资源简介 章复习 单元大概念原电池与电解池的比较1. 电极的判断2. 举例原电池 电解池 可充电电池(以铅酸蓄电池为例)原理 化学能转化为电能 电能转化为化学能 放电:原电池 充电:电解池装置图分析电极反应 负极:Zn-2e-===Zn2+正极:Cu2++2e-===Cu 阴极:Cu2++2e-===Cu阳极:2Cl--2e-===Cl2↑ 负极:Pb-2e-+SO===PbSO4正极:PbO2+SO+2e-+4H+===PbSO4+2H2O 阴极:PbSO4+2e-===Pb+SO阳极:PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+SO+4H+电池反应 Zn+Cu2+===Zn2++Cu CuCl2Cu+Cl2↑ Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O注意 电子经过导线,不经过电解质溶液;离子经过电解质溶液,不经过导线陌生电化学装置图的分析由陌生装置图迁移到课本熟悉的装置图 迁移方法燃料电池 燃料“CO、H2”→课本上“H2”→负极;“O2、CO2”→课本上“O2”→正极;“熔融碳酸盐”→课本上“电解质溶液”电解池 a与电源负极相连→课本上X与电源负极相连→a为阴极→发生还原反应;b与电源正极相连→课本上Y与电源正极相连→b为阳极→发生氧化反应可逆电池 充电:“V3+→V2+”得电子→课本上“PbSO4→Pb”得电子→N为阴极,M为阳极放电:“V2+→V3+”失电子→课本上“Pb→PbSO4”失电子→N为负极,M为正极;金属防腐 钢管桩与电源负极相连→课本上钢闸门与电源负极相连→阴极(钢管桩)被保护;高硅铸铁与电源正极相连→课本上辅助阳极(不溶解)与电源正极相连→高硅铸铁(阳极)不损耗离子交换膜1. 种类及作用种类 阳离子交换膜 只允许阳离子通过阴离子交换膜 只允许阴离子通过质子交换膜 只允许H+通过锂离子交换膜 只允许Li+通过作用 ①平衡两极区的电荷;②避免两极产物发生反应;③形成交换膜两边电解质溶液浓度不同的浓差电池判断 离子迁移的方向是浓度大的向浓度小的方向迁移2. 举例说明装置特点 分析离子交换膜的判断 我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池,其原理如图所示: 负极:Zn-2e-===Zn2+,阳离子浓度增大,为平衡电荷,C区的Cl-移向A区,M膜为阴离子交换膜。正极:I2+2e-===2I-,阴离子浓度增大,为平衡电荷,C区的K+移向B区,N膜为阳离子交换膜电解池中离子交换膜的作用 利用电解法制备Ca(H2PO4)2并得到副产物NaOH和Cl2: 制备Ca(H2PO4)2,则Ca2+要透过A膜进入产品室,A膜为阳离子交换膜;H2PO要透过B膜进入产品室,B膜为阴离子交换膜。同时制备副产物NaOH,Na+要透过C膜进入阴极室,C膜为阳离子交换膜形成浓差电池 正、负电极均为Ag单质。随着反应进行,左、右两池浓度的差值逐渐减小,外电路中电流将减小,电流计指针偏转幅度逐渐变小。当左、右两侧离子浓度相等时,电池停止工作,不再有电流产生,此时溶液中左、右边硝酸银溶液的物质的量浓度相等 左池为AgNO3稀溶液,右池为AgNO3浓溶液。只有两边AgNO3溶液浓度不同,才能形成浓差电池。离子交换膜的作用是不允许Ag+穿过,只允许NO穿过,故是阴离子交换膜。负极上Ag失电子变成Ag+,为了平衡电荷,正极区多余的NO会穿过阴离子交换膜向负极区迁移1. (2022·广东卷)以熔融盐为电解液,以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解,实现Al的再生。该过程中( )A. 阴极发生的电极反应式为Mg-2e-===Mg2+B. 阴极上Al被氧化C. 在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D. 阳极和阴极的质量变化相等2. (2022·广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时,电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是( )A. 充电时,电极b是阴极B. 放电时,NaCl溶液的pH减小C. 放电时,NaCl溶液的浓度增大D. 每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加23 g3. (2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是( )A. 钢铁外壳为负极B. 镶嵌的锌块可永久使用C. 该法为外加电流法D. 锌发生反应:Zn-2e-===Zn2+4. (2024·广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图所示),可用于湿法冶铁的研究。