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第四章 章末復(fù)習(xí) 課件(共34張PPT) 2023-2024學(xué)年高二化學(xué)人教版(2019)選擇性必修1

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第四章 章末復(fù)習(xí) 課件(共34張PPT) 2023-2024學(xué)年高二化學(xué)人教版(2019)選擇性必修1

資源簡介

(共34張PPT)
第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能
章末復(fù)習(xí)
1. 通過系統(tǒng)思想和方法梳理基礎(chǔ)知識,能分析、解釋原電池和
電解池的工作原理,金屬腐蝕原理,明晰電化學(xué)認(rèn)知模型。
2. 在實際問題解決中認(rèn)識電化學(xué)原理的廣泛應(yīng)用。能利用相關(guān)
信息分析化學(xué)電源、電解、電鍍、電冶金和金屬防護(hù)等。
3. 通過復(fù)習(xí)與提高,提升對電極反應(yīng)書寫,新型電源和串聯(lián)電
池的分析能力。
知識點一:原電池
1.原電池的形成條件
(1)有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。
(2)有兩種活動性不同的能導(dǎo)電的電極。
(3)兩極相連形成閉合回路。
2.原電池的工作原理(鋅銅原電池)
CuSO4溶液
Zn
Cu
ZnSO4溶液
e-
鋅片:Zn-2e-===Zn2+
銅片:Cu2++2e-===Cu
總反應(yīng):
Cu2++Zn===Cu+Zn2+
(還原反應(yīng))
(氧化反應(yīng))
3.原電池的應(yīng)用
(1)比較金屬的活動性強(qiáng)弱
(2)加快氧化還原反應(yīng)的速率
(3)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)
知識點二:化學(xué)電源
1.一次電池
放電后不可再充電的電池,也叫干電池,如堿性鋅錳電池。
2.二次電池
放電后可以再充電而反復(fù)使用的電池,又稱可充電電池或蓄電池。
化學(xué)能
電能
放電
充電
3.燃料電池
一種連續(xù)將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。
[燃料電池的規(guī)律]
①燃料做負(fù)極,助燃劑氧氣為正極
②電極材料一般不參加化學(xué)反應(yīng),只起傳導(dǎo)電子的作用。
知識點三:化學(xué)電源電極反應(yīng)式的書寫總結(jié)
②正極:陽離子得到電子生成單質(zhì)或O2得到電子,若反應(yīng)物是O2,則:
電解質(zhì)溶液呈堿性或中性:O2+2H2O+4e-=4OH-;
電解質(zhì)溶液呈酸性:O2+4H++4e-=2H2O。
③總反應(yīng)式:正、負(fù)電極反應(yīng)式在得失電子相等的前提下相加得到電池反應(yīng)的總方程式。
1.根據(jù)裝置書寫電極反應(yīng)式
先分析題目給定的圖示裝置,確定原電池正、負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)。
①負(fù)極:活潑金屬或燃料失去電子生成陽離子;若電解質(zhì)溶液中的陰離子與生成的陽離子不共存,則該陰離子應(yīng)寫入負(fù)極反應(yīng)式。
2.給出總反應(yīng)式,寫電極反應(yīng)式
若給定的是總反應(yīng)式,可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即有關(guān)
元素的化合價變化情況),先寫出反應(yīng)相對較簡單的一極的電極反應(yīng)式,
另一極的電極反應(yīng)式可用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式,即得結(jié)果。
3.可充電電池電極反應(yīng)式的書寫
在書寫可充電電池電極反應(yīng)式時,要明確電池和電極,放電時為原電池,
充電為放電的逆過程。
①放電時的負(fù)極與充電時的陽極均發(fā)生氧化反應(yīng),對應(yīng)元素化合價升高。
②放電時的正極與充電時的陰極均發(fā)生還原反應(yīng),對應(yīng)元素化合價降低。
(4)電極反應(yīng)式的書寫過程歸納
①列物質(zhì),標(biāo)得失:根據(jù)負(fù)極(陽極)發(fā)生氧化反應(yīng),正極(陰極)發(fā)生還原反應(yīng),
判斷出電極的產(chǎn)物,分析得失電子的數(shù)目,利用得失電子守恒配平。
②選離子,配電荷:根據(jù)溶液的酸堿性選擇合適的離子,確保電極產(chǎn)物能在電
解質(zhì)溶液中穩(wěn)定存在,然后利用電荷守恒進(jìn)行配平。
③巧用水,配個數(shù):通常介質(zhì)為水溶液,根據(jù)需要選擇水為反應(yīng)物或生成物,利
用質(zhì)量守恒進(jìn)行配平。
知識點四:電解池
1.電解池:
2.電解池構(gòu)成
直流電源
兩個電極
電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)
形成閉合回路
3.電解:
使電流通過熔融電解質(zhì)或電解質(zhì)溶液,在陽極、陰極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。
將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。
4.電解原理:
直流電源


