高三化学专题复习教案电化学.docx

1、高三化学专题复习教案电化学2009年高考化学专题复习电化学专题直击高考考点-电化学知识是理论部分的一个重要内容，也是历年高考考查的一个重点。电化学知识既可以综合学科内的知识，如联系到：化学实验现象的判断和分析、定量实验的操作要求、离子方程式的书写、氧化还原反应问题分析、化学计算等。也可以涉及到学科间的知识的运用，如联系到物理学的“有关电流强度的计算、有关电量和阿伏加德罗常数的计算”等，还可以与生产生活(如金属的腐蚀和防护、电镀废液的危害与环保)、新科技及新技术(新型电池)等问题相联系，是不可忽视的一个知识点。在考试大纲中，它主要涵盖以下基本要求1理解原电池原理和电解池原理，能够正确分析和判断电

2、化学中的电极反应，正确书写电极反应式。2了解化学腐蚀与电化学腐蚀，联系生产、生活中的金属腐蚀现象，会分析和区别化学腐蚀和电化学腐蚀，了解一般防腐蚀的方法，并能运用原电池的基本原理解释简单的防腐蚀等生产实际问题。3铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业等是电解原理的具体应用，要了解和熟悉这些反应原理。4电解池中电解质溶液的pH变化的计算。复习过程中注意以下两点：(1)综合命题的趋势要求宽而不是难，历年的高考试题印证了这一点。对相差基础知识应扎实掌握，如电极反应的方程式的书写、燃料电池的分析、计算等。(2)理科综合考试的一个重要变化是从知识立意向能力立意的转变。对电化学问题、实物图的分析是近几年高考命题的一

3、个热点，对图表类问题的分析处理要灵活掌握。知识网络构建装置特点：化学能转化为电能。、两个活泼性不同的电极；形成条件：、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）；原 、形成闭合回路（或在溶液中接触）电 负极：用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。池 基本概念： 正极：用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。原 电极反应方程式：电极反应、总反应。失e-,沿导线传递，有电流产生理 氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应反应原理：移 向阳离子溶解不断Zn-2e-=Zn2+ 2H+2e-=2H2 电解质溶液电极反应： 负极（锌筒）Zn-2e-=Z

4、n2+正极（石墨）2NH4+2e-=2NH3+H2、普通锌锰干电池 总反应：Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2干电池： 电解质溶液：糊状的NH4Cl特点：电量小，放电过程易发生气涨和溶液、碱性锌锰干电池 电极：负极由锌改锌粉（反应面积增大，放电电流增加）；电解液：由中性变为碱性（离子导电性好）。正极（PbO2） PbO2+SO42-+4H+2e-=PbSO4+2H2O放电负极（Pb） Pb+SO42-2e-=PbSO4充电铅蓄电池：总反应：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O电解液：1.25g/cm31.28g/cm3的H2SO4 溶液化学电源简介蓄电池 特点：电压稳定。

5、放电放电、镍镉（NiCd）可充电电池；其它蓄电池 Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2、银锌蓄电池锂电池、燃料电池与普通电池的区别不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是工作时不断从外界输入，同时燃料 电极反应产物不断排出电池。电池 、原料：除氢气和氧气外，也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。负极：2H2+2OH-4e-=4H2O ；正极：O2+2H2O+4e-=4OH-、氢氧燃料电池： 总反应：O2 +2H2 =2H2O 特点：转化率高，持续使用，无污染。废旧电池的危害：旧电池中含有重金属（Hg2+）酸碱等物质；回收金属，防止污染。腐蚀概念：金

