600分考點(diǎn) 700分考法(A版)2019版高考化學(xué)總復(fù)習(xí) 第14章 電化學(xué)課件.ppt

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1、第14章 電化學(xué),考點(diǎn)37 原電池原理,考法1 原電池的判斷 考法2 原電池正、負(fù)極的判斷 考法3 原電池電極反應(yīng)式的書寫 考法4 原電池原理的應(yīng)用,能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。 兩個(gè)活動(dòng)性不同的電極(燃料電池的兩 個(gè)電極可以相同)。 形成閉合回路。,1.原電池,(1)定義 把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。,(2)原電池的形成條件,水果電池,圖甲和圖乙是銅鋅原電池裝置示意圖。,2.原電池的工作原理,【注意】無論在原電池中還是在電解池中,電子均不能通過電解質(zhì)溶液。,3.原電池工作時(shí)導(dǎo)電粒子流向,電子流向(外電路):負(fù)極導(dǎo)線正極(電流方向與電子流向相反)。 離子流向(內(nèi)電路):陰離子向負(fù)極移動(dòng),陽離子向正

2、極移動(dòng)。,例,浙江理綜201611,6分金屬(M)空氣電池(如圖)具有原料易得、能量密度高等優(yōu)點(diǎn),有望成為新能源汽車和移動(dòng)設(shè)備的電源。該類電池放電的總反應(yīng)方程式為4MnO22nH2O===4M(OH)n。已知:電池的“理論比能量”指單位質(zhì)量的電極材料理論上能釋放出的最大電能。下列說法不正確的是(),例1,例,A采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面 B比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池,Al-空氣電池的理論比能量最高 CM-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式:424 4 D在Mg-空氣電池中,為防止負(fù)極區(qū)沉積,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜,例1,【解析】

3、多孔電極能夠增大電極表面積,降低極化作用,有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面,A正確;單位質(zhì)量的三種金屬單質(zhì),Al提供的電子數(shù)最多,即Al-空氣電池的理論比能量最高,B正確;該電池中陽離子不能透過陰離子交換膜與在正極結(jié)合,C錯(cuò)誤;為防止負(fù)極區(qū)沉積,則可采取措施降低負(fù)極區(qū)溶液中c()和c(),D正確。,C,例1,A采用多孔電極的目的是提高電極與電解質(zhì)溶液的接觸面積,并有利于氧氣擴(kuò)散至電極表面 B比較Mg、Al、Zn三種金屬-空氣電池,Al-空氣電池的理論比能量最高 CM-空氣電池放電過程的正極反應(yīng)式:424 4 D在Mg-空氣電池中,為防止負(fù)極區(qū)沉積,宜采用中性電解質(zhì)及陽離子交換膜,2.依據(jù)原電池的形成條

4、件判斷 (1)一看電極:兩極為導(dǎo)體,且存在活動(dòng)性差異; (2)二看溶液:兩極插入溶液中; (3)三看回路:形成閉合回路或兩極直接接觸; (4)四看本質(zhì):看能否發(fā)生氧化還原反應(yīng)。,考法1原電池的判斷,1.分析有無外接直流電源,有外接直流電源的為電解池,無外接直流電源的才可能為原電池。,例2,下列裝置中,能構(gòu)成原電池的是 。,【解】A能構(gòu)成原電池;B不能構(gòu)成原電池,因?yàn)榫凭欠请娊赓|(zhì);C不能構(gòu)成原電池,因Fe、Cu與Na2SO4溶液不反應(yīng);D能構(gòu)成原電池,這是兩極直接接觸的原電池;E也能構(gòu)成原電池,但若把左、右燒杯中溶質(zhì)對換,就不能構(gòu)成原電池,因氧化劑必須在正極燒杯中;F能構(gòu)成原電池,左邊為

5、正極(因氧化劑Fe3在左燒杯中),右邊為負(fù)極(因還原劑 I - 在右燒杯中)。,A,,考法2原電池正、負(fù)極的判斷,,考法2原電池正、負(fù)極的判斷,【注意】(1)金屬的活動(dòng)性受所處環(huán)境的影響。如Mg、Al的活動(dòng)性:在中性或酸性溶液中活動(dòng)性MgAl;而在堿性溶液中,Al可以與OH反應(yīng),而Mg不反應(yīng),所以Mg與Al用導(dǎo)線連接后放入NaOH溶液中,Al是負(fù)極,Mg是正極。 (2)Fe、Cu相連,浸入稀HNO3中,F(xiàn)e作負(fù)極;浸在濃HNO3中,Cu作負(fù)極(Fe發(fā)生鈍化)。,,課標(biāo)理綜201611,6分Mg-AgCl電池是一種以海水為電解質(zhì)溶液的水激活電池。下列敘述錯(cuò)誤的是() A負(fù)極反應(yīng)式為Mg-2e

6、Mg2 B正極反應(yīng)式為Ag+e Ag C電池放電時(shí),Cl由正極向負(fù)極遷移 D負(fù)極會(huì)發(fā)生副反應(yīng) Mg2H2O Mg(OH)2H2,例3,【解析】該原電池中,Mg作負(fù)極,發(fā)生反應(yīng):Mg-2e Mg2,A正確;AgCl在正極放電,電極反應(yīng)式為AgCle AgCl,B錯(cuò)誤;Cl帶有負(fù)電荷,電池放電時(shí)在電解質(zhì)溶液中由正極向負(fù)極移動(dòng),C正確;Mg是活潑金屬,能與水發(fā)生反應(yīng),故負(fù)極發(fā)生的副反應(yīng)為Mg2H2O Mg(OH)2H2,D正確。,B,1.用“三步法”書寫電極反應(yīng)式,考法3原電池電極反應(yīng)式的書寫,例4,有人設(shè)計(jì)出利用CH4和O2的反應(yīng),用鉑作電極,在KOH溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)類似于C

