浙江高考化学总复习专题六化学能与电能的转化教案Word文档格式.docx

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氧化反应

还原反应

电池反应

Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

（2）原电池中的三个方向

①电子流动方向：

从负极流出沿导线流入正极；

②电流流动方向：

从正极沿导线流向负极；

③离子迁移方向：

电解质溶液中，阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移。

2．原电池正、负极的判断

（1）根据电极材料。

一般是较活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

（2）根据电子流动方向或电流方向。

电子流动方向：

由负极→正极；

电流方向：

由正极→负极。

（3）根据原电池电解质溶液中离子的移动方向。

在原电池的电解质溶液内，阳离子向正极移动，而阴离子向负极移动。

（4）根据原电池两极发生的变化。

原电池的负极失电子，发生氧化反应；

而正极得电子，发生还原反应。

3．不同介质下电极反应式的书写技巧和步骤

电极反应式属于以离子反应表达的氧化还原半反应，要遵循离子方程式拆分物质的规则。

（1）先写出电极反应式的主要框架（待配平）

①酸性电解液

负极：

还原剂－xe－―→氧化产物＋H＋

正极：

氧化剂＋xe－＋H＋―→还原产物

②非酸性电解质（或液）（包括碱溶液、熔融碳酸盐及氧化物）

还原剂－xe－＋阴离子―→氧化产物

氧化剂＋xe－―→阴离子＋还原产物

（2）依据化合价变化分别计算氧化剂、还原剂与电子的比例。

（3）根据电荷守恒配平离子，最后根据原子守恒配平其余物质。

题组一　原电池原理的应用

1．如图所示进行实验，下列说法不正确的是（　　）

A．装置甲的锌片上和装置乙的铜片上均可观察到有气泡产生

B．甲、乙装置中的能量变化均为化学能转化为电能

C．装置乙中的锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转

D．装置乙中负极的电极反应式：

解析：

选B。

装置甲为锌片与稀硫酸反应装置，可观察到锌片上有气泡；

装置乙为铜锌原电池，锌片、铜片和硫酸形成的原电池中，铜片为原电池正极，该极上氢离子得电子生成氢气，电极反应为2H＋＋2e－===H2↑，故装置乙的铜片上也可观察到有气泡产生，锌片为原电池负极，锌失电子，负极上的电极反应式为Zn－2e－===Zn2＋，电子由负极经导线流向正极，整个电路形成回路，产生电流，化学能转变为电能，锌、铜之间用导线连接电流计，可观察到电流计指针发生偏转。

故A、C、D正确。

甲装置不是原电池，能量变化不是化学能转化为电能，没有产生电流，而乙装置是原电池，原电池中的能量变化为化学能转化为电能，B不正确。

2．（2017·

浙江4月选考，T17）银锌电池是一种常见化学电源，其反应原理：

Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag。

其工作示意图如下。

下列说法不正确的是（　　）

A．Zn电极是负极

B．Ag2O电极发生还原反应

C．Zn电极的电极反应式：

Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2

D．放电前后电解质溶液的pH保持不变

选D。

由银锌电池的反应原理：

Zn＋Ag2O＋H2O===Zn（OH）2＋2Ag知，Zn的化合价升高，被氧化，作负极，其电极反应式为Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH）2。

因总反应消耗H2O，使得OH－的浓度增大，所以放电前后电解质溶液的pH增大。

题组二　电极反应式的考查

3．MgAgCl电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。

下列叙述错误的是（　　）

A．负极反应式为Mg－2e－===Mg2＋

B．正极反应式为Ag＋＋e－===Ag

C．电池放电时Cl－由正极向负极迁移

D．负极会发生副反应Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑

该电池中Mg作负极，失去电子发生氧化反应，生成Mg2＋，A项正确；

正极反应为AgCl＋e－===Ag＋Cl－，B项错误；

电池放电时，Cl－从正极向负极移动，C项正确；

在负极，Mg会发生副反应Mg＋2H2O===Mg（OH）2＋H2↑，D项正确。

4．（2018·

浙江4月选考，T17）锂（Li）空气电池的工作原理如图所示。

A．金属锂作负极，发生氧化反应

B．Li＋通过有机电解质向水溶液处移动

C．正极的电极反应：

O2＋4e－===2O2－

D．电池总反应：

4Li＋O2＋2H2O===4LiOH

答案：

C

介质对电极反应式书写的影响

（1）中性溶液中，反应物若是H＋得电子或OH－失电子，则H＋或OH－均来自水的电离。

（2）酸性溶液中，反应物或生成物中均没有OH－。

（3）碱性溶液中，反应物或生成物中均没有H＋。

（4）水溶液中不能出现O2－。

　化学电源[学生用书P44]

