2022届高考二轮化学专题《电化学复习策略》.ppt
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1、2022届高考二轮化学专题电化学复习策略考点考点考纲考纲1.原电池的工作原理 1.了解原电池和电解池的工作原理, 能写出电极反应和总反应, 了解常见化学电源及工作原理。2.电解原理及应用 2. 理解金属发生电化学腐蚀的原因, 金属腐蚀的危害, 防止金属腐蚀的措施。3.金属的电化学腐蚀与防护电化学的电化学的 “4“4个个3”3”专题专题3.1.3.1.考点呈现考点呈现电电化化学学原电池原电池电解电解概念概念构成构成原理原理类型类型概念概念构成构成原理原理应用应用把把化学能化学能转化为转化为电能电能的装置。的装置。两极、电解质溶液、闭合回路两极、电解质溶液、闭合回路电子离子移动、原电池反应电子离子
2、移动、原电池反应干电池、蓄电池、燃料电池等干电池、蓄电池、燃料电池等把把电能电能转化为转化为化学能化学能的装置。的装置。电源、阴阳两极、电解质溶液电源、阴阳两极、电解质溶液离子移动、放电顺序、氧化还原反应离子移动、放电顺序、氧化还原反应电解食盐水、电解精炼铜、电镀等电解食盐水、电解精炼铜、电镀等新型电源新型电源真实情境真实情境1.1.简化(简化(simplify)+3特点特点化学能化学能电能电能原电池原电池电解池电解池电解池工作原理电解池工作原理33333构造构造3反应反应3方向方向3应用应用稀硫酸稀硫酸锌片锌片铜片铜片原电池工作原理原电池工作原理33333构造构造3反应反应3方向方向3类型类
3、型3.2.3.2.模型讲解模型讲解第一,第一,2能能2池池+四四3考点!考点!第二:辨析第二:辨析类型类型原电池原电池3 3类型类型 + + 电解池电解池2+42+4类型类型稀硫酸稀硫酸锌片锌片铜片铜片Zn - 2e- = Zn2+2H+ + 2e- = H2 2Zn + 2H+ = Zn2+H2 2Zn - 2e- = Zn2+2NH4 4+ + 2e- = 2NH3 3 +H2 2Zn +2NH4 4+=Zn2+2NH3 3+H2 2Pb - 2e- + SO42- = PbSO4 PbO2 +2e- +SO42-+4H+=PbSO4+2H2 2OPb + PbO2 + 2H2 2SO4
4、= 2PbSO4+2H2 2O2H2 2 - 4e- = 4H+O2 2 +4e- +4H+= 2H3 3 + 2H2 2O2H2 2+O2 2 =2H2 2O1.1.电解电解H H2 2O O(1)H(1)H2 2SOSO4 4 HNOHNO3 3(2)NaOH(2)NaOH(3)Na(3)Na2 2SOSO4 4 NaHSONaHSO4 42.2.电解溶质电解溶质(1)CuCl(1)CuCl2 2(2)FeCl(2)FeCl3 33.3.放放H H2 2生生碱碱(1)NaCl(1)NaCl(2)NaBr(2)NaBr4.4.放放O O2 2生生酸酸(1)CuSO(1)CuSO4 4 (2)
5、AgNO(2)AgNO3 3溶液阳极1.1.惰性电极惰性电极2.2.活性电极活性电极1.1.简化(简化(simplify)第三:高考改进第三:高考改进类型类型桥桥+ +膜膜+ +新新Zn - 2e- = Zn2+Cu2+ + 2e- =CuZn + Cu2+ = Zn2+Cu盐桥的作用盐桥的作用使使双液双液形成闭合回路形成闭合回路(1)导电,形成闭合回路;)导电,形成闭合回路;(2)保持正负电荷守恒;)保持正负电荷守恒;(3)避免电池的极化作用;)避免电池的极化作用;单(双)膜原电池单(双)膜原电池阴离子交换膜:只允许阴离子和水分子通过;阴离子交换膜:只允许阴离子和水分子通过;阳离子交换膜:只
