2023年高三化学高考考前20天备战冲刺系列专题8电及其应用doc高中化学.docx

专题8·电化学及其应用 【2023考纲解读】 原电池和电解池原理及应用一、考点归纳：从高考试题看，考查的知识点主要是：①原电池、电解池、电镀池的电极名称、电子流向及电极反响式；②根据原电池、电解池的电极变化判断金属活泼性强弱；③根据电解时电极变化判断电极材料或电解质种类；④新型电池的电极反响及应用；⑤有关电解产物的判断和计算。从题型看主要是选择题和填空题，其题型包括五判断、二写、一比较和三解释。⑴五判断是判断工作原理题型、判断电极、判断电子流向、判断电极上析出的产物、判断电极附近或整个溶液的酸碱性；⑵二写是书写电极反响式和总反响方程式；⑶一比较是利用电化学知识比较金属的活动性；⑷三解释是利用电化学知识解释电化学腐蚀、电化学防护和某些反响速率加快的原因。高考中对于电化学知识的几个考题类型： 1、  比较金属活动性强弱 2、  分析比较金属腐蚀的快慢 3、  电极判断及产物的计算 4、  溶液pH变化，浓度变化及其计算 5、  实验设计 6、  综合应用 【考点回忆】 考点一、原电池工作原理 1．原电池的定义：把化学能转化为电能的装置叫原电池。 2．形成条件： （1）活泼性不同的两电极：一个是较活泼的金属，另一个是较不活泼的金属、石墨（碳棒）或某些金属氧化物（如PbO2）。 （2）电解质溶液 （3）形成闭合回路 3．工作原理：原电池是利用能发生的氧化复原反响设计而成，较活泼的金属材料作为负极，失去电子，经外电路流向较不活泼金属，再经电解质溶液回到负极，构成闭合回路，电流反向流动。溶液中阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。 4． 原电池的正负极的判断方法： （1）金属与金属或金属与导电非金属做电极时，较活泼金属做负极；较不活泼金属做正极。 （2）根据电子的流向判断：电子流出的极为负极，电子流入的极为正极；也可以根据电流方向判断：电流流出极为正极，电流流入极为负极； （3）根据发生的反响判断：发生氧化反响的极为负极，发生复原反响的极为正极； （4）根据反响现象判断：一般来说，溶解的一极为负极，有气体或固体析出的一极为正极； （5）如果给出一个方程式判断电极反响，那么化合价升高的电极为负极，化合价降低的电极为正极，由此可设计原电池。 5．电极反响： （1）以铜-锌和稀硫酸组成的原电池为例说明： 电极反响 本质 现象 负极 Zn－2e－=Zn2＋ 氧化反响 溶解 正极 2H＋+2e－=H2↑ 复原反响 气泡 总反响 Zn＋2H＋= Zn2＋＋H2↑ (2)书写电极反响式一般规律： ①两极电极反响式中的电子得失数目保持相等。 ②看负极反响生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能否共存，假设不能共存，那么该电解质溶液中的阴离子也要写入负极的电极反响式中。如Al－Cu－NaHCO3溶液构成的原电池中，因Al失去电子生成的Al3+能与HCO3－反响：Al3++3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，故铝电极（负极）上发生的反响为：Al－3e－+3HCO3－=Al(OH)3↓+3CO2↑，而不是仅仅写为：Al－3e－=Al3+。 ③当正极上的反响物质为O2时（吸氧腐蚀），要注意电解质溶液的性质。溶液为碱性时，电极反响式中不能出现H+；溶液为酸性时，电极反响式中不能出现OH－。 ④ 知道总反响式时，可以先分析此反响中的氧化反响或复原反响（即分析有关元素的化合价变化情况），再写出其离子反响方程式；将各反响式看作数学中的代数式，用总反响式减去较易写出一极（一般为负极）的电极反响式，即得另一极的电极反响式。 ⑤ 对于可逆电池反响，需要看清楚“充电、放电〞的方向，放电过程是表达原电池原理，充电过程是表达电解池原理。 6．原电池原理的应用： （1）设计化学电源：根据氧化复原反响的特点，将其拆成两个半反响：氧化反响和复原反响，分别作为原电池的负极反响式和正极反响式；假设发生氧化反响的物质为金属单质，那么用该金属作为负极材料，假设为气体或溶液中的某种离子，那么用惰性材料做负极；而作为正极的材料必须不如负极活泼，或为惰性电极；电解质溶液选择反响中的电解质即可，假设与电解质无关，那么需选择一种不能使电极材料消耗的电解质溶液，以增强导电性； （2）判断反响速率：如在制取氢气的过程中，参加少量铜或硫酸铜可形成锌－铜原电池，使反响速率加快； （3）判断金属的活泼性：一般情况下，作为负极的金属活泼性较强；如：锌－铜原电池； （4）金属防护。 考点二、几种常见的电池 1．几种常见的电池： （1）锌-锰干电池（一次电池）： 锌为干电池的负极，碳棒为正极。以NH4Cl、ZnCl2、MnO2呈糊状液为电解质溶液。电极反响式： 负极（锌筒）：Zn－2e－＝Zn2＋ 正极（石墨）： 2NH4＋＋2e－＝2NH3↑＋ H2↑ 2NH4＋＋2MnO2＋ 2e－＝2NH3↑＋Mn2O3＋H2O 总反响：Zn＋2NH4＋＝Zn2＋＋2NH3↑＋H2↑ Zn＋2NH4＋＋2MnO2＝ Zn2＋＋2NH3↑＋Mn2O3＋H2O （2）铅蓄电池 ： Pb为负极，PbO2为正极，30%的H2SO4溶液为电解质溶液。 负极Pb：Pb＋SO42－－2e－＝ PbSO4 正极PbO2：PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e－＝PbSO4＋2H2O 总反响：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O[来源:学_科_网] 汽车用电池大多用铅蓄电池 （3）燃料电池：氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造为：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极外表放电。