电解过程中,下列说法不正确的是( )A. 阳极反应:2Cl--2e-===Cl2↑B. 阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高C. 理论上每消耗1 mol Fe2O3,阳极室溶液减少213 gD. 理论上每消耗1 mol Fe2O3,阴极室物质最多增加138 g5. (2024·全国甲卷)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是( )A. 充电时,Zn2+向阳极方向迁移B. 充电时,会发生反应:Zn+2MnO2===ZnMn2O4C. 放电时,正极反应有MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-D. 放电时,Zn电极质量减小0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnOOH6. (2024·河北卷)科技工作者设计如图所示可充电Mg-CO2电池,以Mg(TFSI)2为电解质,电解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕获CO2,使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍,同时改善了Mg2+的溶剂化环境,提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是( )A. 放电时,电池总反应为2CO2+Mg===MgC2O4B. 充电时,多孔碳纳米管电极与电源正极连接C. 充电时,电子由Mg电极流向阳极,Mg2+向阴极迁移D. 放电时,每转移1 mol电子,理论上可转化1 mol CO27. (2024·山东卷)以不同材料修饰的Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。下列说法错误的是( )A. 电极a连接电源负极B. 加入Y的目的是补充NaBrC. 电解总反应为Br-+3H2OBrO+3H2↑D. 催化阶段反应产物物质的量之比n(Z)∶n(Br-)=3∶28. (2020·江苏卷)将金属M连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中,下列有关说法正确的是( )A. 阴极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+B. 金属M的活动性比Fe的活动性弱C. 钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D. 钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快9. (2024·浙江6月卷)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。两种对海水中钢闸门的防腐措施如图所示。下列说法正确的是( )图1 图2A. 图1、图2中,阳极材料本身均失去电子B. 图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O===4OH-C. 图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果D. 图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应章复习 单元大概念高考能力1. C 【解析】阴极上发生得电子的还原反应,A、B错误;铝合金废料作阳极时,Mg、Al等活泼金属均可失电子,但阴极上只有Al3+得电子,故阳极和阴极的质量变化不一定相等,D错误。2. C 【解析】 充电时,电极a发生还原反应,故电极a是阴极,电极b是阳极,A错误;充电时,NaCl溶液的pH不变,放电时电极反应和充电时相反,则放电时,NaCl溶液的pH也不变,B错误;充电时,NaCl溶液的浓度减小,放电时电极反应和充电时相反,则放电时,NaCl溶液的浓度增大,C正确;由得失电子守恒可知,每生成1 mol Cl2,电极a上有2 mol Na+嵌入生成Na3Ti2(PO4)3,理论上增加的质量=23 g/mol×2 mol=46 g,D错误。3. D 【解析】钢铁外壳镶嵌了锌块,由于金属活动性:Zn>Fe,即锌块为负极,钢铁为正极,形成原电池,Zn失去电子,发生氧化反应,Zn-2e-===Zn2+,从而保护钢铁,延缓其腐蚀。钢铁外壳为正极,A错误;镶嵌的锌块会被逐渐消耗,不能永久使用,B错误;该方法为牺牲阳极法,C错误。