電化學(xué)復(fù)習(xí)

1、1,,化學(xué)反應(yīng)與能量 電化學(xué),一、基本概念與基本理論,原電池(化學(xué)電源)、電解池（精煉池、電鍍池）,2,1、概念：原電池是______________________的裝置。 原電池反應(yīng)的本質(zhì)是____________________反應(yīng)。,將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,氧化還原反應(yīng),例：如右圖所示，組成的原電池：（1）當(dāng)電解質(zhì)溶液為稀H2SO4時(shí)：Zn電極是____（填“正”或“負(fù)”）極，其電極反應(yīng)為________

2、_______，該反應(yīng)是______（填“氧化”或“還原”，下同）反應(yīng)；Cu電極是______極，其電極反應(yīng)為_______________,該反應(yīng)是_________反應(yīng)。,（2）當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液時(shí)： Zn電極是____極，其電極反應(yīng)為_____________，該反應(yīng)是________反應(yīng)；Cu電極是____極，其電極反應(yīng)為_______________,該反應(yīng)_________反應(yīng).,負(fù),Zn －2e -

3、 = Zn 2+,氧化,正,2H+ +2e- =H2↑,還原,負(fù),Zn －2e - = Zn 2+,氧化,正,Cu2+ + 2e - = Cu,還原,一、原電池,3,氧化反應(yīng),Zn-2e=Zn2+,,銅鋅原電池,電解質(zhì)溶液鹽橋,失e，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生,,還原反應(yīng),Cu2++2e- =Cu,陰離子,陽(yáng)離子,總反應(yīng)：,負(fù)極,正極,Cu2++2e- =Cu,Zn-2e- =Zn2+,Zn+Cu2+=Zn2++Cu,Zn+CuSO

4、4=ZnSO4+Cu,(離子方程式）,（化學(xué)方程式）,電極反應(yīng),正極：,負(fù)極：,（氧化反應(yīng)）,（還原反應(yīng)）,陽(yáng)離子,,2、原 電 池 原 理,,,外電路,內(nèi)電路,4,3、原電池的形成條件： 兩極一液一連線,?（1）有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。,? （2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。,? （3）兩極相連形成閉合電路。,? （4）內(nèi)部條件：能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。,5,4、原電池的正負(fù)極的判斷

5、方法,電子流出的極電子流入的極,——負(fù)極——正極,較活潑的電極材料較不活潑的電極材料,質(zhì)量增加的電極工作后 質(zhì)量減少的電極,——負(fù)極——正極,——正極——負(fù)極,工作后，有氣泡冒出的電極為正極,發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極,——負(fù)極——正極,6,造成的主要原因：由于在銅極上很快就聚集了許多氫氣泡，把銅極跟稀硫酸逐漸隔開，這樣就增加了電池的內(nèi)阻，使電流不能暢通。這種作用稱為極化作

6、用。,二、對(duì)原電 池工作原理的進(jìn)一步探究,為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設(shè)計(jì)如下圖所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原理嗎？,？提出問(wèn)題： 右圖是我們?cè)诒匦?中學(xué)習(xí)過(guò)的將鋅片和銅片置于稀硫酸的原電池，如果用它做電池，不但效率低，而且時(shí)間稍長(zhǎng)電流就很快減弱，因此不適合實(shí)際應(yīng)用。這是什么原因造成的呢？有沒(méi)有什么改進(jìn)措施？,7,,,此電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。,鋅半電池， 銅半電池,8,實(shí)驗(yàn)：（選修4書13頁(yè)實(shí)驗(yàn)1-9）,實(shí)驗(yàn)探索,

7、實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：,分析：改進(jìn)后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流？鹽橋在此的作用是什么？,有鹽橋存在時(shí)電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，即有電流通過(guò)電路。 取出鹽橋，電流計(jì)指針即回到零點(diǎn)，說(shuō)明沒(méi)有電流通過(guò)。,鹽橋制法：1)將熱的瓊膠溶液倒入U(xiǎn)形管中(注意不要產(chǎn)生裂隙)，將冷卻后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的飽和溶液中即可。2)將KCl或NH4NO3的飽和溶液裝入U(xiǎn)形管，用棉花都住管口即可。,9,鹽橋的作用：（1）使整個(gè)裝置構(gòu)成通路，代替

