（2012届高考第一轮复习）第一部分知识点8化学反应与能量（原电池电解原理及其应用）2011

1,2012届高考化学第一轮复习,知识点8：化学反应与能量电化学,一、基本概念与基本理论,原电池(化学电源)、电解池（精炼池、电镀池）,2,2010考纲要求：6）了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。了解常见化学电源的种类及其工作原理。7）理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。,3,1、概念：原电池是_的装置。原电池反应的本质是_反应。,将化学能转化为电能,氧化还原反应,例：如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀H2SO4时：Zn电极是_（填“正”或“负”）极，其电极反应为_，该反应是_（填“氧化”或“还原”，下同）反应；Cu电极是_极，其电极反应为_,该反应是_反应。,（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时：Zn电极是_极，其电极反应为_，该反应是_反应；Cu电极是_极，其电极反应为_,该反应_反应.,负,Zn2e-=Zn2+,氧化,正,2H+2e-=H2,还原,负,Zn2e-=Zn2+,氧化,正,Cu2+2e-=Cu,还原,一、原电池,4,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液盐桥,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,Cu2+2e-=Cu,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,Cu2+2e-=Cu,Zn-2e-=Zn2+,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,阳离子,2、原电池原理,外电路,内电路,5,3、原电池的形成条件：两极一液一连线,（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。,（2）电极材料均插入电解质溶液中。,（3）两极相连形成闭合电路。,（4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。,锌半电池，铜半电池,6,4、原电池的正负极的判断方法,电子流出的极电子流入的极,负极正极,较活泼的电极材料较不活泼的电极材料,质量增加的电极工作后质量减少的电极,负极正极,正极负极,工作后，有气泡冒出的电极为正极,发生氧化反应的极发生还原反应的极,负极正极,7,二、化学电源,学与问在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？,电池,化学电池,太阳能电池,原子能电池,将化学能转换成电能的装置,将太阳能转换成电能的装置,将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置,8,知识点1：化学电池,1)概念:,将化学能变成电能的装置,2)分类:,一次电池又称不可充电电池如：干电池二次电池又称充电电池蓄电池燃料电池,3)优点:,4)电池优劣的判断标准:,能量转换效率高，供能稳定可靠。,可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。,易维护，可在各种环境下工作。,比能量,符号(Ah/kg)，(Ah/L),指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少,比功率,符号是W/kg，W/L),指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小,电池的储存时间的长短,9,锂电池,干电池,叠层电池,纽扣电池,各类电池,知识点2：各类电池,10,电极反应和总化学反应方程式。负极正极总反应,Zn-2e-=Zn2+,2NH4+2e-=2NH3+H2,Zn+2NH4+=Zn2+2NH3+H2,1、干电池(酸性锌锰电池）,负极:Zn正极：石墨MnO2电解质：NH4Cl、ZnCl2,(一)一次电池P93,2NH4Cl+Zn+2MnO2=ZnCl22NH3+Mn2O3+H2O,11,负极（锌筒）：正极（石墨）：总反应：,碱性锌锰干电池,Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2（或Mn2O3）,负极:Zn正极：MnO2电解质：KOH,Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2,2MnO2+2e-+2H2O=2MnOOH+2OH,12,2、迷你型电池（电解质KOH）,汞锌电池：HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S）,银锌电池：Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（S）+ZnO（S）,负极（锌）：Zn-2e-+2OH-=ZnO+H2O正极（银）：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-,写出银锌电池电极反应式：,13,3、锂电池,锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S负极：；正极：。,8Li-8e-=8Li+,3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S,该电池可不可用H2SO4做电解质？,14,电池铅蓄电池,电解质溶液电极反应式：,负极：Pb正极：PbO2,H2SO4溶液,负极（Pb）:Pb-2e-+SO42-=PbSO4,Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O,正极（PbO2）:PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,总反应：,(二)二次电池(可充电),思考：转移1mole-消耗多少molH2SO4,15,2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),充电过程,PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq),还原反应,负极：,正极：,PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq),氧化反应,接电源负极,接电源正极,充电过程总反应：,2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),铅蓄电池的充放电过程：,16,镍镉电池,负极材料：Cd；正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。