6、属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。概述： 腐蚀危害：腐蚀的本质：M-ne-Mn+(氧化反应)分类： 化学腐蚀（金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀）、电化腐蚀定义：因发生原电池反应，而使金属腐蚀的形式。金属的腐蚀与防护负极（Fe）：Fe-2e-=Fe2+；正极（C）：O2+2H2O+4e-=4OH-电化 吸氧腐蚀： 总反应：2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2腐蚀 后继反应：4Fe(OH)2 +O2 +2H2O =4Fe(OH)3 钢铁的腐蚀： 2Fe(OH)3 Fe2O3 +3H2O 负极（Fe）：Fe-2e-=Fe2+；析氢腐蚀： 正极（C）：2H+

7、2e-=H2总反应：Fe+2H+=Fe2+H2影响腐蚀的因素：金属本性、介质。金属的防护： 、改变金属的内部组织结构；保护方法：、在金属表面覆盖保护层；、电化学保护法（牺牲阳极的阴极保护法）定义：使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。装置特点：电能转化为化学能。、与电源本连的两个电极；形成条件 、电解质溶液（或熔化的电解质）、形成闭合回路。电解池原理电极 阳极：与直流电源正极相连的叫阳极。 概念 阴极：与直流电源负极相连的叫阴极。电极反应：原理：谁还原性或氧化性强谁先放电（发生氧化还原反应）离子放电顺序： 阳极：阴离子还原性 S2-I-Br-Cl-OH-SO42-（含氧酸根）

8、F-阴极：阳离子氧化性 Ag+Fe3+Cu2+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+电子流向 e- e-移 向阳离子氧化反应 阳极 阴极 还原反应移向阴离子反应原理：4OH-4e-=2H2O +O2 Cu2+2e-=Cu 电解质溶液电解电解结果：在两极上有新物质生成。总反应：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2粗铜板作阳极，与直流电源正极相连；、装置 纯铜作阴极，与直流电源负极相连；用CuSO4 (加一定量H2SO4)作电解液。阴极：Cu2+2e-=Cu电解精炼铜 阳极：Cu-2e-=Cu2+、Zn-2e-=Zn2+、原理： Ni-2e-=Ni2+阳极泥：含A

9、g、Au等贵重金属；电解液：溶液中CuSO4浓度基本不变、电解铜的特点：纯度高、导电性好。、概念：利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。将待镀金属与电源负极相连作阴极；、方法：镀层金属与电源正极相连作阳极；电镀： 用含镀层金属离子的电解质溶液配成电镀液。电解的应用、原理：阳极 Cu-2e-=Cu2+ ；Cu2+2e-=Cu、装置：、电镀工业：镀件预处理电镀液添加剂装置：（如图）现象 、阴极上有气泡；、阳极有刺激性气体产，能使湿润的淀粉KI变蓝；电解食盐水 、阴极区附近溶液变红，有碱生成原理： 通电前： NaCl =Na+Cl- H2O H+OH-原理 阴极（Fe）:Na+

10、,H+移向阴极；2H+2e-=H2(还原反应)电解通电后：阳极（C）：Cl-、OH-移向阳极；2Cl-2e-=Cl2(氧化反应)总反应：2NaCl +2H2O 2NaOH +Cl2+H2氯碱工业阳极、阴极、离子交换膜、电解槽、导电铜棒等、组成：阳极：金属钛网（涂有钌氧化物）；阴极：碳钢网（涂有Ni涂层）阳离子交换膜：只允许阳离子通过，阻止阴离子和空气通过；、装置：食盐 湿氯气 氯气离子交换膜、生成流程： 淡盐水 氢气法制烧碱： NaOH溶液 NaOH固体精制食盐水 + 纯水（含少量NaOH）粗盐水（含泥沙、Cu2+、Mg2+、Ba2+、SO42-等）阳离子交换树脂：除Cu2+、Mg2+等加Ba