8、兩溶液直接接觸。,得出結(jié)論,由于鹽橋（如KCl）的存在，其中陰離子Cl-向ZnSO4溶液擴(kuò)散和遷移，陽(yáng)離子K+則向CuSO4溶液擴(kuò)散和遷移，分別中和過(guò)剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進(jìn)行，一直到鋅片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+幾乎完全沉淀下來(lái)。若電解質(zhì)溶液與KCl溶液反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋。,（2）平衡電荷。 在整個(gè)裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的。

9、取出鹽橋，Zn失去電子形成的Zn2+進(jìn)入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而帶正電荷。同時(shí)，CuSO4則由于Cu2+ 變?yōu)镃u ，使得 SO42-相對(duì)較多而帶負(fù)電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會(huì)阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷。,10,例1　[2010·廣東卷]銅鋅原電池(如圖20－4)工作時(shí)，下列敘述正確的是(　　),【典例精析】,BC,A．正極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋B．電池反應(yīng)為Zn＋Cu2＋

10、===Zn2＋＋CuC．在外電路中，電子從負(fù)極流向正極D．鹽橋中的K＋移向ZnSO4溶液,11,知識(shí)點(diǎn)1：化學(xué)電池,1)概念:,將化學(xué)能變成電能的裝置,2)分類:,①一次電池又稱不可充電電池——如：干電池②二次電池又稱充電電池——蓄電池③燃料電池,,3)優(yōu)點(diǎn):,4)電池優(yōu)劣的判斷標(biāo)準(zhǔn):,①能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。,②可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池和電池組，使用方便。,③易維護(hù)，可在各種環(huán)境下工作。,,①比能量

11、,［符號(hào)(A·h/kg)，(A·h/L)］,指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少,②比功率,[符號(hào)是W/kg，W/L)],指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小,③電池的儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短,12,鋰電池,干電池,疊層電池,紐扣電池,各類電池,知識(shí)點(diǎn)2：各類電池,13,,1、干電池(普通鋅錳電池）,干電池用鋅制桶形外殼作負(fù)極，位于中央的頂蓋有銅帽的石墨作正極，在石墨周圍填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作電解質(zhì)溶液

12、，還,填充MnO2的黑色粉末吸收正極放出的H2，防止產(chǎn)生極化現(xiàn)象。電極總的反應(yīng)式為：,2NH4Cl+Zn+2MnO2=ZnCl2＋2NH3↑+Mn2O3+H2O,請(qǐng)寫出各電極的電極反應(yīng)。,(一) 一次電池,14,負(fù)極（鋅筒）：Zn-2e- + 2OH - =Zn(OH)2正極（石墨）：2MnO2+ 2e - +2H2O=2Mn OOH +2 OH –總反應(yīng)：Zn+ 2MnO2+2 H2O =2 Mn OOH+ Zn(OH)2,堿性

13、鋅錳干電池,,金屬棒,堿性鋅錳電池的優(yōu)點(diǎn)： 電流穩(wěn)定，放電容量、時(shí)間增大幾倍，不會(huì)氣漲或漏液。,普通鋅錳干電池缺點(diǎn)：放電量小，放電過(guò)程中易氣漲或漏液,15,2、迷你型電池（電解質(zhì)KOH）,優(yōu)點(diǎn)：電壓高、穩(wěn)定，低污染。,用途：手表、相機(jī)、心率調(diào)節(jié)器,Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）,負(fù)極（鋅）：Zn-2e- + 2OH - =ZnO+H2O正極（銀）： Ag2O+ 2e- + H2O==2Ag+2OH-,16,電

14、池－鉛蓄電池,1、電極材料及原料2、電解質(zhì)溶液3、電極反應(yīng)式：,正極：PbO2 負(fù)極：Pb,H2SO4溶液,負(fù)極（Pb）: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4,Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O,正極（PbO2）: PbO2+4H++SO42 -+ 2e-= PbSO4 +2H2O,總反應(yīng)：,(放電時(shí)),(二)二次電池(可充電),轉(zhuǎn)移1mole-消耗多少molH2SO4,1

15、7,2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),①充電過(guò)程,PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq),還原反應(yīng),陰極：,陽(yáng)極：,PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + 4H+(aq)

16、 + SO42-(aq),氧化反應(yīng),,接電源負(fù)極,,接電源正極,充電過(guò)程總反應(yīng)：,2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),鉛蓄電池的充放電過(guò)程：,18,大有發(fā)展前景的燃料電池        燃料電池是利用氫氣、天然氣、甲醇等燃料與氧氣或空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出來(lái)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成