4. C 【解析】该电解池实现湿法冶铁,故左侧电极发生反应为Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-,右侧电极为阳极,溶液为饱和食盐水,Cl-放电产生氯气,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,A正确;阴极反应消耗水产生OH-,故阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高,B正确;理论上每消耗1 mol Fe2O3,转移6 mol电子,产生3 mol Cl2,同时有6 mol Na+由阳极转移至阴极,则阳极室溶液减少3×71 g+6×23 g=351 g,C错误;阴极室物质最多增加6×23 g=138 g,D正确。5. C 【解析】根据题意,电池工作即放电时,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4,即Mn元素化合价降低,MnO2电极是正极,电极反应式为MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-、2MnO2+Zn2++2e-===ZnMn2O4,Zn电极为负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+。充电时,Zn电极接外电源的负极,为阴极,Zn2+向阴极方向迁移,A错误;充电时,会发生反应:ZnMn2O4===Zn+2MnO2,B错误;放电时,Zn电极质量减小0.65 g,电子转移0.020 mol,MnO2电极生成了MnOOH和ZnMn2O4,因此生成MnOOH小于0.020 mol,D错误。6. C 【解析】根据放电时CO2转化为MgC2O4,则多孔碳纳米管电极为正极,正极反应式为2CO2+2e-+Mg2+===MgC2O4,镁电极为负极,负极反应式为Mg-2e-===Mg2+。放电时,电池总反应为2CO2+Mg===MgC2O4,A正确;充电时,多孔碳纳米管电极作阳极,与电源正极连接,B正确;充电时,镁电极为阴极,电子由多孔碳纳米管电极经外电路流向Mg电极,C错误;根据放电时的正极反应式,每转移1 mol电子,理论上可转化1 mol CO2,D正确。7. B 【解析】根据图知,电极b上Br-转化BrO,Br元素化合价升高,发生失电子的氧化反应,作阳极,接电源正极,则电极a连接电源负极,电极a发生反应:2H2O+2e-===H2↑+2OH-,X为H2,A正确;电极b发生的反应为Br-+3H2O-6e-===BrO+6H+,可得电解总反应为Br-+3H2OBrO+3H2↑,产生的BrO在催化剂存在下发生反应:2BrO2Br-+3O2↑,Z为O2,即Br-在循环过程中不需要补充,在此过程中消耗了H2O,加入Y的目的是补充H2O,B错误、C正确;由催化时发生的反应可知:n(O2)∶n(Br-)=3∶2,D正确。8. C 【解析】该金属防腐方法是牺牲阳极法,阴极应该发生得电子的还原反应,A错误;金属M被腐蚀,说明金属M的活动性比Fe的活动性强,B错误;海水中电解质溶液的浓度大,故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢,D错误。9. B 【解析】图1为牺牲阳极法保护钢闸门,牺牲阳极一般为较活泼金属,作为原电池的负极,失去电子被氧化;图2为外加电流法,阳极材料为辅助阳极,通常是惰性电极,本身不失去电子,电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子,如海水中的Cl-,A错误;图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面积累的电子很多,除了海水中的H+放电外,海水中溶解的O2也会竞争放电,故可发生:O2+4e-+2H2O===4OH-,B正确;图2中理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好;腐蚀电流会随着环境的变化而变化,若外加电压保持恒定不变,则不能保证抵消腐蚀电流,不利于提高对钢闸门的防护效果,C错误;图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,说明从牺牲阳极或外加电流传递过来的电子阻止了Fe-2e-===Fe2+的发生,钢闸门不发生化学反应,但是牺牲阳极和辅助阳极上均发生了氧化反应,D错误。(共29张PPT)第四章单元大概念章复习知 识 网 络单元整合1. 电极的判断原电池与电解池的比较12. 