化學(xué)選修四化學(xué)反應(yīng)原理難重點(diǎn)匯總學(xué)案.doc

【選修四】高中化學(xué)選修四難重點(diǎn)匯總一、原電池：（一）概念：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。（二）組成條件：1.兩個(gè)活潑性不同的電極2.電解質(zhì)溶液3.電極用導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路（三）電子流向：外電路：負(fù)極導(dǎo)線正極內(nèi)電路：鹽橋中陰離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液，鹽橋中陽(yáng)離子移向正極的電解質(zhì)溶液。（四）電極反應(yīng)：以鋅銅原電池為例：負(fù)極：氧化反應(yīng)：zn2ezn2（較活潑金屬）正極：還原反應(yīng)：2h2eh2（較不活潑金屬）總反應(yīng)式：zn+2h+=zn2+h2（五）正、負(fù)極的判斷：1.從電極材料：一般較活潑金屬為負(fù)極；或金屬為負(fù)極，非金屬為正極。2.從電子的流動(dòng)方向：負(fù)極流入正極3.從電流方向：正極流入負(fù)極4.根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動(dòng)方向：陽(yáng)離子流向正極，陰離子流向負(fù)極5.根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：（1）溶解的一極為負(fù)極（2）增重或有氣泡一極為正極二、化學(xué)電池（一）電池的分類(lèi)：化學(xué)電池、太陽(yáng)能電池、原子能電池（二）化學(xué)電池：借助于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置（三）化學(xué)電池的分類(lèi)：一次電池、二次電池、燃料電池 1.一次電池常見(jiàn)一次電池：堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等2.二次電池（1）二次電池：放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，可以多次重復(fù)使用，又叫充電電池或蓄電池。（2）電極反應(yīng)：鉛蓄電池放電：負(fù)極（鉛）：pb2e-pbso4正極（氧化鉛）：pbo24h+2e-pbso42h2o充電：陰極：pbso42h2o2e-pbo24h+陽(yáng)極：pbso42e-pb兩式可以寫(xiě)成一個(gè)可逆反應(yīng)：pbo2pb2h2so42pbso42h2o（3）目前已開(kāi)發(fā)出新型蓄電池：銀鋅電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池3.燃料電池（1）燃料電池：是使燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的一種原電池（2）電極反應(yīng)：一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫(xiě)出總的電池反應(yīng)，但不注明反應(yīng)的條件。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不過(guò)要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。以氫氧燃料電池為例，鉑為正、負(fù)極，介質(zhì)分為酸性、堿性和中性。當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)：負(fù)極：2h24e-=4h+正極：o24e-+4h+=2h2o當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí)：負(fù)極：2h24oh-4e-4h2o正極：o22h2o4e-4oh-另一種燃料電池是用金屬鉑片插入koh溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷(燃料)和氧氣(氧化劑)。電極反應(yīng)式為：負(fù)極：ch410oh8e-co32-7h2o；正極：4h2o2o28e-8oh-。電池總反應(yīng)式為：ch42o22kohk2co33h2o（3）燃料電池的優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運(yùn)行噪音低4.廢棄電池的處理：回收利用三、電解池（一）電解原理1.電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，也叫電解槽。2.電解：電流(外加直流電)通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)(被動(dòng)的不是自發(fā)的)的過(guò)程。3.放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。4.電子流向：（電源）負(fù)極（電解池）陰極（離子定向運(yùn)動(dòng)）電解質(zhì)溶液（電解池）陽(yáng)極（電源）正極。5.電極名稱(chēng)及反應(yīng)：陽(yáng)極：與直流電源的正極相連的電極，發(fā)生氧化反應(yīng)陰極：與直流電源的負(fù)極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)6.電解cucl2溶液的電極反應(yīng)：陽(yáng)極：2cl-2e-=cl2(氧化)陰極：cu2+2e-=cu(還原)總反應(yīng)式：cucl2=cu+cl2 7.電解本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程規(guī)律總結(jié)：電解反應(yīng)離子方程式書(shū)寫(xiě)：放電順序：陽(yáng)離子放電順序：ag+hg2+fe3+cu2+h+（指酸電離的）pb2+sn2+fe2+zn2+al3+mg2+na+ca2+k+陰離子的放電順序：是惰性電極時(shí)：s2-i-br-cl-oh-no3-so42-(等含氧酸根離子)f-是活性電極時(shí)：電極本身溶解放電*注：先要看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽(yáng)極材料為活性電極（fe、cu)等金屬，則陽(yáng)極反應(yīng)為電極材料失去電子，變成離子進(jìn)入溶液；若為惰性材料，則根據(jù)陰陽(yáng)離子的放電順序，依據(jù)陽(yáng)氧陰還的規(guī)律來(lái)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式。電解質(zhì)水溶液電解產(chǎn)物的規(guī)律：類(lèi)型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃度分解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰陽(yáng)離子分別在兩極放電hcl電解質(zhì)減小cucl2放h2生成堿型陰極：水放h2生堿陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電nacl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)放氧生酸型陰極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電陽(yáng)極：水放o2生酸cuso4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)電解水型陰極：4h+4e-=2h2陽(yáng)極：4oh-4e-=o2+2h2onaoh水增大na2so4上述四種類(lèi)型電解質(zhì)分類(lèi)：（1）電解水型：含氧酸，強(qiáng)堿，活潑金屬含氧酸鹽（2）電解電解質(zhì)型：無(wú)氧酸，不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽（氟化物除外）（3）放氫生堿型：活潑金屬的無(wú)氧酸鹽（4）放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽（二）電解原理的應(yīng)用1.