高中化学选择性必修一 第四章 总结（原卷板）

1、第四章 总结与检测（学案）知识点一、原电池原理1能量的转化原电池：将化学能转变为电能的装置。2Cu-Zn原电池3电路：外电路：电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。内电路：阴离子移向负极，阳离子移向正极。电极名称负极正极电极材料锌片铜片电极反应Zn2e=Zn2Cu22e=Cu反应类型氧化反应还原反应电子流向由Zn沿导线流向Cu盐桥中离子移向盐桥含饱和KCl溶液，K移向正极，Cl移向负极3、构成原电池的条件（1）有一个自发进行的氧化还原反应（2）装置(1)一看反应：看是否有能自发进行的氧化还原反应发生（一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应)。(2)二看两电极：一般是活泼性不同的两电极。(3)三

2、看是否形成闭合回路，形成闭合回路需三个条件电解质溶液；两电极直接或间接接触；两电极插入电解质溶液。口诀：负极失电子，正极上还原，离子咋移动，遵循大循环。4正、负极的判断：判断依据负极正极1、电极材料活动性较强的金属活动性较弱的金属或能导电的非金属2、反应类型氧化反应还原反应3、电子流动方向电子流出极电子流入极4、电解质溶液中离子流向阴离子移向的电极阳离子移向的电极5、电流方向电流流入极电流流出极6、与电解质溶液能否发生反应能不能7、反应现象电极溶解电极增重或有气泡产生8、pH变化降低升高5、常见的电池的评价比能量：电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少。比功率：电池单位质量或单位体积所能输出

3、功率的大小。质量轻、体积小而输出电能多、功率大、可储存时间长，更适合使用者的需要。知识点二、化学电源1电极方程式的书写一般来讲，书写原电池的电极反应式应注意如下四点：1准确判断原电池的正负极如果电池的正负极判断失误，则电极反应式必然写错，这是正确书写电极反应式的前提。一般而言，较活泼的金属成为原电池的负极，但不是绝对的。如将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，铜却是原电池的负极被氧化，因为铝在浓硝酸中表面发生了钝化。此时，其电极反应式为：负极：Cu-2e- =Cu2+ 正极：2NO3-+4H+2e-=2NO2+2H2O又如将镁铝合金放入6mol/L的NaOH溶液中构成原电池时，尽管镁比铝活

4、泼，但镁不和NaOH溶液反应，所以铝成为负极，其电极反应式为：负极：2Al+8OH-6e-=2AlO2-+4H2O 正极：6H2O+6e-=3H2+6OH-2高度注意电解质的酸碱性在正、负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系。如氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，在酸溶液中负极反应式为：2H2-4e-=4H+ 正极反应式为：O2+4H+4e-=2H2O;如是在碱溶液中，则不可能有H+出现，在酸溶液中，也不可能出现OH-。又于CH4、CH3OH等燃料电池，在碱溶液中C元素以CO32-离子形式存在，而不是放出CO2。3牢牢抓住总的反应方程式从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设

5、计成原电池。而两个电极反应相加即得总的反应方程式。所以，对于一个陌生的原电池，只要知道总反应方程式和其中的一个电极反应式，即可迅速写出另一个电极反应式。4不能忽视电子转移数相等在同一个原电池中，负极失去的电子数必等于正极得到的电子数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒。这样可以避免由电极反应式写总反应方程式，或由总反应方程式改写成电极反应式所带来的失误，同时，也可避免在有关计算中产生误差。(1)一次电池：放电之后不能充电，内部的氧化还原反应是不可逆的。干电池：一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动。碱性锌锰电池 构成：负极是_Zn_，正极是_MnO2_，电解质是KOH负极：_Zn-2e-+2

6、OH-=Zn(OH)2_正极：_MnO2+e-+H2O=MnOOH+OH-_总反应式：_Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2_特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。(2)二次电池铅蓄电池放电电极反应负极：_Pb2eSO42=PbSO4_；正极：_PbO22e4HSO42=PbSO42H2O_总反应式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)镍一镉碱性蓄电池负极：Cd+2OH2e=Cd(OH)2；正极：2NiO(OH)+2H2O+2e=2Ni(OH)2+2OH总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H2O 2Ni(O

