化学选修4第四章—电化学基础复习

1、电化学基础电化学基础原电池原电池电解池电解池概概念念能量能量转化转化借助借助氧化还氧化还原反应原反应而产而产生生的装的装置置。借助借助引引起起氧化还原氧化还原反应反应的装置的装置化学能化学能 转化转化为为电能电能电能电能转化为转化为化学能化学能一、原电池一、原电池构成原电池的基本条件是什么？构成原电池的基本条件是什么？ （1 1）必须自发进行氧化还原反应必须自发进行氧化还原反应 （3 3）电解质溶液电解质溶液；（4 4）两个电极必须两个电极必须相连相连并形成并形成闭合回路闭合回路。（2 2）两种活泼性不同的两种活泼性不同的导电材料导电材料作电极；作电极；把把化学能化学能转化为转化为电能电能的装

2、置。的装置。产生电流产生电流失失e-沿导线转移沿导线转移负负极极正正极极阴离子阴离子阳离子阳离子ee外电路外电路（电子流动电子流动）内电路内电路（离子流动）（离子流动）氧化反应氧化反应M - ne- = Mn+还原反应还原反应Nm+ + me- = N比较项目比较项目正极正极负极负极电子流动方向电子流动方向金属活泼性金属活泼性电极反应电极反应 电极质量变化电极质量变化离子移动方向离子移动方向电子流入电子流入电子流出电子流出相对不活泼相对不活泼相对活泼相对活泼还原反应还原反应Nm+ + me- = N氧化反应氧化反应M - ne- = Mn+增大或不变增大或不变减小减小阳离子阳离子移向该极移向该

3、极阴离子阴离子移向该极移向该极原电池原理的应用原电池原理的应用原电池电极的判断原电池电极的判断例：铅蓄电池放电时的反应总方程式例：铅蓄电池放电时的反应总方程式 Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O例：银锌纽扣电池放电时反应的总方程式例：银锌纽扣电池放电时反应的总方程式 Zn+Ag2O +H2O =2Ag+Zn(OH) 2原电池原理的应用原电池原理的应用原电池电极反应式的书写原电池电极反应式的书写找出两极放电的物质找出两极放电的物质分析放电后的产物是否与溶液中溶质反应分析放电后的产物是否与溶液中溶质反应氢氧燃料电池（电解质溶液为硫酸溶液）：氢氧燃料电池（电解质溶液为硫酸溶液）： （

4、电解质溶液为氢氧化钾溶液）（电解质溶液为氢氧化钾溶液）原电池原理的应用原电池原理的应用设计简单的原电池设计简单的原电池例：将氧化还原反应：例：将氧化还原反应：Fe + Cu2+ = Cu + Fe2+设计设计成一个原电池成一个原电池Fe比比Fe活泼差的金属或石墨活泼差的金属或石墨 CuSO4 、CuCl2等等负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：加快氧化还原反应的速率加快氧化还原反应的速率原电池原理的应用原电池原理的应用判断金属的活泼性判断金属的活泼性金属的腐蚀及其防护金属的腐蚀及其防护比较项目比较项目化学腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀电化学腐蚀发生条件发生条件共同点共同点是否构成原电池是否

5、构成原电池有无电流有无电流实质实质电化学腐蚀电化学腐蚀比比化学腐蚀化学腐蚀普遍得多普遍得多金属跟接触到的物质金属跟接触到的物质直接直接发生发生化学反应化学反应不纯金属跟接触的电解不纯金属跟接触的电解质溶液发生质溶液发生原电池反应原电池反应无电流无电流无原电池无原电池构成无数构成无数微小原电池微小原电池有弱电流有弱电流金属被腐蚀金属被腐蚀较活泼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金属原子失去电子变成阳离子而损耗金属的腐蚀及其防护金属的腐蚀及其防护钢铁的电化学腐蚀钢铁的电化学腐蚀比较项目比较项目析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀发生条件发生条件电电极极反反应应负极负极正极正极总

6、反应总反应钢铁表面吸附的水膜钢铁表面吸附的水膜酸酸性较強时性较強时Fe - 2e- = Fe2+2H+ + 2e- = H2Fe+ 2H+ = Fe2+ H2钢铁表面吸附的水膜钢铁表面吸附的水膜酸酸性较弱或呈中性时性较弱或呈中性时Fe - 2e- = Fe2+O22H2O4e-=4OH-Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2 +O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3Fe2O3xH2O铁锈铁锈吸氧吸氧腐蚀腐蚀比比析氢析氢腐蚀腐蚀普遍得多普遍得多组成电解池的条件组成电解池的条件：(1)外接直流电源外接直流电源(2)电极电极(金属或惰性电极金属或惰性电极)(3)电解质溶液电解质溶液

7、 (4)形成闭合回路形成闭合回路 阳极阳极 氧化反应氧化反应 阴极阴极 还原反应还原反应e-e-二二. 电解池电解池阳阳极极阴阴极极 阴离子阴离子阳离子阳离子氧化反应氧化反应还原反应还原反应 Nm+me-=NeeRnneR电流电流方向方向电解质溶液电解质溶液电源正极电源正极电解池电解池阳阳极极电源负极电源负极电解池电解池阴阴极极比较项目比较项目阴极阴极阳极阳极与电源连接与电源连接电子流动方向电子流动方向电极反应电极反应 电极质量变化电极质量变化离子移动方向离子移动方向接电源负极接电源负极接电源正极接电源正极电子流入电子流入电子流出电子流出Nm+ + me = N(还原反应还原反应)Rn ne=

