电化学课件新人教版

1、普通干电池,手机电池,钮扣电池,笔记本电脑 专用电池,摄像机 专用电池,“神六”用 太阳能电池,电化学复习,一原电池的工作原理：,1.定义：,化学能转化为电能的装置为原电池。 从理论上说，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池(即放热的氧化还原反应)；,.电极名称：,相对活泼的电极为负极 相对不活泼的电极为正极,3.电极反应：,负极： 正极：,失电子,氧化反应 得电子,还原反应,电子不会游泳！,4、原电池的形成条件,(4)形成闭合回路。 两电极用导线连接，或直接接触，并插入电解质溶液中。,（1）能自发地发生的氧化还原反应：一般是活泼性强的金属与电解质溶液反应,（2）电解质溶液： 参与电极反

2、应或构成内电路,（3）两导体作电极： 活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导 体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为负极。 两不活泼的导体石墨或Pt等。（燃料电池电极）,练习：下列哪几个装置能形成原电池？,A,B,C,D,E,F,M,N,CuSO4,【题组训练】 例 1分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是,C.中 Fe 作负极，电极反应式为：Fe2e=Fe2,A.中 Mg 作负极，中 Fe 作负极 B.中 Mg 作负极，电极反应式为：Mg2e=Mg2,D.中 Cu 作正极，电极反应式为：O22H2O4e=4OH,D,知识梳理题型构建,AD,归纳总结,原电池正、负极判断方法,说明：

3、原电池的正极和负极与电极材料的性质有关，也与 电解质溶液有关，不要形成活泼电极一定作负极的思维定势。,离子移动方向：正正负负,（）盐桥的作用是什么？ 沟通两个半电池，保持其电荷平衡，使反应能继续进行。 用作盐桥的电解质不能与电极物质或电解质离子发生反应，常用的盐桥电解质还有KNO3，NH4NO3等。,5、双液原电池的工作原理（有关概念）,（）盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的 胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出,(3)双液原电池的优点：避免氧化剂和还原剂直接反应；能产生持续、稳定的电流。,例 2(2014 年全国模拟题组合)铜锌原电池工作时，下列叙,述正确的是(,)。,A.正极反应为：Zn

4、2e=Zn2 B.电池反应为：ZnCu2=Zn2Cu C.在外电路中，电子从正极流向负极 D.电池反应进行时，盐桥中的 K移向ZnSO4溶液,B,利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。,(+),(-),负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应） 正极（Pt或C）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）,(+),(-),原电池的设计：,易错警示,电化学装置图常见失分点,(1)不注明电极材料名称或元素符号。 (2)不画出电解质溶液(或画出但不标注)。 (3)误把盐桥画成导线。 (4)不能连

5、成闭合回路。,二、常见的化学电源 1一次电池,Zn(OH)2,Ag2O2eH2O,=2Ag2OH,Zn2e2OH=,2二次电池 铅蓄电池是最常见的二次电池，总反应为： PbPbO22H2SO4 2PbSO42H2O,D,二次电池和燃料电池的几个注意事项,(1)可充电电池(二次电池)充电时，电池正极接电源正极，电池负极接电源负极。 (2)可充电电池(二次电池)放电时负极发生氧化反应，充电时该极(阴极)发生还原反应；放电时正极发生还原反应，充电时该极(阳极)发生氧化反应。 (3)燃料电池的负极为通入燃料的一极，正极为通入助燃剂的一极(一般为氧气)，电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。,

6、3燃料电池 氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性 两种,2H24e=4H,2H24OH4e= 4H2O,O24H4e= 2H2O,O22H2O4e= 4OH,燃料电池电极反应式的书写,先写出燃烧反应的化学方程式； 再根据电解质溶液改写燃料电池总反应；,写出正极的电极反应式(一般较简单);,负极的电极反应式=燃料电池总反应-正极的电极。,根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，熟记以下四种情况：,(1)酸性电解质溶液环境下正极反应式：,O24H4e= 2H2O,(2)碱性电解质溶液环境下正极反应式：,O22H2O4e= 4OH,(3)固体电解质(高温下能传导O2

7、)环境下 正极反应式：,O24e= 2O2,(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下 正极反应式：,O22CO24e=2CO32-,原电池，负极材料是 Cu，电极反应式为：Cu2e=Cu2,例 3下列说法正确的是(,)。,A.用导线将金属 A 和石墨棒连接后插入稀硫酸中，一段时 间后观察到 A 极溶解，则说明 A 是正极。 B.向稀硫酸溶液中滴加少量硫酸铜溶液，会减慢锌和硫酸 反应制取氢气的速率。,D.甲 醇 燃 料 电 池 总 反 应 式 为：2CH3OH3O24OH,C.根据反应：2Ag(aq)Cu(s)=Cu2(aq)2Ag(s)设计的,电子,C,4、海水电池（电解质溶液为海水）,负