e-
e-
陽極
陰極
氧化反應(yīng)
還原反應(yīng)
陽離子遷移方向
陰離子遷移方向
5.離子放電順序:
(1)陰極放電順序(陽離子得電子能力)
Ag+>Hg2+> Fe3+> Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+ >H+(水)>Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+
活性金屬電極
>S2->I->Br->Cl->OH->非還原性含氧酸根>F-
(2)陽極放電順序
(陰離子失電子能力)
6.電解池電極反應(yīng)式的書寫
看電極→找離子→分陰陽→排順序→寫反應(yīng)
7.電解類型
(用惰性電極電解某電解質(zhì)的水溶液)
電解質(zhì)組成特點 實例 電解質(zhì)濃度變化 pH 復(fù)原需加入
分解電解質(zhì)型
電解水型
放氫生堿型
放氧生酸型
無氧酸(除HF)
不活潑金屬無氧酸鹽
HCl
CuCl2
可溶性強(qiáng)堿
活潑金屬含氧酸鹽
NaOH
H2SO4
含氧酸
Na2SO4
活潑金屬無氧酸鹽
NaCl
不活潑金屬含氧酸鹽
CuSO4
增大
增大
增大
不變

減小
減小



氯化氫
氯化銅
氯化氫
氧化銅
減小
減小
增大
增大
增大
增大
減小
知識點五:電解原理的應(yīng)用
1.電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)
離子交換膜法電解飽和食鹽水原理示意圖
陽極:2Cl--2e-===Cl2↑
陰極:2H2O+2e-===H2↑+2OH-
總反應(yīng):2NaCl+2H2O===Cl2↑+H2↑+2NaOH
電解
2Cl-+2H2O===Cl2↑+H2↑+2OH-
電解
2.電鍍
(1)電鍍池的構(gòu)成:
陰極:待鍍金屬——鍍件
陽極:鍍層金屬(如Cr、Ni、Ag和合金)
電解質(zhì)溶液:含有鍍層金屬陽離子的電解質(zhì)溶液——電鍍液
(2)特點:
一多:陰極上有鍍層金屬沉積
一少:陽極上鍍層金屬溶解
一不變:電解質(zhì)溶液濃度不變
3.電解精煉銅
電解質(zhì)溶液濃度減小,
因為mCu(溶解)< mCu(析出)
4.電冶金
Mn++ne-===M。
NaCl— Na MgCl2—Mg Al2O3—Al
知識點六:金屬的腐蝕
1.本質(zhì)
金屬原子失去電子被氧化的過程。
2.分類 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕
條件
電流
現(xiàn)象
本質(zhì)
影響因素
聯(lián)系
金屬或合金與氧化劑直接接觸
不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸
無電流產(chǎn)生
有微弱電流產(chǎn)生
金屬被腐蝕
較活潑金屬被腐蝕
M ne =Mn+
M ne =Mn+
與氧化劑的氧化性及溫度等有關(guān)
與電解質(zhì)溶液的酸堿性及金屬活動性等有關(guān)
兩者往往同時發(fā)生,但電化學(xué)腐蝕更普遍。
類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕
條件
電極反應(yīng) 負(fù)極
正極
總反應(yīng)式
聯(lián)系 更普遍
水膜酸性較強(qiáng)
水膜酸性很弱或呈中性
Fe-2e-===Fe2+
吸氧腐蝕
2H++2e-===H2↑
O2+2H2O+4e-===4OH-
Fe+2H+===Fe2++H2↑
2Fe+O2+2H2O===2Fe(OH)2
3.電化學(xué)腐蝕
知識點七:金屬的防護(hù)
1.改變金屬材料的組成
2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層
3.電化學(xué)防護(hù)
犧牲陽極法
原電池原理
正極:被保護(hù)金屬
外加電流法
電解池原理
陰極:被保護(hù)金屬
【考點一】燃料電池電極反應(yīng)式的書寫
【例1】科學(xué)家制造出一種使用固體電解質(zhì)的燃料電池,其效率更高,可用于航天航空。如圖所示裝置中,以稀土金屬材料電極作惰性電極,在電極上分別通入CH4和空氣,其中固體電解質(zhì)是摻雜了Y2O3的ZrO2固體,它在高溫下能傳導(dǎo)O2-(O2+4e-=2O2-)。