举例 原电池 电解池 可充电电池(以铅酸蓄电池为例) 原理 化学能转化为电能 电能转化为化学能 放电:原电池 充电:电解池装置 图分 析 陌生电化学装置图的分析3 由陌生装置图迁移到课本熟悉的装置图 迁移方法燃料 电池 燃料“CO、H2”→课本上“H2”→负极;“O2、CO2”→课本上“O2”→正极;“熔融碳酸盐”→课本上“电解质溶液” 由陌生装置图迁移到课本熟悉的装置图 迁移方法电解池 a与电源负极相连→课本上X与电源负极相连→a为阴极→发生还原反应;b与电源正极相连→课本上Y与电源正极相连→b为阳极→发生氧化反应可逆 电池 充电:“V3+→V2+”得电子→课本上“PbSO4→Pb”得电子→N为阴极,M为阳极放电:“V2+→V3+”失电子→课本上“Pb→PbSO4”失电子→N为负极,M为正极;1. 种类及作用离子交换膜2种类 阳离子交换膜 只允许阳离子通过阴离子交换膜 只允许阴离子通过质子交换膜 只允许H+通过锂离子交换膜 只允许Li+通过作用 ①平衡两极区的电荷;②避免两极产物发生反应;③形成交换膜两边电解质溶液浓度不同的浓差电池 判断 离子迁移的方向是浓度大的向浓度小的方向迁移 2. 举例说明 装置特点 分析离子交 换膜的 判断 我国科学家研发出一种新型的锌碘单液流电池,其原理如图所示: 负极:Zn-2e-===Zn2+,阳离子浓度增大,为平衡电荷,C区的Cl-移向A区,M膜为阴离子交换膜。正极:I2+2e-===2I-,阴离子浓度增大,为平衡电荷,C区的K+移向B区,N膜为阳离子交换膜高考能力1. (2022·广东卷)以熔融盐为电解液,以含Cu、Mg和Si等的铝合金废料为阳极进行电解,实现Al的再生。该过程中( )A. 阴极发生的电极反应式为Mg-2e-===Mg2+B. 阴极上Al被氧化C. 在电解槽底部产生含Cu的阳极泥D. 阳极和阴极的质量变化相等【解析】 阴极上发生得电子的还原反应,A、B错误;铝合金废料作阳极时,Mg、Al等活泼金属均可失电子,但阴极上只有Al3+得电子,故阳极和阴极的质量变化不一定相等,D错误。C2. (2022·广东卷)科学家基于Cl2易溶于CCl4的性质,发展了一种无需离子交换膜的新型氯流电池,可作储能设备(如图)。充电时,电极a的反应为NaTi2(PO4)3+2Na++2e-===Na3Ti2(PO4)3。下列说法正确的是( )A. 充电时,电极b是阴极B. 放电时,NaCl溶液的pH减小C. 放电时,NaCl溶液的浓度增大D. 每生成1 mol Cl2,电极a质量理论上增加23 gC【解析】 充电时,电极a发生还原反应,故电极a是阴极,电极b是阳极,A错误;充电时,NaCl溶液的pH不变,放电时电极反应和充电时相反,则放电时,NaCl溶液的pH也不变,B错误;充电时,NaCl溶液的浓度减小,放电时电极反应和充电时相反,则放电时,NaCl溶液的浓度增大,C正确;由得失电子守恒可知,每生成1 mol Cl2,电极a上有2 mol Na+嵌入生成Na3Ti2(PO4)3,理论上增加的质量=23 g/mol×2 mol=46 g,D错误。3. (2024·广东卷)我国自主设计建造的浮式生产储御油装置“海葵一号”将在珠江口盆地海域使用,其钢铁外壳镶嵌了锌块,以利用电化学原理延缓外壳的腐蚀。下列有关说法正确的是( )A. 钢铁外壳为负极B. 镶嵌的锌块可永久使用C. 该法为外加电流法D. 锌发生反应:Zn-2e-===Zn2+【解析】 钢铁外壳镶嵌了锌块,由于金属活动性:Zn>Fe,即锌块为负极,钢铁为正极,形成原电池,Zn失去电子,发生氧化反应,Zn-2e-===Zn2+,从而保护钢铁,延缓其腐蚀。钢铁外壳为正极,A错误;镶嵌的锌块会被逐渐消耗,不能永久使用,B错误;该方法为牺牲阳极法,C错误。D4. (2024·广东卷)一种基于氯碱工艺的新型电解池(如图所示),可用于湿法冶铁的研究。电解过程中,下列说法不正确的是( )A. 阳极反应:2Cl--2e-===Cl2↑B. 阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高C. 理论上每消耗1 mol Fe2O3,阳极室溶液减少213 gD. 理论上每消耗1 mol Fe2O3,阴极室物质最多增加138 gC【解析】 该电解池实现湿法冶铁,故左侧电极发生反应为Fe2O3+6e-+3H2O===2Fe+6OH-,右侧电极为阳极,溶液为饱和食盐水,Cl-放电产生氯气,电极反应为2Cl--2e-===Cl2↑,A正确;阴极反应消耗水产生OH-,故阴极区溶液中OH-浓度逐渐升高,B正确;理论上每消耗1 mol Fe2O3,转移6 mol电子,产生3 mol Cl2,同时有6 mol Na+由阳极转移至阴极,则阳极室溶液减少3×71 g+6×23 g=351 g,C错误;阴极室物质最多增加6×23 g=138 g,D正确。5. (2024·全国甲卷)科学家使用δ-MnO2研制了一种MnO2-Zn可充电电池(如图所示)。电池工作一段时间后,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4。下列叙述正确的是( )A. 充电时,Zn2+向阳极方向迁移B. 充电时,会发生反应:Zn+2MnO2===ZnMn2O4C. 