7、H)2+ Cd(OH)2(3)燃料电池电池 电极反应 酸性电解质 碱性电解质 HH+，CCO2，水提供氧HH2O，CCO32-，OH提供氧氢氧燃料电池 负极 H2+2e-=2H+2H+2OH-=2H2O正极 O2+4H+4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-总反应 2H2+O2=2H2O2H2+O2=2H2O甲烷燃料电池 负极 CH4-8e-+2H2O=8H+CO2CH48e-+10OH-=CO32-+7H2O正极 O2+4H+4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-总反应 CH4+2O2=CO2+2H2OCH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O甲醇燃料电池 负极 CH

8、3OH-6e-+H2O=6H+CO2CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O正极 O2+4H+4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-总反应 2CH3OH+3O2-=2CO2+4H2O2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O乙醇燃料电池 负极 C2H5OH-12e-+3H2O=12H+2CO2C2H5OH-12e-+16OH-=2CO32-+11H2O正极 O2+4H+4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-总反应 C2H5OH-+3O2-=2CO2+3H2OC2H5OH-+3O2+4OH-=2CO32-+5H2O电池 电极反应 熔融碳酸盐电解质固体氧化

9、物电解质HH2O，CCO2，CO32提供氧HH2O，CCO2，O2提供氧氢氧燃料电池 负极 H2+CO322e-=H2O+CO2H2+O22e-=H2O正极 O2+4e-+2CO2=2CO32-O2+4e-=2O2-总反应 2H2+O2=2H2O2H2+O2=2H2O甲烷燃料电池 负极 CH4+4CO328e-=2H2O+5CO2CH4+4CO328e-=2H2O+5CO2正极 O2+4e-+2CO2=2CO32-O2+4e-=2O2-总反应 CH4+2O2=CO2+2H2OCH4+2O2=CO2+2H2O甲醇燃料电池 负极 CH3OH+3CO326e-=2H2O+4CO2CH3OH+3CO3

10、26e-=2H2O+4CO2正极 O2+4e-+2CO2=2CO32-O2+4e-=2O2-总反应 2CH3OH+3O2-=2CO2+4H2O2CH3OH+3O2-=2CO2+4H2O乙醇燃料电池 负极 C2H5OH+6CO3212e-=3H2O+7CO2C2H5OH+6O212e-=3H2O+2CO2正极 O2+4e-+2CO2=2CO32-O2+4e-=2O2-总反应 C2H5OH-+3O2-=2CO2+3H2OC2H5OH-+3O2-=2CO2+3H2O除氢气外，烃、肼、甲醇、氨、煤气等液体或气体，均可作燃料电池的燃料；除纯氧气外，空气中的氧气也可作氧化剂。燃料电池的能量转化率高于80，

11、远高于燃烧过程（仅30左右），有利于节约能源。燃料电池有广阔的发展前途。知识点三、原电池原理的应用1运用原电池原理，加快化学反应速率如：实验室中用Zn与稀H2SO4反应制取H2时，通常滴入几滴CuSO4溶液。这样做的原因是Zn与置换出的Cu、稀H2SO4构成Zn与置换出的Cu、稀H2SO4构成了原电池，加快了反应的进行。2运用原电池原理，设计制造各种化学电源3运用原电池原理，对金属实行有效保护例：为保护轮船船体或大坝闸门的过快腐蚀，通常在船体或闸门外壳上连接一块比船体或闸门更活泼的金属，以保护船体或闸门。4运用原电池原理，判断金属的活动性大小作为原电池负极的金属，金属活动性一般比作为正极的金属

12、活动性强。5运用原电池原理，判断氧化还原进行的方向6析氢腐蚀与吸氧腐蚀以钢铁的腐蚀为例进行分析：类型析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强(pH4.3)水膜酸性很弱或呈中性电极反应负极Fe2e=Fe2正极2H2e=H2O22H2O4e=4OH总反应式Fe2H=Fe2H22FeO22H2O=2Fe(OH)2联系吸氧腐蚀更普遍知识点四、电解池原理能量转化：将电能转变为化学能的装置。1电解：电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程。电解是最强有力的氧化还原手段。2放电：当电解质溶液中的阴或阳离子到达阳或阴极时，阴离子失去电子发生氧化反应或阳离子获得电子发生还原反应的过程。3电子流向（外电源）负

13、极（电解池）阴极（电解池）阳极（外电源）正极4电解池的构造和阴阳极的判断阳极：与直流电源的正极相连的电极，发生氧化反应阴极：与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应5阴、阳极的判断：判断依据阴极阳极1、产生气体性质还原性气体氧化性气体2、反应类型还原反应氧化反应3、电子流动方向电子流入极电子流出极4、电解质溶液中离子流向阳离子移向的电极阴离子移向的电极5、电流方向电流流出极电流流入极6、反应现象电极增重电极减轻7、pH变化升高降低8、电源正负极连接电源负极连接电源正极知识点五、电解电极方程式的书写1放电顺序：(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。(2)再分析电解质水溶液的

