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第六章第二讲原电池新型化学电源.doc 1.94 MB
第六章第三讲.ppt 13.63 MB
第六章第三讲电解池金属腐蚀与防护.doc 1.82 MB
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第六章第一讲.ppt 11.11 MB
第六章第一讲化学能与热能.doc 1.33 MB
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第六章突破全国卷专题讲座(五)　新型化学电源的高考命题视角及解题指导.doc 164.50 KB
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　　突破全国卷专题讲座(五)　新型化学电源的高考命题
　　视角及解题指导[学生用书P153]
　　新型化学电源是高考中每年必考的知识点，随着全球能源逐渐枯竭，研发、推广新型能源迫在眉睫，因此，化学中的新型电源成为科学家研究的重点方向之一，也成了高考的高频考点。高考中的新型化学电源，有“氢镍电池”“高铁电池”“锌锰碱性电池”“海洋电池”“燃料电池”“锂离子电池”“银锌电池”“纽扣电池”等，一般具有高能环保、经久耐用、电压稳定、比能量(单位质量释放的能量)高等特点。由于该类试题题材广、信息新、陌生度大，因此许多考生感觉难度大。虽然该类试题貌似新颖，但应用的解题原理还是原电池的知识，只要细心分析，实际上得分相对比较容易。
　　题型一　新型电池的正负极的判断
　　该类电池一般会告诉相应的反应物、生成物或反应方程式，只要根据元素的常见价态去判断即可：
　　新型电池中负极材料元素化合价升高的物质发生氧化反应的物质正极材料元素化合价降低的物质发生还原反应的物质
　　题型二　书写新型电池的电极反应式
　　第一步　分析物质得失电子情况，据此确定正、负极上发生反应的物质。
　　第二步　分析电极反应生成的物质是否跟电解质溶液中的离子发生反应。
　　第三步　写出比较容易书写的电极反应式。
　　第四步　若有总反应式，可用总反应式减去第三步中的电极反应式，即得另一极的电极反应式。
　　题型三　新型电池充放电时各物质变化的判断
　　电池充电的实质是把放电时发生的变化再复原的过程，即放电是原电池、充电是电解的过程，如铅蓄电池放电、充电的变化为
　　放电时　　　　　　　　充电时
　　负极：Pb―→PbSO4――→对应阴极：PbSO4―→Pb
　　正极：PbO2―→PbSO4――→对应阳极：PbSO4―→PbO2
　　解决该类题目时，先分清原电池放电时的正、负极，再根据电池充电时阳极接正极、阴极接负极的原理进行分析。
　　题型四　新型电池中离子的移动方向
　　原电池中均存在阴离子移向负极、阳离子移向正极。这是因为负极失电子，生成大量阳离子积聚在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。虽然从微观上讲不参与电极反应的离子发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。
　　题型五　电化学与化学实验有机融合
　　电化学知识中会涉及对电极材料、电解液中的离子等进行分析，因而就容易与化学实验融合在一起进行考查，如电解液的制备、净化，电极反应产物的检验，电化学装置的设计等，提高了试题的综合度。
　　题型六　在元素推断等知识中渗透电化学内容
　　物质推断、氧化还原反应、化学反应速率与化学平衡等知识是高考考查的重点内容，为了拓展知识考查的宽度，体现学科知识的密切相关性，故常在该类问题中设计一些简单的电化学知识。
　　题型七　原电池与化学平衡移动相碰撞
　　将自发进行的氧化还原反应设计成原电池，根据阴、阳离子向电池的负极、正极移动来考查化学平衡移动原理和原电池原理。
　　1．(2016•甘肃高三模拟)下图所示是一种酸性燃料电池酒精检测仪，具有自动吹气流量侦测与控制的功能，非常适合进行现场酒精检测。下列说法不正确的是(　　)
　　A．电流由O2所在的铂电极流出
　　B．O2所在的铂电极处发生还原反应
　　C．该电池的负极反应式为CH3CH2OH＋3H2O－12e－===2CO2↑＋12H＋
　　D．微处理器通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量
　　解析：选C。A.氧气在反应中得到电子，则氧气在正极通入，即电流由O2所在的铂电极流出，A正确；B.正极得到电子，则O2所在的铂电极处发生还原反应，B正确；C.负极失去电子，发生氧化反应，则该电池的负极反应式为CH3CH2OH－4e－＋H2O===CH3COOH＋4H＋，C错误；D.酒精含量越高，产生的电流越大，则微处理器可通过检测电流大小而计算出被测气体中酒精的含量，D正确。
　　2．(2016•浙江五校联考)海洋电池是一种以铝合金为电池负极，金属(Pt、Fe)网为正极，以海水为电解质溶液的新型电池。它靠海水中的溶解氧与铝反应而产生电能，科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构。海水中只含有0.5%的溶解氧。不放入海洋时，铝极就不会在空气中被氧化，可以长期储存。用时，把电池放入海水中，便可供电，电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常更换电池的麻烦。即使更换，也只是换一块铝合金板，电池总反应式：4Al＋3O2＋6H2O===4Al(OH)3↓。下列说法错误的是(　　)
　　A．负极铝被氧化
　　B．海水温度升高，电池反应速率可能加快
　　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．iPhone 6s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
　　解析：选B。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．下列有关电化学知识的描述正确的是(　　)
　　A．任何氧化还原反应都可设计成原电池
　　B．某原电池反应为Cu＋2AgNO3===Cu(NO3)2＋2Ag，装置中的盐桥可以装有含琼胶的KCl饱和溶液
　　C．因为铁的活泼性强于铜，所以将铁、铜用导线连接后放入浓硝酸中，若能组成原电池，必是铁作负极、铜作正极
　　D．理论上，任何能自发进行的且能放出能量的氧化还原反应都可设计成原电池
　　解析：选D。理论上，任何能自发进行且放出能量的氧化还原反应都可设计成原电池，故A错、D正确；B项中会发生反应：KCl＋AgNO3===AgCl↓＋KNO3，生成的AgCl会使盐桥中溶液的导电性减弱，所以不能使用KCl饱和溶液，可换成KNO3饱和溶液，B错；铁遇到冷的浓硝酸会发生钝化，构成原电池时铁作正极、铜作负极，C错。