11、Cl2，Ba2+SO42-=BaSO4、粗盐水精制： 加Na2CO3：Ca2+CO32-=CaCO3;Ba2+CO32-=BaCO3加NaOH：Mg2+2OH-=Mg(OH)2；Fe3+3OH-=Fe(OH)3分散系胶体10-7m 浊液(悬浊液、乳浊液)、微粒特征：直径在10-9m10-7m，表面积大。、鉴别胶体的方法：丁达尔现象、净化和精制：渗析Fe(OH)3胶体：将12mlFeCl3饱和溶液滴入20ml沸水溶液显红褐色 FeCl3+3H2O=Fe(OH)3(胶体)+3HCl 、将0.01molL-AgNO3溶液810逐滴滴加到10ml0.01mol/LKI、胶体的制备： 溶液中边滴加边用力

12、振荡。AgI胶体： 、AgNO3+KI=AgI（胶体）+KNO3、说明：滴加顺序不同AgI胶体带电不同，本法KI过量，AgI胶体吸附I-带负电反之带正电（Ag+）硅酸胶体： 将1ml水玻璃加到510ml 1mol/L盐酸中边滴加边振荡。Na2SiO3+2HCl=H2SiO3（胶体）+2NaCl胶体 、丁达尔现象： 定义：光束通过胶体，形成光亮的“通路”的现象。原因：胶粒对光的散射而形成的。、布朗运动、在外电场作用下，胶体粒子在分散剂里向电极（阴或阴极）作定向移动现象。、胶体的性质：、电泳：、原因：表面积大，吸附强，胶粒带电。、吸附规律： 带正电：金属氢氧化物、金属氧化物的胶体；带负电：非金属氧

13、化物、金属硫化物胶体。、应用：除尘。原因：使胶体粒子从分散剂中析出的过程。、胶体的聚沉： 方法：加入带相反电荷胶粒的胶体；加入电解质；加热等。、土壤的保肥作用：土壤胶体一般带负电，可吸附带正电的肥料；、应用 、制豆腐的化学原理；、江河入海口处形成三角洲；、明矾净水原理。意义：在一定温度下固体物质在液态溶剂里当溶解速率和结晶速率相等形成饱和溶溶解平衡： 液的状态（动态平衡）表示 Mg(OH)2(S) Mg2+(ag)+2OH-(ag) 注意：溶解方程式与电离方程式的不同点。固体固体的溶解度=（溶剂）大多数固体溶解度随温度的升高而增大，如KNO3；影响因素温度：只有少数物质的溶解度影响很小，如Na

14、Cl；溶解度 极少数物质的溶解度随温度升高而减小，如Ca(OH)2。概念：在1.01105Pa和一定温度下，1体积水所溶解气体的体积；溶液 气体 表示方法：非标况下气体的体积换算成标况下的体积；影响因素：气体的溶解度随温度的升高而减小，随压强增大而增大。浓度溶质的质量分数=物质的量浓度（molL-）=结晶方法：蒸发溶剂结晶；蒸发后冷却。其它结晶水合物：含有结晶水的化合物。风化：在室温下结晶水合物失去一部分或全部结晶水的现象。潮解：晶体在空气中吸收水蒸气，在其表面逐渐形成溶液的现象。知识要点串讲要点一 原电池原理及其应用1原电池的工作原理2原电池的判定先分析有无外接电源：有外接电源者为电解池，无

15、外接电源者可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”。先看电极：两极为导体且活泼性不同；再看溶液：两极插入电解质溶液中；三看回路：形成闭合回路或两极接触。3原电池正极和负极的确定由两极的相对活泼性确定：在原电池中，相对活泼性较强的金属为原电池的负极，相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。由电极现象确定：通常情况下，在原电池中某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极。4原电池的设计方法以氧化还原反应为基础，确定原电池的正负极、电

16、解质溶液及电极反应。如：原 理负 极正 极电解质溶液电极反应Cuc（Fe3+）FeCl3负极：Cu2e=Cu2+正极：2Fe3+2e=2Fe2+ZnAg2OKOH负极：Zn+2OH2e=ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OHPbPbO2H2SO4负极：Pb+SO2e=PbSO4正极：PbO2+4H+SO+2e= PbSO4+2H2OPt（H2）Pt（O2）KOH负极：2H2+4OH4e=4H2O正极：O2+2H2O+4e=4OH要点二 金属腐蚀与防护金属的腐蚀：金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。1化学腐蚀与