新型电池是对电化学原理的综合考查，在新高考中依托新型电池考查的电化学原理知识有以下几点。

1．判断电极

（1）放电时正、负极的判断

①负极：

元素化合价升高或发生氧化反应的物质；

②正极：

元素化合价降低或发生还原反应的物质。

（2）充电时阴、阳极的判断

①阴极：

放电时的负极在充电时为阴极；

②阳极：

放电时的正极在充电时为阳极。

2．微粒流向

（1）电子流向

①电解池：

电源负极―→阴极，阳极―→电源正极；

②原电池：

负极―→正极。

提示：

无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液。

（2）离子流向

阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；

阳离子移向正极，阴离子移向负极。

3．书写电极反应式

（1）放电时电极反应式的书写

①依据条件，指出参与负极和正极反应的物质，根据化合价的变化，判断转移电子的数目；

②根据守恒书写负极（或正极）反应式，特别应注意电极产物是否与电解质溶液共存。

（2）充电时电极反应式的书写

充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。

1．（2019·

浙江4月选考，T12）化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。

A．甲：

Zn2＋向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H＋浓度增加

B．乙：

正极的电极反应式为Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－

C．丙：

锌筒做负极，发生氧化反应，锌筒会变薄

D．丁：

使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降

A

浙江11月选考，T17）金属（M）空气电池的工作原理如图所示。

A．金属M做电池负极

B．电解质是熔融的MO

C．正极的电极反应O2＋4e－＋2H2O===4OH－

D．电池反应2M＋O2＋2H2O===2M（OH）2

由原电池中阴离子移向负极，阳离子移向正极，结合题图可知金属M做电池负极，电解质溶液是碱性溶液，负极的电极反应为M－2e－===M2＋，正极的电极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－，电池总反应为2M＋O2＋2H2O===2M（OH）2。

3．（2018·

浙江11月选考，T17）最近，科学家研发了“全氢电池”，其工作原理如图所示。

A．右边吸附层中发生了还原反应

B．负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O

C．电池的总反应是2H2＋O2===2H2O

D．电解质溶液中Na＋向右移动，ClO

向左移动

选C。

观察“全氢电池”的工作原理图示可知，将氢气送到燃料电池的负极，经过催化剂的作用，氢原子中的一个电子被分离出来，左边吸附层是H2进入的一极，属于负极，发生氧化反应，则右边吸附层为正极，发生还原反应，A选项正确；

H2进入的一极是负极，由于是在NaOH溶液的环境中，所以负极的电极反应是H2－2e－＋2OH－===2H2O，B选项正确；

电子经外电路，由燃料电池的负极到达正极，与氢离子（质子）结合为H2，所以不存在2H2＋O2===2H2O，电池的总反应是HClO4＋NaOH===NaClO4＋H2O（H2在反应前后被消去），C选项不正确；

在原电池中，由于右侧消耗氢离子（质子），左侧产生氢离子（质子），为了平衡电荷，电解质溶液中Na＋向右移动，ClO

向左移动，D选项正确。

书写电极反应式时的三个原则

（1）共存原则：

因为物质得失电子后在不同介质中的存在形式不同，所以电极反应式的书写必须考虑介质环境。

碱性溶液中CO2不可能存在，也不可能有H＋参加反应；

当电解质溶液呈酸性时，不可能有OH－参加反应。

（2）得氧失氧原则：

得氧时，在反应物中加H2O（电解质为酸性时）或OH－（电解质为碱性或中性时）；

失氧时，在反应物中加H2O（电解质为碱性或中性时）或H＋（电解质为酸性时）。

（3）中性吸氧反应成碱原则：

在中性电解质溶液中，通过金属吸氧所建立起来的原电池反应，其反应的最后产物是碱。

　电解原理及其应用　金属的腐蚀与防护[学生用书P44]