6、允许阳离子和水分子通过;阳离子交换膜:只允许阳离子和水分子通过;质子质子H+交换膜:只允许交换膜:只允许H+通过;通过;交换膜的原理交换膜的原理选择性选择性通过通过(1)区域隔开,形成不同的区域;)区域隔开,形成不同的区域;(2)名称名称决定了允许通过的微粒;决定了允许通过的微粒;1.1.简化(简化(simplify)(2015-(2015-I I- -11) )微生物电池微生物电池 :C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O(2018-III-1111)可充电锂可充电锂-空气电池:空气电池:总反应:总反应:2Li+2Li+(1-x/2) O2=Li2 2O O2-2-x x2019-I -
7、12生物燃料电池:生物燃料电池:N2+3H2=2NH3负极反应:负极反应:H2+2MV2+ = 2H+2MV+正极反应:正极反应:N2+6e-+6H+=2NH32019-II-2019-II-7.强碱性电解质的强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池二次电池,总反应:总反应:Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l) = ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。1.1.简化(简化(simplify)第三:高考改进第三:高考改进类型类型桥桥+ +膜膜+ +新新第三:高考改进第三:高考改进类型类型桥桥+ +膜膜+ +新新1.1.简化(简化(simplify)第四,典型装置第四,典型装置观察观察新型
8、装置图新型装置图2018-I-13我国设计我国设计CO2+H2S协同转化装置协同转化装置2018-I-27.(3)制备制备Na2S2O3三室膜电解图三室膜电解图2018-12.可呼吸可呼吸Na-CO2二次电池二次电池2018-2727(3 3)电解法制备)电解法制备KClOKClO32019-.生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,生物燃料电池原理研究室温下氨的合成,2019-.强碱性电解质的强碱性电解质的3DZnNiOOH二次电池图二次电池图 第四,典型装置第四,典型装置观察观察新型装置图新型装置图2019-II-27(4)制备二茂铁(Fe(C5H5)2图2019-III-(4)电解HCl回收
9、Cl2,用碳基电极材料设计图2020-I-122020-I-12新型新型ZnZnCOCO2 2水介质电池水介质电池2020-I-27.电池装置进行实验电池装置进行实验验证验证第四,典型装置第四,典型装置观察观察新型装置图新型装置图2020-II-12电致变色器件图2020-II-26(1)图(a)制取氯气2020-III-12碱性硼化钒(VB2)空气电池2020-山东-10微生物脱盐电池2020-山东-13电解法制备双氧水图2020-II-28(3)CH4和CO2耦合转化图第四,典型装置第四,典型装置观察观察新型装置图新型装置图例例1. 2018-全国卷全国卷-2727(3 3)【命题意图】【
10、命题意图】本题以本题以新型电解新型电解为背景,考查电化学的相关知识:为背景,考查电化学的相关知识: (1) 3构造:构造:阴极阴极/阳极、适当电解质溶液、闭合回路;阳极、适当电解质溶液、闭合回路; (2) 3方向:方向:电子方向、电流方向、离子方向;电子方向、电流方向、离子方向; (3) 3反应:反应:阴阴极极还还原,原,阳阳极极氧氧化,总体氧化还原;化,总体氧化还原;判断产物、现象判断产物、现象; (4) 3类型:类型:电解食盐水制备烧碱、电解精炼铜、电镀;电解食盐水制备烧碱、电解精炼铜、电镀;第五,典例剖析第五,典例剖析感悟感悟“2 2能能2 2池池4 4个个3”3”例例22019- 为提
