“選修四”電池知識整理輕松學(xué)

　　這篇文章是有關(guān)高中化學(xué)選修四電化學(xué)的知識總結(jié)以及習(xí)題練習(xí)，需要的同學(xué)趕緊收藏吧!小編整理了相關(guān)資料，希望能幫助到您。

　　“選修四”電池知識整理

　　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)：Zn-2e=Zn2+(較活潑金屬)

　　正極：還原反應(yīng)：2H++2e=H2↑(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)離子的移動方向：陽離子流向正極，陰離子流向負(fù)極

　　5.根據(jù)實驗現(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：化學(xué)電池、太陽能電池、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：一次電池 、二次電池 、燃料電池

　　1.一次電池

　　常見一次電池：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)：Pb-2e- =PbSO4↓

　　正極(氧化鉛)：PbO2+4H++2e- =PbSO4↓+2H2O

　　充電：

　　陰極：PbSO4+2H2O-2e- =PbO2+4H+

　　陽極：PbSO4+2e- =Pb

　　兩式可以寫成一個可逆反應(yīng)：PbO2+Pb+2H2SO4 ⇋ 2PbSO4↓+2H2O

　　(3)目前已開發(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。

　　①當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時：

　　負(fù)極：2H2-4e- =4H+

　　正極：O2+4e- +4H+ =2H2O

　?、诋?dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時：

　　負(fù)極：2H2+4OH--4e-=4H2O

　　正極：O2+2H2O+4 e- =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：CH4+10OH--8e-= CO32-+7H2O;

　　正極：4H2O+2O2+8e- =8OH-。

　　電池總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

　　(3)燃料電池的優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運行噪音低

　　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)通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)(被動的不是自發(fā)的)的過程。

　　3.放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程。

　　4.電子流向：(電源)負(fù)極—(電解池)陰極—(離子定向運動)電解質(zhì)溶液—(電解池)陽極—(電源)正極。

　　5.電極名稱及反應(yīng)：

　　陽極：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)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程

　　☆規(guī)律總結(jié)：電解反應(yīng)離子方程式書寫：

　　放電順序：

　　陽離子放電順序：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：S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根離子)> F-

　　是活性電極時：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，若陽極材料為活性電極(Fe、Cu)等金屬，則陽極反應(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)陰陽離子的放電順序，依據(jù)陽氧陰還的規(guī)律來書寫電極反應(yīng)式。

　　電解質(zhì)水溶液電解產(chǎn)物的規(guī)律：

　　上述四種類型電解質(zhì)分類：

　　(1)電解水型：含氧酸，強堿，活潑金屬含氧酸鹽

　　(2)電解電解質(zhì)型：無氧酸，不活潑金屬的無氧酸鹽(氟化物除外)

　　(3)放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽

　　(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：

　　陽極：鍍層金屬，失去電子，成為離子進(jìn)入溶液 M— ne - == M n+

　　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 M n+ + 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 金屬陽離子 獲得電子，從它們的化合物中還原出來用于冶煉活潑金屬，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)若無外接電源，又具備組成原電池的三個條件。

　　①有活潑性不同的兩個電極;

　?、趦蓸O用導(dǎo)線互相連接成直接插入連通的電解質(zhì)溶液里;

　?、圯^活潑金屬與電解質(zhì)溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)(有時是與水電離產(chǎn)生的H+作用)，只要同時具備這三個條件即為原電池。

　　(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，則為電鍍池。

　　(3)若多個單池相互串聯(lián)，又有外接電源時，則與電源相連接的裝置為電解池成電鍍池。若無外接電源時，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

　　四、金屬的電化學(xué)腐蝕和防護

　　(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 電子而被氧化的過程

　　3.電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕的區(qū)別

　　4.電化學(xué)腐蝕的分類：

　　析氫腐蝕——腐蝕過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(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等氣體)

　　(2)電極反應(yīng)：

　　負(fù)極: Fe – 2e- = Fe2+

　　正極: 2H+ + 2e- = H2 ↑

　　總式：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑

　　吸氧腐蝕——反應(yīng)過程吸收氧氣

　?、贄l件：中性或弱酸性溶液

　　②電極反應(yīng)：

　　負(fù)極: 2Fe – 4e- = 2Fe2+

　　正極: O2+4e- +2H2O = 4OH-

　　總式：2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2

　　生成的 Fe(OH)2被空氣中的O2氧化，生成 Fe(OH)3 ，F(xiàn)e(OH)3脫去一部分水就生成Fe2O3·x H2O(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法>犧牲負(fù)極的正極保護法>有一般防腐條件的腐蝕>無防腐條件的腐蝕