c電極為該燃料電池的      ,
d電極上的電極反應(yīng)式為           。
CH4+4O2--8e-==CO2+2H2O
正極
【方法歸納】
書寫燃料電池電極反應(yīng)式的基本步驟
(1)第一步:寫出電池總反應(yīng)式。
(2)第二步:寫出電池的正極反應(yīng)式。①酸性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式:O2+4H++4e-=2H2O。
②堿性電解質(zhì)溶液環(huán)境下電極反應(yīng)式:O2+2H2O+4e-=4OH-。
③固體電解質(zhì)(高溫下能傳導(dǎo)O2-)環(huán)境下電極反應(yīng)式:O2+4e-=2O2-。
④熔融碳酸鹽(如熔融K2CO3)環(huán)境下電極反應(yīng)式:O2+2CO2+4e-=2
(3)第三步:根據(jù)電池總反應(yīng)式和正極反應(yīng)式寫出電池的負(fù)極反應(yīng)式。
1.用兩根鉑絲作電極插入KOH溶液中,再分別向兩極通入甲烷氣體和氧氣,可形成燃料電池,該電池放電時發(fā)生的反應(yīng)為CH4+2KOH+2O2=K2CO3+3H2O,下列說法錯誤的是(  )
A.通甲烷的一極為負(fù)極,通氧氣的一極為正極
B.放電時,通入O2一極附近溶液的pH升高
C.放電一段時間后,KOH的物質(zhì)的量不發(fā)生變化
C
[練一練]
【考點二】“三池”的比較和聯(lián)系
【例1】下列圖示中關(guān)于銅電極的連接錯誤的是(  )
C 
1.將Fe片和Zn片放入盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中,
如圖所示。最先觀察到變?yōu)榧t色的區(qū)域為 (  )
A.Ⅰ和Ⅲ B.Ⅰ和Ⅳ C.Ⅱ和Ⅲ D.Ⅱ和Ⅳ
B
【方法歸納】
區(qū)分原電池、電解池、電鍍池方法:首先看有無外接電源:①若無則可能是原電池,然后按照原電池形成條件分析判定(看電極材料、電解質(zhì)溶液,是否形成閉合回路等)。②若有外接電源,兩極插入電解質(zhì)溶液中,當(dāng)電解質(zhì)溶液中含陽極金屬離子時則為電鍍池,否則為電解池。
[練一練]
【考點三】電化學(xué)組合裝置的分析
【例1】儲氫材料是當(dāng)前新能源領(lǐng)域研究的一類熱門材料。在一定條件下,以Cu-Zn原電池作電源,利用下圖所示裝置可實現(xiàn)有機(jī)物的儲氫,下列有關(guān)說法正確的是(  )
A.在Cu-Zn原電池裝置工作時,鹽橋內(nèi)的Cl-
向銅電極一端移動
B.電極C為陽極,在電極D上發(fā)生還原反應(yīng)
C.氣體X的主要成分是H2
D.H+透過高分子膜從右室進(jìn)入左室,在電極C上發(fā)生還原反應(yīng)
D
【方法歸納】
判斷“多池組合”中裝置的種類
(1)直接判斷
非常直觀明顯的裝置,如燃料電池、鉛酸蓄電池等在電路中為原電池,則其他裝置為電解池。如下圖,A為原電池,B為電解池。
【方法歸納】
(2)根據(jù)電池中的電極材料判斷
原電池一般是兩種不同的金屬電極或一種金屬電極、一種導(dǎo)電的非金屬電極;而電解池則一般是兩個惰性電極,如兩個鉑電極或兩個石墨棒。
(3)根據(jù)電池中的電解質(zhì)溶液判斷
原電池中的負(fù)極材料和電解質(zhì)溶液之間一般能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng),電解池的電極材料一般不能和電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)。如下圖,B為原電池,A為電解池。
【方法歸納】
(4)根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷
在某些裝置中,根據(jù)電極反應(yīng)或反應(yīng)現(xiàn)象可判斷電極類型,并由此判斷裝置類型。如下圖,若C極溶解,D極上析出Cu,B極附近溶液變紅,A極上放出黃綠色氣體,則可知乙是原電池,D是正極,C是負(fù)極;甲是電解池,A是陽極,B是陰極。B、D極發(fā)生還原反應(yīng),A、C極發(fā)生氧化反應(yīng)。
[練一練]
