浙江版2021高考化学一轮复习专题六化学能与电能的转化课件 25页

考点一　原电池原理及其应用 考点基础 1.原电池的概念 把① 　化学能     转化为② 　电能     的装置。 2.原电池的构成条件 (1)有两个③ 　活动性不同      的电极。 (2)将电极插入④ 　电解质溶液      中并形成⑤ 　闭合回路      。 (3)能自发进行的⑥ 　氧化还原      反应。 考点清单 3.工作原理 下图是Cu-Zn原电池示意图。   电极材料 Zn Cu 电极名称 负极 正极 电极反应类型 ⑦ 　氧化反应     还原反应 电极反应式 Zn-2e -   Zn 2+ ⑧ 　Cu 2+ +2e -   Cu      电子移动方向 ⑨ 　从负极流出经外电路流入正极     电流方向 从正极(Cu电极)流出经外电路流入负极(Zn电极) 阴、阳离子 移动方向 电解质溶液中,阳离子移向⑩ 　正极     ,阴离子移向   　负极      4.原电池原理的应用 (1)比较金属的活动性强弱 原电池中,一般活动性强的金属作负极,而活动性弱的金属(或非金属)作正极。 (2)加快化学反应速率 由于形成了原电池,导致反应速率加快。如Zn与稀硫酸反应制氢气时,可向溶液中滴加少量CuSO 4 溶液,形成Cu-Zn原电池,加快反应速率。 (3)用于金属的防护 使需要保护的金属制品作原电池正极而受到保护 。例如要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁,可用导线将其与一块锌块相连,使锌作原电池的负极。 (4)设计制作化学电源设计原电池要紧扣构成原电池的三个条件: a.必须是能自发进行的氧化还原反应。 b.根据氧化还原关系找出正、负极材料(负极就是失电子的物质,正极用比 负极活动性差的金属即可,也可以用石墨)及电解质溶液。 c.按要求画出原电池装置示意图。 重点突破 原电池正、负极的判断   考点二　电解原理及其应用 考点基础 1.电解原理 (1)概念 在① 　直流电     的作用下,在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过 程叫电解。 将电能转化为② 　化学能     的装置叫电解池。 阴、阳离子在电极上得到电子、失去电子发生还原反应、氧化反应的过 程就叫③ 　放电      。 (2)构成条件 ④ 　直流电源     ,两个电极,电解质(熔融态或溶液),闭合回路。 (3)电解池的工作原理——以电解CuCl 2 溶液为例   电极材料 石墨(C) 石墨(C) 电极名称 阴极(与电源负极相连) 阳极(与电源正极相连) 电极反应类型 还原反应 氧化反应 电极反应式 Cu 2+ +2e -   Cu ⑤ 　2Cl - -2e -   Cl 2 ↑      电子移动方向 从电源的负极沿导线流入电解池的⑥ 　阴极      ,再从电解池的⑦ 　阳极     流出,并沿导线流回电源的正极 阴、阳离子 移动方向 电解质溶液中,阳离子移向⑧ 　阴极     ,阴离子移向 ⑨ 　阳极      2.电解原理的应用 (1)氯碱工业——电解饱和食盐水 主要生产过程如下:   阳极(放电顺序:Cl - >OH - ):2Cl - -2e -   Cl 2 ↑(氧化反应) 阴极(放电顺序:H + >Na + ):2H + +2e -   H 2 ↑(还原反应) 总反应:2NaCl+2H 2 O   2NaOH+H 2 ↑+Cl 2 ↑ 离子方程式:⑩ 　2Cl - +2H 2 O   2OH - +H 2 ↑+Cl 2 ↑      (2)电镀和电解精炼铜 电镀(以铁上镀铜为例) 电解精炼铜 概念 电镀是应用 电解原理 在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金的过程 运用电镀的原理将粗铜提炼为纯铜 主要目的 使金属增强抗腐蚀能力、增大表面硬度等 将粗铜提炼为纯铜 示意图     构成条件 阳极   　镀层      金属   　粗铜      阴极   　 待镀     金属   　纯铜      电解质 含   　镀层      金属阳 离子 CuSO 4 溶液 续表 电镀(以铁上镀铜为例) 电解精炼铜 电极 反应 阳极 Cu-2e -   Cu 2+ Zn-2e -   Zn 2+ 比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留在溶液中 Cu-2e -   Cu 2+ 比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥 阴极 Cu 2+ +2e -   Cu Cu 2+ +2e -   Cu 电解质溶液的浓度变化 CuSO 4 溶液的浓度基本不变 CuSO 4 溶液的浓度略微 减小 续表 电镀(以铁上镀铜为例) 电解精炼铜 (3)电冶金 a.原理:利用电解原理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。 b.适用范围:制取活泼金属单质,如电解熔融NaCl、MgCl 2 、Al 2 O 3 制取Na、 Mg、Al,化学方程式分别为:   　2NaCl(熔融)   2Na+Cl 2 ↑     ,   　MgCl 2 (熔融)   Mg+Cl 2 ↑     ,   　 2Al 2 O 3 (熔融)   4Al+3O 2 ↑ 。 重点突破 电解池中阴、阳极的判断与电极反应式的书写 1.