（一般以KOH为电解质溶液） 负极H2：2H2＋4OH――4e－＝4H2O 正极O2：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－ 总反响： O2＋2H2＝2H2O （4）高能电池─锌银电池：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金做负极活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液，电池内Zn的氧化产物为ZnO， 如：银-锌电池 负极：Zn＋2OH――2e－＝ZnO＋H2O 正极：Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－ 总反响： Ag2O＋Zn＝ZnO＋2Ag 考点三、金属的腐蚀与防护 1．金属的腐蚀： ⑴化学腐蚀：金属或合金跟接触到的物质直接发生氧化复原反响而消耗的过程。 ⑵电化学腐蚀：不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反响而消耗的过程。 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属与非电解质直接接触（不与电 解质溶液接触） 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 现象 无电流产生（不发生原电池反响） 有电流产生（发生原电池反响） 本质 发生氧化——复原反响，金属被腐 蚀 氧化反响和复原反响分两极进行，较活泼的金属被腐蚀 相互关系 两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍 2．电化学腐蚀： 例：钢铁的电化腐蚀。[来源:学#科#网] 类型 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 形成条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性[来源:Z&xx&k.Com] 电解质溶液 溶有CO2的水溶液 溶有O2的水溶液 负极 Fe 负极反响 Fe-2e-=Fe2+ 正极 C 正极反响 2H++2e-=H2↑ 2H2O+O2+4e-=4OH- 电子如何流动形成电通路 Fe失电子成为Fe2+ 进入溶液，Fe失去的电子流入C极，H+ 趋向于C极与C极上的电子结合成H2析出溶液 Fe失电子成为Fe2+进入溶液，Fe失去的电子流入C极，O2在C极获得电子成为OH－进入溶液 最终腐蚀产物 铁锈（Fe2O3的复杂水合物） 普遍性 吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍 3．金属的防护 （1）制成合金以改变金属的内部结构，如不锈钢。 （2）金属外表覆盖保护层：如电镀、喷油漆。 （3）电化学保护法：利用原电池原理，可将比被保护金属更活泼的金属焊在被保护金属外表，形成原电池时，更活泼金属被腐蚀。 4．金属腐蚀快慢的判断： 电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐蚀措施的腐蚀； 考点四、电解池原理 1．定义： 电解池借助于电流引起氧化复原反响的装置，也就是把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。 2．构成电解池的条件 ⑴电流必须是直流而不是交流 ⑵两个电极。其中与电源的正极相连的电极叫做阳极，与电源的负极相连的电极叫做阴极。 ⑶电解质溶液或熔融态电解质。 3．电解结果：在两极上有新物质生成。 4．电解质导电的实质 对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生复原反响；电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反响，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。 　5．原电池与电解池的区别  类型 原电池 电解池 本质 化学能转化为电能 电能转化为化学能 装置判断 无外加电源 有外加电源 电极判断 负极：复原性较强的极或电子流出的极 正极：复原性较弱的极或电子流入的极 阳极：与直流电源正极相连的极 阴极：与直流电源负极相连的极 电极上的反响 （1）负极本身或复原剂失去电子发生氧化反响 （2）正极：溶液中某些阳离子或氧化剂得到电子 （1）阳极发生氧化反响即阳极金属或溶液中阴离子失去电子的反响 （2）阴极本身不反响，溶液中的阳离子得到电子发生复原反响 电子流向 负极→外电路→正极 电源负极→由导线→阴极→由溶液→阳极→电源正极 电流方向 正极→外电路→负极 电源正极→由导线→阳极→由溶液→阴极→电源负极 应用 铅蓄电池 电镀、精炼、冶金 6．电解质溶液电解的类型(惰性电极) （1）电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐的电解 （2）电解电解质型：无氧酸（除HF外）、不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解 （3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解 （4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解 7．用惰性电极电解电解质溶液的变化情况 类 型 电极反响特点 实 例 电 解 物 质 电解质溶液的浓度 pH 电解质溶液复原 电解水型[来源:Zxxk.Com][来源:学#科#网] 阴极：2H＋+2e－=H2↑[来源:学科网ZXXK][来源:学科网ZXXK] 阳极：4OH--4e-= O2↑+2H2O[来源:学科网ZXXK][来源:Zxxk.Com] NaOH 水[来源:学科网ZXXK] 增大[来源:学科网] 增大 水[来源:Zxxk.Com] H2SO4 水 增大 减小 水 Na2SO4 水 增大 不变 水 电解电解质 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：放出氢气生成碱 阳极：电解质阴离子放电 NaCl 电解质和水 生成新电解质 增大 氯化氢 放O2生酸型 阳极：OH-放电生成酸 阴极：电解质阳离子放电 CuSO4 电解质和水 生成新电解质 减小 氧化铜 8．电极产物的判断 ⑴ 阳离子得到电子或阴离子失去电子而使离子所带电荷数目降低的过程又叫做放电。 ⑵阳极产物的判断： ①用铁、锌、铜、银等复原性较强的材料制做的电极又叫做活性电极，它们做电解池的阳极时，先于