電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣（1）電鍍應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法（2）電極、電解質(zhì)溶液的選擇：陽(yáng)極：鍍層金屬，失去電子，成為離子進(jìn)入溶液mne-=mn+陰極：待鍍金屬（鍍件）：溶液中的金屬離子得到電子，成為金屬原子，附著在金屬表面mn+ne-=m電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液鍍銅反應(yīng)原理陽(yáng)極(純銅)：cu-2e-=cu2+陰極(鍍件)：cu2+2e-=cu電解液：可溶性銅鹽溶液，如cuso4溶液 2.電鍍應(yīng)用之一：銅的精煉陽(yáng)極：粗銅；陰極：純銅電解質(zhì)溶液：硫酸銅3.電冶金（1）電冶金：使礦石中的金屬陽(yáng)離子獲得電子，從它們的化合物中還原出來(lái)用于冶煉活潑金屬，如鈉、鎂、鈣、鋁（2）電解氯化鈉：通電前，氯化鈉高溫下熔融：nacl=na+cl-通直流電后：陽(yáng)極：2na+2e-=2na 陰極：2cl-2e-=cl2規(guī)律總結(jié)：原電池、電解池、電鍍池的判斷規(guī)律（1）若無(wú)外接電源，又具備組成原電池的三個(gè)條件。有活潑性不同的兩個(gè)電極；兩極用導(dǎo)線互相連接成直接插入連通的電解質(zhì)溶液里；較活潑金屬與電解質(zhì)溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)（有時(shí)是與水電離產(chǎn)生的h+作用），只要同時(shí)具備這三個(gè)條件即為原電池。（2）若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池；當(dāng)陰極為金屬，陽(yáng)極亦為金屬且與電解質(zhì)溶液中的金屬離子屬同種元素時(shí)，則為電鍍池。（3）若多個(gè)單池相互串聯(lián)，又有外接電源時(shí)，則與電源相連接的裝置為電解池成電鍍池。若無(wú)外接電源時(shí)，先選較活潑金屬電極為原電池的負(fù)極（電子輸出極），有關(guān)裝置為原電池，其余為電鍍池或電解池。原電池，電解池，電鍍池的比較原電池電解池電鍍池定義（裝置特點(diǎn)）將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一側(cè)層其他金屬反應(yīng)特征自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)裝置特征無(wú)電源，兩級(jí)材料不同有電源，兩級(jí)材料可同可不同有電源形成條件活動(dòng)性不同的兩極電解質(zhì)溶液形成閉合回路兩電極連接直流電源兩電極插入電解質(zhì)溶液形成閉合回路1.鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接負(fù)極；2.電鍍液必須含有鍍層金屬的離子電極名稱(chēng)負(fù)極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬（能導(dǎo)電非金屬）陽(yáng)極：與電源正極相連陰極：與電源負(fù)極相連名稱(chēng)同電解，但有限制條件陽(yáng)極：必須是鍍層金屬陰極：鍍件電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失去電子正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子的電子或者氧氣得電子（吸氧腐蝕）陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失去電子，或電極金屬失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子得到電子陽(yáng)極：金屬電極失去電子陰極：電鍍液中陽(yáng)離子得到電子電子流向負(fù)極正極電源負(fù)極陰極電源正極陽(yáng)極同電解池溶液中帶電粒子的移動(dòng)陽(yáng)離子向正極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)同電解池聯(lián)系在兩極上都發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)四、金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù)（一）金屬的電化學(xué)腐蝕1.金屬腐蝕內(nèi)容2.金屬腐蝕的本質(zhì)：都是金屬原子失去電子而被氧化的過(guò)程3.電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕的區(qū)別電化腐蝕化學(xué)腐蝕條件不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸金屬與非電解質(zhì)直接接觸現(xiàn)象有微弱的電流產(chǎn)生無(wú)電流產(chǎn)生本質(zhì)較活潑的金屬被氧化的過(guò)程金屬被氧化的過(guò)程關(guān)系化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化腐蝕更加普遍，危害更嚴(yán)重4.電化學(xué)腐蝕的分類(lèi)：析氫腐蝕腐蝕過(guò)程中不斷有氫氣放出（1）條件：潮濕空氣中形成的水膜,酸性較強(qiáng)（水膜中溶解有co2、so2、h2s等氣體）（2）電極反應(yīng)：負(fù)極:fe2e-=fe2+正極:2h+2e-=h2總式：fe+2h+=fe2+h2吸氧腐蝕反應(yīng)過(guò)程吸收氧氣條件：中性或弱酸性溶液電極反應(yīng)：負(fù)極:2fe4e-=2fe2+正極:o2+4e-+2h2o=4oh-總式：2fe+o2+2h2o=2fe(oh)2生成的fe(oh)2被空氣中的o2氧化，生成fe(oh)3，fe(oh)3脫去一部分水就生成fe2o3xh2o（鐵銹主要成分）規(guī)律總結(jié)：1.金屬腐蝕快慢的規(guī)律：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕2.防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法有一般防腐條件的腐蝕無(wú)防腐條件的腐蝕（二）金屬的電化學(xué)防護(hù)1.利用原電池原理進(jìn)行金屬的電化學(xué)防護(hù)（1）犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法原理：原電池反應(yīng)中，負(fù)極被腐蝕，正極不變化應(yīng)用：在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干鋅塊，腐蝕鋅塊保護(hù)鋼鐵設(shè)備負(fù)極：鋅塊被腐蝕；正極：鋼鐵設(shè)備被保護(hù)（2）外加電流的陰極保護(hù)法原理：通電，使鋼鐵設(shè)備上積累大量電子，使金屬原電池反應(yīng)產(chǎn)生的電流不能輸送，從而防止金屬被腐蝕應(yīng)用：把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為