年高中化学 《电化学总复习》资料课件 新人教选修4

1、电化学专题知识复习2021/8/8 星期日1一、电化学知识的内部联系：强迫发生电解自发发生原电池还原剂氧化剂ne-氧化还原反应还原剂通过外电路将电子给予氧化剂在外电场强迫下还原剂失、氧化剂得电子失电子氧化反应负极：电子流出阳极：连电源正极得电子还原反应正极：电子流入阴极：连电源负极化学能消耗电能产生产生电能消耗化学电源、电化学腐蚀、防腐氯碱工业、精炼铜、电镀、冶炼活泼金属2021/8/8 星期日21.如下图，一根铜棒插入硝酸银溶液中，回答： （1）一段时间后，观察到的实验现象 是： ， （2）写出相关的离子方程式并用单线桥法表示 电子转移的方向和数目： 。 Cu 硝酸银溶液问题探究一：2021

2、/8/8 星期日32.探究1中的氧化还原反应能否设计成原电池？若能，请画出实验装置图并写出电极反应式和原电池反应方程式. Ag/C/Pt Cu 硝酸银溶液电极反应式： 负极： ， 正极： 。原电池反应： 。2021/8/8 星期日43.探究1中的氧化还原反应的逆反应 Cu2+ +2Ag=Cu +2Ag+ 能自发发生吗？你能否设计一个实验使该反应发生？若能，画出实验装置图并写出电极反应式和总反应方程式。电极反应式：阳极： ，阴极： 。电解反应式: .Ag Cu/C/pt 硝酸铜溶液2021/8/8 星期日5总结： （1）一般的氧化还原反应是还原剂面对面的将电子给予氧化剂。 （2）从理论上说，任何

3、一个自发发生的氧化还原反应，只要还原剂失去电子和氧化剂得到电子分两处进行，就可设计成原电池。 （3）一个不能自发发生的氧化还原反应可用电解的方法强迫它发生。2021/8/8 星期日6二、几组概念的辨析电离、电解化学腐蚀、电化腐蚀原电池、电解池正极、负极；阳极、阴极放电、充电电镀、电解2021/8/8 星期日7电离电解条件过程特点联系电离与电解比较电解质溶于水或受热融化状态电解质电离后，再通直流电电解质电离成为自由移动的离子，例：CuCl2 =Cu2+ +2Cl-阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。如： 只产生自由移动的离子发生氧化还原反应生成了新物质电解必须建立在电离的基础上20

4、21/8/8 星期日8化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀电化腐蚀条件现象本质联系金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触无电流产生有微弱电流产生金属被氧化较活泼金属被氧化两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍2021/8/8 星期日9原电池和电解池知识比较表内容原电池电解池电极规定电极反应电子移动方向离子在池中移动方向能量转变较活泼金属或失电子、流出电子的一极为负极阴极：连接电源负极的一极负极发生氧化反应正极发生还原反应阳极发生氧化反应阴极发生还原反应负极用电器正极阳极电源阴极化学能变为电能电能变为化学能阳离子正极阳离子阴极2021/8/8 星期日10电镀与电解比较表电镀电解电极变化情况电解液

5、变化情况电解液PH变化联系阳极:M-ne- = Mn+阴极:Mn+ne- = M离子浓度保持不变离子浓度发生变化阳极：失电子，被氧化阴极：得电子，被还原不变可能升高或降低或不变电镀是一种特殊的电解2021/8/8 星期日11稀硫酸 稀硫酸 稀硫酸 硫酸 A B C D 1 下列装置中属于原电池的是 （ ） 属于电解池的是 （ ） BCD 练习2021/8/8 星期日122.对图中装置叙述错误的是（ ）A.甲是原电池，乙是电解池B.甲中溶液pH值将增大C.乙中Cu2保持不变D.甲中锌溶解的物质的量小于乙中阳极Cu溶解的物质的量Zn Cu Cu Cu 甲池：稀硫酸 乙池：硫酸铜D练习2021/8/

6、8 星期日13判断原电池、电解池、电镀池的依据： （1）若有外接电源，则为电解池或电镀池； 又阳极参与反应且电解过程中电解液浓度 不变，则是电镀池；否则是一般的电解池。 （2）若无外接电源，电极和电解质之间有自发 发生的氧化还原反应的为原电池，其他为电解池 或电镀池。2021/8/8 星期日14练习与探究：从理论上分析判断，下图中A、B、C分别是什么池（电解池/电镀池/原电池）？并写出各池的电极名称、电极反应式和总反应式。Zn Cu C1C2 A池：稀硫酸 B池：氯化钠溶液 AgCu C池：硝酸银溶液2021/8/8 星期日15 一般以天然燃料或其它可燃物质如氢气、甲醇、天然气、煤气等作为负极

