2011届高三电化学复习课件

原电池及金属腐蚀,【10年理综考试说明要求】1、理解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解常见的化学电源及其工作原理2、理解金属发生电化学腐蚀的原因，了解金属腐蚀的危害和防止金属腐蚀的措施。,一、原电池的形成,下列哪些反应可能成为原电池反应？,MnO2+4HCl=MnCl2+Cl2+2H2O,2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O,2NH4HSO4+2NaOH=(NH4)2SO4+Na2SO4+2H2O,为什么?,原电池反应的基础是氧化还原反应，故从理论上说任何一个自发进行的氧化还原反应因都会有电子转移的存在，都可能成为原电池反应,下列哪些装置能构成原电池？,如果要使此装置成为原电池，可以作如何改进？,盐桥的作用是什么？使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。氧化还原反应得以继续进行。,盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。,导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是通过离子的传递而沟通内电路,Cu,Zn,Zn2+,负极,正极,静电作用,二、原电池工作原理,三、电极的判断方法,（1）根据两极材料的活性判断：（2）根据电极发生的本质来判断：（3）根据电子、离子的流向或电流的方向判断：（4）根据两极发生的现象判断：,X,Y,A,利用Fe+Cu2+=Fe2+Cu和如下装置设计一个原电池，写出电极反应。,Cu,Fe,FeSO4,1、将盐桥改为金属导线，该原电池是否也能正常工作？,B,CuSO4,Zn-MnO2干电池应用广泛，其电解质溶液是ZnCl2-NH4Cl混合溶液。（1）该电池的负极材料是。电池工作时，电子流向（填“正极”或“负极”）。（2）若ZnCl2-NH4Cl混合溶液中含有杂质Cu2+，会加速某电极的腐蚀，其主要原因是除去Cu2+，最好选用下列试剂中的（填代号）。a.NaOHb.Znc.Fed.NH3H2O(3)MnO2的生产方法之一是以石墨为电极，电解酸化的MnSO4溶液。阴极的电极反应式是。若电解电路中通过2mol电子，MnO2的理论产量为。,09山东卷：（Mn相对原子质量55）,Zn,正极,Zn与Cu2+反应生成Cu，Zn与Cu构成原电池，加快反应速率,b,2H+2e-=H2,Mn2+-2e-+2H2O=MnO2+4H+,87g,(08年山东理综29）北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。（1）丙烷脱氢可得丙烯。已知：C3H8(g)=CH4(g)HCCH(g)H2(g)H1=+156.6kJmol1CH3CHCH2(g)=CH4(g)HCCH(g)H2=+32.4kJmol1则相同条件下，反应C3H8(g)=CH3CHCH2(g)H2(g)的H=kJmol1。（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。电池反应方程式为放电时CO32移向电池的（填“正”或“负”）极。,+124.2,盖斯定律上式减下式,C3H85O2=3CO24H2O,负,四、原电池原理的应用,1、设计原电池,09浙江12市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应式为：Li+2Li0.35NiO22Li0.85NiO2。下列说法不正确的是A放电时，负极的电极反应式：Li-e-=LiB充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应C该电池不能用水溶液作为电解质D放电过程中Li向负极移动,D,（2010浙江卷）9.Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li+FeS+2e-Li2S+Fe有关该电池的下列中，正确的是A、Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价B、该电池的电池反应式为：2Li+FeSLi2S+FeC、负极的电极反应式为Al-3e-=Al3+D、充电时，阴极发生的电极反应式为：,C,B,（2010全国卷1）右图是一种染料敏化太阳能电池的示意图。