11、升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状为提升电池循环效率和稳定性,科学家近期利用三维多孔海绵状 Zn(3DZn)可以高效沉积)可以高效沉积ZnO的特点,的特点, 设计了采用设计了采用强碱性强碱性电解质的电解质的3DZnNiOOH二次电池二次电池,结构如下图所示。,结构如下图所示。 电池反应为电池反应为Zn(s)+2NiOOH(s)+H2O(l) ZnO(s)+2Ni(OH)2(s)。 下列说法错误的是下列说法错误的是 ( )A.三维多孔海绵状三维多孔海绵状Zn具有较高的表面积,具有较高的表面积, 所沉积的所沉积的ZnO分散度高分散度高B.充电时阳极反应为充电时阳极反应为 Ni(O
12、H)2(s)+OH(aq)e=NiOOH(s)+H2O(l)C.放电时负极反应为放电时负极反应为 Zn(s)+2OH(aq)2e=ZnO(s)+H2O(l)D.放电过程中放电过程中OH通过隔膜从负极区移向正极区通过隔膜从负极区移向正极区第五,典例剖析第五,典例剖析感悟感悟“2 2能能2 2池池4 4个个3”3”【命题意图】本题以【命题意图】本题以新型二次电池新型二次电池为背景,考查电化学的相关知识:为背景,考查电化学的相关知识: (1) 3构造:构造:正极正极/负极、适当电解质溶液、闭合回路;负极、适当电解质溶液、闭合回路; (2) 3方向:方向:电子方向、电流方向、离子方向;电子方向、电流方
13、向、离子方向; (3) 3反应:反应:负极氧化,正极还原,总体氧化还原;负极氧化,正极还原,总体氧化还原;判断产物、现象判断产物、现象; (4) 3类型:类型:干电池、蓄电池、燃料电池;干电池、蓄电池、燃料电池;例例3.2020-III-123.2020-III-12.一种高性能的碱性硼化钒一种高性能的碱性硼化钒(VB2 2)空气电池如下图所示,其中在空气电池如下图所示,其中在VB2 2电极电极发生反应:发生反应:VB2 2+16OH=VO4 43+2B(OH)4 +4H2 2O+11e该电池工作时,下列说法错误的是该电池工作时,下列说法错误的是 ( )A A负载通过负载通过0.04 mol0
14、.04 mol电子时,电子时, 有有0.224 L(标准状况)(标准状况)O2 2参与反应参与反应B B正极区溶液的正极区溶液的pH降低、负极区溶液的降低、负极区溶液的pH升高升高C C电池总反应为:电池总反应为: 4VB2 2 + 11O2 2+20OH +6H2 2O=4VO4 43 + 8B(OH)4 D D电流由复合碳电极经负载、电流由复合碳电极经负载、VB2 2电极、电极、KOHKOH溶液回到复合碳电极溶液回到复合碳电极第五,典例剖析第五,典例剖析感悟感悟“2 2能能2 2池池4 4个个3”3”思考:思考:(1)(1)本题的切入点?本题的切入点?(2)(2)按照认知规律,写出按照认知
15、规律,写出VB2 2电极反应式?电极反应式?2020年济南模考年济南模考13. . 2019年诺贝尔化学奖授予了在锂离子电池领域作出巨大贡献的年诺贝尔化学奖授予了在锂离子电池领域作出巨大贡献的三位科学家。某锂离子电池以三位科学家。某锂离子电池以C6 6Li为负极,为负极,Li1-xMO2 为正极,锂盐为正极,锂盐有机溶液有机溶液 Li1-xMO2 作电解质溶液,作电解质溶液,电池反应为:电池反应为:C6 6Li+Li1-xMO2 LiMO2 +C6 6Li1-x 则下列有关说法正确的是则下列有关说法正确的是A.金属锂的密度、熔点和硬度均比同族的碱金属低金属锂的密度、熔点和硬度均比同族的碱金属低
