资源描述
,微型专题,2,原电池与电解,专题,1,化学反应与能量改变,1/45,学习目标定位,1.,会判断原电池正、负极。,2.,会正确书写原电池电极反应式。,3.,会正确区分判断原电池和电解池。,4.,熟知电解规律及其应用。,2/45,一、原电池原理及其应用,1.,原电池组成及正、负极判断,例,1,将镁条和铝条平行插入一定浓度氢氧化钠溶液中，用导线连接形成原电池。以下相关该装置叙述正确是,A.,因镁比铝活泼，故镁是原电池负极，铝为正极,B.,铝条表面虽有氧化膜，但可无须处理,C.,该电池内、外电路中，电流均由电子定向移动形成,D.,铝是电池负极，工作时溶液中会马上有白色沉淀生成,答案,解析,3/45,解析,判断原电池正、负极时只考虑两极活泼性，没有注意电极能否与电解质溶液反应，易错选,A,。,A,项，因,Al,易与,NaOH,溶液反应，,Al,失电子，铝为负极；,B,项，,Al,2,O,3,能与,NaOH,溶液反应，故无须处理；,C,项，内电路靠阴、阳离子定向移动形成电流；,D,项，电池刚开始工作时,NaOH,过量，故,Al,反应后在溶液中是以,形式存在，而无沉淀。,4/45,易错辨析,判断原电池正、负极，不能单纯看金属活泼性，还要考虑电解质溶液性质，一样电极在不一样电解质溶液中显现出不一样性质。如本题镁、铝电极，在酸性溶液中，镁是负极，而在氢氧化钠溶液中，铝是负极，镁是正极；又如铁、铜电极在盐酸中，铁是负极，铜是正极，而在浓硝酸中，铁是正极，铜是负极。,5/45,答案,解析,2.,正确书写或判断电极反应式,例,2,燃料电池是燃料,(,如,CO,、,H,2,、,CH,4,等,),跟氧气,(,或空气,),反应将化学能转变为电能装置。下面关于甲烷燃料电池,(KOH,溶液为电解质溶液,),说法正确是,A.,负极电极反应式为,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,B.,负极电极反应式为,CH,4,8OH,8e,=CO,2,6H,2,O,C.,伴随放电进行，溶液,pH,值不变,D.,放电时溶液中,OH,向负极移动,6/45,解析,因为正、负极不分，易错选,A,；,不考虑介质碱性条件，误认为甲烷在负极反应生成,CO,2,，易错选,B,。,燃料在负极上失电子发生氧化反应，甲烷燃烧能生成二氧化碳和水，二氧化碳和氢氧化钾反应生成碳酸钾，所以负极电极反应式为,CH,4,10OH,8e,=,7H,2,O,，,A,、,B,项错误；,该电池总反应为,CH,4,2O,2,2KOH=K,2,CO,3,3H,2,O,，故伴随放电进行，溶液碱性逐步减弱，,C,项错误；,放电时，,OH,向负极移动，,D,项正确。,7/45,易错警示,在书写原电池电极反应式或判断其正误时，一要看清正、负极，二要注意电解质溶液性质对电极产物影响。,8/45,答案,解析,3.,原电池原理多角度考查,例,3,热激活电池可用作火箭、导弹工作电源。一个热激活电池基本结构如图所表示，其中作为电解质无水,LiClKCl,混合物受热熔融后，电池即可瞬间输出电能。该电池总反应为,PbSO,4,2LiCl,Ca=CaCl,2,Li,2,SO,4,Pb,。以下相关说法正确是,A.,正极反应式：,Ca,2Cl,2e,=CaCl,2,B.,放电过程中，,Li,向负极移动,C.,每转移,0.1 mol,电子，理论上生成,20.7 g Pb,D.,常温下，在正、负极间接上电流计，指针不偏转,9/45,解析,正极发生还原反应，故为,PbSO,4,2e,=Pb,A,项错误；,放电过程为原电池，故阳离子向正极移动，,B,项错误；,每转移,0.1 mol,电子，生成,0.05 mol Pb,为,10.35 g,，,C,项错误；,常温下，电解质不能熔化，不能形成原电池，故指针不偏转，,D,项正确。