1．电解池

（1）以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：

总反应方程式：

CuCl2

Cu＋Cl2↑。

（2）电解池中电子和离子的移动

注意：

电子只在导线中移动，不可流经溶液。

2．牢记电解池的电极反应及其放电顺序

（1）阳离子在阴极上的放电顺序：

Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞……

（2）阴离子在阳极上的放电顺序：

S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞……

3．判断电解池阴、阳极的“四方法”

（1）根据所连接的外加电源判断，与直流电源正极相连的为阳极，与直流电源负极相连的为阴极。

（2）根据电子流动方向判断，电子流动方向：

由电源负极流向阴极，由阳极流向电源正极。

（3）根据电解池里电解质溶液中离子的移动方向判断，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。

（4）根据电解池两极上的现象判断，一般情况下：

①阴极上的现象：

析出金属（质量增加）或有无色气体（H2）放出；

②阳极上的现象：

有非金属单质生成，呈气态的有Cl2、O2或电极质量减小（活性电极作阳极）。

4．掌握电解的四大类型及规律

类型

电极反应特点

实例

电解物质

电解液浓度

pH

电解液复原

电解水型

阴极：

4H＋＋4e－===2H2↑

阳极：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑

NaOH

H2O

增大

加H2O

H2SO4

减小

Na2SO4

不变

电解电解质型

电解质的阴、阳离子

HCl

电解质

通HCl气体

分别在两极放电

加CuCl2

放H2生碱型

H2O放H2生成碱

电解质阴离子放电

NaCl

电解质和水

生成新电解质

放O2生酸型

电解质阳离子放电

H2O放O2生成酸

CuSO4

加CuO或CuCO3

5．金属的腐蚀与防护

（1）两种防护方法

①加防护层

（2）金属腐蚀的快慢规律

电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞一般化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀。

（3）防腐措施效果比较

外加电流的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件的防护＞未采取任何防护措施。

题组一　电解原理及其应用

1．[2018·

浙江4月选考，T30

（一）]以四甲基氯化铵[（CH3）4NCl]水溶液为原料，通过电解法可以制备四甲基氢氧化铵[（CH3）4NOH]，装置如图所示。

（1）收集到（CH3）4NOH的区域是______（填a、b、c或d）。

（2）写出电池总反应：

__________________________________________________。

（1）d

（2）2（CH3）4NCl＋2H2O

2（CH3）4NOH＋H2↑＋Cl2↑

2．[2017·

浙江11月选考，T30

（二）]科学家发现，以H2O和N2为原料，熔融NaOHKOH为电解质，纳米Fe2O3作催化剂，在250℃和常压下可实现电化学合成氨。

阴极区发生的变化可视为按两步进行，请补充完整。

电极反应式：

____________________________________和2Fe＋3H2O＋N2===2NH3＋Fe2O3。

Fe2O3＋3H2O＋6e－===2Fe＋6OH－

3．[2019·

浙江4月选考，T30（4）]以铂阳极和石墨阴极设计电解池，通过电解NH4HSO4溶液产生（NH4）2S2O8，再与水反应得到H2O2，其中生成的NH4HSO4可以循环使用。

（1）阳极的电极反应式是_______________________________________________。

（2）制备H2O2的总反应方程式是_________________________________。

（1）2HSO

－2e－===S2O

＋2H＋或2SO

（2）2H2O

H2O2＋H2↑

4.

[2018·

浙江11月选考，T30

（二）]高铁酸钾（K2FeO4）可用作水处理剂。

某同学通过“化学—电解法”探究K2FeO4的合成，其原理如图所示。

接通电源，调节电压，将一定量Cl2通入KOH溶液，然后滴入含Fe3＋的溶液，控制温度，可制得K2FeO4。

（1）请写出“化学法”得到FeO

的离子方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

（2）请写出阳极的电极反应式（含FeO

）：

（1）依据氧化还原原理，氯气与氢氧化钾反应生成次氯酸根离子，可以氧化三价铁离子生成高铁酸根：

2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO

＋3Cl－＋5H2O或2Fe（OH）3＋3ClO－＋4OH－===2FeO

＋3Cl－＋5H2O。

（2）根据电解法制备，三价铁离子失去电子生成高铁酸根，电极反应式为Fe3＋－3e－＋8OH－===FeO

＋4H2O或Fe（OH）3－3e－＋5OH－===FeO

＋4H2O。

（1）2Fe3＋＋3ClO－＋10OH－===2FeO

＋3Cl－＋5H2O[或2Fe（OH）3＋3ClO－＋4OH－===2FeO

＋3Cl－＋5H2O]