电池的一个点极由有机光敏燃料（S）涂覆在纳米晶体表面制成，另一电极由导电玻璃镀铂构成，电池中发生的反应为：,(激发态),下列关于该电池叙述错误的是：A电池工作时，是将太阳能转化为电能B电池工作时，I-离子在镀铂导电玻璃电极上放电C电池中镀铂导电玻璃为正极D电池的电解质溶液中I-和I3-的浓度不会减少,B,2、比较金属的活泼性,练习.X、Y、Z、W四种金属片浸入稀盐酸中,用导线连接,可以组成原电池,实验结果如下图所示:则四种金属的活泼性由强到弱的顺序为_,ZYXW,3、改变化学反应速率,4、金属的腐蚀与防护,金属腐蚀的分类与对比,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3nH2O,（铁锈）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜呈较强酸性,水膜呈中性或较弱酸性或碱性,电极反应,负极Fe(-),Fe-2e-=Fe2+,2Fe-4e-=2Fe2+,正极C(+),2H+2e-=H2,O2+2H2O+4e-=4OH-,总反应:,Fe+2H+=Fe2+H2,2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,联系,金属的防护方法：,1、改变金属的内部结构，如：将钢铁制成不锈钢。2、在金属表面覆盖保护层，如：涂油漆、镀Zn、镀Sn、镀Cr等。3、牺牲阳极的阴极保护法4、外加直流电源的阴极保护法,10山东29-（3）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于_处。若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为_。,N,牺牲阳极的阴极保护法,一次电池,碱性锌锰电池,锌粉和KOH的混合物,MnO2,金属外壳,五、化学电源,普通锌锰干电池,正极,石墨棒,负极,锌筒,电解质溶液,调成糊状的氯化铵,Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2+2MnO(OH)+2NH3,主要反应：,负极：Zn2e-=Zn2+,正极：2MnO2+2NH4+2e-=2MnO(OH)+2NH3,负极是Zn（粉）：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极是MnO2：（材料是碳棒）2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,银锌纽扣电池,正极,负极,电解质溶液,Zn+Ag2O+H2OZn(OH)2+2Ag,Zn,Zn2e-=Zn2+,KOH溶液,Zn2e-+2OH-=Zn(OH)2,Ag2O,Ag2O2e-+H2O=2Ag+2OH-,Zn+2OH-2e-=ZnO+H2OAg2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-Zn+Ag2O=2Ag+ZnO,pH,负极减小、正极增大,铅蓄电池,正极,PbO2,负极,Pb,电解质溶液,稀硫酸,又叫铅酸蓄电池,主要反应：,负极：Pb+SO42-2e-=PbSO4,正极：PbO2+SO42-+4H+2e-=PbSO4+2H2O,总反应：,Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,镍镉蓄电池可广泛用于收录机、电话机,银锌蓄电池是一种高能电池，体积小，质量轻,锂电池也是一种高能电池，体积小，质量轻,二次电池(可充电电池),镍镉电池,Cd极(负极)：Cd+2OH-2e-=Cd(OH)2NiO2极(正极)：NiO2+2H2O+2e-=Ni(OH)2+2OH-总的放电反应：Cd+NiO2+2H2OCd(OH)2+Ni(OH)2,镍氢电池,正极,负极,MH,NiO(OH),燃料电池,以硫酸为电解质溶液时：,负极：2H24e-=4H+,正极：O2+4H+4e-=2H2O,总反应：2H2+O2=2H2O,氢氧燃料电池,极板为惰性电极,KOH溶液为电解质溶液,主要反应：,负极：2H2+4OH-4e-=4H2O,正极：O2+2H2O+4e-=4OH-,总反应：,2H2+O2=2H2O,甲醇空气燃料电池,2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O,负极：2CH3OH+16OH-12e-=12H2O+2CO32-,正极：3O2+6H2O+12e-=12OH-,氢氧燃料电池电极反应,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e-=2H2O,2H2-4e-=4H+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2H2+4OH-4e-=4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH-,一、电解池原理,还可能会有哪些方法判断电极？