化学原电池ppt.ppt

电化学 乙醇 思考 下列装置中构成了原电池的是 讨论一组问题 1 如果将Zn电极换成Fe电极 值将如何变化 2 欲使置换能力升高即 升高 电极材料如何变换 降低呢 3 如果将H2SO4稀释 值将如何变化 4 如果将H2SO4溶液换成同浓度的CuSO4溶液 值将如何变化 1 反应由Zn H2SO4 ZnSO4 H2 变成Fe H2SO4 FeSO4 H2 因为Fe的还原性比Zn弱 电动势 值下降 2 使电动势 升高 就使负极的还原性增强 或者说使两极的还原性差距增大 3 H2SO4稀释以后 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 反应平衡逆向移动 反应能力下降 电动势 值下降 4 反应变为Zn CuSO4 ZnSO4 Cu 因为Cu2 的氧化性比同浓度的H 强 反应能力增强 电动势 值升高 结论 其它条件一定时 电极材料和电解质材料影响了电动势 的大小 二 原电池电极确定电极反应方程式的写法例1 将铜棒与铝棒用导线连接后插入稀硫酸中组成原电池 铝棒作电池的极 铜棒作极 负极反应为 负极 Al 4OH 3e AlO2 2H2O正极 2H2O 2e H2 2OH 总 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 负极 Cu 2e Cu2 正极 2H NO3 e NO2 H2O总 Cu 4H 2NO3 2NO2 Cu2 2H2O 思考 是否金属越活泼 一定作负极 越不活泼 一定作正极 例2 1991年我国首创以铝 空气和海水电池为能源的新型海水航标灯 它以海水为电解质溶液 靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流 只要把灯放入海水中数分钟 就发出耀眼的闪光 其能量比干电池高20 50倍 根据以上叙述 填写这种电池两极的电极反应式 1 负极 2 正极 例3 钢铁发生吸氧腐蚀时 正极上发生的电极反应是 A 2H 2e H2 B Fe2 2e Fe C 2H2O O2 4e 4OH D Fe3 e Fe2 C 三 化学电源 干电池构造 离子浓度与干电池的电动势 1 如果将干电池的电池反应简单表示为 Zn 2NH4 Zn2 2NH3 H2 请从平衡移动的角度分析 如何改变离子浓度使电动势 增大 降低Zn2 离子的浓度 增加NH4 的浓度 2 实际使用过程中 是否有NH3和H2放出 它们如何 消失 Zn生成 Zn NH3 2 2 H2与MnO2反应 Mn2O3 H2O 3 不改变Zn取材 如何使它在作电极时变活泼 Zn片改为Zn粉 反应面积成倍增加 放电电流大幅度提高 蓄电池 负极 Pb SO42 2e PbSO4 正极 PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O 电池反应 PbO2 Pb 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 镍氢 MH Ni 电池 电池反应 1 2H2 NiOOH Ni OH 2 负极 1 2H2 OH e H2O 正极 NiOOH H2O e Ni OH 2 OH 燃料电池实物展示 燃料电池 2H2 4e 4H O2 4H 4e 4H2O 2H2 4e 4H O2 2H2O 4e 4OH 2H2 4OH 4e 4H2O O2 2H2O 4e 4OH 固体燃料电池 2H2 4e 2O2 2H2O O2 4e 2O2 2H2 4e 4H O2 4H 4e 2H2O 心脏起博器的原电池 已知人体血液的pH值在7 35 7 45之间 将心脏起博器植入如图红色区域静脉血管内 请写出电极反应式并分析其工作原理 Zn 负极 Pt 正极 人体体液作电解质 溶解氧做氧化剂 负极反应 2Zn 4e 4OH 2Zn OH 2正极反应 O2 4e 2H2O 4OH 电池反应 2Zn O2 2H2O 2Zn OH 2 放出电脉冲进行工作 化学电池与新能源 请考虑 化学电池有污染 这个问题如何解决 发电 开发新能源 风力发电地热发电生活垃圾发电核电潮汛发电 金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程 即为金属的腐蚀 其本质是金属原子失去电子被氧化的过程 化学腐蚀与电化腐蚀 四 金属的腐蚀与防护 金属跟非金属单质酸直接反应 不纯金属或合金跟电解质溶液接触 无电流产生 有微弱电流产生 金属被氧化 较活泼金属被氧化 两者往往同时发生 电化腐蚀更普遍 电化腐蚀更快 析氢腐蚀与吸氧腐蚀 以Fe为例 水膜酸性较强 pH 4 3 水膜酸性很弱或中性 