8、极：4Al-12e=4Al3+， 正极：3O2+6H2O+12e=12OH 总反应：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,5、锂电池（非水有机溶剂电解液）,负极：2Li-2e=2Li+，正极：I2+2e=2I， 总反应：2Li+I2=2LiI,跟相同质量的其它金属作负极相比，使用寿命延长，高能、质轻、电压高、工作效率高、储存寿命长。,2.浙江卷LiAl/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2LiFeS2e=Li2SFe。 有关该电池的下列说法中，正确的是(),B,3.(安徽)某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H，其基本结构见下图，电池总反应可表示为

9、：2H2O2=2H2O。下列有关说法正确的是(),A电子通过外电路从b极流向a极 Bb极上的电极反应式为：O22H2O4e= 4OH C每转移0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2 DH由a极通过固体酸电解质传递到b极 答案：D,4.乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，电池总反应为C2H5OH3O22CO23H2O，下列说法错误的是(),A电池工作时，质子向电池的正极迁移 B电池工作时，电流由b极沿导体流向a极 Ca为负极，电极反应式是C2H5OH+3H2O+12e-=2CO2+12H+ Db为正极，电极反应式是4H+O2+4e-=2H2O,C,微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电

10、能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（ ） A正极反应中有CO2生成 B微生物促进了反应中电子的转移 C质子通过交换膜从负极区移向正极区 D电池总反应为C6H12O6+6O2=6CO2+6H2O,A,15国卷,例 4把适合题意的图象填在横线上(填序号)。,A,B,C,D,(1)将等质量的两份锌粉 a、b 分别加入过量的稀硫酸，同 时向 a 中加入少量的 CuSO4 溶液，产生 H2 的体积 V(L)与时间 t(min)的关系是_。 (2)将过量的两份锌粉 a、b 分别加入定量的稀硫酸，同时向 a 中加入少量的 CuSO4 溶液，产生 H2 的体积 V(L)与时间 t(

11、min) 的关系是_。,(3)将(1)中的 CuSO4 溶液改成 CH3COONa 溶液，其他条件,不变，则图象是_。,C,A,B,三、电解池。 1.概念：把电能转化为化学能的装置。 2.构成：直流电源、电极、电解质(溶液或熔融盐)、闭合回路。 3.电极名称及电极反应式(如下图)。,阳极,氧化,2Cl2e=Cl2,阴极,还原,Cu22e=Cu,电解原理：,连接顺序：阳正阴负 离子移动方向：阴阳相吸 电子移动方向：阳极电源正极，电源负极阴极,4.两极放电顺序。,(1)若阳极为活泼金属(金属活动性顺序表 Ag及Ag 之前金属)， 则金属失电子，电极被溶解；若是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则,OH

12、含氧酸根离子(一般是最高价)F。,(2)在阴极，阳离子放电，顺序与金属活动性顺序表相反：,NaCa2K。,溶液中阴离子失电子，阴离子放电顺序：S2IBrCl,AgFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水)Al3Mg2,分析电解反应的一般思路：,列离子，排顺序,两极写阴阳，强者先放电， “升失氧，负失氧，阳失氧。”,看电源，定阴阳，辨惰活,知识梳理题型构建,阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电；阳极要优先考虑电极活性。 最常用最重要的放电顺序是：阳极，ClOH；阴极：AgCu2H。 电解水溶液时，KAl3不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、

13、Ca、Na、Mg、Al等金属。,(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。,注意,(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。,知识梳理题型构建,1用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解),知识梳理题型构建,知识梳理题型构建,阳极,阴极,总式,2Cl- 2e = Cl2,2H+ 2e = H2,写出惰性电极电解饱和食盐水的电极方程式。,这个装置在实际生产中可行吗？,Cl2 + 2NaOH = NaCl + NaClO + H2O,1、惰性电极电解,四、电解原理的应用,应用一 电解饱和食盐水(氯碱工业),在两极加

14、酚酞现象？,a,b,阴极,阳极,NaOH,+,c,d,Cl2,H2,e,课堂思考感悟：,1. b是_极,2. C出来的是物质是？,3. e出来的是物质是？,【随堂练习 】,KOH,1.该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾,(1)该电解槽的阳极反应式为: .,(2)制得的氢氧化钾溶液从出口（填写“A”、“B”、“C”、“D”） 导出。,4OH- - 4e- = 2H2O + O2,D,K+,SO42-,H+,OH-,H2,硫酸呢？,1. 该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如