　　(二)金屬的電化學(xué)防護

　　1.利用原電池原理進(jìn)行金屬的電化學(xué)防護

　　(1)犧牲陽極的陰極保護法

　　原理：原電池反應(yīng)中，負(fù)極被腐蝕，正極不變化

　　應(yīng)用：在被保護的鋼鐵設(shè)備上裝上若干鋅塊，腐蝕鋅塊保護鋼鐵設(shè)備

　　負(fù)極：鋅塊被腐蝕;正極：鋼鐵設(shè)備被保護

　　(2)外加電流的陰極保護法

　　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：把被保護的鋼鐵設(shè)備作為陰極，惰性電極作為輔助陽極，均存在于電解質(zhì)溶液中，接上外加直流電源。通電后電子大量在鋼鐵設(shè)備上積累，抑制了鋼鐵失去電子的反應(yīng)。

　　2.改變金屬結(jié)構(gòu)：把金屬制成防腐的合金

　　3.把金屬與腐蝕性試劑隔開：電鍍、油漆、涂油脂、表面鈍化等

　　(3)金屬腐蝕的分類：

　　化學(xué)腐蝕—金屬和接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕。

　　電化學(xué)腐蝕— 不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)。比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。

　　復(fù)習(xí)之化學(xué)如何輕松學(xué)

　　化學(xué)是“第二門外語”

　　“化學(xué)就是第二外語”，永華認(rèn)為，化學(xué)的分子式相當(dāng)于英語單詞，化學(xué)方程式就是英語句子，而每一道化學(xué)計算題，就是英語的一道閱讀理解題?！俺擞⒄Z，我就化學(xué)這科有筆記。”他說，化學(xué)要學(xué)得好，必須準(zhǔn)確記住每一種物質(zhì)典型的物理、化學(xué)性質(zhì)并能順利寫出相應(yīng)的化學(xué)方程式，理解并記住幾個常用的解題方法和基本的實驗操作。

　　準(zhǔn)確記憶是前提

　　初中化學(xué)是相對比較簡單的，而高中卻很不一樣了。物質(zhì)的量、元素周期律、氧化還原反應(yīng)等等知識理論性強，抽象程度高，這些內(nèi)容歷來被認(rèn)為是造成學(xué)生分化、學(xué)習(xí)困難的重點知識，如元素周期律有些比較容易混，氧化還原反應(yīng)主要是元素升降價容易亂。

　　永華同樣也有整理錯題集的習(xí)慣：“高一時覺得挺難，沒什么方法，一開始只盲目地做題，后來發(fā)現(xiàn)這樣不行，就整理一下錯題，找出自己做錯的原因?！?/p>

　　準(zhǔn)確理解和應(yīng)用

　　永華總結(jié)經(jīng)驗說其實化學(xué)考試的題目大部分都是平時做過的類似題型，有些同學(xué)在實際應(yīng)用時，雖然記住了所有的東西，但面對一些新物質(zhì)的性質(zhì)仍感束手無策，所以除了會準(zhǔn)確記憶，還要懂得準(zhǔn)確理解和運用。

　　“化學(xué)卷的選擇題要認(rèn)真做好，分值很大;比較難的算實驗流程題，當(dāng)遇到新的類型題時，要冷靜思考，內(nèi)容都有講過的?！彼f，化學(xué)反應(yīng)機理絕不是只針對一個問題，而是針對一系列本質(zhì)相近的問題，是可以由此及彼的。如果單憑記憶化學(xué)書上少量的化學(xué)方程式，少量的物質(zhì)的性質(zhì)，缺乏靈活運用規(guī)律性的能力，會使自己的化學(xué)知識體系各個組成部分缺少橫向聯(lián)系，對于它的完善和統(tǒng)一會造成一定的困難，很難從整體上駕馭知識體系。

　　學(xué)會總結(jié)歸納知識點

　　魏韜的理科成績一直不錯，化學(xué)基礎(chǔ)知識掌握得很扎實，之前也曾參加過化學(xué)競賽，這回高考化學(xué)成績，魏韜自己估了96分。在他看來，理科學(xué)習(xí)最重要的兩項是興趣和思維能力。單做練習(xí)只是機械地重復(fù)同樣的“工作”，效果并不見得會好。

　　常聯(lián)想善總結(jié)