7、H4在O2中燃燒的反應(yīng),則正、負(fù)極的電極反應(yīng)式分別為___________________________________。,【解】CH4在鉑電極上發(fā)生類似于CH4在O2中燃燒的反應(yīng),即CH4CO2,生成的CO2與KOH反應(yīng)生成K2CO3,碳元素的化合價(jià)升高,失去電子,即CH4在負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為CH410OH--8e- CO32-+7H2O;O2在正極上發(fā)生還原反應(yīng),得到電子,電極反應(yīng)式為O2+2H2O+4e- 4OH-。,O2+2H2O+4e- 4OH- CH410OH--8e- CO32-+7H2O,(1)書寫步驟 步驟一:寫出電池總反應(yīng)式,標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目(n

8、e-)。 步驟二:找出正、負(fù)極,失電子的電極為負(fù)極;確定溶液的酸堿性。 步驟三:寫電極反應(yīng)式。 負(fù)極反應(yīng):還原劑ne- ==== 氧化產(chǎn)物 正極反應(yīng):氧化劑ne -==== 還原產(chǎn)物,考法3原電池電極反應(yīng)式的書寫,2總反應(yīng)式法書寫電極反應(yīng)式,考法3原電池電極反應(yīng)式的書寫,2總反應(yīng)式法書寫電極反應(yīng)式,(2)書寫技巧 若某電極反應(yīng)式較難寫時(shí),可先寫出較易寫的電極反應(yīng)式,然后根據(jù)得失電子守恒,用總反應(yīng)式減去較易寫的電極反應(yīng)式,即得較難寫的電極反應(yīng)式。,例5,CH3OCH3(二甲醚)酸性燃料電池中: 總反應(yīng)式:CH3OCH3+3O2 2CO2+3H2O 正極:3O2+12H+

9、+12e- 6H2O 負(fù)極:CH3OCH3+3H2O-12e- 2CO212H+,【注意】(1)溶液酸、堿性不同,O、H元素的存在形式不同: 水溶液中不能出現(xiàn)O2-;非水溶液中可有獨(dú)立的O2-; 酸性溶液中,不能出現(xiàn)OH-;堿性溶液中,不能出現(xiàn)H+; 中性溶液中,反應(yīng)物不能出現(xiàn)H+和OH-,但產(chǎn)物可以出現(xiàn)OH-或H+。 (2)要注意“電極產(chǎn)物與電解質(zhì)(即介質(zhì))是否反應(yīng)” “負(fù)極產(chǎn)物與正極產(chǎn)物是否反應(yīng)”。,考法3原電池電極反應(yīng)式的書寫,3.利用電極反應(yīng)判斷電解質(zhì)溶液的pH變化,(1)若電極反應(yīng)消耗OH-(或H+),則電極周圍電解質(zhì)溶液的pH減?。ɑ蛟龃螅?。,(2)若電極反應(yīng)生成OH-(或H+),

10、則電極周圍電解質(zhì)溶液的pH增大(或減?。?。,(3)若總反應(yīng)的結(jié)果是消耗OH-(或H+)或生成OH -(或H+),則電解質(zhì)溶液的pH減?。ɑ蛟龃螅┗蛟龃螅ɑ驕p小)。,(4)若兩極消耗等物質(zhì)的量的OH-和H+,則電解質(zhì)溶液的pH變化規(guī)律隨電解質(zhì)溶液酸堿性的不同而不同。,考法4原電池原理的應(yīng)用,1.加快氧化還原反應(yīng)的速率,一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng),設(shè)計(jì)成原電池時(shí),反應(yīng)速率會(huì)增大。,2.用于比較金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱,兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí),一般情況下作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。,(1)根據(jù)一個(gè)氧化還原反應(yīng)的方程式,將其拆分為氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)兩個(gè)半反應(yīng)。 (2)根據(jù)原電池反應(yīng)特點(diǎn),結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng),

11、選擇合適的電極材料和電解質(zhì)溶液設(shè)計(jì)原電池。,考法4原電池原理的應(yīng)用,3.設(shè)計(jì)原電池,4.用于金屬的防護(hù),使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。,,浙江選考化學(xué)2017年4月17,2分銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源,其反應(yīng)原理:Zn+Ag2O+H2O ==== Zn(OH)2+2Ag。其工作示意圖如下。下列說法不正確的是( ) A.Zn電極是負(fù)極 B.Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng) C.Zn電極的電極反應(yīng)式:Zn-2e-+2OH-==== Zn(OH)2 D.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變,例2,,【解析】已知電池的總反應(yīng)為Zn+Ag2O+H2O ==== Zn(OH)2+2Ag,Zn從0價(jià)變?yōu)?2