15、图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。,(3)通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因 。,K+,SO42-,H+,H2,H+放电，促进水的电离，OH浓度增大,H+,H2,条件改变,平衡移动,引起结果,【随堂练习 】,1. 该小组同学认为，如果模拟工业上离子交换膜法制烧碱的方法，那么可以设想用如图装置电解硫酸钾溶液来制取氢气、氧气、硫酸和氢氧化钾。,K+,SO42-,H+,H2,H+,H2,(4)若将制得的氢气、氧气和氢氧化钾溶液组合为氢氧燃料电池，则电池正极的电极反应式为:_,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,【随堂练习 】,应用二：电解冶炼某些活泼金属,电

16、解某些活泼金属的熔融盐，制取活泼金属单质（如Na、Mg、Al等）,冶炼Na：,冶炼Mg：,冶炼Al：,冰晶石,K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb (H) Cu Hg Ag Pt Au,电解法,热还原法,加热法,物理法,【随堂练习 】,2.判断下列说法的正确与错误 （汕头）惰性电极电解食盐水，若线路中通过NA电子 电量，则阳极产生气体11.2L （深圳）电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液是 阴极上依次析出Cu，Fe，Al （六校联考）电解MgCl2饱和溶液，可制得金属镁 （六校联考）从海水中可以得到NaCl，电解熔融NaCl可制得金属钠 用电解熔融氯化铝的方法制金属

17、铝,现象： 阳极铜棒逐渐溶解 阴极铁棒析出铜,课堂思考感悟：,阴极：Cu2+ +2e =Cu,阳极：Cu 2e = Cu2+,电镀,阴,可以补充镀层金属阳离子,2、活性电极电解,应用一 电解饱和食盐水(氯碱工业),电解原理的应用,应用二 电解冶炼某些活泼金属,1、惰性电极电解,应用三 电镀,电镀,粗Cu,精 Cu,电解精炼铜,课堂思考感悟：,现象： 阳极铜棒逐渐溶解 阴极铜棒析出铜而变粗,现象： 阳极铜棒逐渐溶解 阴极铁棒析出铜,粗铜的精炼,Cu2、 Zn2、Fe2,Cu22e =Cu,Ag、Au,阳极泥,粗铜 （阳极）,精铜（阴极）,CuSO4溶液,Cu Zn Fe Ag Au,Cu2,3.

18、 利用电解法可将含有Fe、 Zn、 Ag、 Pt 等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是,A.阳极减少的质量等于阴极析出的质量,B.阳极发生还原反应，其电极反应是Cu2+2e =Cu,C.粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu-2e = Cu2+,D.电解时，溶液中Cu2+的浓度基本保持不变,大于阴极析出的质量,正极，其电极反应是Cu-2e = Cu2+,D,【随堂练习 】,阴极,4金属镍有广泛应用。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：Fe2Ni2Cu2) A阳极发生还原反应，主要电极反应式：Ni22e-Ni B电解过程中，阳极减少的质量

19、与阴极增加的质量相等 C电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2和Zn2 D电解后，电解槽底部的阳极泥中含有Cu和Pt,D,阴极,阳极减少的质量大于阴极增加的质量,Ni2,H+,【随堂练习 】,2、活性电极电解,应用一 电解饱和食盐水(氯碱工业),电解原理的应用,应用二 电解冶炼某些活泼金属,1、惰性电极电解,应用三 电镀,应用四 电解精炼铜,五、,金属的电化学腐蚀与防护,1.金属的腐蚀。,氧化还原,金属被氧化,金属与周围的气体或液体物质发生_反应而引起 损耗的现象。金属腐蚀的本质：_。 (1)化学腐蚀：金属与接触的物质直接发生_而引,起的腐蚀。,化学反应,原电池,(2)电化学腐蚀：不纯的金属跟电

20、解质溶液接触发生_,反应，较活泼的金属被氧化的腐蚀。,同时,电化学,(3)两种腐蚀往往_发生，但_腐蚀更普遍， 速度快，危害更重。,2.电化学腐蚀的分类(以铁的腐蚀为例)。,Fe2e=Fe2,2Fe4e=2Fe2,O24e2H2O=4OH,呈中性或弱酸性,2H2e=H2,呈酸性,吸氧,Fe2H=Fe2H2,2FeO22H2O=,2Fe(OH)2,3.金属的防护方法。 (1)加防护层，如_,_。,等(合理即可),(2)改变_，如将普通钢制成,不锈钢。,金属的内部结构,(3)电化学保护法。 牺牲负极的正极保护法利用_原理，_极 被保护。如在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼的金属如锌，,让被保护的金