14、组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H和OH)。(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阳极：看失电子能力金属材料作电极时：（根据金属活动性）金属失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：放电的顺序取决于：离子的本性、离子浓度、电极材料阴极：阳离子放电顺序：Ag Fe3 Cu2 H(酸) Fe2Zn2H(水)Al3Mg2NaCa2K。阳极：阴离子放电顺序：活泼电极S2 SO32 I Br ClOH含氧酸根离子F。说明：阴阳离子在两极上放电顺序复杂，与离子性质、溶液浓度、电流强度、电极材料等都有关，不应将放电顺序绝对化，以上仅是一般规律

15、。电解过程中析出的物质的量（或析出物质的质量）：在电解若干串联电解池中的溶液时，各阴极或阳极所通过的电量相等，析出物质的量取决于电路中通过的电量。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。最常用、最重要的放电顺序是：阳极：ClOH；阴极：AgCu2H。电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。2四种类型电解质水溶液电解产物分类：（1）电解水型：含氧酸，强碱，活泼金属含氧酸盐（2）电解电解质型：无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（4）放氧生酸型：不活泼金

16、属的含氧酸盐电解质水溶液电解产物的规律分类电解类型 举例 电极反应溶液复原 物质类别 实例电解水 含氧酸 H2SO4 阴：_2H+2e-=H2_阳：_2H2O-4e-=O2+4H+_加水强碱 NaOH 阴：_2H2O+2e-=H2+2OH-_阳：_4OH-4e-=O 2+2H2O_活泼金属的含氧酸盐 Na2SO4 阴：_2H2O+2e-=H2+2OH-_阳：_2H2O-4e-=O2+4H+_电解电解质 无氧酸 HCl 阴：_2H+2e-=H2_阳：_2Cl-2e-=Cl2_通HCl气体不活泼金属的无氧酸盐 CuCl2 阴：_2Cu2+2e-=Cu_阳：_2Cl-2e-=Cl2_加CuCl2溶质

17、和溶剂同时电解 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阴：_2H2O+2e-=H2+2OH-_阳：_2Cl-2e-=Cl2_通HCl气体不活泼金属的含氧酸盐 CuSO4 阴：_2Cu2+2e-=Cu_阳：_2H2O-4e-=O2+4H+_加CuO或CuCO33、判断溶液的pH变化：先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物。（1）如果只产生氢气而没有氧气，则pH变大；（2）如果只产生氧气而没有氢气，则pH变小；（3）如果既产生氢气又产生氧气若原溶液呈酸性则pH减小；若原溶液呈碱性pH增大；若原溶液呈中性pH不变。4电极区域PH变化：（1）阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大；（2）阳极OH-放电产生O2，阳

18、极区域pH变小。知识点六、电解原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极反应阳极反应式：2Cl2e=Cl2(氧化反应)阴极反应式：2H2O+ 2e-H2+2OH-(还原反应)(2)总反应方程式：_2Cl-+2H2O=Cl2+2OH-_(3)应用：氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。2电镀右图为金属表面镀银的工作示意图，据此回答下列问题：(1)镀件作阴极，镀层金属银作阳极。(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。(3)电极反应： 阳极：_Ag-e-=Ag+_；阴极：_Ag+e-=Ag_。(4)特点：阳极溶解，阴极沉积，电镀液的浓度不变。3电解精炼铜(1)电极材料：阳极为粗铜；阴极为纯铜。(

19、2)电解质溶液：含Cu2的盐溶液。(3)电极反应：阳极：Zn2e=Zn2、Fe2e=Fe2、Ni2e=Ni2、Cu2e=Cu2；阴极：Cu22e=Cu。(4)电解质溶液的浓度变小。4电冶金利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶炼钠2NaCl(熔融)2NaCl2电极反应：阳极：_2Cl-2e-=Cl2_；阴极：_Na+e-=Na_。(2)冶炼铝2Al2O3(熔融)4Al3O2电极反应：阳极：_Al3+3e-=Al_；阴极：_2O2-4e-=O2_。5金属的腐蚀和防护1金属防腐(1)判断金属腐蚀快慢的规律对同一电解质溶液来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀原电池原