,10/45,解题指导,本题从多角度考查原电池原理：,(1),判断电极反应类型，负极发生氧化反应，正极发生还原反应；,(2),判断离子迁移方向，电解质溶液中阴离子移向负极，阳离子移向正极；,(3),判断电子流向，电子从负极流出经外电路流向正极；,(4),电极反应式正误判断，要尤其注意电极产物是否与电解质溶液反应。,11/45,教师用书独具,相关链接,1.,图解原电池正、负极判断方法,12/45,尤其提醒,判断一个原电池中正、负极，最根本方法是失电子,(,发生氧化反应,),一极是负极，得电子,(,发生还原反应,),一极是正极。假如给出一个化学方程式判断正、负极，能够直接依据化合价升降来判断，化合价升高、发生氧化反应一极为负极，化合价降低、发生还原反应一极为正极。,13/45,常见电池,负极反应特点,负极反应式,书写方法,锌锰干电池,(Zn|NH,4,Cl|C),负极(Zn)本身失去电子生成阳离子(Zn2),生成阳离子不与电解质溶液成份反应,直接写出负极反应式：,Zn,2e,=Zn,2,2.,依据装置书写原电池电极反应式,(1),先分析题目给定图示装置，确定原电池正、负极上反应物，并标出相同数目电子得失。,(2),负极反应式书写,14/45,铅蓄电池,(Pb|H,2,SO,4,|PbO,2,),负极(Pb)本身失去电子生成阳离子(Pb2),生成阳离子(Pb2)与电解质溶液成份 反应,将,和,进行叠加：,Pb,2e,=PbSO,4,甲烷燃料电池,(Pt|KOH|Pt),负极本身不反应，燃料失去电子被氧化,燃料反应产物与电解质溶液成份有些能反应,将,和,进行叠加：,CH,4,8e,10OH,=,7H,2,O,15/45,(3),正极反应式书写,首先判断在正极发生反应物质：当负极材料与电解质溶液能自发发生化学反应时，在正极上发生电极反应物质是电解质溶液中某种微粒；当负极材料与电解质溶液不能自发发生化学反应时，在正极上发生反应物质是溶解在电解质溶液中,O,2,。,然后再依据详细情况写出正极反应式，在书写时也要考虑正极反应产物是否与电解质溶液反应问题，若参加反应也要书写叠加式。,燃料电池正极反应式,电解质是碱性或中性溶液：,O,2,2H,2,O,4e,=4OH,，电解质是酸性溶液：,O,2,4H,4e,=2H,2,O,。,(4),正、负电极反应式相加得到电池反应总反应方程式。,16/45,3.,依据总反应式书写原电池电极反应式,假如题目给定是总反应式，可分析此反应中氧化反应或还原反应,(,即分析相关元素化合价改变情况,),，再选择一个简单改变情况写电极反应式，另一极电极反应式可直接写或将各反应式看作数学中代数式，用总反应式减去已写出电极反应式即得结果。,以,2H,2,O,2,=2H,2,O,为例，当电解质溶液为,KOH,溶液时电极反应式书写步骤以下：,(1),依据总反应方程式分析相关元素化合价改变情况，确定,2 mol H,2,失掉,4 mol,电子，初步确定负极反应式为,2H,2,4e,=4H,。,17/45,(2),依据电解质溶液为碱性，与,H,不能大量共存，反应生成水，推出,OH,应写入负极反应式中，故负极反应式为,2H,2,4OH,4e,=4H,2,O,。,(3),用总反应式,2H,2,O,2,=2H,2,O,减去负极反应式得正极反应式：,2H,2,O,O,2,4e,=4OH,。,18/45,二、电解原理及其应用,1.,电解问题分析与判断,例,4,近年来，加,“,碘,”,食盐中添加较多是碘酸钾,(KIO,3,),，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极材料，以,KI,溶液为电解液，在一定条件下进行电解，反应化学方程式为,KI,3H,2,O,KIO,3,3H,2,。