12、價(jià),化合價(jià)升高,失去電子,故Zn電極為負(fù)極,A正確;Ag2O中Ag從+1價(jià)變?yōu)?價(jià),化合價(jià)降低,得到電子,發(fā)生還原反應(yīng),B正確;在堿性條件下,Zn2+與OH-結(jié)合生成Zn(OH)2,故負(fù)極反應(yīng)式為Zn-2e-+2OH-==== Zn(OH)2,C正確;根據(jù)總反應(yīng)可知,反應(yīng)中H2O被不斷地消耗,電解質(zhì)溶液中OH-濃度增大,所以放電后溶液的pH增大,D錯(cuò)誤。,D,例2,浙江選考化學(xué)2017年4月17,2分銀鋅電池是一種常見化學(xué)電源,其反應(yīng)原理:Zn+Ag2O+H2O ==== Zn(OH)2+2Ag。其工作示意圖如下。下列說法不正確的是( ) A.Zn電極是負(fù)極 B.Ag2O電極發(fā)生還原反應(yīng) C.

13、Zn電極的電極反應(yīng)式:Zn-2e-+2OH-==== Zn(OH)2 D.放電前后電解質(zhì)溶液的pH保持不變,,海南化學(xué)201610,4分(雙選)某電池以K2Fe和Zn為電極材料,KOH溶液為電解質(zhì)溶液。下列說法正確的是( ) A.Zn為電池的負(fù)極 B.正極反應(yīng)式為2FeO42-+10H++6e-==== Fe2O3+5H2O C.該電池放電過程中電解質(zhì)溶液濃度不變 D.電池工作時(shí)OH-向負(fù)極遷移,例4,【解析】根據(jù)化合價(jià)升降判斷,Zn的化合價(jià)只能升高,即發(fā)生氧化反應(yīng),故Zn為電池的負(fù)極,K2FeO4為電池的正極,A正確;KOH溶液為電解質(zhì)溶液,電極反應(yīng)中不會(huì)有大量H+參與,B錯(cuò)誤;該原電池總反

14、應(yīng)為3Zn+2K2FeO4+8H2O====2Fe(OH)3+3Zn(OH)2+4KOH,反應(yīng)消耗了H2O,生成了KOH,故該電池放電過程中電解質(zhì)溶液的濃度增大,C錯(cuò)誤;電池工作時(shí)OH-向負(fù)極遷移,D正確。,AD,課標(biāo)理綜201310,6分銀質(zhì)器皿日久表面會(huì)逐漸變黑,這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理:在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液,再將變黑的銀器浸入該溶液中,一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)黑色會(huì)褪去。下列說法正確的是() A處理過程中銀器一直保持恒重 B銀器為正極,Ag2S被還原生成單質(zhì)銀 C該過程中總反應(yīng)為2Al+3Ag2S ==== 6Ag+Al2S3 D黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為

15、白色AgCl,例5,【解析】結(jié)合題中敘述,由“電化學(xué)原理”可知Ag2S-Al-NaCl溶液形成原電池,其中一定是Ag2S作正極,發(fā)生還原反應(yīng)得到Ag,即正極反應(yīng)式為Ag2S+2e-==== 2Ag+S2-,負(fù)極反應(yīng)式為Al-3e-==== Al3+;電解質(zhì)溶液中發(fā)生反應(yīng)Al3++3H2O Al(OH)3+3H+,S2-與H+結(jié)合生成H2S,使Al3++3H2O Al(OH)3+3H+的平衡右移,最終生成Al(OH)3沉淀。,B,例5,課標(biāo)理綜201310,6分銀質(zhì)器皿日久表面會(huì)逐漸變黑,這是生成了Ag2S的緣故。根據(jù)電化學(xué)原理可進(jìn)行如下處理:在鋁質(zhì)容器中加入食鹽溶液,再將變黑的銀器浸入該溶液中

16、,一段時(shí)間后發(fā)現(xiàn)黑色會(huì)褪去。下列說法正確的是() A處理過程中銀器一直保持恒重 B銀器為正極,Ag2S被還原生成單質(zhì)銀 C該過程中總反應(yīng)為2Al+3Ag2S ==== 6Ag+Al2S3 D黑色褪去的原因是黑色Ag2S轉(zhuǎn)化為白色AgCl,考點(diǎn)38 化學(xué)電源,考法5 燃料電池電極反應(yīng)式的書寫 考法6 可充電電池的反應(yīng)規(guī)律,1.一次電池,(1)堿性鋅錳電池,堿性鋅錳電池的負(fù)極是Zn,正極是MnO2,電解質(zhì)是KOH,其電極反應(yīng)如下:,負(fù)極:Zn+2OH--2e-==== Zn(OH)2; 正極:2MnO2+2H2O+2e-==== MnOOH+2OH-; 總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O====

17、2MnOOH+Zn(OH)2。,1.一次電池,(2)銀鋅電池,銀鋅電池的負(fù)極是Zn,正極是O,電解質(zhì)是KOH,其電極反應(yīng)如下: 負(fù)極:Zn+2OH-2e ==== Zn(OH)2; 正極:Ag2O+H2O+2e ==== Ag+2OH; 總反應(yīng):Zn+Ag2O+H2O ==== Zn(OH)2+2Ag。,鋰電池是用金屬鋰作負(fù)極,石墨作正極,電解質(zhì)溶液由四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯(SOCl2)中組成。其電極反應(yīng)如下:,(3)鋰電池,負(fù)極:8Li-8e ==== 8Li+; 正極:3SOCl2+8e ==== +2S+6Cl; 總反應(yīng):8Li+3SOCl2 ==== 6LiCl+L