1.如圖A為堿性硼化釩(VB2)—空氣電池示意圖,兩極用離子交換膜隔開,VB2放電時生成兩種氧化物。若用該電池為電源,用惰性電極電解硫酸銅溶液,實驗裝置如圖B所示。則下列說法錯誤的是( )
A.堿性硼化釩(VB2)—空氣電池中使用陰離子交換膜
B.外電路中電子由VB2電極流向c電極
C.電解過程中,b電極表面產(chǎn)生的氣體可以收集后充入A池中的電極循環(huán)利用
D.VB2電極發(fā)生的電極反應(yīng)為2VB2-22e-+11H2O=V2O5+2B2O3+22H+
D
【考點四】有關(guān)電化學(xué)的計算
【例1】一種利用LiCl、Li2CO3制備金屬鋰的裝置如圖所示,
下列說法正確的是( )
A.電極M應(yīng)與電源負(fù)極相連
B.每產(chǎn)生22.4LCl2,將有2molLi+
通過隔膜
C.隔膜右電極室每產(chǎn)生1.4gLi,
消耗0.1molLi2CO3
D.電解過程中需不斷從外界補(bǔ)充LiCl
C
【方法歸納】
電化學(xué)計算的基本方法和技巧:
原電池和電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液的pH算、相對原子質(zhì)量的計算,根據(jù)電量求產(chǎn)物的量或根據(jù)產(chǎn)物的量求電量等。通常有下列三種方法。
1.根據(jù)電子守恒法
計算用于串聯(lián)電路中陰、陽兩極產(chǎn)物或正、負(fù)兩極產(chǎn)物的量的計算,其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。
2.根據(jù)總反應(yīng)式計算
先寫出電極反應(yīng)式,再寫出總反應(yīng)式,最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計算。
3.根據(jù)關(guān)系式計算
運用得失電子守恒建立已知量與未知量之間的關(guān)系式。
1.氫氧化鋰(LiOH)可用作光譜分析的展開劑、潤滑油,某興趣小組利用三室電解法制備氫氧化鋰,同時得到重要工業(yè)原料硫酸,其工作原理如圖所示。下列說法正確的是( )
A.a(chǎn)為負(fù)極
B.N為陽離子交換膜
C.石墨電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為:
O2+4e-+2H2O=4OH-
D.制備2.4 g氫氧化鋰,理論上生成氣體A 1.12 L(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)
[練一練]
B
(1)與引起腐蝕的原因有關(guān):
電解原理(陽極腐蝕)>原電池原理(負(fù)極腐蝕)>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕
(2)與金屬的活潑性有關(guān):
活潑性越強(qiáng)的金屬,越容易被腐蝕。
(3)與介質(zhì)條件有關(guān):
同種金屬的腐蝕在強(qiáng)電解質(zhì)中>弱電解質(zhì)中>非電解質(zhì)中
(4)與構(gòu)成微電池兩極的材料有關(guān):
兩極材料的活動性差別越大,較活潑金屬被腐蝕的速度越快。
(5)對于同一種電解質(zhì)溶液:
c(自由移動離子)
c(氧化劑)
v(腐蝕)
v(腐蝕)
【考點五】金屬腐蝕快慢的判斷
[練一練]
1.如圖所示,各燒杯中盛有海水,鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為 (  )
A.②①③④⑤⑥     B.⑤④③①②⑥
C.⑤④②①③⑥ D.⑤③②④①⑥
C
化學(xué)反應(yīng)與電能
原電池
電解池
金屬的腐蝕與防護(hù)
原電池原理
化學(xué)電源
電解原理
電解原理的應(yīng)用
一次電池
二次電池
燃料電池
電解飽和食鹽水
電鍍
電解精煉
電冶金
金屬的腐蝕
金屬的防護(hù)
金屬失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)
吸氧腐蝕、析氫腐蝕
改變金屬材料組成
在金屬表面覆蓋保護(hù)層
犧牲陽極法
外加電流法

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