7、的反应物质，以氧气作为正极反应物质组成燃料电池。三、化学电源 二次电池在放电后经充电可使电池中的活性物质恢复工作能力。铅蓄电池和可充电电池都是二次电池。 电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用，如干电池。（1）一次化学电源（2）二次化学电源 （3）燃料电池 又称为连续电池，1.化学电源的分类2021/8/8 星期日16化学电源一次电池二次电池燃料电池碱性锌锰电池铅蓄电池氢氧燃料电池锂离子电池镍镉电池普通锌锰干电池银锌钮扣电池化学电源的分类甲烷燃料电池2021/8/8 星期日172.各类化学电源的工作原理：普通锌锰电池锌筒石墨棒MnO2和C普通锌-锰干电池的结构NH4Cl

8、、ZnCl2 和 H2O等（1）普通干电池负极正极电池反应：（Zn）：Zn 2e- = Zn2+（C）：优点：制作简单、价格便宜。 缺点：放电时间短，电压下降快。2MnO2+2NH4+2e- =Mn2O3 +2NH3+H2OZn2MnO2+2NH4Cl =Mn2O3 +Zn(NH3)2Cl2+H2O2021/8/8 星期日18（2）碱性锌-锰电池电解质：KOH溶液负极：(Zn)Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正极：(C)2MnO2+ H2O+ 2e- = Mn2O3 +2OH- 电池反应：Zn+ 2MnO2+ H2O = Mn2O3 + Zn(OH)2碱性电池 2021/8/

9、8 星期日19（3）银锌钮扣电池正极：Ag2O + H2O+ 2e- = 2Ag+2OH负极：Zn +2OH-2e- = ZnO+H2O总反应： Zn+ Ag2O = ZnO+ 2Ag2021/8/8 星期日20（4）铅蓄电池2021/8/8 星期日212021/8/8 星期日222021/8/8 星期日23放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O Pb + SO42- -2e- =PbSO4 正极：PbO2 + 4H+SO42-+2e- =2PbSO4 +2H2O 氧化反应 还原反应负极：放电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程。2021/8/8 星期日24

10、充电过程PbSO4 +2e- =Pb + SO42- 还原反应阴极：阳极：PbSO4 +2H2O -2e- = PbO2 + 4H+ SO42- 氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O放电充电2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4直流电2021/8/8 星期日25 Cd + 2NiO(OH) + 2H2O 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 Fe + 2NiO(OH)+2H2O 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2放电充电放电充电（5）碱性蓄电池 这类电池一般寿命比铅酸蓄电池长很多，且携带很方便。N

11、i-Cd电池：Ni-Fe电池：2021/8/8 星期日26 类型 碱性燃料电池 质子交换膜燃料电池熔融碳酸盐燃料电池 固态氧燃料电池 电解质氢氧化钾溶液 质子可渗透膜 锂和钾的碳酸盐 固体陶瓷体 燃料纯氢、甲烷、 氢，甲醇天然气 天然气 煤气 沼气 天然气、煤气、沼气 氧化剂纯氧大气中的氧气 大气中的氧气 大气中的氧气 （6）燃料电池的类型2021/8/8 星期日27A.质子交换膜燃料电池 质子交换膜燃料电池的关键材料与部件为：1)电催化剂；2)电极；3）质子交换膜；4）双极板。 工作时，氢在负极被转变成氢离子的同时释放出电子，电子通过外电路回到电池正极，与此同时，氢离子则通过电池内部高分子膜

12、电解质到达正极。在正极，氧气转变为氧原子，氧原子得到从负极传过来的电子变成氧离子，和氢离子结合生成水。右图是质子交换膜燃料电池工作原理示意图负极 正极2021/8/8 星期日28B.固体氧化物燃料电池 固体氧化物燃料电池采用固体氧化物作为电解质，除了高效，环境友好的特点外，它无材料腐蚀和电解液腐蚀等问题；在高的工作温度下电池排出的高质量余热可以充分利用，使其综合效率可由50%提高到70%以上； 它的燃料适用范围广，不仅能用H2 ，还可直接用CO、天然气（甲烷）、煤汽化气，碳氢化合物、NH3 、H2S等作燃料。这类电池最适合于分散和集中发电。 2021/8/8 星期日292021/8/8 星期日

13、30C.熔融碳酸盐燃料电池 熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。其电解质是熔融态碳酸盐。反应原理示意图如下：正极： O2 + 2CO2 + 4e- = 2CO32-负极： 2H2 + 2CO32- 4e-= 2CO2 + 2H2O 总反应： O2 2H2 = 2H2O熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池（600700），具有效率高（高于40%）、噪音低、无污染、燃料多样化（氢气、煤气、天然气等）、2021/8/8 星期日312021/8/8 星期日32练习1：写出分别以稀硫酸、KOH溶液、熔融碳酸盐、固体氧化物为电解质时的氢氧燃料电池的电极