18、i2SO3+2S。,1.一次電池,2二次電池,(1)最常見的二次電池是鉛蓄電池,其正極覆蓋PbO2,負(fù)極覆蓋Pb,電解質(zhì)是30%H2SO4溶液。,(2)鉛蓄電池放電時(shí)的電極反應(yīng)式,負(fù)極:Pb+SO42--2e- ==== PbSO4; 正極:PbO2+4H++SO42-+2e- ==== PbSO4+2H2O; 總反應(yīng):Pb+PbO2+2H2SO4 ==== 2PbSO4+2H2O。,2二次電池,(3)鉛蓄電池充電時(shí)的電極反應(yīng)式,陰極:PbSO4+2e- ==== Pb+SO42-; 陽極:PbSO4+2H2O-2e- ==== PbO2+4H++SO42-; 總反應(yīng):2PbSO4+2H2O

19、==== Pb+PbO2+2H2SO4。,氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池,可分為酸性和堿性兩種:,3. 燃料電池,(1)若電解質(zhì)溶液顯酸性,在電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH-。 (2)若電解質(zhì)溶液顯堿性,在電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)H+。,考法5燃料電池電極反應(yīng)式的書寫,1.書寫燃料電池的電極反應(yīng)式時(shí)的注意事項(xiàng),2.常見兩種燃料電池電極反應(yīng)式的書寫,該電池將金屬鉑片插入KOH溶液中作電極,在兩極上分別通入甲烷和氧氣。,(1)甲烷-氧氣燃料電池電極反應(yīng)式的書寫,負(fù)極:CH4+10OH--8e-==== CO32-+7H2O; 正極:2O2+4H2O+8e ==== 8OH-; 總反應(yīng):CH4+2O2+2

20、KOH ==== K2CO3+3H2O。,該電池中導(dǎo)電離子是熔融的氧化物中的O2-。,2.常見兩種燃料電池電極反應(yīng)式的書寫,(2)丁烷-氧化物燃料電池電極反應(yīng)式的書寫,【注意】電解質(zhì)為堿性物質(zhì)的有機(jī)物燃料電池,負(fù)極上產(chǎn)生的CO2與OH-反應(yīng)生成電極反應(yīng)式的配平一般難度較大,但若使用電荷守恒法配平,就能使配平簡化。,江蘇化學(xué)201510,2分一種熔融碳酸鹽燃料電池原理示意如圖。下列有關(guān)該電池的說法正確的是 ( ) A.反應(yīng) ,每消耗1molCH4轉(zhuǎn)移12mol電子 B.電極A上H2參與的電極反應(yīng)為 C.電池工作時(shí), 向電極B移動(dòng) D.電極B上發(fā)生的電極反應(yīng)為,例6,【解析】 CH4中C為

21、-4價(jià),反應(yīng)后生成的CO中C為+2價(jià),反應(yīng)中只有C化合價(jià)升高,則1molCH4在反應(yīng)中轉(zhuǎn)移6mol e-,A項(xiàng)錯(cuò)誤;熔融碳酸鹽中不存在OH-,B項(xiàng)錯(cuò)誤;該燃料電池中,電極B為正極,電極A為負(fù)極,電池工作時(shí),陰離子移向負(fù)極,C項(xiàng)錯(cuò)誤;在電極B上O2得到電子與CO2反應(yīng)轉(zhuǎn)化為,D項(xiàng)正確。,D,原電池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)都必須遵循原子守恒、電荷守恒和得失電子守恒。,考法6可充電電池的反應(yīng)規(guī)律,【注意】可充電電池充電時(shí)原負(fù)極必然要發(fā)生還原反應(yīng)(生成原來消耗的物質(zhì)),即作陰極,連接電源的負(fù)極;同理,原正極連接源的正極,作陽極。簡記為:負(fù)連負(fù),正連正。,1可充電電池有充電和放電兩個(gè)過程,放電是原電池反應(yīng),充

22、電是電解池反應(yīng)。,2放電時(shí)的負(fù)極反應(yīng)和充電時(shí)的陰極反應(yīng)、放電時(shí)的正極反應(yīng)和充電時(shí)的陽極反應(yīng)互為逆反應(yīng)。,課標(biāo)理綜201711,6分全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為:16Li+xS8 ==== 8Li2Sx(2x8)。下列說法錯(cuò)誤的是( ) A.電池工作時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e- ==== 3Li2S4 B.電池工作時(shí),外電路中流過0.02mol電子,負(fù)極材料減重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性 D.電池充電時(shí)間越長,電池中的Li2S2的量越多,例7,【解析】 該電池反應(yīng)中Li由0價(jià)

23、升高為+1價(jià),故電極b作原電池負(fù)極,則電極a作正極;在電極a中由Li2S8、Li2S6、Li2S4到Li2S2,其中S元素的價(jià)態(tài)逐漸降低,發(fā)生還原反應(yīng),故放電過程中Li2S2的量應(yīng)逐漸增多,而充電過程中Li2S2的量會(huì)逐漸減少,D錯(cuò)誤;正極發(fā)生還原反應(yīng)可能使S元素的價(jià)態(tài)由-價(jià)降低到-價(jià),即由Li2S6變成Li2S4 ,用Li+使電極反應(yīng)式中電荷守恒即可,A正確;每消耗1mol Li,轉(zhuǎn)移1mol e-,當(dāng)外電路中流過0.02mol電子時(shí),負(fù)極材料質(zhì)量減少7gmol-10.02 mol=0.14g,B正確;S8為非金屬單質(zhì),不易導(dǎo)電,其中摻有石墨烯可用于增強(qiáng)電極的導(dǎo)電性,C正確。,D,例10,課