以下相关说法不正确是,A.,转移,3 mol,电子，理论上可制得,107 g KIO,3,B.,电解时，石墨作阳极，不锈钢作阴极,C.,阳极电极反应式为,I,3H,2,O,6e,=,6H,D.,电解过程中，电解液,pH,减小,答案,解析,19/45,解析,依据电解总反应方程式可知，转移,6 mol,电子，生成,1 mol,碘酸钾，则转移,3 mol,电子，理论上可得到,0.5 mol(,即,107 g)KIO,3,，,A,项正确；,依据电解总反应方程式可知，阳极应为惰性电极，所以电解时石墨作阳极，不锈钢作阴极，,B,项正确；,电解时，阳极发生氧化反应，电极反应式为,I,3H,2,O,6e,=,6H,，,C,项正确；,依据电解总反应方程式可知，电解过程中电解液,pH,基本不变，,D,项错误。,20/45,规律方法,解答电解问题五步分析法,第一步：看。先看清楚电极材料，对于惰性电极如石墨、铂等，不参加阳极氧化反应；对于铜、银等活泼电极，阳极参加电极反应。,第二步：离。写出溶液中全部电离方程式，包含水电离方程式。,第三步：分。将离子分成阳离子组、阴离子组，阳离子向阴极迁移，阴离子向阳极迁移。,第四步：写。按发生还原反应、氧化反应次序写出电极反应式。阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。,第五步：析。依据电极反应式分析电极、电解质溶液改变，并进行相关问题解答。,21/45,2.,阳极材料对电解结果影响,例,5,以等质量铂棒和铜棒作电极，电解硫酸铜溶液，通电一段时间后，其中一极增加质量为,a,g,，此时两极质量差为,答案,解析,A.,B.,C.,D.,22/45,解析,题中只是给出,“,以等质量铂棒和铜棒作电极,”,，应有两种可能：,假如,Cu,作阴极，,Pt,作阳极，本试验为电解硫酸铜溶液，,Cu,棒增重，而,Pt,棒质量不变，所以二者质量差为,a,g,。,假如,Cu,作阳极，,Cu,是活泼电极，,Cu,棒本身参加反应，即,Cu,2e,=Cu,2,，所以,Cu,极减重；,Pt,作阴极，此时溶液中,Cu,2,被还原而使阴极增重，即,Cu,2,2e,=Cu,，综合两极情况后，可得出阴极增加质量数值应等于阳极铜棒失重数值，所以两极质量相差,2,a,g,。,23/45,易错警示,(1),处理电解池相关问题，首先要注意两电极材料是否是活泼性电极。,(2),假如阳极是活泼性电极则电极本身失电子而溶解，溶液中阴离子不放电。,(3),假如阳极是惰性电极，则阳极不参加反应而溶液中阴离子放电。,24/45,解析,由题意可知，,b,电极为阴极，,a,电极为阳极，则铁为阴极，铜为阳极，铜电极反应式为,Cu,2e,=Cu,2,。,3.,电解池中电极反应式书写,例,6,如图所表示，,a,、,b,为石墨电极，通电,一段时间后，,b,极附近显红色。以下说法,不正确是,A.b,电极反应式为,2H,2e,=H,2,B.a,电极反应式为,2Cl,2e,=Cl,2,C.,铜电极反应式为,4OH,4e,=O,2,2H,2,O,D.,铁电极反应式为,Cu,2,2e,=Cu,答案,解析,25/45,规律方法,“,三看,”,法快速书写电极反应式,(1),一看电极材料，若是,(,金、铂除外,),作阳极，金属一定被氧化,(,注意：普通情况下，铁失去电子被氧化为,Fe,2,),。,(2),二看电解质是否参加电极反应。对于碱性电解质，惯用,OH,和,H,2,O,来配平电荷与原子数；对于酸性电解质，惯用,H,和,H,2,O,来配平电荷与原子数。,(3),三看电解物质状态，若是熔融金属氧化物或盐，普通就是金属冶炼。,26/45,教师用书独具,相关链接,1.,电解池中电极反应式书写规律,电解池中电极反应式书写关键是掌握离子放电次序。,(1),阴极与电源负极相连，得电子发生还原反应。