　　3．(2014•高考北京卷)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
　　解析：选B。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＋＋SO2－4＋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．下面是几种常见的化学电源示意图，有关说法不正确的是(　　)
　　A．上述电池分别属于一次电池、二次电池和燃料电池
　　B．干电池在长时间使用后，锌筒被破坏
　　C．铅蓄电池工作过程中，每通过2 mol电子，负极质量减轻207 g
　　D．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源
　　解析：选C。在干电池中，Zn作负极，被氧化，B正确。氢氧燃料电池不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内，且工作的最终产物是水，故氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源，D正确。C项忽略了硫酸铅在该极上析出，该极质量应该增加而非减小，C不正确。
　　5．一种新型环保电池是采用低毒的铝合金(丢弃的易拉罐)、家庭常用的漂白水、食盐、氢氧化钠(化学药品店常见试剂)等原料制作的。电池的总反应方程式为2Al＋3ClO－＋2OH－===3Cl－＋2AlO－2＋H2O。下列说法不正确的是(　　)
　　A．该电池的优点是电极材料和电解质用完后方便更换
　　B．该电池发生氧化反应的是金属铝
　　C．电极的正极反应式为3ClO－＋3H2O＋6e－===3Cl－＋6OH－
　　D．当有0.1 mol Al完全溶解时，流经电解质溶液的电子个数为1.806×1023
　　解析：选D。该电池所用材料都是生活中常见的，电极材料和电解质用完后方便更换，A正确；金属铝是原电池的负极，发生氧化反应，B正确；在正极上发生还原反应，电极反应为3ClO－＋3H2O＋6e－===3Cl－＋6OH－，C正确；电子只能流经导线，不能流经电解质溶液，D不正确。
　　6．利用生活中常见的材料可以进行很多科学实验，甚至制作出一些有实际应用价值的装置来，下图就是一个用废旧材料制作的可用于驱动玩具的电池的示意图。该电池工作时，有关说法正确的是(　　)
　　第三讲　电解池　金属腐蚀与防护
　　[2017高考导航]
　　考纲要求 真题统计 命题趋势
　　1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。
　　2．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。 2015，卷Ⅱ 28T(2)；
　　2014，卷Ⅰ 27T(4)；
　　2014，卷Ⅱ 27T(3) 　　预计2017年高考仍将重点考查电解池的工作原理，如阴阳极的判断、电极反应式的书写及溶液pH的变化等；借助电解原理进行的工业实际问题如新材料的制取等。复习备考时应注重电解原理的实质，从氧化还原反应的角度认识电化学，注重与元素化合物、有机化学、电解质溶液、化学实验设计、新能源等知识的联系。
　　考点一　电解原理[学生用书P145]
　　一、电解
　　使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能。
　　二、电解池
　　1．电解池的构成条件
　　(1)有与电源相连的两个电极。
　　(2)两个电极插入电解质溶液(或熔融盐)中。
　　(3)形成闭合回路。
　　2．电极名称及电极反应式
　　以用惰性电极电解CuCl2溶液为例：
　　总反应方程式：CuCl2=====电解Cu＋Cl2↑。
　　3．电解池中电子和离子的移动
　　(1)电子：从电源负极流出后，流向电解池阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。
　　(2)离子：阳离子移向电解池的阴极，阴离子移向电解池的阳极。
　　三、阴、阳极的判断及电极反应式的书写
　　1．判断电解池的阴、阳极
　　(1)根据外接电源的正、负极判断
　　电源正极连接阳极；电源负极连接阴极。
　　(2)根据电极产物判断
　　电极溶解、逸出O2(或电极区变酸性)或逸出Cl2的为阳极；析出金属、逸出H2(或电极区变碱性)的为阴极。
　　2．电极反应式的书写步骤
　　(1)分析电解质水溶液的组成：找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。
　　(2)排出阴、阳两极的放电顺序
　　①阳极
　　活性电极(Zn、Fe、Cu等)：电极材料失电子；
　　惰性阳极(Pt、Au、石墨等)：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根。
　　②阴极
　　Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸中)>Fe2＋>Zn2＋。
　　(3)写出两极电极反应式
　　①阳极：活性电极失去电子生成相应的金属阳离子；溶液中的阴离子失去电子生成相应的单质或高价态化合物。
　　②阴极：溶液中的阳离子得到电子生成相应的单质或低价态化合物。
　　(4)写出电解总反应式
　　在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应的化学方程式或离子方程式。
　　1．分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)。
　　电解质
　　(水溶液) 电极反应式 被电
　　解的
　　物质 总化学方程式
　　或离子方程式 电解
　　质浓
　　度变
　　化 溶液
　　pH
　　变化 电解质溶
　　液复原
　　方法
　　含氧酸
　　(如
　　H2SO4) 　阳极： ____________________________________　
　　阴极：________________________________________________　 加______
　　强碱(如
　　NaOH) 　阳极： ____________________________________________________________　
　　阴极： ____________________________________________________________　 加______