原电池、电解池与电化学PPT课件

1、原电池、电解池与电化学原电池、电解池与电化学（一）（一）原电池原电池： 氧化还原反应氧化还原反应是是电子转移电子转移的的反应。反应。 同一溶液内同一溶液内的氧化还原反应的氧化还原反应过程，过程，电子电子转移时转移时无定向运动无定向运动，不产生电流不产生电流，只放热只放热 ( (右图右图) ): :n若若选择适当的电极选择适当的电极，组装为组装为“原电池原电池”，使转移的使转移的电子定向运电子定向运动动产生电流产生电流。n原电池原电池： 是是化学能化学能电能电能的装的装置。置。n右图：右图：Daniell电池电池(锌锌-铜原电池铜原电池)CuaqZnSOaqCuSOZn44锌锌-铜电池（铜电池（

2、Daniell Cell电池电池)（盐桥盐桥：KCl （或（或Na2SO4）等）等+ 琼胶，琼胶，维持电路畅通维持电路畅通）电极反应：电极反应： Zn极（负极极（负极, Anode ）:Cu极（正极极（正极, Cathode ）: e2ZnsZn2 sCue2aqCu2原电池放电总反应：原电池放电总反应：Zn (s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu (s) 盐桥盐桥(饱和饱和KCl (aq)（或（或Na2SO4） + 琼脂琼脂)的作用的作用 作为作为正、负离子通道正、负离子通道，使，使两个两个“半电池半电池”的的溶液都溶液都保持电中性，维持电路畅通。保持电中性，维持电路畅

3、通。 Cl- , SO42- ZnSO4 (aq) K+ , Zn2+ CuSO4 (aq) KCl 也可以用也可以用Na2SO4等等其它电解质其它电解质代替。代替。总结总结 “原电池原电池”放电反应放电反应： 负极负极: 电势低电势低，电子流出电子流出，发生，发生氧化氧化反应反应(Anode); 正极正极: 电势高电势高，电子流入电子流入，发生，发生还原还原反应反应(Cathode)。 原电池符号（图示法）原电池符号（图示法） 锌锌-铜电池（铜电池（Daniell Cell电池）电池）(-) Zn(s) | ZnSO4 (1 mol/dm3) | | CuSO4 (1 mol/dm3) |

4、Cu(s) (+) 相界相界 浓度或活度浓度或活度 盐桥盐桥可可简化简化为（为（不严格不严格）: (-) Zn(s) | ZnSO4 | | CuSO4 | Cu(s) (+)放电总反应放电总反应：Zn (s) + Cu2+(aq) = Zn2+(aq) + Cu (s)n给出给出总反应总反应方程式，要能够方程式，要能够设计设计为为原电池原电池，写出，写出电池符号电池符号和半反应和半反应(电极反应电极反应)方程式。方程式。例例2. 原电池原电池 氢铁电池氢铁电池n() (Pt), H2(1 atm) H+ (1 moldm-3) Fe3+(1 moldm-3) , Fe2+ (1 moldm-

5、3) Pt (+)n负极负极：氧化氧化半反应半反应 H2 = 2H+ + 2e n正极正极：还原还原半反应半反应 Fe3+ + e = Fe2+ n放电放电总反应总反应： H2 + 2 Fe3+ = 2 H+ + 2 Fe2+ 给出给出电池符号电池符号，要能够写出，要能够写出半反应半反应 (电极反应电极反应)和和放电放电总反应方程式总反应方程式。例例3. 原电池原电池 锌锰干电池锌锰干电池结构结构nNH4Cl, ZnCl2和和MnO2 浆状物浆状物 n正极：石墨正极：石墨 （带铜帽）（带铜帽） n负极：锌（外壳）负极：锌（外壳）原电池原电池 锌锰锌锰干电池干电池放电反应放电反应n负极负极（氧化

6、氧化反应）：反应）： Zn(s) Zn2+(aq) + 2en正极正极（还原还原反应）：反应）： MnO2(s) + H+(aq) + e MnO(OH)(s) 2 MnO(OH)(s) Mn2O3(s) + H2O(l)合并，得合并，得总的总的放电反应：放电反应： Zn(s) + 2 MnO2(s) + 2 H+(aq) Zn2+(aq) + Mn2O3(s) + H2O(l)例例4. 锌汞纽扣电池锌汞纽扣电池放电反应放电反应 （作原电池）：（作原电池）：负极负极：(氧化反应氧化反应) Zn(s) + 2 OH- (aq) ZnO(s) + H2O(l) + 2 e正极正极： (还原反应还原

