(2012届高考第一轮复习)第一部分―知识点8：化学反应与能量(原电池、电解原理及其应用)2011.

1知识点8：化学反应与能量电化学一、基本概念与基本理论原电池(化学电源)、电解池（精炼池、电镀池）2《2010考纲》要求：6）了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。7）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。31、概念：原电池是______________________的装置。原电池反应的本质是____________________反应。将化学能转化为电能氧化还原反应例：如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀H2SO4时：Zn电极是____（填“正”或“负”）极，其电极反应为_______________，该反应是______（填“氧化”或“还原”，下同）反应；Cu电极是______极，其电极反应为_______________,该反应是_________反应。（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时：Zn电极是____极，其电极反应为_____________，该反应是________反应；Cu电极是____极，其电极反应为_______________,该反应_________反应.负Zn－2e-=Zn2+氧化正2H++2e-=H2↑还原负Zn－2e-=Zn2+氧化正Cu2++2e-=Cu还原一、原电池4氧化反应Zn-2e=Zn2+铜锌原电池电解质溶液盐桥失e，沿导线传递，有电流产生还原反应Cu2++2e-=Cu阴离子阳离子总反应：负极正极Cu2++2e-=CuZn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2++CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子2、原电池原理外电路内电路53、原电池的形成条件：两极一液一连线（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。（2）电极材料均插入电解质溶液中。（3）两极相连形成闭合电路。（4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。锌半电池，铜半电池64、原电池的正负极的判断方法微观判断（根据电子流动方向）电子流出的极电子流入的极——负极——正极较活泼的电极材料较不活泼的电极材料质量增加的电极工作后质量减少的电极——负极——正极——正极——负极工作后，有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极发生还原反应的极宏观判断：①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应③根据电极增重还是减重④根据电极有气泡冒出：——负极——正极7［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？电池化学电池太阳能电池原子能电池将化学能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置8知识点1：化学电池1)概念:将化学能变成电能的装置2)分类:①一次电池又称不可充电电池——如：干电池②二次电池又称充电电池——蓄电池③燃料电池3)优点:4)电池优劣的判断标准:①能量转换效率高，供能稳定可靠。②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。③易维护，可在各种环境下工作。①比能量［符号(A·h/kg)，(A·h/L)］指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少②比功率[符号是W/kg，W/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小③电池的储存时间的长短9锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池知识点2：各类电池10电极反应和总化学反应方程式。负极————————————————正极————————————————总反应———————————————Zn-2e-=Zn2+2NH4++2e-=2NH3+H2Zn+2NH4+=Zn2++2NH3↑+H2↑1、干电池(酸性锌锰电池）负极:Zn正极：石墨MnO2电解质：NH4Cl、ZnCl2(一)一次电池P932NH4Cl+Zn+2MnO2=ZnCl2＋2NH3↑+Mn2O3+H2O11负极（锌筒）：正极（石墨）：总反应：碱性锌锰干电池Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2（或Mn2O3）负极:Zn正极：MnO2电解质：KOHZn-2e-+2OH-=Zn(OH)22MnO2+2e-+2H2O=2MnOOH+2OH–122、迷你型电池（电解质KOH）汞锌电池：HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S）银锌电池：Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（S）+ZnO（S）负极（锌）：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O正极（银）：Ag2O+2e-+H2O==2Ag+2OH-写出银锌电池电极反应式：133、锂电池锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S负极：；正极：。8Li-8e-=8Li+3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S该电池可不可用H2SO4做电解质？14电池－铅蓄电池电解质溶液电极反应式：负极：Pb正极：PbO2H2SO4溶液负极（Pb）:Pb-2e-+SO42-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正极（PbO2）:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应：(二)二次电池(可充电)思考：转移1mole-消耗多少molH2SO4152PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)①充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)还原反应负极：正极：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池的充放电过程：放电充电16镍镉电池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2放电充电负极材料：Cd；正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。