阴、阳极的判断方法 (1)根据电源的正负极、离子移动的方向、发生反应的类型判断 (2)依据电极质量变化判断 一般,电极质量减轻的是阳极,电极质量增加的是阴极。 (3)依据电极产物判断 产生Cl 2 或O 2 的电极是阳极;产生H2的电极是阴极。 (4)依据溶液变化判断 如果电解某中性溶液(如NaCl、Na 2 SO 4 )时某极附近溶液能使酚酞呈红色, 则它是阴极(H + 放电,OH - 浓度增大)。 2.电解时电极产物的判断   3.电极反应式的书写 定电极 标得失   选离子 配电荷   配个数 巧用水   两式加 验总式 (1)首先判断阴、阳极,分析电极材料,阳极为金属活性电极时,电极材料放 电。 (2)再分析溶液中的离子种类,根据离子放电顺序,分析电极反应并判断电 极产物,写出电极反应式。 (3)电解水溶液时,应注意放电顺序中H + (水)、OH - 之后的离子一般不参与 放电反应。 考点三　金属的腐蚀与防护 考点基础 1.化学腐蚀和电化学腐蚀的比较 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与接触到的物质 直接反应 不纯金属或合金 与电解质溶液 接触发生① 　原电池      反应 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被② 　氧化      的过程 较活泼金属 被氧化的过程 实质与联系 (1)实质都是 金属原子失去电子被氧化而损耗; (2)化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生,但③ 　电化学     腐蚀更 普遍,腐蚀速率更大,危害更严重 2.钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 示意图     条件 水膜酸性较强 水膜酸性较弱或呈中性 负极反应 Fe-2e -   Fe 2+ 2Fe-4e -   2Fe 2+ 正极反应 2H + +2e -   H 2 ↑ ④ 　2H 2 O+O 2 +4e -   4OH -      总反应 Fe+2H +   Fe 2+ +H 2 ↑ 2Fe+2H 2 O+O 2   2Fe(OH) 2      其他反应 ⑤ 　4Fe(OH) 2 +2H 2 O+O 2   4Fe(OH) 3       Fe(OH) 3 脱水生成Fe 2 O 3 · n H 2 O 普遍性 次要 主要 续表 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 3.金属的保护 (1)在金属表面覆盖保护层 a.涂油漆等; b.镀抗腐蚀金属——电镀、热镀、喷镀法; c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜,如烤蓝。 (2)改变金属内部组成、结构而增强其抗腐蚀能力,如制成不锈钢。 (3)电化学防护 a.⑥ 　牺牲阳极     的阴极保护法:形成原电池时,让 被保护金属作正极 ,不反 应,起到保护作用;活泼金属反应而被腐蚀。 b.⑦ 　外加电流     的阴极保护法:将被保护金属与另一附加电极作为电解 池的两极,使 被保护的金属作阴极 ,在外加直流电的作用下使其得到保护。 此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。 方法 　 原电池电极反应式的书写方法 1.一般电极反应式的书写   方法技巧 2.复杂电极反应式的书写 复杂电极反应式=总反应式-较简单一极电极反应式 3.燃料电池电极反应式的书写 (1)正极反应式的书写 正极通入的气体一般是氧气,根据电解质的不同,分以下几种情况: ①在酸性溶液中生成水: O 2 +4H + +4e -   2H 2 O; ②在碱性溶液中生成氢氧根离子: O 2 +2H 2 O+4e -   4OH - ; ③在固体电解质(高温下能传导O 2- )中生成O 2- : O 2 +4e -   2O 2- ; ④在熔融碳酸盐(如熔融K 2 CO 3 )中生成碳酸根离子: O 2 +2CO 2 +4e -   2C   。 3.燃料电池电极反应式的书写 (1)正极反应式的书写 正极通入的气体一般是氧气,根据电解质的不同,分以下几种情况: ①在酸性溶液中生成水: O 2 +4H + +4e -   2H 2 O; ②在碱性溶液中生成氢氧根离子: O 2 +2H 2 O+4e -   4OH - ; ③在固体电解质(高温下能传导O 2- )中生成O 2- : O 2 +4e -   2O 2- ; ④在熔融碳酸盐(如熔融K 2 CO 3 )中生成碳酸根离子: O 2 +2CO 2 +4e -   2C   。 (2)负极反应式的书写 负极通入的是燃料,发生氧化反应,负极生成的离子一般与正极产物结合, 有以下几种情况: ①若负极通入的气体是氢气,则 a.酸性溶液中:H 2 -2e -   2H + ; b.碱性溶液中:H 2 -2e - +2OH -   2H 2 O; c.熔融氧化物中:H 2 -2e - +O 2-   H 2 O。 ②若负极通入的气体为含碳的化合物,如CO、CH 4 、CH 3 OH等,碳元素均 转化为+4价碳的化合物,在酸性溶液中生成CO 2 ,在碱性溶液中生成C   ,熔 融碳酸盐中生成CO 2 ,熔融氧化物中生成C   ;含有的氢元素最终生成水。 如CH 3 OH燃料电池负极反应式在酸性溶液中为CH 3 OH-6e - +H 2 O   CO 2 ↑+ 6H + ;在碱性溶液中为CH 3 OH-6e - +8OH -   C   +6H 2 O。