16、B.该锂离子电池可用乙醇作有机溶剂该锂离子电池可用乙醇作有机溶剂C.电池放电时,电池放电时,Li+ +从正极流向负极从正极流向负极D.电池充电时,阳极电极反应式为:电池充电时,阳极电极反应式为: LiMO2 - xe =xLi+Li1-xMO2第五,典例剖析第五,典例剖析感悟感悟“2 2能能2 2池池4 4个个3”3”考点一考点一 盐桥问题面面观盐桥问题面面观 1.为什么设置盐桥?为什么设置盐桥?答:两极在同一容器内时,由于答:两极在同一容器内时,由于阴阳离子的移动速率不同,导致两极之阴阳离子的移动速率不同,导致两极之间出现浓度差,以及电极本身直接与离子反应,间出现浓度差,以及电极本身直接与离
17、子反应,导致两极之间电势差变导致两极之间电势差变小,影响了电流的稳定。小,影响了电流的稳定。所以必须设置盐桥。所以必须设置盐桥。2.盐桥的作用?盐桥的作用?答:盐桥的主要作用就是答:盐桥的主要作用就是构建闭合回路构建闭合回路,但不影响反应的实质,有效,但不影响反应的实质,有效地地解决了解决了两极之间电势差变小的问题两极之间电势差变小的问题。2.盐桥的构造?盐桥的构造?答:盐桥内常为答:盐桥内常为饱和饱和KCl、KNO3等溶液等溶液,并用,并用琼脂琼脂固定固定。盐桥是新课改教材中出现的新名词,盐桥是新课改教材中出现的新名词,以及以及新课改区域新课改区域命题的热点命题的热点,盐桥问题的考查思路常从
18、以下四方面命题盐桥问题的考查思路常从以下四方面命题:(1)考查考查盐桥的作用盐桥的作用;(2)考查含盐桥的考查含盐桥的电电极极反应式反应式的书写;的书写;(3)考查盐桥内溶液考查盐桥内溶液离子的移动方向离子的移动方向;(4)考查含盐桥的考查含盐桥的电化学装置的设计电化学装置的设计。考点一考点一 盐桥问题面面观盐桥问题面面观 1 1根据下图,下列判断中正确的是根据下图,下列判断中正确的是 ( () )A A烧杯烧杯a a中的溶液中的溶液pHpH降低降低B B烧杯烧杯b b中发生氧化反应中发生氧化反应C C烧杯烧杯a a中发生的反应为中发生的反应为2H2H2e2e=H=H2 2D D烧杯烧杯b b
19、中发生的反应为中发生的反应为2Cl2Cl2e2e=Cl=Cl2 2题组题组1 1明确原理,设计装置明确原理,设计装置解析:解析:答案答案B B由题给原电池装置可知,电子经过导线,由由题给原电池装置可知,电子经过导线,由ZnZn电极流向电极流向FeFe电极,电极,则则O O2 2在在FeFe电极发生还原反应:电极发生还原反应:O O2 22H2H2 2O O4e4e=4OH=4OH,烧杯烧杯a a中中c c(OH(OH) )增大,溶液的增大,溶液的pHpH升高。升高。烧杯烧杯b b中,中,ZnZn发生氧化反应:发生氧化反应:ZnZn2e2e=Zn=Zn2 2。考点一考点一 盐桥问题面面观盐桥问题
20、面面观 题组题组1 1明确原理,设计装置明确原理,设计装置2 220132013广东理综,广东理综,33(2)(3)33(2)(3)(2)(2)能量之间可相互转化:电解食盐水制备能量之间可相互转化:电解食盐水制备ClCl2 2是将电能转化为化学能,是将电能转化为化学能, 而原电池可将化学能转化为电能。而原电池可将化学能转化为电能。 设计两种类型的原电池,设计两种类型的原电池,探究其能量转化效率。探究其能量转化效率。 限选材料:铜片,铁片,锌片和导线。限选材料:铜片,铁片,锌片和导线。 ZnSOZnSO4 4(aq)(aq),FeSOFeSO4 4(aq)(aq),CuSOCuSO4 4(aq)