8、 RM ne= Mn+(氧化反应氧化反应)增大或不变增大或不变减小或不变减小或不变阳离子阳离子移向该极移向该极阴离子阴离子移向该极移向该极 在惰性电极上离子放电顺序：在惰性电极上离子放电顺序： 阴极阴极(与电极材料无关与电极材料无关)：Ag+Fe3+ Cu2+ H+Pb2+ Fe2+ Zn2+ Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+ K+ 得到电子得到电子 顺序顺序 阳极阳极(与电极材料有关与电极材料有关)： 活性电极活性电极 S2-I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 失去电子顺序失去电子顺序 活性电极活性电极(除除C、Pt、Au等以外的其他金属等以外的其他金属)用惰性电极电解电解质

9、溶液的规律用惰性电极电解电解质溶液的规律（1）电解水型）电解水型（NaOHNaOH、H H2 2SOSO4 4、K K2 2SOSO4 4等）的电解等）的电解阴极：阴极：4H+ + 4e- 2H2阳极：阳极：4OH- - 4e- O2 + 2H2O总反应式：总反应式： 2H2O 2H2 + O2电解电解（2）分解电解质型）分解电解质型CuCl2溶液的电解溶液的电解阴极：阴极：Cu2+ + 2e- Cu阳极：阳极：2Cl- - 2e- Cl2总反应式：总反应式： CuCl2 Cu + Cl2电解电解浓度？浓度？PH值？如何复原？值？如何复原？（3）放氢生碱型）放氢生碱型NaCl溶液的电解溶液的电

10、解阴极：阴极：4H+ + 4e- 2H2阳极：阳极：2Cl- - 2e- Cl22NaCl + 2H2O 2NaOH +H2 +Cl2电解电解（4）放氧生酸型）放氧生酸型阴极；阴极；2Cu2+ + 4e- 2Cu阳极：阳极：4OH- - 4e- O2 + 2H2OCuSO4溶液的电解溶液的电解总反应：总反应：2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4电解电解电解原理的应用电解原理的应用铜的电解精炼铜的电解精炼粗铜粗铜纯铜纯铜 CuSO4溶液溶液阳极：阳极：粗铜粗铜阴极：阴极：纯铜纯铜电解质溶液：电解质溶液：CuSO4溶液溶液Cu2e= Cu2+ 比铜活泼的杂质也会同时失去电

11、比铜活泼的杂质也会同时失去电子而溶解：子而溶解：Zn2e= Zn2+ Fe2e= Fe2+ Ni2e= Ni2+ 比铜不活泼的杂质（比铜不活泼的杂质（Au、Ag）不会溶解不会溶解而从阳极上脱落下来而形成而从阳极上脱落下来而形成阳极泥阳极泥。Cu2+ 2e= Cu（浓度会逐渐降低浓度会逐渐降低） 电镀铜电镀铜阳极：阳极：铜片铜片阴极：阴极：待镀铁制品待镀铁制品Cu2e= Cu2+Cu2+ 2e= CuCuSO4溶液的浓度？溶液的浓度？实验结果：实验结果：在铁制品上镀上了一层铜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薄层其

12、它金属或合金的过程叫电镀电镀。电镀的目的：电镀的目的：（1）增强防锈抗腐能力；）增强防锈抗腐能力；（2）增加美观和表面硬度。）增加美观和表面硬度。保持不变保持不变阳极阳极镀层金属镀层金属:MneMn阴极阴极镀件金属镀件金属: MnneM电解液电解液:含镀层金属阳离子的盐溶液含镀层金属阳离子的盐溶液电镀槽电镀槽特特点点（1）阳极本身溶解；）阳极本身溶解；（2）电解液浓度保持不变。）电解液浓度保持不变。离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱阳极：阳极： 钛网（涂有钛、钌等钛网（涂有钛、钌等氧化物涂层）氧化物涂层）阴极：阴极：碳钢网碳钢网 只允许阳离子通过，能阻止只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通

13、过阴离子和气体通过将电解槽隔成阴极室和阳极室。将电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜：阳离子交换膜：阴极：阴极：4H+ + 4e- 2H22NaCl + 2H2O 2NaOH +H2 +Cl2电解电解阳极：阳极：2Cl- - 2e- Cl2 有关电解的计算有关电解的计算电化学的反应是氧化还原反应电化学的反应是氧化还原反应,各电极上各电极上转移转移电子的物质的量相等电子的物质的量相等,无论是单一电池还是串无论是单一电池还是串联电解池联电解池,均可抓住均可抓住电子守恒电子守恒计算计算. 电极名称要区分清楚电极名称要区分清楚. 电极产物要判断准确电极产物要判断准确. 各产物间量的关系遵循各产物间量

14、的关系遵循电子得失守恒电子得失守恒. 原则原则: 关键关键:练习：练习： 把分别盛有熔融的氯化钾、氯化把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为：镁、铝的物质的量之比为：A1：2：3 B3：2：1 C6：3：1 D6：3：2D2、2012四川四川11一种基于一种基于酸性酸性燃料电池原理设计燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为的酒精检测仪，负极上的反应为CH3CH2OH4e+ H2O = CH3COOH + 4H。下列有关说法正确的是。下列有关说法正确的是A.检测时，电解质溶液中的检测时，电解质溶液中的H向负极移动向负极移动B.若有若有0.4mol电子转移，则在标准状况下消耗电子转移，则在标准状况下消耗4.48L氧气氧气C.电池反应的化学方程式为：电池反应的化学方程式为： CH3CH2OH+O2=CH3COOH+H2OD.正极上发生的反应是：正极上发生的反应是：O2+4e+2H2O = 4OHc 高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反比，该电池长时间保持稳定的放电电