24、標(biāo)理綜201711,6分全固態(tài)鋰硫電池能量密度高、成本低,其工作原理如圖所示,其中電極a常用摻有石墨烯的S8材料,電池反應(yīng)為:16Li+xS8 ==== 8Li2Sx(2x8)。下列說法錯(cuò)誤的是( ) A.電池工作時(shí),正極可發(fā)生反應(yīng):2Li2S6+2Li++2e- ==== 3Li2S4 B.電池工作時(shí),外電路中流過0.02mol電子,負(fù)極材料減重0.14 g C.石墨烯的作用主要是提高電極a的導(dǎo)電性 D.電池充電時(shí)間越長,電池中的Li2S2的量越多,考點(diǎn)39 電解原理及其應(yīng)用,考法7 電解池陰、陽極的判斷 考法8 電解產(chǎn)物的判斷 考法9 惰性電極的電解規(guī)律 考法10 電極反應(yīng)式的書寫,利用電

25、化學(xué)方法在硬幣表面沉積的銅結(jié)晶,(3)電極及電極反應(yīng),1.電解池,(1)電解池: 把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。,(2)構(gòu)成條件,有與直流電源相連的兩個(gè)電極; 電解質(zhì)溶液(或熔融鹽); 形成閉合回路。,電子:從電源負(fù)極流出后,流向電解池陰極; 從電解池的陽極流出,流向電源的正極。 離子:陽離子移向電解池的陰極,陰離子移向電解池的陽極。,1.電解池,(4)電子和離子的移動(dòng)方向,【說明】電解時(shí),在外電路中有電子通過,而在溶液中是依靠離子定向移動(dòng)形成電流,即電子本身不通過電解質(zhì)溶液。,原理:電鍍是一種特殊的電解,用含鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液作電鍍液,用待鍍的金屬制品作陰極,鍍層金屬作陽極。 特點(diǎn)

26、:一增(陰極),一減(陽極),一不變(電鍍液的濃度),且陰極與陽極質(zhì)量變化相等。,2電解原理的應(yīng)用,(1)氯堿工業(yè),(2)電鍍,2電解原理的應(yīng)用,(3)電解精煉銅,電極材料:陽極為粗銅,陰極為純銅。 電解質(zhì)溶液:含Cu2的鹽溶液。 電極反應(yīng)式,2電解原理的應(yīng)用,(3)電解精煉銅,陽極泥的形成 在電解過程中,活動(dòng)性位于銅之后的銀、金等雜質(zhì),難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解,所以當(dāng)陽極的銅等金屬失去電子變成陽離子溶解之后,金、銀等以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部,形成陽極泥。 電解精煉必備條件 a兩極材料:含雜質(zhì)的金屬作陽極,純金屬作陰極。 b電解質(zhì)溶液的選?。汉邢鄳?yīng)金屬離子的鹽溶液。

27、,(4)電冶金,利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。,2電解原理的應(yīng)用,3.電解和電離的區(qū)別與聯(lián)系,課標(biāo)理綜201611,6分三室式電滲析法處理含Na2SO4廢水的原理如圖所示,采用惰性電極,ab、cd均為離子交換膜,在直流電場的作用下,兩膜中間的Na和SO42可通過離子交換膜,而兩端隔室中離子被阻擋不能進(jìn)入中間隔室。下列敘述正確的是(),例13,A通電后中間隔室的離子向正極遷移,正極區(qū)溶液pH增大 B該法在處理含Na2SO4廢水時(shí)可以得到NaOH和H2SO4產(chǎn)品 C負(fù)極反應(yīng)為2H2O-4e-===== O2+4H+,負(fù)極區(qū)溶液pH降低 D當(dāng)電路中通過1mol電子時(shí),會(huì)

28、有0.5mol的O2生成,例13,【解析】由題意可知,正極接電源的正極,發(fā)生氧化反應(yīng),則正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O-4e ==== O2+4H,由于生成H,正極區(qū)溶液的pH減小,中間隔室的向正極區(qū)遷移,A錯(cuò)誤。負(fù)極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O+2e- ==== 2OH-+H2,中間隔室的Na+向負(fù)極區(qū)遷移,故負(fù)極區(qū)產(chǎn)生NaOH,正極區(qū)產(chǎn)生H2SO4,B正確。由B項(xiàng)分析可知,負(fù)極區(qū)產(chǎn)生OH,負(fù)極區(qū)溶液的pH升高,C錯(cuò)誤。正極區(qū)發(fā)生的反應(yīng)為2H2O-4e- ==== O2+4H,電路中通過1mol電子時(shí),生成0.25molO2,D錯(cuò)誤。,B,考法7電解池陰、陽極的判斷,1陽極的判斷,2陰極的判斷,課標(biāo)理

