化学：第四章第一节《原电池池》原创课件(人教版选修4).ppt

1、第四章 电化学基础,人教版选修4 化学反应原理,第一节 原电池,1、电化学： 2、从反应产物与电流的关系分类：,阅读教材P70 回答,研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学,产生电流的反应原电池,借助电流而发生的反应原电池,复习回顾,1、原电池是_的装置。 原电池反应的本质是_反应。,将化学能转化为电能,氧化还原反应,2、如右图所示，组成的原电池： （1）当电解质溶液为稀H2SO4时： Zn电极是_（填“正”或“负”）极， 其电极反应为_，该反应 是_（填“氧化”或“还原”，下同）反应； Cu电极是_极，其电极反应为 _,该反应是_反应。,（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时： Zn

2、电极 是_极，其电极反应为_， 该反应是_反应；Cu电极是_极， 其电极反应为_,该反应_反应.,负,Zn2e- = Zn2+,氧化,正,2H+ +2e- =H2,还原,负,Zn2e- =Zn2+,氧化,正,Cu2+ +2e- = Cu,还原,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,Cu2+2e- =Cu,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,Cu2+2e- =Cu,Zn-2e- =Zn2+,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应

3、）,阳离子,原 电 池 原 理,外电路,内电路,与原 电 池 相关的概念,1.电路：,外电路,内电路,电子流向：失电子的一极向得电子的一极,电流方向：与电子流动方向相反,阴离子流动方向与电子流动方向一致,阳离子流动方向与电流方向一致,2.电极：,正极：电子流入的一极,负极：电子流出的一极,3.电极反应式：,正极： 2H+ 2e- H2,负极： Zn2e- Zn2+,4.总反应式：,Zn+ 2H+ Zn2+ + H2,锌铜原电池工作原理,提出问题： 上图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸 的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长 电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么

4、原因造 成的呢？有没有什么改进措施？,造成的主要原因：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。,一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究,为了避免发生这种现象，设计如下图（书P71图4-1）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？,此电池的优点： 能产生持续、稳定的电流。,盐桥制法：1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶液中即可。2)将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管，用棉花都住管口即可。,实验三（书71页实验4-1）,实验探索,实验现象：,

5、分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？,参考教材72页 第三段,有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。 取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。,盐桥的作用： （1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。,由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。,（2）平衡电荷。

6、在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。取出盐桥，Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+变为Cu，使得SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。,请同学们思考：,上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。,ZnSO4溶液 CuSO4溶液,负极（锌片）： Zn2e- =Zn2+ （氧化反应）,正极（铜片）： Cu2+ +2e-=Cu （还原反应）,电池反应（

7、总化学方程式）：Zn + Cu2+ = Zn 2+ + Cu,电池符号： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负极 盐桥 正极,一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究,?,二、由两个半电池组成原电池的工作原理,（1）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。,在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。 在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。,练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ） A 移向Zn 极，阴离子移向Cu 极 B 移向Cu 极，阴离子移向Zn 极

8、 C 和阴离子都移向Zn极 D 和阴离子都移向Cu 极,B,二、实验探究形成原电池的条件,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一： 活泼性不同的两个电极,负极：较活泼的金属 正极：较不活泼的金属、石墨等,（可以）,（不可以）,形成条件二：电极需插进电解质溶液中；,实验探究形成原电池的条件,实验探究形成原电池的条件,形成条件三：必须形成闭合回路,（不可以）,可以,（2）组成原电池的条件,（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。, （2）电极材料均插入电解质溶液中。, （3）两极相连形成闭合电路。, （4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。, “两极一液

9、成回路”,1.下列哪几个装置能形成原电池？,A,B,C,D,E,F,M,N,O,V,X,V,V,X,X,X,X,V,2.一个电池反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu,该反应的的原电池正确组合是（ ）,C,三、原电池的正负极的判断方法,微观判断 （根据电子流动方向）,电子流出的极 电子流入的极,负极 正极,较活泼的电极材料 较不活泼的电极材料,质量增加的电极 工作后 质量减少的电极,负极 正极,正极 负极,工作后，有气泡冒出的电极为正极,发生氧化反应的极 发生还原反应的极,宏观判断： 根据电极材料 根据原电池电极发生 的反应 根据电极增重还是减重 根据电极有气泡冒出：,负极 正极

10、,1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是( ) A.Mg B.Fe C.Al D.Cu,B,2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 pH( ) A.不变 B先变大后变小 C逐渐变大 D.逐渐变小,C,3.把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a,B,4、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处

11、，用一根棉线 将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯 中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是,( D ),A. 铁圈和银圈左右摇摆不定 B. 保持平衡状态 C. 铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜 D. 银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜,?,1.简单原电池电极方程式的写法,判断右边原电池的正、负极，并写出电极反应式。,Cu C,FeCl3溶液,负极： Cu 失电子 Cu - 2e- = Cu2+ 正极： Fe3+得电子 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,Cu+2FeCl3 =CuCl2 +2FeCl2,先写出总反应：即 负极与电解质溶液反应,拆成离子方程式：,Cu + 2Fe3 = Cu