17、电化腐蚀化学腐蚀电化腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍2析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强（pH4.3水膜酸性很弱或中性电极反应负极Fe-2e=Fe2+正极2H+2e=H2O2+2H2O+4e=4OH总反应式Fe+2H+=Fe2+H22Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)23金属防护的几种重要方法改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。电化学保护法：利用电化学反应使金属钝化而受

18、到保护，或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。4金属腐蚀速率大小电解池阳极原电池负极化学腐蚀原电池正极电解池阴极要点三 电解原理1电解电极产物的判断：要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。判断电极反应的一般规律是：(1)在阳极上 活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序是(2)在阴极上：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：2用惰性电极进行溶液中的电解时各种变化情况简析类 型电极反应特点实 例电解对象

19、电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴：2H+2e=H2阳：4OH4e=2H2O+O2NaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变水分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氢化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜3电解时溶液pH值的变化规律电解质溶液在电解过程中，有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化，有时可以从电解产物上去看。若电解时阴极上产生H2

20、，阳极上无O2产生，电解后溶液pH值增大；若阴极上无H2，阳极上产生O2，则电解后溶液pH值减小；若阴极上有H2，阳极上有O2，且V(H2)=2V(O2)，则有三种情况：a 如果原溶液为中性溶液，则电解后pH值不变；b 如果原溶液是酸溶液，则pH值变小；c 如果原溶液为碱溶液，则pH值变大；若阴极上无H2，阳极上无O2产生，电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl2溶液（CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性），一旦CuCl2全部电解完，pH值会变大，成中性溶液。要点四 电解原理在工业生产中的应用1电解精炼反应原理(电解精炼铜)阳极(粗铜)：Cu-2e=Cu2+，阴极(纯铜)：Cu2+2

21、e=Cu阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相等，所以溶液中CuSO4的浓度基本保持不变。2镀铜反应原理阳极(纯铜)：Cu-2e=Cu2+，阴极(镀件)：Cu2+2e=Cu 溶液中的Cu2+浓度保持不变。3氯碱工业反应原理阳极：2Cl-2e=Cl2，阴极：2H+2e=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl24离子交换膜法制烧碱：电极：阳极用金属钛网制成阴极由碳钢网制成； 阳离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。流程： 精制食盐水：加入稍过量的NaOH溶液。加入稍过量BaCl2溶液（其中、顺序可以交换。）加入稍过量的Na2CO3溶液。过滤（除去Mg(OH)2、Fe(OH)3、BaSO4

22、、CaCO3、BaCO3及 泥沙等）；在滤液中加适量盐酸（除去过量的CO32，调节溶液的pH）；通过阳离子交换树脂（除去残留的微量Ca2+、Mg2+等离子）。要点五 原电池、电解池、电镀池的比较原电池电解池电镀池定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。一种特殊的电解池装置举例形成条件活动性不同的两电极(连接)电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)形成闭合回路两电极接直流电源两电极插人电解质溶液形成闭合回路镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称负极：较活泼金属；正极：较不活泼金属(或能导电的非金

23、属等)阳极：电源正极相连的电极阴极：电源负极相连的电极阳极：镀层金属；阴极：镀件电极反应负极（氧化反应）：金属原子失电子；正极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子阳极（氧化反应）：溶液中的阴离子失电子，或金属电极本身失电子；阴极（还原反应）：溶液中的阳离子得电子阳极（氧化反应）：金属电极失电子；阴极（还原反应）：电镀液中阳离子得电子电子流向负极正极电源负极阴极电源正极阳极电源负极阴极电源正极阳极热点题型探究题型一 原电池原理【典例1】有关右图装置的叙述不正确的是( )。A这是一个原电池装置B该装置中Pt为正极，电极反应为：O2 2H2O 4e4OHC该装置中Fe为阴极，电极反应为：Fe2e 2O

