课件类：人教版+化学+化学4第4章+《电化学复习》.ppt

第四章电化学基础,一、原电池、电解池工作原理,1.原电池原理：通过自发氧化还原反应把化学能转化为电能。,2.电解原理：连接电源，使电流通过电解质溶液在阴阳两极上被迫发生非自发氧化还原反应，从而把电能转化为化学能。,正极,负极,氧化反应:Zn-2e-=Zn2+,还原反应:2H+2e-=H2,原电池,还原反应:2H+2e-=H2,氧化反应:4OH+4e-=O2+2H2O,电解池,阳极,阴极,化学能转变成电能的装置。,将电能转变成化学能的装置。,活动性不同两电极（燃料电池电极除外）电解质溶液（有选择性）形成闭合回路有自发的氧化还原反应,接直流电源两电极（两电极活动性可相同，也可不同）电解质溶液（任意）形成闭合回路,负极：较活泼金属正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等),阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连,负极（内电路为阳极）：发生氧化反应（失电子）正极（内电路为阴极）：发生还原反应（溶液中的阳离子移向正极得电子）,阳极：发生氧化反应（电极或溶液中的阴离子移向阳极失电子）阴极：发生还原反应（溶液中的阳离子移向阴极失电子）,原电池中电极的判断,阳离子移向正极,较活泼的金属,较不活泼的金属,电子流出的一极,电子流入的一极,氧化反应（失电子、价升高）,还原反应（得电子、价降低）,阴离子移向负极,电解池中电极的判断,接电源正极,电子流出的一极,电子流入的一极,氧化反应（失电子、价升高）,还原反应（得电子、价降低）,接电源负极,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,阳极:M-ne-=Mn+阴极:Mn+ne-=M,阳极、阴极和电解质溶液,阳极:镀层金属(M)阴极：镀件电镀液：含镀层金属离子(Mn+),阳极:粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等)阴极:精铜电解液:CuSO4溶液,阳极:(活性电极先放电)易放电阴离子首先放电阴极:的阳离子首先放电,阳极:Cu2e-=Cu2+（Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+等）阴极:Cu2+2e-=Cu（Ag、Pt、Au成为“阳极泥”）,改变,不变,变小,电解原理的应用：,原电池原理的应用,各种化学电源,1.普通锌锰电池,2.碱性锌锰电池,3.铅蓄电池,4.燃料电池,2H2-4e-=4H+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e-=4H2O,2H2+4OH-4e-=4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH-,4、电极反应的书写,书写规律:原电池或电解池的两电极反应式之和即为总反应式；书写方法:总反应式减去一电极反应式即为另一个电极反应式。对于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验；书写注意事项:一看电极材料;二看环境介质;三看附加条件与信息。,5、电解计算,难点：燃料电池电极反应式的书写可充电电池电极反应式的书写,O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH,.电子守恒法,.pH值的计算,阴极上析出1molH2,表示有2molH离子放电，则溶液中增加2molOH-离子；若阳极上析出1molO2,表示溶液中4molOH-离子放电，则溶液中4molH离子。,电解原理的应用,1、氯碱工业反应原理阳极：2Cl-2e-=Cl2，阴极：2H+2e-=H22NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl22.电镀池阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品(镀件）电镀液：含有镀层金属离子的电解质3、电解精炼反应原理(电解精炼铜)粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等阳极(粗铜)：Cu-2e-=Cu2+，（Zn-2e-=Zn2+，Fe-2e-=Fe2+等）阴极(精铜)：Cu2+2e-=Cu电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4。Zn2、Ni2等阳离子得电子能力小于Cu2+而留在电解质溶液中。金属活动顺序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失电子能力小于Cu，以金属单质沉积于阳极，成为“阳极泥”。4.铝的冶炼,实验装置,二电解池中离子的反应顺序,阴极:得电子，发生还原反应，常见阳离子放电顺序：,阳极:失电子,发生氧化反应当阳极为金属电极时，金属电极优先放电。当阳极为惰性电极时,常见阴离子放电顺序：,Ag+Fe3+Cu2+H+(由酸提供)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(由水提供)Al3+Mg2+Na+Ca+K+,(只在熔融状态下放电),S2-SO32-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子(NO3-、SO42-等）F-,电解质溶液用惰性电极电解的示例：,含氧酸,H2SO4,强碱,NaOH,活泼金属的含氧酸盐,Na2SO4,无氧酸,HCl,阳极：4OH-4e-=O2+2H2O阴极：4H+4e-=2H2,减小,增大,不变,H2O,阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2H+2e-=H2,增大,HCl,不活泼金属的无氧酸盐,CuCl2,阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：Cu2+2e-=Cu,减少,CuCl2,活泼金属的无氧酸盐,NaCl,阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2H+2e-=H2,增大,HCl,不活泼金属的含氧酸盐,CuSO4,阳极：4OH-4e-=O2+2H2O阴极：2Cu2+4e-=2Cu,减小,CuO,放氢生碱型,放氧生酸型,2H2O2H2+O2,电解水型,电解溶质,电解溶质和水,阴阳极产物的化合物,三、电解池及原电池的应用-金属的防护,1）金属腐蚀快慢的判断,电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐蚀措施的腐蚀同一种金属的腐蚀：强电解质弱电解质非电解质,2）金属的防护方法,改变金属内部结构,覆盖保护层,电化学保护法,外加电源的阴极保护法,牺牲负极的正极保护法,原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源；有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池。电解池、电镀池和精炼池的区分关键看阳极材料和电解质溶液。,【说明】：多池组合时,一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。,2.