29、綜201711,6分用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜,電解質(zhì)溶液一般為H2SO4-H2C2O4混合溶液。下列敘述錯(cuò)誤的是( ) A.待加工鋁質(zhì)工件為陽極 C.陰極的電極反應(yīng)式為Al3++3e- ===== Al B.可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極 D.硫酸根離子在電解過程中向陽極移動(dòng),例10,【解析】由信息可知,用電解氧化法可以在鋁制品表面形成致密、耐腐蝕的氧化膜,則該氧化膜為氧化鋁,所以在電解過程中,鋁失電子轉(zhuǎn)化為氧化鋁,所以待加工鋁質(zhì)工件為陽極,A正確;在電解池中,陰極的金屬電極不放電,被保護(hù),所以可選用不銹鋼網(wǎng)作為陰極,B正確;在該電解池中,陰極為氫離子放電生成氫氣,電極

30、反應(yīng)式為2H++2e- ==== H2C錯(cuò)誤;在電解池中,陰離子向陽極移動(dòng),所以硫酸根離子在電解過程中向陽極移動(dòng),D正確。,C,考法8電解產(chǎn)物的判斷,(1)如果是活性電極(除Au、Pt以外的金屬材料作電極),電極材料失電子,生成金屬陽離子。 (2)如果是惰性電極(Pt、Au、石墨),要依據(jù)陰離子放電順序加以判斷。 陰離子的放電順序:,1.陽極產(chǎn)物的判斷,,考法8電解產(chǎn)物的判斷,直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷。 陽離子放電順序:,2.陰極產(chǎn)物的判斷,,考法9惰性電極的電解規(guī)律,考法9惰性電極的電解規(guī)律,(續(xù)表),北京理綜201612,6分 用石墨電極完成下列電解實(shí)驗(yàn)。,例11,【解析】實(shí)驗(yàn)一可

31、以看作兩個(gè)電解池串聯(lián),a為陰極,c為陽極,d為陰極,b為陽極。a、d均為陰極,溶液中的陽離子即水中的H+放電生成H2和OH-,試紙變藍(lán),A正確;b為陽極,b處變紅,說明有H生成,即水中的OH-放電生成O2和H2O,局部褪色,說明Cl-放電生成Cl2,溶于水中生成HCl和HClO,HClO使試紙局部褪色,即b處溶液中的OH-與Cl-同時(shí)放電,B錯(cuò)誤;c處鐵作陽極,活性電極作陽極,優(yōu)先失電子:Fe-2e- ==== Fe2+,C正確;由實(shí)驗(yàn)一原理,可知實(shí)驗(yàn)二中形成3個(gè)電解池(1個(gè)球的兩面分別為陰、陽兩極),m處為陰極,相當(dāng)于電鍍銅原理,m處有銅析出。,例13,北京理綜201612,6分 用石墨電極

32、完成下列電解實(shí)驗(yàn)。,B,考法10電極反應(yīng)式的書寫,1.兩種常用書寫方法,(1)根據(jù)裝置書寫,根據(jù)電源正、負(fù)極確定陰、陽兩極確定陽極是否是活性金屬電極根據(jù)電極類型及電解質(zhì)溶液中陰、陽離子的放電順序?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式。 在確保陰、陽兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同的條件下,將兩極電極反應(yīng)式合并,即得總反應(yīng)式。,找出發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的物質(zhì)兩電極名稱和反應(yīng)物利用得失電子守恒分別寫出兩電極反應(yīng)式。 若寫出一電極反應(yīng)式,而另一電極反應(yīng)式不好寫,可用總反應(yīng)式減去已寫出的電極反應(yīng)式即得另一電極反應(yīng)式。,考法10電極反應(yīng)式的書寫,1.兩種常用書寫方法,(2)由氧化還原反應(yīng)方程式書寫電極反應(yīng)式,(1)書寫電解池中電極反應(yīng)式

33、時(shí),要以實(shí)際放電的離子表示,但書寫電解池總反應(yīng)式時(shí),弱電解質(zhì)要寫成分子式。 (2)書寫總反應(yīng)式時(shí),要確保陰、陽兩極電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等,且注明條件“通電”。 (3)電解水溶液時(shí),應(yīng)注意放電順序,位于H+、OH-之后的離子一般不參與放電。,考法10電極反應(yīng)式的書寫,2. 三個(gè)易失分點(diǎn),課標(biāo)理綜201427題節(jié)選鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設(shè)備及X-射線防護(hù)材料等?;卮鹣铝袉栴}: (1)PbO2與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體,反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。 (2)PbO2可由PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)制得,反應(yīng)的離子方程式為 ____ _ ; PbO2也可以通過石墨為電極

34、,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 ,陰極上觀察到的現(xiàn)象是 ;若電解液中不加入Cu(NO3)2,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 ,這樣做的主要缺點(diǎn)是 。,例12,【解析】 (1)從題給信息“生成黃綠色氣體”可確定有Cl2產(chǎn)生,再根據(jù)Cl元素化合價(jià)升高,判斷Pb元素化合價(jià)降低,從而得出反應(yīng)的化學(xué)方程式為PbO2+4HCl(濃) PbCl2+Cl2+2H2O。 (2)從題中信息知:PbO與ClO-反應(yīng)生成PbO2,由得失電子守恒可知,氯元素化合價(jià)降低,在堿性條件下,氯元素不可能以Cl2形式存在,所以只能為-1價(jià)的Cl-,從