17、電能的一類原電池。目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率可達(dá)近80%，約為火力發(fā)電的2倍。這是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的廢熱太多。燃料電池的噪聲及硫氧化物、氮氧化物等廢氣污染都接近零；燃料電池發(fā)明于19世紀(jì)30年代末，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)，到20世紀(jì)60年代才開始進(jìn)入實(shí)用階段。第一代燃料電池的 大致情況如下：,(三)燃料電池,19,氫氧燃料電池工作原理,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O,2H2 - 4e- =

18、4H+,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,20,固體氫氧燃料電池,2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O,O2 + 4e-= 2O2－,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O,21,它是以兩根金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通入甲烷和氧氣。電極反應(yīng)為：負(fù)極：正極：電池

19、總反應(yīng)：,2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -,CH4+ 10OH --8e-= CO32- + 7H2O,CH4+ 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3 H2O,甲烷新型燃料電池,分析溶液的pH變化。電解質(zhì)為KOH溶液若用C2H6、CH3OH呢？,22,C2H6燃料電池、電解質(zhì)為KOH溶液負(fù)極：正極：電池總反應(yīng)：CH3OH燃料電池、電解質(zhì)為KOH溶液負(fù)極：正極：電池總反應(yīng)：,7O2+ 14H2O +2

20、8e-=28OH -,2C2H6+ 36OH --28e-= 4CO32- + 24H2O,2C2H6+ 7O2 +8KOH = 4K2CO3 + 10 H2O,3O2+6H2O +12e-= 12OH -,2CH3OH+ 16OH --12e-= 2CO32- + 12H2O,2CH3OH+ 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6 H2O,23,1.利用原電池原理設(shè)計(jì)新型化學(xué)電池；,2.改變化學(xué)反應(yīng)速率，如實(shí)驗(yàn)室用粗鋅與硫酸反

21、應(yīng)制取氫氣；,3.進(jìn)行金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較；,4.電化學(xué)保護(hù)法，即將金屬作為原電池的正極而受到保護(hù)。如在鐵器表面鍍鋅。,三、原電池的主要應(yīng)用：,5.解釋某些化學(xué)現(xiàn)象,24,變式題,乙醇燃料電池中采用磺酸類質(zhì)子溶劑，電池總反應(yīng)為C2H5OH＋3O2＝2CO2＋3H2O，下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是(　　),A．電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的正極遷移 B．電池工作時(shí)，電流由b極沿導(dǎo)體流向a極 C．a(chǎn)為負(fù)極，電極反應(yīng)式是C2H5O

22、H+3H2O+12e-=2CO2+12H+ D．b為正極，電極反應(yīng)式是4H++O2+4e-=2H2O,C,25,金屬的腐蝕與防護(hù),1．金屬腐蝕(1)定義：金屬與周圍的氣體(或液體)發(fā)生 反應(yīng)而引起損耗的現(xiàn)象。(2)本質(zhì)：金屬原子 而被氧化(3),氧化還原,失電子,化學(xué)腐蝕,電化學(xué)腐蝕,26,犧牲陽(yáng)極保護(hù)法,2．金屬的防

23、護(hù)方法(1)加防護(hù)層，如在金屬表面加上耐腐蝕的油漆、搪瓷、瀝青、塑料、橡膠及電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。(2)電化學(xué)防護(hù)① ——原電池原理。 (陰極)：被保護(hù)的金屬設(shè)備。 (陽(yáng)極)：比被保護(hù)的金屬活潑的金屬。②

24、 ——電解原理。 ：被保護(hù)的金屬設(shè)備。 ：惰性電極。,正極,負(fù)極,外加電流陰極保護(hù)法,陰極,陽(yáng)極,27,2.金屬腐蝕的快慢順序一般來(lái)說(shuō)可用下列原則進(jìn)行判斷： (1)電解原理引起的腐蝕(金屬作陽(yáng)極)>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防護(hù)措施的腐蝕