其规律有两个：一是电极本身不参加反应；二是电解质溶液中氧化性强阳离子先得电子，如,Ag,Fe,3,Cu,2,H,Pb,2,Sn,2,Fe,2,Zn,2,，要注意金属活动性次序表中铝及铝前面金属离子在溶液中不放电。,27/45,(2),阳极与电源正极相连，失去电子发生氧化反应。其规律有两个：一是若阳极为非惰性电极,(,除铂、金之外金属作电极,),，电极本身失去电子被氧化，电解质溶液中阴离子不参加电极反应；二是若阳极为惰性电极,(,铂、金或非金属作电极,),，电解质溶液中还原性强阴离子失去电子被氧化，如,S,2,I,Br,Cl,OH,含氧酸根。,(3),尤其注意：书写电解池中电极反应式时，要以实际放电离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成份子式。如用惰性电极电解氢氧化钠溶液，阳极发生氧化反应，电极反应式为,4OH,4e,=2H,2,O,O,2,；阴极发生还原反应，电极反应式为,4H,4e,=2H,2,，总反应式表示为,2H,2,O 2H,2,O,2,。,28/45,2.,从电解实质了解电解质溶液复原,(1),电解质电解后加入适当物质能够恢复到电解前状态，加入什么物质要依据电解情况详细判断，关键要搞清楚电解实质。,(2),判断电解后要使电解质溶液恢复到电解前情况，普通依据,“,出来什么、加入什么,”,标准能够准确求解。,(3),尤其注意,“,盐酸,”,处理。因为,“,盐酸,”,是,HCl,水溶液，所以加入盐酸相当于加入了,HCl,和水。,29/45,1.,串联装置中原电池和电解池判断,例,7,关于如图所表示装置说法正确是,A.A,池、,C,池是原电池，,B,池是电解池,B.A,池、,B,池、,C,池都是原电池,C.A,池、,B,池是原电池，,C,池是电解池,D.A,池是原电池，,B,池是电解池，,C,池是电镀池,三、原电池与电解池综合,答案,解析,解析,由图可知，,A,池中,Zn,为负极，,Cu,为正极；,B,池中,C,1,为阳极，,C,2,为阴极；,C,池中,Ag,为阳极，,Cu,为阴极，即在,Cu,上镀银。故整个装置是用一个原电池串联一个电解池和一个电镀池。,30/45,易错辨析,(1),不一样电极多池串联装置中，只有一个池是原电池，其余池为电解池或电镀池。,(2),相对独立多池装置中，有外接电源为电解池，无外接电源可能为原电池。,31/45,2.,一池二用,(,电键,K,控制,),例,8,利用下列图装置进行试验，甲、乙两池均为,1 molL,1,硝酸银溶液，,A,、,B,均为银电极。试验开始先闭合,K,1,，断开,K,2,。一段时间后，断开,K,1,，闭合,K,2,，电流计指针偏转,(,银离子浓度越大氧化性越强,),。以下说法不正确是,A.,闭合,K,1,，断开,K,2,后，,A,电极增重,B.,闭合,K,1,，断开,K,2,后，乙池溶液浓度增大,C.,断开,K,1,，闭合,K,2,后，,A,电极发生氧化反应,D.,断开,K,1,，闭合,K,2,后，,向,B,电极移动,答案,解析,32/45,解析,闭合,K,1,，断开,K,2,后，该装置为电解池，,A,电极为阴极：,Ag,e,=Ag,，,B,电极为阳极：,Ag,e,=Ag,，,A,电极增重；溶液中,向阳极区,(,乙池,),移动，硝酸银浓度增大。断开,K,1,，闭合,K,2,后，电流计指针偏转，说明形成了原电池，乙池中银离子浓度较大，银离子得电子发生还原反应，,B,电极为正极，则,A,电极为负极，发生氧化反应。,33/45,3.,新型二次电池分析,例,9,用吸附了氢气纳米碳管等材料制作二次电池原理如图所表示，以下说法正确是,A.,充电时，阴极电极反应为,Ni(OH),2,OH,e,=NiO(OH),H,2,O,答案,解析,B.,放电时，负极电极反应为,H,2,2e,2OH,=2H,2,O,C.,放电时，,OH,移向镍电极,D.,充电时，将电池碳电极与外电源正极相连,34/45,解析,放电时相当于原电池，负极失去电子，氢气在负极放电，,B,项正确；,放电时,OH,等阴离子向负极移动，结合图示电子流向可确定碳电极为负极，即,OH,向碳电极移动，,C,项错误；,充电时相当于电解池，阴极发生还原反应，,A,项错误；,充电时电池碳电极与外电源负极相连，,D,项错误。