fe - 2e- = Fe2+ 正极反应 2H+ +2e-=H2↑ O2 +2H2O + 4e- =4OH-
总反应式 Fe + 2H+ = Fe2+ +H2↑ 2Fe + O2 +2H2O = 2Fe(OH)2
其他反应 Fe2+ +2OH- = Fe(OH)2↓；4Fe(OH)2 +2H2O + O2 = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3 = Fe2O3·xH2O + (3﹣x)H2O 联系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 考点03 金属的腐蚀与防护
考点梳理
三、金属的防护
1．电化学防护法
牺牲阳极的阴极保护法 外加电流的阴极保护法
图示
原理 ________原理 ________原理
电极要求 被保护的金属作______极， 活泼性更强的金属作______极 被保护的金属作为_____极，
与电源的____极相连
应用 锅炉内壁、船舶外壳安装镁合金或锌块 钢铁闸门，地下管道连接电源负极
原电池
电解池
正
负
阴
负
考点03 金属的腐蚀与防护
考点梳理
2．其他保护方法（1）改变金属组成和结构把金属制成防腐的合金，如含铬、镍、硅等合金元素的不锈钢具有很好的抗腐蚀性能。（2）金属表面覆盖保护层在金属表面覆盖致密的保护层，如喷油漆、涂油脂、镀抗腐蚀金属等。
三、金属的防护
考点03 金属的腐蚀与防护
考点梳理
四、金属腐蚀快慢规律
同一金属在相同电解质溶液中，腐蚀快慢如下：
典例精讲
【典例01】【金属的腐蚀类型及判断】下列关于金属腐蚀的说法正确的是
A．金属在潮湿空气中腐蚀的实质是M＋nH2O=M(OH)n＋n/2H2↑
B．金属化学腐蚀的实质是M－ne－=Mn＋，电子直接转移给氧化剂
C．金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行
D．在潮湿的环境中，金属的电化学腐蚀一定是析氢腐蚀
B
考点03 盐类的水解
典例精讲
【典例02】【金属的防护】 下列有关金属的保护方法的说法中正确的是
A．常使用的快餐杯表面有一层搪瓷，搪瓷层破损后仍能起到防止铁生锈的作用
B．马口铁(镀锡铁)镀层破损后，铁皮的腐蚀速率很快
C．轮船的船壳水线以下常装有一些锌块，这是利用了牺牲阴极的阳极保护法
D．钢铁制造的暖气管道外常涂有一些沥青，这是钢铁的电化学保护法
B
考点03 盐类的水解
举一反三
【演练01】【金属的腐蚀类型及判断】如下图装置中，U形管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是
D
考点03 盐类的水解
A．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀B．两试管中相同的电极反应式是：Fe－2e－= Fe2＋C．生铁块中的碳是原电池的正极D．在一段时间后，两边红墨水液面左低右高
举一反三
【演练02】【金属的防护】电化学保护法是常用的金属防腐的手段，在题图所示的情境中，下列有关说法正确的是
D
考点03 盐类的水解
A．图1正极的电极反应式为Fe－2e－= Fe2＋B．图1中钢铁的活动性比金属M的活动性强C．图2高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流D．图2防止金属腐蚀的方法叫做阴极电保护法
实验方案
实验课题
实验报告
实验总结
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THANKS

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