考情分析　　2024年1月浙江選考中將金屬的腐蝕與原電池原理相結(jié)合進(jìn)行考查；2023年及以前的幾次選考中常將最新科技發(fā)展成果與新型電池相結(jié)合進(jìn)行考查,試題陌生度較高,綜合性強(qiáng),但實(shí)質(zhì)上是對(duì)電化學(xué)模型認(rèn)知的考查,側(cè)重考查閱讀能力和理解應(yīng)用能力,故應(yīng)關(guān)注題給信息,從題干中提取有效信息,利用電化學(xué)知識(shí)解決實(shí)際問(wèn)題。
考點(diǎn)1　原電池原理及其應(yīng)用一、原電池的工作原理1.原電池的構(gòu)成條件(1)具有兩個(gè)活潑性不同的電極(兩電極活性也可以相同,如燃料電池)。(2)電解質(zhì)溶液。(3)形成閉合回路。(4)自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。
?負(fù)極:氧化反應(yīng),Zn-2e-? Zn2+正極:還原反應(yīng),Cu2++2e-? Cu注意　電子“不下水”,離子“不上岸”。鹽橋的作用是傳導(dǎo)電流。
2.原電池的工作原理以Cu-Zn原電池為例
二、化學(xué)電源1.一次電池:如堿性鋅錳電池[Zn+2MnO2+2H2O? 2MnO(OH)+Zn(OH)2]。2.二次電池:鉛酸蓄電池(Pb+PbO2+2H2SO4 ? 2PbSO4+2H2O)、鋰離子電池[以負(fù)極材料為嵌鋰石墨,正極材料為L(zhǎng)iCO2,電解質(zhì)溶液為L(zhǎng)iPF6的碳酸酯溶液(無(wú)水)為例,LixCy+Li1-xCO2? LiCO2+Cy]。注意　PbSO4不溶于水。3.燃料電池:氫氧燃料電池(2H2+O2? 2H2O)、甲烷酸性燃料電池(CH4+2O2? CO2+2H2O)、甲醇?jí)A性燃料電池(2CH3OH+3O2+4OH-? 2C?+6H2O)。
考點(diǎn)2　電解原理及其應(yīng)用一、電解原理1.本質(zhì):直流電通過(guò)電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))在陽(yáng)極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò) 程。2.電解池的形成條件(1)與直流電源相連的兩個(gè)電極。(2)電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))。(3)形成閉合回路。
以電解CuCl2溶液為例?陽(yáng)極:氧化反應(yīng),2Cl--2e-? Cl2↑陰極:還原反應(yīng),Cu2++2e-? Cu
二、電解原理的應(yīng)用1.氯堿工業(yè)?陽(yáng)極:2Cl--2e-? Cl2↑
陰極:2H2O+2e-? H2↑+2OH-總反應(yīng):2Cl-+2H2O ? 2OH-+Cl2↑+H2↑2.電鍍陽(yáng)極:鍍層金屬,電鍍時(shí)質(zhì)量減小。陰極:鍍件,電鍍時(shí)質(zhì)量增大。電鍍液:含有鍍層金屬離子的溶液,濃度基本不變。如在鐵件上鍍銅:
陽(yáng)極:粗銅,按成分還原性由強(qiáng)到弱依次放電,主要反應(yīng)為Cu-2e-? Cu2+。陰極:純銅,Cu2++2e-? Cu。電解質(zhì)溶液:電解精煉過(guò)程中CuSO4溶液濃度減小。陽(yáng)極泥:失電子能力比銅弱的雜質(zhì),如Au、Ag。
4.電冶金利用電解熔融鹽或氧化物的方法來(lái)冶煉活潑金屬,如Na、Mg、Al等。2NaCl(熔融)? 2Na+Cl2↑MgCl2(熔融)? Mg+Cl2↑2Al2O3(熔融)? 4Al+3O2↑
考點(diǎn)3　金屬的腐蝕與防護(hù)一、金屬的腐蝕1.化學(xué)腐蝕:金屬與其表面接觸的一些物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。2.電化學(xué)腐蝕(1)本質(zhì):發(fā)生了原電池反應(yīng),不純的金屬中較活潑的金屬失去電子而被氧化。(2)鋼鐵的吸氧腐蝕與析氫腐蝕
3.金屬腐蝕快慢的影響因素及判斷原則(1)影響因素:構(gòu)成原電池的材料活潑性差異、金屬所接觸的介質(zhì)。(2)判斷金屬腐蝕快慢的一般原則電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕二、金屬的防護(hù)1.改變金屬材料的組成:如把普通鋼制成不銹鋼,把鈦與其他金屬制成鈦合金。2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層:如在鋼鐵制品表面噴涂油漆。
3.電化學(xué)保護(hù)法(1)犧牲陽(yáng)極法:利用原電池原理,將被保護(hù)的金屬設(shè)備與更活潑的金屬(作負(fù)極)相連,正極被保護(hù)。(2)外加電流法:利用電解原理,將被保護(hù)的金屬設(shè)備與電源負(fù)極相連,作陰極被保護(hù)。
1.判斷正誤,正確的畫(huà)“√”,錯(cuò)誤的畫(huà)“×”。(1)在鋅銅原電池中,因?yàn)橛须娮油ㄟ^(guò)電解質(zhì)溶液形成閉合回路,所以有電流產(chǎn)生。(????????)(2)可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護(hù)它不受腐蝕。?(　????)(3)二次電池的充、放電為可逆反應(yīng)。?(　????)(4)在金屬表面覆蓋保護(hù)層,保護(hù)層破損后,就完全失去了對(duì)金屬的保護(hù)作用。(　????)(5)燃料電池是利用燃料和氧化劑之間的氧化還原反應(yīng),將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能,然后再 轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。?(　????)
