电化学二轮复习PPT课件

高三化学二轮总复习,基本理论,电化学,1,.,氧化反应M-ne=Mn+,产生电流,失e-沿导线转移,还原反应Nm+me=N,一、原电池的工作原理,阴离子,阳离子,e-,e-,综述,1、负极失电子发生氧化反应；溶液中氧化性较强的微粒在正极上得电子发生还原反应；,2、电子由负极流向正极，电流方向是由正极流到负极（外电路）。,2,.,原电池正负极的判断方法,3,.,(2)比较金属的活泼性；,构建原电池，测出正负极，负极金属活泼性正极,(3)加快某些化学反应的反应速率；,(1)制做化学电源；,(4)金属腐蚀的原理及金属腐蚀的防护。,原电池原理的应用,思考：在原电池中是否所有的负极金属活泼性正极？,如：用Al、Cu作电极，浓硝酸作电解液时，Cu为负极；用Mg、Al作电极，NaOH作电解液时，Al为负极,4,.,在外电路中，电子由铜电极流向银电极正极反应为：Age=Ag实验过程中将AgNO3溶液换成乙醇，原电池仍继续工作将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同ABCD,用铜片、银片、AgNO3溶液、导线构成一个原电池(如图)以下有关该原电池的叙述中正确的是（）,B,5,.,练习1、（09江苏）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是（）.A该电池能够在高温下工作B电池的负极反应为：C6H12O66H2O24e6CO224HC放电过程中，H+从正极区向负极区迁移D在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO222.4/6L,B,6,.,A反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应B反应开始时，甲中石墨电极上Fe3被还原C电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态D电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体，乙中石墨电极为负极试回答：(1)乙池中若换为Fe电极和FeCl2溶液，则原电池是怎样工作的？(2)电流计读数为零后，若在乙中溶入KI固体，则原电池反应能继续发生吗？若向甲中加入固体Fe呢？,D,7,.,练习2、已知：AsO43-+2I-+2H+AsO33-+I2+H2O是可逆反应。现设计如下实验装置A烧杯中装有Na3AsO4和Na3AsO3溶液，B烧杯中装有I2和KI溶液。两烧杯用一倒置的装有饱和氯化钾的U形管相连，此装置称为盐桥。其作用是避免两烧杯中的电解质溶液相混合，又使两烧杯中的电解质溶液能导电。C1、C2为惰性电极，现进行如下操作：a.向B溶液中滴入浓盐酸，发现电流计指针发生偏转。b.若改向B溶液中滴入40%的氢氧化钠溶液，发现电流计指针向相反方向偏转。,回答下列问题：（1）电流计指针为什么能发生偏转？（2）两次操作中,电流计指针的偏转方向为什么相反？用化学平衡移动原理解释。（3）a操作中C1棒上发生什么反应?b操作中C2棒上发生什么反应?,a操作（加盐酸，使平衡正移）中：C1（负极）上的反应为：2I-2e-=I2，C2（正极）上的反应为：AsO43-+2e-+2H+=AsO33-+H2Ob操作（加氢氧化钠，使平衡逆移）中：C1（正极）上的反应为：I2+2e-=2I-，C2（负极）上的反应为：AsO33-2e-+H2O=AsO43-+2H+,两次操作均构成原电池装置，电流计中都有电子流动，因此指针发生偏转。,两次操作中的化学平衡移动方向相反，即反应物、生成物次序颠倒，因此原电池的正负极也颠倒。所以两次操作指针偏转方向相反。,8,.,二、电解池的工作原理,阴离子,阳离子,氧化反应,还原反应Nm+me-=N,e,e,RnneR,4OH4e2H2OO2,非惰性电极：M-ne-=Mn+（电极本身溶解）,电子流动方向,电解质溶液,电源负极,电解池阴极,电源正极,电解池阳极,9,.,阴极,一定是溶液中易得电子的阳离子优先放电Rn+ne=R,电解时电极产物的判断,Rn-ne=R,（Pt、Au、石墨）,10,.,电解质溶液用惰性电极电解的规律小结：,11,.,A石墨电极上产生氢气B铜电极上发生还原反应C铜电极接直流电源的负极D当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成,A,12,.,练习3、右图为相互串联的甲乙两个电解池，请回答：(1)甲池若为用电解原理精炼铜的装置，A极是_，材料是_，电极反应为_；B极是_，材料是_，主要电极反应为_，电解质溶液为_。,(2)乙池中若滴入少量酚酞试液，开始一段时间后，_极附近呈红色。(3)若甲槽阴极增重12.8g，则乙槽阳极放出气体在标准状况下的体积为_。(4)常温下若乙槽剩余液体为400mL，则电解后得到碱液的物质的量浓度为_，pH为_。,答案(1)阴极精铜Cu22e=Cu阳极粗铜Cu2e=Cu2CuSO4溶液(2)Fe(3)4.48L(4)1mol/L14,13,.,例4熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为负极燃气,空气与CO2的混合气为正极助燃气,制得在6500下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:负极反应式:,正极反应式:O2+2CO2+4e=2CO32-总电池反应式:.,2CO+2CO32-4e=4CO2,三、电极反应式书写,2CO+O2=2CO2,14,.,练习4工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4。1.电解时,应以作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会,2.阳极反应式为,3.