多池组合判断：,无外电源：一池为原电池，其余为电解池；有外电源：全部为电解池或电镀池、精炼池,一.怎样区分原电池、电解池、电镀池和精炼池？,常见题型：,1.单池判断：,练习1.请观察下列实验装置图，指出各装置的名称。,电解池,电镀池,NaCl溶液硫酸溶液,原电池,Cu,Zn,C,Cu,Fe,Fe,粗Cu,CuSO4溶液,精Cu,精炼池,A,B,C,D,CuSO4溶液,2.写出下列装置的极反应，并判断A、B、C溶液PH值的变化。,电解池,原电池,电解池,电解池,负极,正极,阴极,阳极,e-,阴极,阴极,阳极,阳极,3.下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验,数天后,数天后,图一,图二,（1）上述两装置中铁钉发生变化的共性是：（2）图一说明原溶液呈性，铁钉发生腐蚀，电极反应为：（3）图二说明原溶液呈性，铁钉发生腐蚀，电极反应为：,发生了原电池反应,中性或弱碱,吸氧,负极：Fe-2e=Fe2+;正极:2H2O+O2+2e-=4OH-,负极：Fe-2e-=Fe2+；正极：2H+2e-=H2,较强酸性,析氢,4.如下图两个电解槽中，A、B、C、D均为石墨电极。如果电解过程中共有0.02mol电子通过，下列叙述中正确的是()A.甲烧杯中A极上最多可析出铜0.64gB.甲烧杯中B极上电极反应式为：4OH-4e-=2H2O+O2C.乙烧杯中滴入酚酞试液，D极附近变红D.乙烧杯中C极上发生还原反应,C,1.原电池正、负极的确定(1)活泼金属一般作负极；(2)电子流出的一极或电流流入的一极为负极；(3)在内电路中阴离子移向的电极为负极，阳离子移向的电极为正极。(4)发生氧化反应(还原剂中元素化合价升高)的一极为负极。此外还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象（如电极溶解、减重，电极周边溶液或指示剂的变化等）来判断。,二、原电池与电解池电极的确定,2.电解池阴、阳极的判断可根据电极与电源两极相连的顺序判断阴极：与直流电源的负极相连接的电解池中的电极。阳极：与直流电源的正极直接连接的电极。若是惰性电极（Pt、Au、C)，在该极上，溶液中还原性强的阴离子首先失去电子被氧化；若是活性（除Pt、Au、C)电极，电极材料参与反应，自身失去电子被氧化而溶入溶液中。,练习,1、理论上不能设计为原电池的化学反应是（）ACH4(g)+2O2(g)=CO2(g)+2H2O(l)H0BHNO3(aq)+NaOH(aq)=NaNO3(aq)+H2O(l)H0C2H2(g)+O2(g)=2H2O(l)H0D2FeCl3(aq)+Fe(s)=3FeCl3(aq)H0,B,2.电子计算机所用钮扣电池的两极材料为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，其电极反应是：Zn+2OH-2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，下列判断正确的是（）锌为正极，Ag2O为负极B.锌为负极，Ag2O为正极C.原电池工作时，负极区溶液pH减小D.原电池工作时，负极区溶液pH增大,BC,某原电池总反应为：Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+下列能实现该反应的原电池是（）,B,被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧化锰。在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。电池总反应为：Zn+2MnO2十H2O=ZnO+2MnO(OH)2。下列说法正确的是（）A该电池的正极为锌B该电池反应中二氧化锰起催化剂作用C当0.lmolZn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.204l023D电池正极反应式为：2MnO2+2e-2H2O=2MnO(OH)2+2OH-,D,依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。,请回答下列问题：（1）电极X的材料是_；电解质溶液Y是_（2）银电极为电池的_极，发生的电极反应为_；X电极上发生的电极反应为_；（3）外电路中的电子是从_电极流向_电极。,AgNO3,Cu,Cu2e-=Cu2+,正,Ag+e-=Ag,银,铜,.铅蓄电池是常用的化学电源，其电极材料是Pb和PbO2，电解液为稀硫酸。工作时该电池总反应式为：PbO2+Pb+2H2SO4=2PbSO4+2H2O，据此判断：（1）铅蓄电池的负极材料是_。（2）工作时正极反应为_。（3）工作时，电解质溶液的_（填“增大”、“减小”或“不变”）（4）工作时，电解质溶液中阴离子移向_极。（5）电流方向从_极流向_。,Pb,PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,增大,负,负,正,4.下列关于电解槽的叙述中不正确的是（）与电源正极相连的是电解槽的阴极B.与电源负极相连的是电解槽的阴极C.在电解槽的阳极发生氧化反应D.电子从电源的负极沿导线流入阴极,A,右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关的判断正确的是（）A.a为负极，b为正极B.a为阳极，b为阴极C.电解过程中，d电极质量增加D.电解过程中，氯离子浓度不变,C,用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质（括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是（）CuCl2CuSO4B.NaOHNaOHC.NaClHClD.CuSO4Cu(OH)2,C,2008全国II理综，10）右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（）,A逸出气体的体积，a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色,D,某研究性学习小组将下列装置如图连接，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。将电源接通后，向乙中滴入酚酞试液，在F极附近显红色。试回答下列问题:（1）电源A极的名称是_。（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是_。（3）如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是_。（4）欲用丙装置给铜镀银，G应该是_（填“铜”或“银”），电镀液的主要成分是_（填化学式）。（5）装置丁中的现象是_。,正极,1:1,AgNO3,银,Y极附近红褐色变深,（2008天津理综，12）下列叙述正确的是（）A.在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应B.用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2C.用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1mol电子转移，则生成1molNaOHD.镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀,C,4.用惰性电极电解