(6)電鍍銅和電解精煉銅時(shí),電解質(zhì)溶液中c(Cu2+)均保持不變。?(　????)(7)用Zn作陽(yáng)極,Fe作陰極,ZnCl2溶液作電解質(zhì)溶液,由于放電順序H+>Zn2+,不可能在鐵 上鍍鋅。?(　????)(8)電解冶煉鎂、鋁通常電解熔融MgCl2和Al2O3,也可以電解熔融MgO和AlCl3。?(????????)
A.電極Ⅰ上發(fā)生還原反應(yīng),作原電池的負(fù)極B.電極Ⅱ的電極反應(yīng)式為Cu2++2e-?CuC.該原電池的總反應(yīng)為2Fe3++Cu?Cu2++2Fe2+D.鹽橋中裝有含氯化鉀的瓊脂,其作用是傳遞電子
2.如圖是某同學(xué)設(shè)計(jì)的原電池裝置,下列敘述中正確的是?(　????)
3.水溶液中電解催化還原CO2制甲酸是實(shí)現(xiàn)“碳中和”的途徑之一。下列說(shuō)法正確的 是?(　????)A.該過(guò)程將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能B.生成甲酸的電極反應(yīng)為CO2+2e-+2H+?HCOOHC.陽(yáng)離子由陰極移向陽(yáng)極D.電路中通過(guò)4 ml e-,陽(yáng)極生成22.4 L O2
4.港珠澳大橋的設(shè)計(jì)使用壽命高達(dá)120年,主要的防腐方法有:①鋼梁上安裝鋁片;②使 用高性能富鋅(富含鋅粉)底漆;③使用高附著性防腐涂料;④預(yù)留鋼鐵腐蝕量。下列分 析不合理的是?(　????)A.方法①②③只能減緩鋼鐵腐蝕,未能完全消除B.防腐涂料可以防水、隔離O2,降低吸氧腐蝕速率C.防腐過(guò)程中鋁和鋅均失去電子,主要發(fā)生化學(xué)腐蝕D.鋼鐵在海水中發(fā)生吸氧腐蝕時(shí)正極反應(yīng)式為O2 +2H2O + 4e-?4OH-
考法1　電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)一、原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)1.一般電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)列物質(zhì),標(biāo)得失:判斷正、負(fù)極,找出電極產(chǎn)物,列出得失電子。(2)看環(huán)境,標(biāo)守恒:電極產(chǎn)物不能與電解質(zhì)溶液反應(yīng),配平遵循電荷守恒和原子守恒。(3)兩式加,得總式:兩極反應(yīng)式相加得總反應(yīng)式(消去電子)。2.燃料電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)寫(xiě)出總反應(yīng)式:與燃料的燃燒反應(yīng)一致,若產(chǎn)物能和電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))反 應(yīng),則總反應(yīng)為加和后的反應(yīng)。
(2)寫(xiě)出正極反應(yīng)式:正極上O2在不同環(huán)境發(fā)生的還原反應(yīng)。①酸性:O2+4H++4e- ?2H2O②堿性:O2+2H2O+4e- ?4OH-③固體氧化物:O2+4e- ?2O2-④熔融碳酸鹽:O2+2CO2+4e- ?2C?(3)電池負(fù)極反應(yīng)式=電池總反應(yīng)式-電池正極反應(yīng)式(消去O2)。例如,甲醇酸性、堿性燃料電池的總反應(yīng)式分別為2CH3OH+3O2? 2CO2+4H2O、2CH3OH+3O2+4OH-? 2C?+6H2O,將總反應(yīng)式分別減去酸性、堿性條件下O2在正極的反應(yīng)式,可得負(fù)極反應(yīng)式分別為CH3OH+H2O-6e-? CO2↑+6H+(酸性條件)、CH3OH+8OH--6e-? C?+6H2O(堿性條件)。
3.可充電電池(二次電池)電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)(1)根據(jù)圖示、題干,判斷正、負(fù)極和陰、陽(yáng)極。(2)寫(xiě)出較簡(jiǎn)單一極的電極反應(yīng)式。(3)復(fù)雜電極的電極反應(yīng)式=總反應(yīng)式-較簡(jiǎn)單一極的電極反應(yīng)式。(4)根據(jù)放電時(shí)的負(fù)極和充電時(shí)的陰極、放電時(shí)的正極和充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng)互逆原理, 將負(fù)(正)極反應(yīng)式變換方向并將電子移項(xiàng),即可得出陰(陽(yáng))極反應(yīng)式。例如,鉛酸蓄電池放電時(shí)的總反應(yīng)為Pb+PbO2+2H2SO4? 2PbSO4+2H2O,負(fù)極反應(yīng)為Pb-2e-+S?? PbSO4,其逆過(guò)程即為充電時(shí)的陰極反應(yīng):PbSO4+2e-? Pb+S?。將放電時(shí)的總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)即得正極反應(yīng):PbO2+4H++S? +2e-? PbSO4+2H2O,其逆過(guò)程即為充電時(shí)的陽(yáng)極反應(yīng):PbSO4+2H2O-2e-? PbO2+4H++S?。
二、電解池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)1.陽(yáng)極反應(yīng)式(1)活性電極:電極材料失電子,M-ne-? Mn+。(2)惰性電極:陰離子失電子,一般情況下放電順序?yàn)镾2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-。2.陰極反應(yīng)式:陽(yáng)離子得電子,放電順序?yàn)镵+

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