电极反应：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2正极：NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-17氢氧燃料电池工作原理介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O酸性负极正极中性负极正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=4H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-(三)燃料电池18固体氢氧燃料电池固体电解质介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O负极正极负极正极2H2-4e-+2O2－=2H2OO2+4e-=2O2－2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O19它是以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为：负极：正极：电池总反应：2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O甲烷新型燃料电池分析溶液的pH变化。电解质为KOH溶液若用C2H6、CH3OH呢？20C2H6燃料电池、电解质为KOH溶液负极：正极：电池总反应：CH3OH燃料电池、电解质为KOH溶液负极：正极：电池总反应：7O2+14H2O+28e-=28OH-2C2H6+36OH--28e-=4CO32-+24H2O2C2H6+7O2+8KOH=4K2CO3+10H2O3O2+6H2O+12e-=12OH-2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O21C4H10、空气燃料电池、电解质为熔融K2CO3,用稀土金属材料作电极（具有催化作用）负极：正极：电池总反应：13O2+52e-+26CO2=26CO32-2C4H10-52e-+26CO32--=34CO2+10H2O2C4H10+13O2=8CO2+10H2O22铝——空气燃料电池（海水）：负极：正极：电池总反应：3O2+12e-+6H2O=12OH-4Al-12e-=4Al3+4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3231.利用原电池原理设计新型化学电池；2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；3.进行金属活动性强弱比较；4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。三、原电池的主要应用：5.解释某些化学现象24(1)比较金属活动性强弱。(四)原电池原理应用：(2)比较反应速率(3)比较金属腐蚀的快慢例：下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)25例：在理论上不能用于设计原电池的化学反应是（）A．HCl（aq）+NaOH（aq）＝NaCl(aq)+H2O（l）△H0B．4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)＝4Fe(OH)3（s）△H0C．3Cu(s)+8HNO3(aq)=3Cu(NO3)2(aq)+2NO(g)+4H2O(l)△H0D．2CH3OH(l)+3O2(g)==2CO2(g)+4H2O(l)△H0A非氧化还原反应不能设计为原电池反应26CuCl2溶液阴离子移向阳极阴极氧化反应还原反应电子流向阳离子移向e-e-Cu2++2e-=2Cu↓2Cl--2e-=Cl2↑电解池P971.电解原理电解:CuCl2Cu+Cl2↑电解272.离子放电顺序（要记住）阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。①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，阴离子不放电。②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：金属材料S2--SO32-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子）F-阳极：阴极:阳离子在阴极上放电顺序是：Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+)Al3+Mg2+Na+Ca+K+283.电解规律阴极阳极氯气铜实例电极反应浓度PH值复原CuCl2阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=2Cu↓CuCl2Cu+Cl2↑电解减小增大CuCl2CuCl2溶液2930阳极阴极氧气氢气实例电极反应浓度PH值复原Na2SO4实例电极反应浓度PH值复原Na2SO4阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极:4H++4e-=2H2↑变大不变加H2ONa2SO4溶液2H2O2H2↑+O2↑电解31阳极阴极氯气氢气实例电极反应浓度PH值复原NaCl阳极:2Cl--2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑电解减小增大加HClNaCl溶液32实例电极反应浓度PH值复原CuSO4阳极阴极氧气铜阳极:4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：Cu2++2e-=Cu↓2CuSO4+2H2O===2Cu↓+O2↑+2H2SO4电解减小减小加CuOCuSO4溶液33电解原理的应用1、镀铜反应原理阳极(纯铜)：Cu-2e—=Cu2+，阴极(镀件)：Cu2++2e—=Cu，电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4.2、氯碱工业反应原理阳极：2Cl--2e-=Cl2↑，阴极：2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑3、电解精炼反应原理(电解精炼铜)粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等阳极(粗铜)：Cu-2e-=Cu2+，（Zn-2e-=Zn2+，Ni-2e-=Ni2+，Fe-2e-=Fe2+，等）阴极(精铜)：Cu2++2e-=Cu↓，电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4。Zn2＋、Ni2＋等阳离子得电子能力小于Cu2+而留在电解质溶液中。金属活动顺序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失电子能力小于Cu，以金属单质沉积于阳极，成为“阳极泥”。3408广东22（4）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：。以硫酸铜－硫酸溶液为电解液。电解时，粗铜（阳极）中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液，不如铜活泼的金属沉