7、反应) HgO(s) + H2O(l) + 2 e Hg(l) + 2 OH- (aq) 放电总反应：放电总反应： Zn(s) + HgO(s) ZnO(s) + Hg(l) （二）（二）电解池电解池 是是使用使用直流电直流电促使促使非自发非自发的氧化还原反应的氧化还原反应 发生发生的的装置装置，即，即电能电能化学能化学能的的装置装置。例例1 NaCl水溶液水溶液电解池电解池 阳阳极：极：Cl-(aq) Cl2(g) + 2 e (氧化氧化反应）反应） 阴阴极：极：2 H+(aq) + 2 e H2(g) (还原还原反应）反应）例例1 融熔融熔NaCl电解池（电解池（左左）和实验装置（）和实验

8、装置（右右） 阳阳极极：2 Cl-(l) Cl2(g) + 2 e (氧化氧化反应反应） 阴阴极极：2 Na+(l) + 2 e 2 Na(l) (还原还原反应反应）例例2. 铅蓄电池铅蓄电池n放电反应放电反应 （作原电池）：（作原电池）：负极：负极：Pb(s) + HSO4- (aq) PbSO4(s) + H+(aq) + 2e正极：正极： PbO2(s) + HSO4- (aq) + 3 H+(aq) + 2e PbSO4(s) + 2 H2O(l)放电总反应：放电总反应：Pb(s) + PbO2(s) + 2 HSO4- (aq) + 2 H+(aq) 2 PbSO4(s) + 2 H

9、2O(l)充电总反应（作电解池）充电总反应（作电解池） ：2 PbSO4(s) + 2 H2O(l) Pb(s) + PbO2(s) + 2 HSO4- (aq) + 2 H+(aq)例例3. 镍镉碱性充电电池镍镉碱性充电电池放电反应放电反应 （作原电池）：（作原电池）：负极负极：(氧化反应氧化反应) Cd(s) + 2 OH- (aq) Cd(OH)2(s) + 2 e正极正极： (还原反应还原反应) NiO(OH)(s) + H2O(l) + e Ni(OH)2(s) + OH- (aq) 放电放电总反应：总反应： Cd(s) + 2 NiO(OH)(s) + 2 H2O(l) Cd(OH

10、)2(s) + 2 Ni(OH)2(s) 充电充电总反应（作电解池）总反应（作电解池） ：Cd(OH)2(s) + 2 Ni(OH)2(s) Cd(s) + 2 NiO(OH)(s) + 2 H2O(l) 例例4：电解精炼铜：电解精炼铜 . 电解池电解池: 阳极阳极(Anode) 与与原电池正极原电池正极连接，总是发生连接，总是发生氧化氧化反应反应: Cu(s) = Cu2+(aq) + 2e (阳极阳极为粗铜为粗铜)阴极阴极(Cathode) 与与原电池负极原电池负极连接，总是发生连接，总是发生还原还原反应反应: Cu2+(aq) + 2e = Cu(s) (阴极阴极为精铜为精铜) 电解的应

11、用电解的应用: 电镀电镀n电镀银电镀银n阳极阳极Ag(s) (接原电池接原电池+极极) Ag Ag+ + e (氧化反应氧化反应)n阴极阴极(镀件镀件) (接原电池接原电池-极极) Ag+ + e Ag (还原反应还原反应) （三）（三）电化学电化学 (Electrochemistry) 研究研究化学电池化学电池中中氧化还原反应氧化还原反应过程过程以及以及化学化学能能与与电能电能互相转变规律互相转变规律的化学的化学分支，称为分支，称为“电化学电化学”。化学电池化学电池: (1) 原电池原电池 (化学能化学能电能电能) (2) 电解池电解池 (电能电能化学能化学能)原电池原电池和和电解池电解池的电极反应的电极反应n原电池原电池放电反应放电反应：负极负极(Anode): 电