21、(aq); 完成原电池完成原电池甲甲的装置示意图的装置示意图( (见上图见上图) ),并作相应标注。,并作相应标注。 要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。要求:在同一烧杯中,电极与溶液含相同的金属元素。以铜片为电极之一,以铜片为电极之一,CuSOCuSO4 4(aq)(aq)为电解质溶液,只在一个烧杯中为电解质溶液,只在一个烧杯中 组装原电池组装原电池乙乙,工作一段时间后,可观察到负极,工作一段时间后,可观察到负极_。甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是甲乙两种原电池可更有效地将化学能转化为电能的是_,其原因是,其原因是_。(3)(3)根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓
22、电解质溶液中铁片的腐蚀,根据牺牲阳极的阴极保护法原理,为减缓电解质溶液中铁片的腐蚀,在在(2)(2)的材料中应选的材料中应选_作阳极。作阳极。解析解析(2)根据题给条件和原电池的构成条件可得:根据题给条件和原电池的构成条件可得: a.若用若用Zn、Cu、CuSO4(aq)、ZnSO4(aq)组成原电池,组成原电池,Zn作负极,作负极,Cu作作正极,正极,Zn插入到插入到ZnSO4(aq)中,中,Cu插入到插入到CuSO4(aq)中。中。 b.若用若用Fe、Cu、FeSO4(aq)、CuSO4(aq)组成原电池,组成原电池,Fe作负极,作负极,Cu作正极,作正极,Fe插入到插入到FeSO4(aq
23、)中,中,Cu插入到插入到CuSO4(aq)中。中。 c.注意:注意:画图时要注意电极名称,电极材料,电解质溶液名称画图时要注意电极名称,电极材料,电解质溶液名称(或化学或化学式式),并形成闭合回路。,并形成闭合回路。 由于金属活动性由于金属活动性ZnFeCu,锌片或铁片作负极,由于,锌片或铁片作负极,由于Zn或或Fe直接与直接与CuSO4溶液接触,工作一段时间后,负极逐渐溶解,表面有红色固体析出。溶液接触,工作一段时间后,负极逐渐溶解,表面有红色固体析出。 带有盐桥的甲原电池中负极没有和带有盐桥的甲原电池中负极没有和CuSO4溶液直接接触,二者不会直接溶液直接接触,二者不会直接发生置换反应,
24、化学能不会转化为热能,几乎全部转化为电能;而原电池乙发生置换反应,化学能不会转化为热能,几乎全部转化为电能;而原电池乙中的负极与中的负极与CuSO4溶液直接接触,两者会发生置换反应,部分化学能转化为溶液直接接触,两者会发生置换反应,部分化学能转化为热能,化学能不可能全部转化为电能。热能,化学能不可能全部转化为电能。 (3)由牺牲阳极的阴极保护法可得,铁片作正极由牺牲阳极的阴极保护法可得,铁片作正极(阴极阴极)时被保护,作负极时被保护,作负极(阳阳极极)时被腐蚀,所以应选择比铁片更活泼的锌作负极时被腐蚀,所以应选择比铁片更活泼的锌作负极(阳极阳极)才能有效地保护铁才能有效地保护铁不被腐蚀。不被腐
25、蚀。 答案答案 (2) (或其他合理答案或其他合理答案) 电极逐渐溶解,表面有红色固体析出电极逐渐溶解,表面有红色固体析出 甲在甲装置中,负极不和甲在甲装置中,负极不和Cu2接触,避免了接触,避免了 Cu2直接与负极发生反应而使化学能转化为热能直接与负极发生反应而使化学能转化为热能 (3)锌片锌片1工作原理工作原理 (1)原电池的闭合回路有外电路与内电路之分;原电池的闭合回路有外电路与内电路之分; (2)外电路的电流是从正极流向负极,内电路是从负极流向正极,外电路的电流是从正极流向负极,内电路是从负极流向正极, 故内电路中的阳离子移向正极、阴离子移向负极;故内电路中的阳离子移向正极、阴离子移向
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