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 O2 2H2O 4e 4OH Fe 2H Fe2 H2 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2 2020 3 18 19 可编辑 改变金属内部的组织结构 制成合金 在金属表面覆盖保护层 电化学保护法 即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护 特别提示1 在同一电解质溶液中 金属腐蚀的快慢规律如下 电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀 化学腐蚀 有防腐措施的腐蚀防腐措施由好到坏的顺序如下 外接电源的阴极保护法 牺牲阳极的阴极保护法 有一般防腐条件的腐蚀 无防腐条件的腐蚀 3 金属防护的几种重要方法 例题1 下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中 锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是A B C D D 2 蓄电池在放电时起原电池作用 充电时起电解池作用 下式是爱迪生蓄电池分别在充放电时发生的反应 Fe NiO2 2H2O Fe OH 2 Ni OH 2下列有关蓄电池的叙述中错误的是 A 放电时 铁是负极 NiO2是正极B 充电时 阴极上的电极反应为Fe OH 2 2e Fe 2OH C 放电时 电解质溶液中的阴离子是向正极方向移动D 该蓄电池的电极必须浸在某种碱性电解质溶液中答案C 3 锌片和铁片放在盛有食盐水和酚酞试液混合液的玻璃器皿中 如图 一段时间后 首先观察到溶液变红的区域是A B C D B 5 下列关于实验现象的描述不正确的是A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中 铜片表面出现气泡B用锌片做阳极 铁片做做阴极 电解氯化锌溶液 铁片表面出现一层锌C把铜片插入三氯化铁溶液中 在铜片表面出现一层铁D把锌粒放入盛有盐酸的试管中 加入几滴氯化铜溶液 气泡放出速率加快 答案C 6 对图中装置叙述错误的是A 甲是原电池 乙是电解池B 甲中溶液pH值将增大C 乙中 Cu2 保持不变D 甲中Zn溶解的物质的量小于乙中阳极Cu溶解的物质的量 答案D 电解原理及应用 Cl2 Cl2 Cl H2 H OH 淡盐水 NaOH溶液 精制饱和NaCl溶液 H2O 含少量NaOH 离子交换膜 例题1 对于下列装置中的反应 写出相应的电极反应式并注明反应类型 1 甲装置中 Zn极 Ag极 2 乙装置中 Cu极 Ag极 3 丙装置中 Fe极 C极 4 丁装置中 Pt极 Fe极 Zn 2e Zn2 Ag e Ag Ag e Ag Fe 2e Fe2 2H 2e H2 2H 2e H2 2I 2e I2 2H 2e H2 电解规律 惰性电极 小结 阳极 S2 I Br Cl OH 含氧酸根 F 与 区 电解本身型如CuCl2 与 区 放氢生碱型如NaCl 与 区 放氧生酸型如CuSO4 AgNO3 与 区 电解水型如Na2SO4 H2SO4 NaOH 阴极 Ag Fe3 Cu2 H Fe2 Zn2 H Al3 Mg2 Na 2 离子交换膜法制烧碱 1 离子交换膜电解槽的组成 由阳极 金属钛网上 涂有钛 钌等氧化物涂层 阴极 碳钢网 涂有镍涂层 离子交换膜 电解槽框和导电铜棒等组成 每个电解槽由若干个单元槽串联或并联组成 2 阳离子交换膜的作用 将电解槽隔成阴极室和阳极室 它只允许阳离子 Na 通过 而阻止阴离子 Cl OH 和气体通过 可防止H2 Cl2混合爆炸 也可防止Cl2与NaOH反应 Cl2 Cl2 Cl H2 H OH 淡盐水 NaOH溶液 精制饱和NaCl溶液 H2O 含少量NaOH 离子交换膜 五 电解计算 电子守恒法1 铂电极电解1LCu NO3 2和KNO3混合溶液 通电一段时间 两极均产生11 2L S T P 气体 求电解后溶液的pH 并确定析出铜的物质的量 解析 阳极4OH 4e 2H2O O2 阴极Cu2 2e Cu 2H 2e H2 阳极转移电子的物质的量为 0 5 4 2mol 消耗4OH 2mol 即产生H 2mol 阴极生成0 5molH2 消耗H 1mol 所以溶液中C H 1mol LpH 0生成H2转移的电子 0 5 2 1mol 故还有1mole 用于还原Cu2 可析出铜为0 5mol 下列装置中属于原电池的是 属于电解池的是 稀硫酸稀硫酸稀硫酸硫酸铜ABCD CD B 考点1 原电池与电解池比较 思考 实验派 经过反复 多次 精确的实验测定