20、理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀。对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中弱电解质溶液中非电解质溶液中。活动性不同的两种金属，活动性差别越大，腐蚀越快。对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快。(2)两种保护方法的比较外加电流的阴极保护法保护效果大于牺牲阳极的阴极保护法。3金属的防护(1)电化学防护牺牲阳极的阴极保护法原电池原理a.负极：比被保护金属活泼的金属；b.正极：被保护的金属设备。外加电流的阴极保护法电解原理a.阴极：被保护的金属设备；b.阳极：惰性金属。(2)改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。(3)加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、

21、喷镀或表面钝化等方法。6电化学定量计算（1）计算类型原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。（2）方法技巧根据电子守恒计算用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。根据总反应式计算先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。根据关系式计算根据电子守恒，突破电化学的基本计算【练习】1下列装置中能构成原电池产生电流的是( )【练习】2分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是( )A中Mg作负极，中Fe作负极B中Mg作正极，电极反应式为

22、6H2O6e=6OH3H2C中Fe作负极，电极反应式为Fe2e=Fe2D中Cu作正极，电极反应式为2H2e=H2【练习】3有A、B、C、D、E五块金属片，进行如下实验：A、B用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，A极为负极；C、D用导线相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，电流由D导线C；A、C相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，C极产生大量气泡；B、D相连后，同时浸入稀H2SO4溶液中，D极发生氧化反应；用惰性电极电解含B离子和E离子的溶液，E先析出。据此，判断五种金属的活动性顺序是 ( )AABCDE BACDBE CCABDE DBDCAE【练习】4铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总

23、反应为FeNi2O33H2O=Fe(OH)22Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是( )A电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为FeB电池放电时，负极反应为Fe2OH2e=Fe(OH)2C电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)22OH2e=Ni2O33H2O【练习】5将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是( )ACu电极上发生还原反应 B电子沿 ZnabCu 路径流动C片刻后甲池中c(SOeq oal(2,4)增大 D片刻后可观察到滤纸b点变红色【练习】6综合如图判断，下列说法正确的是( )A装置和装置中负极反应均是Fe2e=Fe2

24、B装置和装置中正极反应均是O22H2O4e=4OHC装置和装置中盐桥中的阳离子均向右侧烧杯移动D放电过程中，装置左侧烧杯和装置右侧烧杯中溶液的pH均增大【练习】7全钒液流电池是一种活性物质呈循环流动液态的电池，目前钒电池技术已经趋近成熟。右图是钒电池基本工作原理示意图：请回答下列问题：(1)硫酸在电池技术和实验室中具有广泛的应用，在传统的铜锌原电池中，硫酸是_，实验室中配制硫酸亚铁时需要加入少量硫酸，硫酸的作用是_。(2) 钒电池是以溶解于一定浓度硫酸溶液中的不同价态的钒离子(V2、V3、VO2、VO2+)为正负极电极反应的活性物质，电池总反应为VO2V3H2OV2VO2+2H。放电时的正极反

25、应式为_，充电时的阴极反应式为_。放电过程中，电解液的pH_(填“升高”、“降低”或“不变”)。(3)钒电池基本工作原理示意图中“正极电解液”可能是_。aVOeq oal(,2)、VO2混合液 bV3、V2混合液 cVOeq oal(,2)溶液 dVO2溶液 eV3溶液 fV2溶液(4)能够通过钒电池基本工作原理示意图中“隔膜”的离子是_。【练习】8在直接以甲醇为燃料的燃料电池中，电解质溶液为酸性，负极的反应式为_、正极的反应式为_。理想状态下，该燃料电池消耗1 mol甲醇所能产生的最大电能为702.1 kJ，则该燃料电池的理论效率为_(燃料电池的理论效率是指电池所产生的最大电能与燃料电池反应

26、所能释放的全部能量之比，甲醇的燃烧热H726.5 kJmol1)。【练习】9 右图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无味气体放出，符合这一情况的是 ( )a极板b极板x电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl2【练习】10某同学为了使反应2HCl + 2Ag=2AgCl + H2能进行，设计了下列四个实验，如下图所示，你认为可行的方案是( ) 总反应2HCl + 2Ag=2AgCl + H2【练习】11已知在pH为45的溶液中，Cu2几乎不水解，而Fe3几乎完全水解。某同学拟用电解硫酸铜溶液的方法测定铜的相对原子质量。该同学向pH3.8的含有硫酸铁杂质的硫酸铜溶液中加入过量的黑色粉末X，充分搅拌后将滤液用如图所示装置电解，其中某电极增重a g，另一电极上产生标准状况下的气体V mL。下列说法正确的是( )A黑色粉末X是铁粉B石墨电极的反应