　　經(jīng)過高一高二階段化學(xué)的學(xué)習(xí)，有些同學(xué)覺得個別知識點已學(xué)會，而進(jìn)入復(fù)習(xí)階段后，很多同學(xué)復(fù)習(xí)課本知識，都是“單線”性，像“小熊掰玉米”，只專注于復(fù)習(xí)當(dāng)前課本的內(nèi)容。其實，高考考場得分，學(xué)會僅是一方面，高考化學(xué)知識考察點很廣，更注重知識點的運用和總結(jié)歸納。

　　魏韜認(rèn)為，課本的基礎(chǔ)知識點一定要熟練于胸，他在復(fù)習(xí)課本時，往往是把幾本的內(nèi)容結(jié)合在一起復(fù)習(xí)，建立一個完整的知識結(jié)構(gòu)。而他對于課本的內(nèi)容也要比其他同學(xué)記得熟，“要學(xué)會帶著運用復(fù)習(xí)”，魏韜在回顧課本內(nèi)容時，往往一看到一個方程式，馬上就能聯(lián)想到之前學(xué)過的，與方程式相關(guān)的內(nèi)容。

　　學(xué)會為方程式分類

　　高考化學(xué)實驗題往往也是不少人的失分重點，魏韜認(rèn)為，其實每個實驗都有相同點，只要掌握了實驗題的大致步驟：如何減小誤差、如何提高實驗安全性、實驗所要測量的要素等幾個主要方面，解題時，每個步驟再稍加細(xì)心謹(jǐn)慎，分?jǐn)?shù)自然提高不少。

　　而三年高中化學(xué)學(xué)下來，光是主要方程式就有300多個，有些化學(xué)方程式繁復(fù)冗長，對一些同學(xué)來說記牢所有的化學(xué)方程式是一項艱巨的“工程”。因此，魏韜建議要學(xué)會給化學(xué)方程式分類，如按照化學(xué)反應(yīng)類型：取代反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、加成反應(yīng)、化合反應(yīng)、分解反應(yīng)等，“不能靠死記硬背，要學(xué)會找出公式的相同點，了解它的類型”。

　　建立自己的知識網(wǎng)

　　林世偉將自己的化學(xué)方法歸納為四點。

　　第一，熟記基本的知識內(nèi)容

　　應(yīng)熟記的內(nèi)容包括一些與化學(xué)相關(guān)的生活常識，部分方程式，物質(zhì)的顏色、狀態(tài)等。林世偉說，這些內(nèi)容應(yīng)該在平時的學(xué)習(xí)中逐漸積累，比如看書，或做練習(xí)遇到的時候，就應(yīng)有意識地關(guān)注它，久而久之就會記住了。另外，還有一些內(nèi)容可以采用口訣記憶或關(guān)鍵詞記憶，如：化學(xué)反應(yīng)平衡有4個關(guān)鍵字(等、定、動、變)。

　　第二，熟悉重要的化學(xué)實驗和化學(xué)工藝流程

　　在書本中的實驗、流程，都綜合了多個知識點，如：實驗室制取氯氣，工業(yè)制硫酸，制備乙酸乙酯……因此，林世偉建議同學(xué)們不僅要記住實驗的整個過程，還要知道各個化學(xué)儀器的作用和除雜、干燥、尾氣處理的方法。在了解了書本的基本實驗后，對于以后遇到的實驗題、流程題，才能進(jìn)行類比遷移。

　　第三，適當(dāng)練習(xí)補缺補漏

　　林世偉說自己經(jīng)常通過做練習(xí)找出存在的不足，補缺補漏。和很多人一樣，他也建議可以做一本“錯題集”，將自己做錯的，有價值的題目，記錄下來，寫明錯因和正解，時時翻閱，理解透徹。在練習(xí)中，逐步了解、形成一定的化學(xué)思維方式，如：對于推斷題，馬上聯(lián)想到相關(guān)知識點;對于工業(yè)流程題，注意聯(lián)系生活實際;對于物構(gòu)題，則注重理論分析和類比推理等等。

　　第四，建立自己的知識網(wǎng)

　　林世偉建議，在每學(xué)習(xí)一個階段后，最好自己梳理相應(yīng)的知識點，建立自己的知識網(wǎng)，而不要依賴現(xiàn)成的知識網(wǎng)，對于不清楚的知識點，在自己無法獨立解決時要及時請教老師或同學(xué)，避免留下知識缺漏。