（2）Fe3＋＋8OH－－3e－===FeO

＋4H2O

[或Fe（OH）3＋5OH－－3e－===FeO

＋4H2O]

书写电解池电极方程式的常见失分点

（1）阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。

（2）要确保两极电子转移数目相同，且总反应式注明条件“电解”。

（3）电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。

题组二　金属的腐蚀与防护

5．（2019·

舟山高三选考模拟）钼酸钠和月桂酰肌氨酸的混合液常作为碳素钢的缓蚀剂。

常温下，碳素钢在三种不同介质中的腐蚀速率实验结果如图所示。

A．盐酸的浓度越大，腐蚀速率越快

B．钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度相等时，腐蚀速率最小

C．碳素钢的腐蚀速率不随硫酸的浓度增大而增大，说明反应速率不与c（H＋）成正比

D．对比盐酸和硫酸两条曲线，可知Cl－也会影响碳素钢的腐蚀速率

由酸的浓度对腐蚀速率的影响图可知，盐酸的浓度越大，腐蚀速率越快，A项正确；

由图可知，曲线的最低点腐蚀速率最小，则钼酸钠和月桂酰肌氨酸的浓度相等时，腐蚀速率最小，B项正确；

浓硫酸有强氧化性，能使金属表面形成致密的氧化膜保护层，则硫酸浓度较大时，不能说明腐蚀速率与氢离子浓度的关系，C项错误；

碳素钢在盐酸和硫酸中的腐蚀速率随酸浓度的变化有明显差异，可知Cl－有利于碳素钢的腐蚀，SO

不利于碳素钢的腐蚀，D项正确。

课后达标检测[学生用书P117（单独成册）]

一、选择题

1．下列过程属于化学能转化为电能的是（　　）

A．行人踩踏发电瓷砖（原理是利用行人踩踏地板产生的振动来发电）

B．智能手机电池放电

C．汽车发电机中汽油燃烧

D．氢氧化钠与盐酸反应

A选项，动能转化为电能，错误；

B选项，化学能转化为电能，正确；

C选项，化学能转化为动能，错误；

D选项，化学能转化为热能，错误。

2．下列说法正确的是（　　）

A．煤是无机化合物，天然气和石油是有机化合物

B．利用化石燃料燃烧放出的热量使水分解产生氢气，是氢能开发的研究方向

C．化学电源放电、植物光合作用都发生化学变化，并伴随能量的转化

D．若反应过程中断开化学键放出的能量大于形成化学键所吸收的能量，则反应放热

A项，煤是有机化合物，A错误；

B项，利用太阳能的光解产生氢气是氢能开发的研究方向，B错误；

D项，若化学过程中断开化学键吸收的能量大于形成化学键放出的能量，则反应吸热，D错误。

3．下列电池工作时，O2在正极放电的是（　　）

A.锌锰电池

B.氢燃料电池

C.铅蓄电池

D.镍镉电池

锌锰电池，正极反应：

2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－，MnO2在正极放电，A错误。

氢燃料电池，正极反应（酸性条件下）：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O，O2在正极放电，B正确。