21、属作原电池的正极。,原电池,外加电流的阴极保护法利用_原理，_极 被保护。如用被保护的钢铁设备作阴极，惰性电极作阳极，外,接直流电源。,电解池,涂油漆、覆盖陶瓷、电镀、金属钝化,正,阴,下列有关描述错误的是( )。,例 9如右下图装置中，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。,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=Fe2 D.a 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀,B,例 11对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。,(1)镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用

22、铜而不用石墨作阳极 的原因是_ _。 (2)利用上图装置，可以模拟铁的电化学防护。若 X 为碳棒， 为减缓铁的腐蚀，开关 K 应置于_处。若 X 为锌，开关 K 置于 M 处，该电化学防护法称为_。,定,补充溶液中消耗的Cu2，保持溶液中Cu2浓度恒,牺牲负极的正极保护法,N,保证镀层质量。,变式题,如图208所示装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH4的雨水和生铁片。观察：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是(),C,C,1、观察下列几个装置示意图，有关叙述正确的是,A装置中阳极上析出红色固体 B装置的待镀铁制品应与电源正极相连 C装置中

23、外电路电子由a极流向b极 D装置的离子交换膜允许阳离子、阴离子、水分子自由通过,+,C,Cl2,负极,（1）写出电极反应式： 阳极 ， 阴极 ； （2）由Cr2O72- 转化为Cr3+ 的离子方程式为 。,拓展延伸：,Fe-2e = Fe2+,2H+2e = H2,+14H+,6,6,2,+7H2O,= Fe3+ + Cr3+,Fe2+Cr2O72,+6,+3,+2,+3,2工业可用电解法来处理含Cr2O72-废水。实验室利用如右图模拟处理含Cr2O72-的废水，以铁为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成。 请回答：,（1）阳极 ， 阴极 ； （2）,拓展延伸：,

24、Fe-2e = Fe2+,2H+2e = H2,2工业可用电解法来处理含Cr2O72-废水。实验室利用如右图模拟处理含Cr2O72-的废水，以铁为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成。 请回答：,（3）电解过程Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀是怎样产生的?,6Fe2+Cr2O72- + 14H+ = 6Fe3+ + 2Cr3+ +7 H2O,在阴极反应及Cr2O72与Fe2+反应过程中，H+被大量消耗，促使水的电离平衡向电离方向移动，OH-大量增加，促使Fe3+、Cr3+最终转化为Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀,拓展延伸：,2工业可用电解法来处理含Cr2O7

25、2-废水。实验室利用如右图模拟处理含Cr2O72-的废水，以铁为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成。 请回答：,（4）能否改用石墨作电极？原因是什么？,不能改用石墨电极，因用石墨作电极，得不到Fe2+ ，结果因缺少还原剂，不能使Cr2O72- 转化成 Cr3+ ，最终生成Cr(OH)3 而除去,思维发散,根据你学过的知识，请你设计利用铜来制备硫酸铜的实验方案？,方案一：,方案二：,2Cu+O2 2CuO， CuO+H2SO4 =CuSO4+H2O。,方案三：,利用铜作阳极，碳棒作阴极， 稀硫酸电解质溶液进行电解,现象： 阳极铜棒逐渐溶解 阴极铁棒析出红色物质,现

26、象： 阳极有无色无味的气体生成， 阴极碳棒析出红色物质 溶液颜色变浅,阴极：Cu2+ +2e =Cu,阳极：4OH 4e =2H2O+O2,阴极：Cu2+ +2e = Cu,阳极：Cu 2e = Cu2+,1. 写出电极反应方程式和实验现象。,六、电极反应式的书写及现象描述,简单电极反应式的书写,注意电解质溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。 注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。,（1）列物质，标得失。 (负氧正还，阳氧阴还）,（2）看环境，配守恒。,（2011新课标全国卷改编）铁镍蓄电池又称爱 迪生蓄电池，在碱性条件下的电池总反应式为： FeNiO22H2O Fe(OH)2Ni(OH)2,Fe2e+2OH= Fe(OH)2,变式训练一,（1）正极 ， 负极 （2）放电时的负极反应式为,NiO2,Fe,Fe-2e-+2H2O=Fe(OH)2+2H+,可充电电池电极反应式的书写,1、看价态，列物质。 负极：化合价升高，找出还原剂氧化产物。 正极：化合价降低，找出氧化剂还原产物。,2、看环境，配守恒。,3、,4、