24、HFe(OH)2D溶液中会出现红褐色的沉淀。解析：铁和铂两种活动性不同的金属，放在电解质溶液NaOH溶液中，组成原电池，A正确；通入O2，发生类似于吸氧腐蚀的变化。Fe作负极，电极反应为：Fe2e 2OHFe(OH)2，Pt为正极，电极反应为：O2 2H2O 4e4OH，所以B正确C不正确；Fe(OH)2会和空气中的O2继续反应生成Fe(OH)3：4Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3，出现白色沉淀变为灰绿色最终变成红褐色的现象，所以D正确。答案：C技巧点拨：解这类题目的常见方法：一是判断原电池形成的条件(具有活动性不同的两种电极材料(金属和金属或金属和非金属)、与电解

25、质溶液接触、有导线相连组成闭合回路，或具备将化学能转化成电能的条件)；二是正确书写原电池电极反应方程式 (1)负氧正还，(2)要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒，(3)要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。【典例2】)实验是化学的最高法庭。以镁条、铝片为电极，以稀NaOH溶液为电解质溶液构成的原电池，人们普遍认为铝是负极。某研究性学习小组为探究该原电池究竟谁是负极，发生怎样的电极反应，进行了如下实验：如图，剪取约8cm的镁条及大小相近的铝片，用砂纸去膜，使镁条与铝片分别与量程为500A的教学演示电表的“”、“”端相连接，迅速将两电极

26、插入盛有1mol/LNaOH溶液的烧杯中。开始，电表指针向右偏移约500A，铝片表面有许多气泡，很快电流逐渐减小至0；随后，指针向左偏移，且电流逐渐增大至约400A，此时，铝片表面气泡有所减少，但镁条表面只有极少量的气泡产生。根据以上实验现象，回答下列问题：(1)开始阶段，原电池的正极是_（填“Mg”或“Al”）片；铝片表面产生的气泡是_；负极发生的反应是 。(2)随后阶段，铝片发生的电极反应式是_；镁条表面只有极少量的气泡产生，其原因是：2H2O+2e-=H2+2OH-（极少），试判断此电极发生的主要反应是_；铝片表面气泡有所减少，但未消失，产生这一现象的可能原因是 。解析：本题的关健是解读

27、题目所给信息。(1)开始是铝片有很多气泡，说明H+在铝片上得电子，铝作正极，镁作负极结合电解质溶液可知发生反应Mg+2OH-2e-=Mg(OH)2，(2)由指针发生不同方向偏转可知铝作负极，碱性溶液中发生反应Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2O。答案：（1）Al H2 Mg+2OH-2e-=Mg(OH)2 (2)Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2O O2+2H2O+4e-=4OH- 铝片中含有杂质，构成原电池。【变式训练】1根据报道，摩托罗拉公司的一种以甲醇为原料，以KOH为电解质的用于手机可充电的高效燃料电池，充一次电可持续使用一个月。(1)关于该电池的叙述错误的是（ ）放电时，

28、正极反应为：4H+O2+4e=2H2O；放电时，负极反应式为：CH3OH6e+8OH=CO32+6H2O；充电时，原电池的负极与电源的正极连接 充电时，阴极反应为：4OH4e=2H2O+O2(2)若以熔融的碳酸钾为电解质，阳极充入二氧化碳和氧气的混合气体，试写出该燃料电池的电极反应式，负极： 正极： 。2将Mg条、Al条平行插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线、电器连接成原电池，此电池工作时，下列叙述中正确的是 ( )AMg比Al活泼，Mg 失去电子被氧化成Mg2+B负极反应式为：Al3e+4OHAlO2+2H2OC该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的DAl是电池正极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀析出题型二 金属