14、反应式和总反应式。 酸性电解质：碱性电解质负极: 2H2- 4e-+ 4OH- = 4H2O正极: O2+ 2H2O+ 4e- = 4OH-总反应: 2H2+ O2 = 2H2O负极： 2H2 - 4e- = 4H+正极： O2+ 4H+ + 4e- = 2H2O总反应：2H2+ O2 = 2H2O2021/8/8 星期日33熔融碳酸盐负极：2 H2 +2CO32- 4e- = 2H2O +2CO2 正极：O2 +2 CO2 + 4e- = 2CO32-总反应式：2H2 + O2 = 2H2 O固体氧化物负极：2H2 + 2O2- 4e- =2H2O正极：O2 +4e- =2O2- 总反应式：

15、2H2 + O2 = 2H2 O2021/8/8 星期日343.原电池电极反应式的书写： 3负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32形式存在）；2分析两极反应物分别写出两极电极反应式，将两极的电极反应式的电子得失数配平后，相加得到总反应加法 4溶液中不存在O2：在酸性溶液中它与H结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成OH；1.根据条件写出自发发生的氧化还原反应方程式，分析得、失电子的情况，写出正极或负极的电极反应式，总反应减去一极反应即得到另一极反应减法2021/8/8 星期日35练习2：仅改变练习

16、1中的燃料：氢气变为甲烷或甲醇，其他不变，写出其电极反应式和总反应式思考：通过比较三种燃料在四类燃料电池中的电极反应式，找出其共同点。2021/8/8 星期日36总结：各种燃料以氧气为氧化剂时在各类燃料电池中的电极反应式有何共同点？正极：O2 + 4H+ +4e- =2H2O质子交换膜燃料电池：碱 性 燃 料 电 池：熔融碳酸盐燃料电池：固体氧化物燃料电池：正极：O2 +2H2O+4e-=4OH-正极：O2+2CO2+4e-=2CO32-正极：O2 +4e- =2O2-2021/8/8 星期日37练习3：将质子交换膜氢氧燃料电池的氧化剂改成氯气可否做成氢氯燃料电池？若可行，写出其电极反应式和总

17、反应式，说明这种氢氯燃料电池是否有实际使用价值；若不行，说明理由。2021/8/8 星期日38赏析(99理综)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为燃气,空气与CO2的混合气为助燃气,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- 总电池反式: .2CO+2CO32-4e- =4CO22CO+O2=2CO22021/8/8 星期日39（1）阴极： 难 易K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ (H+) Zn2+ Fe2+ Pb2+ (H+) Cu

18、2+ Fe3+ Hg2+ Ag + 难 易阴离子 F- ROmn- (含氧酸根）OH- Cl- Br- I- S2- 四、电解 1.电极产物的判断（2）阳极：金属电极（除Au、Pt）：优先失电子，氧化反应（总是阳离子得电子）（活性电极优先失电子、惰性电极时阴离子失电子）2021/8/8 星期日402.电解质溶液用惰性电极电解的规律 电解类型举 例电极反应溶液变化溶液复原物质类别实例PHC浓度含氧酸H2SO4强碱NaOH 活泼金属的含氧酸盐Na2SO4 无氧酸HCl 不活泼金属的无氧酸盐CuCl2 活泼金属的无氧酸盐NaCl 不活泼金属 的 含氧酸盐CuSO4阳极：4OH-4e- =O2+2H2

19、O阴极：4H+ +4e- =2H2减小增大不变增大H2O阳极：2Cl- -2e- =Cl2阴极：2H+ +2e- =H2阳极：2Cl- -2e- =Cl2阴极：Cu2+ +2e- =Cu增大 减小 HCl增大 减小 CuCl2阳极：2Cl- -2e- =Cl2阴极：2H+ +2e- =H2 增大 生成 新物质 HCl减小 生成 新物质CuO阳极：4OH- -4e- =O2+2H2O阴极：2Cu2+ +4e- =2Cu电解水分解电解质放氢生碱放氧生酸2021/8/8 星期日41探究1：写出下列电解池中各电极的电极反应式和电解的总反应式，分析电解液的浓度和PH变化情况CCuCuSO4溶液CCMgC

20、l2溶液CCuMgCl2溶液CCCuSO4 溶液2021/8/8 星期日42探究2：写出下列电解池中各电极的电极反应式和电解的总反应式，分析电解液的浓度和PH变化情况FeCuH2SO4溶液CCKOH溶液FeCuKOH溶液CCH2SO4 溶液2021/8/8 星期日433.电解的相关计算：(1)常见类型： A.电解后某产物的质量、气体产物的体积。 B.电解后溶液的PH。 C.电解后溶液中某物质的物质的量浓度（2）常见方法： A.根据电解方程式或电极反应式列比例式求 解 B.根据电路中、各电极上转移的电子的物质的 量相等求解2021/8/8 星期日44例题：如下图装置进行电解，B极是铜锌合金，A极为纯铜，电解质溶液中含有足量的铜离子，通电一段时间后，若B极恰好全部溶解，此时A极质量增加ABCuSO4溶液.，溶液