放电时,正极反应有MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-D. 放电时,Zn电极质量减小0.65 g,MnO2电极生成了0.020 mol MnOOHC【解析】 根据题意,电池工作即放电时,MnO2电极上检测到MnOOH和少量ZnMn2O4,即Mn元素化合价降低,MnO2电极是正极,电极反应式为MnO2+H2O+e-===MnOOH+OH-、2MnO2+Zn2++2e-===ZnMn2O4,Zn电极为负极,电极反应式为Zn-2e-===Zn2+。充电时,Zn电极接外电源的负极,为阴极,Zn2+向阴极方向迁移,A错误;充电时,会发生反应:ZnMn2O4===Zn+2MnO2,B错误;放电时,Zn电极质量减小0.65 g,电子转移0.020 mol,MnO2电极生成了MnOOH和ZnMn2O4,因此生成MnOOH小于0.020 mol,D错误。6. (2024·河北卷)科技工作者设计如图所示可充电Mg-CO2电池,以Mg(TFSI)2为电解质,电解液中加入1,3-丙二胺(PDA)以捕获CO2,使放电时CO2还原产物为MgC2O4。该设计克服了MgCO3导电性差和释放CO2能力差的障碍,同时改善了Mg2+的溶剂化环境,提高了电池充放电循环性能。下列说法错误的是( )A. 放电时,电池总反应为2CO2+Mg===MgC2O4B. 充电时,多孔碳纳米管电极与电源正极连接C. 充电时,电子由Mg电极流向阳极,Mg2+向阴极迁移D. 放电时,每转移1 mol电子,理论上可转化1 mol CO2C【解析】 根据放电时CO2转化为MgC2O4,则多孔碳纳米管电极为正极,正极反应式为2CO2+2e-+Mg2+===MgC2O4,镁电极为负极,负极反应式为Mg-2e-===Mg2+。放电时,电池总反应为2CO2+Mg===MgC2O4,A正确;充电时,多孔碳纳米管电极作阳极,与电源正极连接,B正确;充电时,镁电极为阴极,电子由多孔碳纳米管电极经外电路流向Mg电极,C错误;根据放电时的正极反应式,每转移1 mol电子,理论上可转化1 mol CO2,D正确。7. (2024·山东卷)以不同材料修饰的Pt为电极,一定浓度的NaBr溶液为电解液,采用电解和催化相结合的循环方式,可实现高效制H2和O2,装置如图所示。下列说法错误的是( )B8. (2020·江苏卷)将金属M连接在钢铁设施表面,可减缓水体中钢铁设施的腐蚀。在如图所示的情境中,下列有关说法正确的是( )A. 阴极的电极反应式为Fe-2e-===Fe2+B. 金属M的活动性比Fe的活动性弱C. 钢铁设施表面因积累大量电子而被保护D. 钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的快C【解析】 该金属防腐方法是牺牲阳极法,阴极应该发生得电子的还原反应,A错误;金属M被腐蚀,说明金属M的活动性比Fe的活动性强,B错误;海水中电解质溶液的浓度大,故钢铁设施在河水中的腐蚀速率比在海水中的慢,D错误。9. (2024·浙江6月卷)金属腐蚀会对设备产生严重危害,腐蚀快慢与材料种类、所处环境有关。两种对海水中钢闸门的防腐措施如图所示。下列说法正确的是( )图1 图2A. 图1、图2中,阳极材料本身均失去电子B. 图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面可发生反应:O2+4e-+2H2O=== 4OH-C. 图2中,外加电压保持恒定不变,有利于提高对钢闸门的防护效果D. 图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,钢闸门、阳极均不发生化学反应B【解析】 图1为牺牲阳极法保护钢闸门,牺牲阳极一般为较活泼金属,作为原电池的负极,失去电子被氧化;图2为外加电流法,阳极材料为辅助阳极,通常是惰性电极,本身不失去电子,电解质溶液中的阴离子在其表面失去电子,如海水中的Cl-,A错误;图2中,外加电压偏高时,钢闸门表面积累的电子很多,除了海水中的H+放电外,海水中溶解的O2也会竞争放电,故可发生:O2+4e-+2H2O===4OH-,B正确;图2中理论上只要能对抗钢闸门表面的腐蚀电流即可,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时保护效果最好;腐蚀电流会随着环境的变化而变化,若外加电压保持恒定不变,则不能保证抵消腐蚀电流,不利于提高对钢闸门的防护效果,C错误;图1、图2中,当钢闸门表面的腐蚀电流为零时,说明从牺牲阳极或外加电流传递过来的电子阻止了Fe-2e-===Fe2+的发生,钢闸门不发生化学反应,但是牺牲阳极和辅助阳极上均发生了氧化反应,D错误。谢谢观赏 展开更多...... 收起↑ 资源列表 章复习 单元大概念.doc 章复习 单元大概念.pptx