铅蓄电池，正极反应：

PbO2＋4H＋＋SO

＋2e－===PbSO4＋2H2O，PbO2在正极放电，C错误。

镍镉电池，正极反应：

NiOOH＋H2O＋e－===Ni（OH）2＋OH－，NiOOH在正极放电，D错误。

4．下列有关金属的腐蚀与防护的说法中，不正确的是（　　）

A．温度升高，金属腐蚀速率加快

B．在铁管外壁上镀锌可防止其被腐蚀

C．金属被腐蚀的本质是金属发生了氧化反应

D．将钢闸门与直流电源的正极相连可防止其被腐蚀

温度升高，金属的腐蚀速率加快，A正确；

锌比铁活泼，破损后锌被腐蚀而铁被保护，B正确；

金属被腐蚀的过程是金属失去电子被氧化的过程，C正确；

防止钢闸门被腐蚀应将其与直流电源的负极相连，D不正确。

5．化学与生产、生活息息相关，下列叙述错误的是（　　）

A．铁表面镀锌可增强其抗腐蚀性

B．用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料可减少白色污染

C．大量燃烧化石燃料是造成雾霾天气的一种重要因素

D．含重金属离子的电镀废液不能随意排放

铁表面镀锌，发生电化学腐蚀时，Zn作负极，失去电子发生氧化反应；

Fe作正极，O2、H2O在其表面得到电子发生还原反应，铁受到保护，A正确。

聚乳酸塑料能自行降解，聚乙烯塑料则不能，因此用聚乙烯塑料代替聚乳酸塑料，将加剧白色污染，B不正确。

燃烧化石燃料时，产生大量烟尘、CO等有害物质，是造成雾霾天气的原因之一，C正确。

重金属离子有毒性，含有重金属离子的电镀废液随意排放，易引起水体污染和土壤污染，应进行处理达标后再排放，D正确。

6．相同材质的铁在下列情形下最不易被腐蚀的是（　　）

A、D均可由Fe、Cu构成原电池而加速铁的腐蚀；

在B中，食盐水提供电解质溶液环境，炒锅和铁铲都是铁碳合金，符合原电池形成的条件，铁是活泼金属作负极，易被腐蚀；

C中铜镀层把铁完全覆盖，构不成原电池而不被腐蚀。

7.

利用如图装置进行实验，开始时，左右两管液面相平，密封好放置一段时间。

下列说法正确的是（　　）

A．左管中O2得到电子，右管中H＋得到电子

B．一段时间后，左管液面低于右管液面

C．a、b两处具有相同的电极反应式：

Fe－3e－===Fe3＋

D．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小

选A。

左管中铁丝发生吸氧腐蚀，O2得电子，右管中铁丝发生析氢腐蚀，H＋得电子，A项正确；

左管中吸收氧气，压强减小，右管中析出氢气，压强增大，故一段时间后，左管液面上升，右管液面下降，左管液面高于右管液面，B项错误；

a、b两处铁丝均作负极，电极反应式均为Fe－2e－===Fe2＋，C项错误；

左管中O2得电子，发生反应：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－，故a处溶液c（OH－）增大，pH增大，右管中H＋得电子，发生反应：

2H＋＋2e－===H2↑，b处溶液c（H＋）减小，pH增大，D项错误。

8．将反应IO

＋5I－＋6H＋3I2＋3H2O设计成如下图所示的原电池。

开始时向甲烧杯中加入少量浓硫酸，电流计指针发生偏转，一段时间后，电流计指针回到零，再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶液，电流计指针再次发生偏转。

下列判断不正确的是（　　）

A．开始加入少量浓硫酸时，乙中石墨电极上发生氧化反应

B．开始加入少量浓硫酸时，同时在甲、乙烧杯中都加入淀粉溶液，只有乙烧杯中溶液变蓝

C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态

D．两次电流计指针偏转方向相反

开始加入少量浓硫酸时，由氧化还原反应方程式可知，反应正向进行，KI是还原剂，KIO3是氧化剂，故甲为正极区，甲中石墨作正极，得电子发生还原反应，电极反应式为2IO

＋10e－＋12H＋===I2＋6H2O，乙为负极区，乙中石墨作负极，失电子发生氧化反应，电极反应式为10I－－10e－===5I2，两烧杯中均有I2生成，在甲、乙两烧杯中都加入淀粉溶液，两烧杯中的溶液均变蓝，A正确，B错误；

电流计读数为零时，表明反应达到化学平衡状态，C正确；

由氧化还原反应方程式可知，电流计指针读数为零，反应达到平衡状态，此时再向甲烧杯中滴入几滴浓NaOH溶液，则消耗了H＋，原氧化还原反应的平衡逆向移动，电流计指针的偏转方向相反，D正确。

9.

在一块表面无锈的铁片上滴食盐水，放置一段时间后看到铁片上有铁锈出现。

铁片腐蚀过程中发生的总化学方程式：

2Fe＋2H2O＋O2===2Fe（OH）2，Fe（OH）2进一步被氧气氧化为Fe（OH）3，再在一定条件下脱水生