25、。 (2)對(duì)同一金屬來(lái)說(shuō)：強(qiáng)電解質(zhì)溶液中的腐蝕>弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕>非電解質(zhì)溶液中的腐蝕。 (3)對(duì)同一電解質(zhì)溶液來(lái)說(shuō)：一般濃度越大，金屬的腐蝕越快。,28,CuCl2溶液,陰離子移向,陽(yáng)極,陰極,氧化反應(yīng),還原反應(yīng),電子流向,陽(yáng)離子移向,Cu2++ 2e-=2Cu↓,2Cl--2 e- =Cl2↑,電解池,1.電解原理,29,2.離子放電順序 （要記住）,陰離子失去電子而陽(yáng)離子得到電子的

26、過(guò)程叫放電。,①活性材料作電極時(shí)：金屬在陽(yáng)極失電子被氧化成陽(yáng)離子進(jìn)人溶液，陰離子不放電。②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時(shí)：溶液中陰離子的放電順序（由難到易）是：,金屬材料>S 2-> ->SO32- I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42-(等含氧酸根離子）>F-,活性電極不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。,陽(yáng)極：,陰極:,陽(yáng)離子在陰極上放電順

27、序是：,Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)> Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+注：當(dāng)離子濃度相差較大時(shí)，放電順序要發(fā)生變化，相同時(shí)按H+,不同時(shí)按（H+）,30,3.電解規(guī)律,,,,,,,,,,,,,,,,,陰極,陽(yáng)極,氯氣,銅,陽(yáng)極：2Cl--2 e- =Cl2↑,陰極：Cu2++ 2e-=2Cu↓

28、,CuCl2 Cu+Cl2 ↑,減小,增大,CuCl2,CuCl2溶液,31,,,,,,,,,,,,,,,,,陽(yáng)極,陰極,氧氣,氫氣,陽(yáng)極: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑,陰極: 4H ++ 4e- = 2H2 ↑,變大,不變,加H2O,Na2SO4溶液,32,,,,,,,,,,陽(yáng)極,陰極,氯氣,氫氣,陽(yáng)極: 2Cl-- 2e- = Cl 2↑,陰極: 2H ++ 2e- = H2 ↑

29、,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑,減小,增大,加HCl,,,NaCl溶液,33,,,,,,,,,,,,,,,,,,,陽(yáng)極,陰極,氧氣,銅,陽(yáng)極: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑,陰極：Cu2++ 2e-=Cu↓,,2CuSO4+ 2H2O === 2Cu ↓+O2 ↑+ 2H2SO4,電解,減小,減小,加CuO,CuSO4溶液,34,電解規(guī)律（惰性電極）小結(jié),陽(yáng)極：

30、S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-,Ⅰ+Ⅲ區(qū)：電解本身型 如CuCl2Ⅰ+Ⅳ區(qū)：放氫生堿型 如NaClⅡ+Ⅲ區(qū)：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3Ⅱ+Ⅳ區(qū)：電解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH,陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>

31、Mg2+>Na+,35,電解原理的應(yīng)用,1、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 .2、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理 陽(yáng)極：2Cl--2e- =Cl2↑，陰極：2H++2e- =H2↑ 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+ Cl2↑3、電解精煉反應(yīng)原理(電解精煉銅) 粗銅

32、中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等 陽(yáng)極(粗銅)：Cu-2e- = Cu2+， （Zn-2e- = Zn2+， Ni-2e- = Ni2+， Fe-2e- = Fe2+，等） 陰極(精銅)： Cu2++2e- =Cu↓， 電解液：可溶性銅鹽溶液，如CuSO4。 Zn2＋、Ni2＋等 陽(yáng)離子得電子能力小于Cu2+而留在電解質(zhì)溶液中。金屬活動(dòng)順序

33、排在Cu后的Ag、Pt、Au等失電子能力小于Cu，以金屬單質(zhì)沉積于陽(yáng)極，成為“陽(yáng)極泥”。,36,總結(jié):原電池、電解池、電鍍池的比較 ***,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層其它金屬的裝置。,①活動(dòng)性不同兩電極②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路,①兩電極接直流電源②電極插入電解質(zhì)溶液③形成閉合回路,①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子,負(fù)極：較活潑金

34、屬；正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬等),陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連,陽(yáng)極：鍍層金屬；陰極：鍍件,負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng),陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng),陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng),看《現(xiàn)代教育報(bào)》 評(píng)講習(xí)題,37,高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為3Zn

35、+ 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH下列敘述不正確的是（ ） A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：Zn—2e— +2OH—= Zn(OH)2 B．充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為： Fe(OH)3 —3e— + 5 OH— = FeO42—+ 4H2O C．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3 mol電子，正極有1mol K2FeO4