,电极反应：,负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2,正极：NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH-,17,氢氧燃料电池工作原理,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e-=4H2O,2H2-4e-=4H+,O2+2H2O+4e-=4OH-,2H2+4OH-4e-=4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH-,(三)燃料电池,18,固体氢氧燃料电池,2H2-4e-+2O2=2H2O,O2+4e-=2O2,2H2-4e-=4H+,O2+4H+4e-=2H2O,19,它是以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为：负极：正极：电池总反应：,2O2+4H2O+8e-=8OH-,CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,甲烷新型燃料电池,分析溶液的pH变化。电解质为KOH溶液若用C2H6、CH3OH呢？,20,C2H6燃料电池、电解质为KOH溶液负极：正极：电池总反应：CH3OH燃料电池、电解质为KOH溶液负极：正极：电池总反应：,7O2+14H2O+28e-=28OH-,2C2H6+36OH-28e-=4CO32-+24H2O,2C2H6+7O2+8KOH=4K2CO3+10H2O,3O2+6H2O+12e-=12OH-,2CH3OH+16OH-12e-=2CO32-+12H2O,2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O,21,C4H10、空气燃料电池、电解质为熔融K2CO3,用稀土金属材料作电极（具有催化作用）负极：正极：电池总反应：,13O2+52e-+26CO2=26CO32-,2C4H10-52e-+26CO32-=34CO2+10H2O,2C4H10+13O2=8CO2+10H2O,22,铝空气燃料电池（海水）：负极：正极：电池总反应：,3O2+12e-+6H2O=12OH-,4Al-12e-=4Al3+,4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,23,1.利用原电池原理设计新型化学电池；,2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；,3.进行金属活动性强弱比较；,4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,三、原电池的主要应用：,5.解释某些化学现象,24,(1)比较金属活动性强弱。,(四)原电池原理应用：,(2)比较反应速率,(3)比较金属腐蚀的快慢,例：,下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),25,例：在理论上不能用于设计原电池的化学反应是（）AHCl（aq）+NaOH（aq）NaCl(aq)+H2O（l）H0B4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)4Fe(OH)3（s）H0C3Cu(s)+8HNO3(aq)=3Cu(NO3)2(aq)+2NO(g)+4H2O(l)HSO32-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子）F-,阳极：,阴极:,阳离子在阴极上放电顺序是：,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+)Al3+Mg2+Na+Ca+K+,28,3.电解规律,阴极,阳极,氯气,铜,阳极：2Cl-2e-=Cl2,阴极：Cu2+2e-=2Cu,CuCl2Cu+Cl2,减小,增大,CuCl2,CuCl2溶液,29,30,阳极,阴极,氧气,氢气,阳极:4OH-4e-=2H2O+O2,阴极:4H+4e-=2H2,变大,不变,加H2O,Na2SO4溶液,31,阳极,阴极,氯气,氢气,阳极:2Cl-2e-=Cl2,阴极:2H+2e-=H2,2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2,减小,增大,加HCl,NaCl溶液,32,阳极,阴极,氧气,铜,阳极:4OH-4e-=2H2O+O2,阴极：Cu2+2e-=Cu,2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4,电解,减小,减小,加CuO,CuSO4溶液,33,电解原理的应用,1、镀铜反应原理阳极(纯铜)：Cu-2e=Cu2+，阴极(镀件)：Cu2+2e=Cu，电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4.2、氯碱工业反应原理阳极：2Cl-2e-=Cl2，阴极：2H+2e-=H22NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl23、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+，Ni-2e-=Ni2+，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”。,34,08广东22（4）黄铜矿熔炼后得到的粗铜含少量Fe、Ag、Au等金属杂质，需进一步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到精铜的原理：。,以硫酸铜硫酸溶液为电解液。电解时，粗铜（阳极）中的铜以及比铜活泼的金属失去电子进入溶液，不如铜活泼的金属沉入电解槽形成“阳极泥”；溶液中的Cu2+得到电子沉积在纯铜（阴极）上。,35,总结:原电池、电解池、电镀池的比较,化学能转变成电能的装置。,将电能转变成化学能的装置。,应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。,活动性不同两电极电解质溶液形成闭合回路,两电极接直流电源电极插入电解质溶液形成闭合回路,镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极电镀液须含有镀层金属的离子,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,阳极：镀层金属；阴极：镀件,负极：氧化反应正极：还原反应,阳极：氧化反应阴极：还原反应,阳极：氧化反应阴极：还原反应,评讲习题,36,高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH下列叙述不正确的是（）A放电时负极反应为：Zn2e+2OH=Zn(OH)2B充电时阳极反应为：Fe(OH)33e+5OH=FeO42+4H2OC放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D放电时正极附近溶液的碱性增强,放电,例题1:,充电,C,37,例2:金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（）（已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+）A阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2+2e=NiB电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增