,除了连接电源正负极外，还,可以从两电极上产生的现象等来判断,电解池中两电极材料应该如何选择？,根据具体电解实验进行判断选择，一般在电极不参与反应时选用惰性电极,电解池工作时溶液中离子如何移动？,根据静电作用原理定向移动，即阳离子全移向阴极，阴离子全移向阳极,电解池工作时电路中电子如何移动？,即一般出现如下效果：,阳离子,阴离子,还原反应,氧化反应,电子流出,电子流入,e-,e-,如果电解质溶液为CuCl2溶液时，两极的电极反应如何？电解反应方程式如何？,要有如上效果的前提是什么？,使用惰性电极,电解池进行工作时，除了极上产生气体，极上出现红色固体外，还可能看到什么？,阳,阴,阴极区溶液颜色要深于阳极区,Cu,Fe,阳极：S2-I-Br-Cl-OH-,注意:阳极如果是活性电极,那么金属首先失去电子,电解过程中放电顺序,阴极：Ag+Hg2+Cu2+H+,失电子-还原性,含氧酸酸根离子放电必须在熔融电解质中进行,活泼金属离子放电在熔融电解质中进行,得电子-氧化性,如果电解质溶液为CuCl2溶液时，两极的电极反应如何？电解反应方程式如何？,1、如果电解质溶液为CuSO4溶液时，两极的电极反应如何？电解反应方程式如何？溶液的pH如何变化？,C,C,2、如果电解质溶液为NaCl溶液时，两极的电极反应如何？电解反应方程式如何？溶液的pH如何变化？,若在1中要得到较纯净的硫酸溶液，则在装置上作如何改进？,阴,若在2中要得到较纯净的烧碱溶液，则在装置上作如何改进？,阳,1、如果电解质溶液为Na2SO4溶液时，将装置作如何设计，可以得到较纯净的NaOH溶液和H2SO4溶液？,C,C,阳离子交换膜,阴离子交换膜,4H2O+4e-=2H2+4OH-,2H2O+4e-=O2+4H+,2、如果在实验室中要用电解的方法来制备Fe(OH)2，该装置应该如何设计？,Fe,电解质溶液可用NaOH溶液或NaCl溶液等。,（2010福建卷）11铅蓄电池的工作原理为：研读下图，下列判断不正确的是AK闭合时，d电极反应式：B当电路中转移02mol电子时，I中消耗的H2SO4为02molCK闭合时，II中SO42-向c电极迁移DK闭合一段时间后，II可单独作为原电池，d电极为正极,C,E放电时该蓄电池的负极质量不断减小,F充电时该蓄电池中的硫酸浓度不断减小,阴极（纯铜）:Cu2+2e-=Cu(还原反应)阳极（粗铜）:Cu-2e-=Cu2+(氧化反应),Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+,溶液中铜离子浓度怎么变?,二、电解池的应用-铜的电解精练,1、画图,2、电极反应式（粗铜中含铁、锌、银、金）,(AuAg沉积下来,形成阳极泥),电极：阳极镀层金属阴极待镀金属制品电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。,二、电解池的应用-电镀,溶液中CuSO4的浓度?,画图(铁片表面镀铜),1、活泼金属的制备,特别活泼的金属钠、镁、铝等只能通过电解的方法制取,为什么不电解钠、镁、铝的盐溶液？,AlCl3？,MgO？,二、电解池的应用,2、氯碱工业,+,-,精制饱和NaCl,淡盐水,Cl2,H2,NaOH溶液,H2O含少量NaOH,Cl-,Cl2,H2,OH-,Na+,Na+交换膜,电解饱和食盐水的原理示意图,2H+2e-=H2,2Cl-2e-=Cl2,阳阴,H+从何来？,2、铁钉镀锌,实验准备：,烧杯、玻璃棒、天平、药匙、铁钉、锌片、细砂纸、直流电源、导线、刻丝钳、酒精灯、ZnCl2固体、KCl固体、硼酸、NaOH溶液、1：100稀硝酸。,实验装置参考图,在氯化锌溶液中加入氯化钾和硼酸起什么作用？,增强溶液的导电性，控制PH值，抑制Zn2+水解,保证锌离子从溶液中稳定析出，使镀件光亮，美观。,实验步骤：,A、配制电镀液：用托盘天平分别称取氯化锌3.5g氯化钾12.5g硼酸1.5g溶解在装有50毫升水的烧杯中。B、镀件的处理：把铁钉用细砂纸磨光水洗802mol/LNaOH溶液浸泡5分钟45浓盐酸浸泡2分钟稀稀硝酸浸泡3至5秒水洗立即浸入电镀液中。C、电镀：把锌片接电源的正极，把铁钉接电源的负极，通电2到3分钟观测铁钉表面的变化。,实验现象铁钉变成光亮的银白色,实验报告,铜板上镀银之一,正极：AgAg+e-负极：Ag+eAg全反应Ag（正极）Ag（负极）电镀液：银氰化钾溶液,铜板上镀银之二,1、在100mL烧杯中先后加入5mL0.1mol/LAgNO3溶液和10mL0.2mol/LNaOH溶液。待沉淀（Ag2O）析出弃去上层清液，加入