,35/45,规律方法,新型电池,“,放电,”“,充电,”,时电极反应式正误判断,(1),新型电池放电,若给出新型电池装置图：先找出电池正、负极，即找出氧化剂和还原剂；再结合电解质确定出还原产物和氧化产物；最终判断对应电极反应式正误。,若给出新型电池总反应式：分析总反应式中各元素化合价改变情况，找出氧化剂及其对应还原产物，还原剂及其对应氧化产物，最终考虑电解质是否参加反应，判断电极反应式正误。,36/45,(2),新型电池充电,充电时阴极电极反应式是该电池放电时负极反应式,“,逆反应,”,。,充电时阳极电极反应式是该电池放电时正极反应式,“,逆反应,”,。,37/45,教师用书独具,相关链接,1.,原电池和电解池比较,装置类别,原电池,电解池,原理,使氧化还原反应中电子转移做定向移动，从而形成电流,使电流经过电解质溶液或熔融电解质而在阴、阳两极引发氧化还原反应过程,装置特点,将化学能转变成电能,将电能转变成化学能,38/45,实例,电极名称,负极,正极,阴极,阳极,反应类型,氧化反应,还原反应,还原反应,氧化反应,反应特征,自发氧化还原反应(主动),借助电流,(,被动,),39/45,电极判断,由电极本身决定,正极：流入电子,负极：流出电子,由外电源决定,阳极：连电源正极,阴极：连电源负极,电子流向,负极,外电路,正极,电解池阳极,电源正极电源负极,电解池阴极,离子移动,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,40/45,2.,多池串联装置中电池类型判断,(1),直接判断,非常直观显著装置，如燃料电池、铅蓄电池等在电路中存在时，则其它装置为电解池。以下列图，,A,为原电池，,B,为电解池。,41/45,(2),依据电池中电极材料和电解质溶液判断,原电池普通是两种不一样金属电极或一个为金属电极，另一个以碳棒作电极；而电解池则普通都是两个惰性电极，如两个铂电极或两个碳棒。原电池中电极材料和电解质溶液之间能发生自发氧化还原反应，电解池电极材料普通不能和电解质溶液自发反应。以下列图中，,B,为原电池，,A,为电解池。,42/45,(3),依据电极反应现象判断,在一些装置中依据电极反应或反应现象可判断电极，并由此判断电池类型，如图。,若,C,极溶解，,D,极上析出,Cu,，,B,极附近溶液变红，,A,极上放出黄绿色气体，则可知乙是原电池，,D,是正极，,C,是负极；甲是电解池，,A,是阳极，,B,是阴极。,B,、,D,极发生还原反应，,A,、,C,极发生氧化反应。,43/45,3.,多池串联装置中数据处理,原电池和电解池综合装置相关计算根本依据就是电子转移守恒，分析时要注意两点：,串联电路中各支路电流相等；,并联电路中总电流等于各支路电流之和。在此基础上分析处理其它各种数据。,右,图中，装置甲是原电池，装置乙是电解池，若电路中有,0.2 mol,电子转移，则,Zn,溶解,6.5 g,，,Cu,电极上析出,H,2,2.24 L(,标准情况,),，,Pt,电极上析出,Cl,2,0.1 mol,，,C,电极上析出,Cu 6.4 g,。甲池中,H,被还原，产生,H,2,，负极,Zn,被氧化生成,ZnSO,4,，,pH,变大；乙池中是电解,CuCl,2,溶液，电解后再加入适量,CuCl,2,固体可使溶液复原。,44/45,本课结束,45/45,
展开阅读全文
浙ICP备2021020529号-1 | 浙B2-20240490 