总电解反应式为.,Fe,增大,MnO42_e=MnO4-,1、电极反应式及总反应式的书写无论是原电池还是电解池，其电极反应均是氧化还原反应，因此电极方程式的书写要遵循质量守恒、电子守恒及电荷守恒书写时应先对电极材料和溶液介质情况分析，再书写电极反应式和总反应式A原电池的电极反应式和总反应式的书写方法第一步：确定电极的正、负；第二步：根据溶液中离子参加反应的情况确定电极反应；第三步：将电极反应相加得总反应式,15,.,B电解池的电极反应和总反应式的书写方法第一步：先检查阳极电极材料和确定溶液中的离子种类；第二步：由放电顺序确定放电产物和电极反应；第三步：将电极反应相加得总反应式,16,.,化学腐蚀与电化学腐蚀的比较,电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多,金属跟接触到的物质直接发生化学反应,不纯金属跟接触的电解质溶液发生原电池反应,无电流,无原电池,构成无数微小原电池,有弱电流,金属被腐蚀,较活泼金属被腐蚀,金属原子失去电子变成阳离子而损耗,四、金属的腐蚀与防护,17,.,钢铁的电化学腐蚀,钢铁表面吸附的水膜酸性较強时,Fe-2e-=Fe2+,2H+2e-=H2,Fe+2H+=Fe2+H2,钢铁表面吸附的水膜酸性较弱或呈中性时,Fe-2e-=Fe2+,O22H2O4e-=4OH-,Fe2+2OH-=Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3,4Fe(OH)3Fe2O3xH2O(铁锈)+(3-x)H2O,吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍得多,18,.,金属的防护,方法：1.改变金属的内部组织结构（如制不锈钢）2.在金属表面覆盖保护层：（1）在表面刷一层油漆；（2）在表面涂上机油；（3）在表面镀一层其他耐腐蚀金属；（4）在表面烧制搪瓷；（5）使金属表面形成致密的氧化膜。3.电化学保护法：（1）牺牲阳极的阴极保护法（构成原电池）（2）外加电流的阴极保护法,19,.,判断金属腐蚀快慢的规律不纯的金属或合金，在潮湿空气中形成微电池发生电化腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢与下列二种因素有关：1）与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快；2）与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般说来可用下列原则判断：（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措施的腐蚀,20,.,例5右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。下列有关描述错误的是（)A生铁块中的碳是原电池的正极B红墨水柱两边的液面变为左低右高C两试管中相同的电极反应式是：Fe2e=Fe2Da试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀,B,21,.,C,22,.,23,.,24,.,巩固练习,列式计算电极b上生成的气体在标准状况下的体积。电极c的质量变化是_g；电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因：甲溶液_；乙溶液_；丙溶液_；(2)如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？,25,.,26,.,练习2.如题图所示，下列叙述正确的是A.Y为阳极，发生还原反应B.X为正极，发生氧化反应C.Y与滤纸接触处有氧气生成D.Y与滤纸接触处变红,D,27,.,3(2010重庆理综，29改编)全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如下图所示。,当左槽溶液逐渐由黄变蓝时，其电极反应式为_。充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由_色变为_色。放电过程中氢离子的作用是_和_；充电时若转移的电子数为3.011023个，左槽溶液中n(H)的变化量为_。,答案VO2He=VO2H2O绿紫参与正极反应通过交换膜定向移动使电流通过溶液0.5mol,28,.,电解原理的应用,铜的电解精炼,阳极：,粗铜,阴极：,纯铜薄片,电解质溶液：,CuSO4溶液（加入一定量的H2SO4）,Cu2e=Cu2+,比铜活泼的杂质也会同时失去电子而溶解：,比铜不活泼的杂质（Au、Ag）不会溶解而从阳极上脱落下来而形成阳极泥。,Cu2+2e=Cu,CuSO4溶液的浓度基本保持不变。,提炼金、银等贵重金属。,29,.,电镀铜,阳极：,铜片,阴极：,待镀铁制品,Cu2e=Cu2+,Cu2+2e=Cu,CuSO4溶液的浓度保持不变。,实验结果：,在铁制品上镀上了一层铜,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程叫电镀。,电镀,电镀的目的：,（1）增强防锈抗腐能力；（2）增加美观和表面硬度。,30,.,阳极镀层金属:MneMn阴极镀件:MnneM电解液:含镀层金属阳离子的盐溶液,电镀槽,特点,（1）阳极本身溶解；（2）电解液浓度保持不变。,31,.,离子交换膜法制烧碱,阳极：,钛网（涂有钛、钌等氧化物涂层）,阴极：,碳钢网,只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过,将电解槽隔成阴极室和阳极室。,阳离子交换膜：,阳极室放出Cl2；阴极室放出H2并生成NaOH,32,.,食盐水的精制。,粗盐,泥沙Ca2+、Mg2+、Fe3+SO42等杂质,混入产品，导致产品不纯,生成Mg(OH)2、Fe(OH)3等沉淀，堵塞膜孔。,如何除去粗盐水中的杂质？,试剂：BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液、HCl溶液,粗盐水,NaOH,BaCl2,Na2CO3,过滤,适量HCl,除Mg2+、Fe3+,除SO42-,除Ca2+及过量Ba2+,滤去泥沙及沉淀,除过量的OH、CO32,阳离子交换树脂,精盐水,少量Ca2+、Mg2+,1、Na2CO3必须在BaCl2之后,2、加入盐酸在过滤之后,33,.,电解法测定阿伏加德罗常数,【例题】某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来