35、而得出離子方程式為PbO+ClO-===== PbO2+Cl-;從所給信息知:陽極Pb2+失電子,生成PbO2,再用原子守恒、電荷守恒可寫出其電極反應(yīng)式為Pb2++2H2O-2e-===== PbO2+4H+;陰極上離子得電子的能力是Cu2+Pb2+H+(水),所以陰極反應(yīng)式為Cu2++2e-===== Cu;若沒有Cu2+,陰極反應(yīng)式為Pb2++2e-===== Pb,Pb2+不能被充分利用。,例14,例14,課標(biāo)理綜201427題節(jié)選鉛及其化合物可用于蓄電池、耐酸設(shè)備及X-射線防護(hù)材料等?;卮鹣铝袉栴}: (1)PbO2與濃鹽酸共熱生成黃綠色氣體,反應(yīng)的化學(xué)方程式為

36、 。 (2)PbO2可由PbO與次氯酸鈉溶液反應(yīng)制得,反應(yīng)的離子方程式為 ____ _ ;PbO2也可以通過石墨為電極,Pb(NO3)2和Cu(NO3)2的混合溶液為電解液電解制取。陽極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 ,陰極上觀察到的現(xiàn)象是 ;若電解液中不加入Cu(NO3)2,陰極發(fā)生的電極反應(yīng)式為 ,這樣做的主要缺點(diǎn)是 。,,PbO+ClO-===== PbO2+Cl,Pb2++2H2O-2e-===== PbO2+4H+,石墨上包上銅鍍層,Pb2++2e-==== Pb,不能有效利用Pb2,考點(diǎn)40 金屬的腐蝕和防護(hù),考法11 金屬腐蝕的一般規(guī)律

37、 考法12 金屬腐蝕的防護(hù)措施,(1)化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕,金屬的腐蝕和防護(hù),金屬原子失去電子變?yōu)榻饘訇栯x子,金屬發(fā)生氧化反應(yīng)。,2金屬腐蝕的類型,1金屬腐蝕的性質(zhì),金屬的腐蝕和防護(hù),(2)吸氧腐蝕與析氫腐蝕(以鋼鐵為例分析),金屬的腐蝕和防護(hù),(3)金屬腐蝕的防護(hù),金屬腐蝕的防護(hù)可通過改變腐蝕過程本身實(shí)現(xiàn),也可通過表面形成保護(hù)層防止金屬材料直接接觸腐蝕介質(zhì)實(shí)現(xiàn)。,,(3)對由同一正、負(fù)極構(gòu)成的原電池(如Fe-Cu原電池): 電解質(zhì)的氧化能力越強(qiáng),負(fù)極金屬越易被腐蝕。 電解質(zhì)中起氧化作用的離子相同時(shí),該離子濃度越大,負(fù)極金屬腐蝕速率越快。 溶液的導(dǎo)電能力越強(qiáng),負(fù)極金屬越易被腐蝕。,考法11 金

38、屬腐蝕的一般規(guī)律,(1)對同一電解質(zhì)溶液,金屬腐蝕速率快慢: 電解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。,(2)在原電池中,電解質(zhì)溶液相同時(shí),兩極的活潑性差別越大,負(fù)極金屬越易被腐蝕。,,考法11 金屬腐蝕的一般規(guī)律,(4)純度越高的金屬,腐蝕的速率越慢(純金屬幾乎不被腐蝕)。,(5)一般情況下不純的金屬或合金在潮濕的空氣中腐蝕的速率遠(yuǎn)大于在干燥、隔絕空氣條件下腐蝕的速率。,(6) 吸氧腐蝕是金屬腐蝕的主要形式。,浙江選考化學(xué)2016年10月17,2分在一塊表面無銹的鐵片上滴食鹽水,放置一段時(shí)間后看到鐵片上有鐵銹出現(xiàn)。鐵片腐蝕過程中發(fā)生的總反應(yīng)的化學(xué)方程式:2Fe+2H2O+

39、O2 ===== 2Fe(OH)2,F(xiàn)e(OH)2進(jìn)一步被氧氣氧化為Fe(OH)3,再在一定條件下脫水生成鐵銹,其原理如圖。下列說法正確的是( ),例14,A.鐵片發(fā)生還原反應(yīng)而被腐蝕 B.鐵片腐蝕最嚴(yán)重區(qū)域應(yīng)該是生銹最多的區(qū)域 C.鐵片腐蝕中負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng):2H2O+O2+4e-===== 4OH- D.鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成無數(shù)微小原電池,發(fā)生了電化學(xué)腐蝕,【解析】金屬腐蝕是金屬被氧化的過程,A項(xiàng)錯(cuò)誤;鐵銹主要在正極附近生成,而鐵被腐蝕最嚴(yán)重的區(qū)域則是在負(fù)極附近,B項(xiàng)錯(cuò)誤;鐵片腐蝕過程中負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),電極反應(yīng)式為Fe-2e-===== Fe2+,C項(xiàng)錯(cuò)誤;鐵片發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原

40、因是鐵片里的鐵和碳與食鹽水形成無數(shù)微小原電池,D項(xiàng)正確。,D,1.改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu),(1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法原電池原理 (2)外加電流的陰極保護(hù)法電解原理,考法12 金屬腐蝕的防護(hù)措施,如可根據(jù)不同的用途選用不同的金屬或非金屬制成合金。,2.覆蓋保護(hù)層,如可以采用噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法使金屬與介質(zhì)隔離。,3.使用電化學(xué)保護(hù)法,課標(biāo)理綜201711,6分支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是( ),例15,A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅

41、鑄鐵流向鋼管樁 C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流 D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整,【解析】由題干可知,高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,與直流電源的正極相連,鋼管樁作電解池的陰極,與直流電源的負(fù)極相連,通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零,鋼管樁得到保護(hù),A正確;通電后,外電路中電子由高硅鑄鐵經(jīng)導(dǎo)線流向正極,再由電源的負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向鋼管樁,故通電后外電路中電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁,B正確;高硅鑄鐵為惰性輔助陽極,只起到傳遞電流的作用,不會(huì)被損耗,C錯(cuò)誤;通入的保護(hù)電流要根據(jù)海水中電解質(zhì)的濃度、溫度等環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整,從而有效保護(hù)鋼管樁,D正確。,例15,課標(biāo)理

42、綜201711,6分支撐海港碼頭基礎(chǔ)的鋼管樁,常用外加電流的陰極保護(hù)法進(jìn)行防腐,工作原理如圖所示,其中高硅鑄鐵為惰性輔助陽極。下列有關(guān)表述不正確的是( ),例16,A.通入保護(hù)電流使鋼管樁表面腐蝕電流接近于零 B.通電后外電路電子被強(qiáng)制從高硅鑄鐵流向鋼管樁 C.高硅鑄鐵的作用是作為損耗陽極材料和傳遞電流 D.通入的保護(hù)電流應(yīng)該根據(jù)環(huán)境條件變化進(jìn)行調(diào)整,C,考點(diǎn)41 電化學(xué)綜合,考法13 電化學(xué)裝置的判斷技巧和應(yīng)用 考法14 電化學(xué)的綜合計(jì)算,原電池、電解池和電鍍池的比較,考法13電化學(xué)裝置的判斷和應(yīng)用,1電化學(xué)裝置的判斷,(1)有電源的裝置為電解池,其余的是原電池; (2)有多個(gè)電化學(xué)裝置直接

43、連接時(shí),其中金屬活動(dòng)性相差最大的裝置作原電池,其余裝置作電解池。,(1)在原電池中負(fù)極金屬活動(dòng)性強(qiáng)于正極金屬活動(dòng)性。 (2)在電解池的陽極上先放電的陰離子的還原性強(qiáng)于后放電的陰離子的還原性。 (3)在電解池的陰極上先放電的陽離子的氧化性強(qiáng)于后放電的陽離子的氧化性。,考法13電化學(xué)裝置的判斷和應(yīng)用,2根據(jù)裝置判斷金屬或陰、陽離子的活動(dòng)性,海南化學(xué)201710,4分一種電化學(xué)制備的裝置如圖所示,圖中陶瓷在高溫時(shí)可以傳輸H+。下列敘述錯(cuò)誤的是( ),例16,【解析】根據(jù)題意可知,該電解池反應(yīng)的實(shí)質(zhì)是氮?dú)夂蜌錃夥磻?yīng)生成氨氣,故氫氣為還原劑,發(fā)生氧化反應(yīng),通入氫氣的Pd電極b為陽極,A錯(cuò)誤;陰極發(fā)生還原

44、反應(yīng),其反應(yīng)式為N2+6H++6e- 2NH3,B正確;電解池中,H+由陽極向陰極遷移,C正確;觀察裝置圖可知,陶瓷可以傳遞氫離子,同時(shí)可以隔離N2和H2,D正確。,A,考法14電化學(xué)的綜合計(jì)算,電化學(xué)的綜合計(jì)算包括:兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH及物質(zhì)的量濃度的計(jì)算、元素的相對原子質(zhì)量和測定阿伏加德羅常數(shù)的計(jì)算、根據(jù)電荷量求產(chǎn)物的量、根據(jù)產(chǎn)物的量求電荷量等。通常采用下列三種方法:,1根據(jù)電子守恒法計(jì)算,用于串聯(lián)電路的陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電量等類型的計(jì)算,其依據(jù)是電路上轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目相等。,根據(jù)得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁,得出計(jì)算所需的關(guān)系式。,考法14電化學(xué)的綜

45、合計(jì)算,2根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)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(jì)算。,3根據(jù)關(guān)系式法,課標(biāo)理綜201526題節(jié)選酸性鋅錳干電池是一種一次電池,外殼為金屬鋅,中間是碳棒,其周圍是由碳粉、MnO2、ZnCl2和NH4Cl等組成的糊狀填充物。該電池放電過程產(chǎn)生MnOOH?;厥仗幚碓搹U電池可得到多種化工原料。有關(guān)數(shù)據(jù)如下表所示溶解度/(g/100 g水):,例17,【解析】(1)該原電池中鋅為負(fù)極,碳棒為正極,原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng),MnO2得電子被還原為MnOOH,電極反應(yīng)式為MnO2+H++e- ===== MnOOH,負(fù)極反應(yīng)式為 Zn-2e- Zn2+,電池總反應(yīng)的離子方程式為2MnO2Zn+2H+ ===== Zn2++2MnOOH。 (2)Q=It=n(e-)F, 則n(e-)=0.00155mol,則n(Zn)12n(e-),m(Zn)=120.00155mol65gmol-1 =0.05 g。,【答案】 (1) MnO2+H++e-===== MnOOH 2MnO2+Zn+2H+===== Zn2++2MnOOH 注:式中Zn2+可寫為、Zn(NH3)2Cl2等,H+可寫為 (2)0.05,后續(xù)更加精彩,

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