12、2 + 2Fe2,根据化合价升降判断正负极,三、电极方程式的书写,1.简单原电池电极方程式的写法,请写出右边原电池的电极方程式。,总反应方程式：,负极：Al，失e- 2Al - 6e 2Al3+,2Al3+ + 8OH- =2AlO2- + 4H2O,负极总反应： 2Al +8OH- 6e 2AlO2- + 4H2O,正极：总反应负极反应,6H2O 6e 6OH 3H2,拆成离子方程式：,2Al + 2OH + 2H2O = 2AlO2 + 3H2,根据化合价升降判断正负极,2Al + 2NaOH + 2H2O = 2NaAlO2 + 3H2,2.燃料电池电极方程式的写法 总反应： 实际上就是

13、燃料的完全燃烧。 负极（通入燃料）： 为燃料失去电子的氧化反应， 正极（通入氧化剂）： 为氧化剂得到电子的还原反应。 以Pt为电极，电解质溶液为 KOH溶液的氢氧燃料电池为例,负极总反应: 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O,正极: 总反应负极反应,总反应：2H2+ O22H2O,负极: H2 失e,4H+ + 4OH- 4H2O,2H2 - 4e- 4 H,O2 + 2H2O + 4e- 4OH-,3.复杂原电池电极方程式的书写 方法点拨：写电极方程式的时候，要根据“得电子显负电；失电子显正电”的原则， 利用“电荷守恒”，通过巧用H、OH和水写出电极方程式,负极： Pb SO42 2

14、e 2PbSO4,正极： PbO2 得电子,4H 2H2O,正极： PbO2SO42 2e PbSO4,负极： Pb 化合价升高 Pb失电子,银锌电池（电解质为KOH）的电池总反应为： Zn Ag2O ZnO 2Ag 写出其正、负极反应。,Zn 2e ZnO,2 OH H2O,Ag2O 2e 2Ag,H2O 2OH,负极：,正极：,四、原电池的设计,活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极 金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极 金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极 惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt,（电池的电极必须导电）,电解质溶液一

15、般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。,请根据氧化还原反应 : Cu +2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2+ 设计成原电池。你有哪些可行方案?,Cu Cu 2e- = Cu2+,比Cu不活泼的金属或石墨 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+,Fe2(SO4 )3、FeCl3等,负极： 正极： 电解质溶液：,练一练,若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。,1.利用原电池原理设计新型化学电池；,2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；,3.进行金属活动性

16、强弱比较；,4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,五、原电池的主要应用：,5.解释某些化学现象,(1)比较金属活动性强弱。,例1：,下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2气放出；,B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（C）,原电池原理应用：,(2)比较反应速率,例2 ：,下列制氢气的反应速率最快的是,粗锌和 1mol/L 盐酸；,B.,A.,纯锌和1mol/L 硫酸；,纯锌和18 mol/L 硫酸；,C.,粗

17、锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,D.,（ D ）,原电池原理应用：,(3)比较金属腐蚀的快慢,例3：,下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),原电池原理应用：,例4：,下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速 率由慢到快的顺序是,(4),(2),(1),(3),(4)判断溶液pH值变化,例5：,在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为0.125mol/L , 若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为 mol,溶液的pH值变_？（溶液体积变化忽略不计）,0.2,解得：,

18、y 0.015 (mol),x 0.015 (mol),3.75 10 4(mol/L ),pH -lg3.75 104,4 -lg3.75,答：,0.015,根据电极反应：,正极：,负极：,Zn2e-Zn2+,2H+2e- H2,得：,2 2 22.4,x y 0.168,解：,0.20.1252,c(H+)余,2H+ 2eH2,大,0.015,原电池原理应用：,(5)原电池原理的综合应用,例6：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。 “热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。 “热敷袋”

19、是利用 放出热量。 2)炭粉的主要作用是 。 3)加入氯化钠的主要作用是 。 4)木屑的作用是 。,铁被氧化,与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化,氯化钠溶于水、形成电解质溶液,使用“热敷袋”时受热均匀,原电池原理应用：,拓展练习 （1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的 现象。 两极反应式为：正极 ； 负极 。 该装置将 能转化为 能。 （2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液， 则负极为 ， 总反应方程为 。,镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；,2H+2e=H2,Mg2e=Mg2+,化学能,电能,Al,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,小 结,定义:,（1

20、）由两个半电池组成的锌铜原电池的工作原理,原电池,把化学能转化成电能的装置。,2、原电池的工作原理 较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。,（2）形成原电池的条件,（3）原电池的正负极的判断方法,（4）电极材料的选择（电池的电极必须导电）,第四章 电化学基础,第二节 化学电源,人教版选修4 化学反应原理,电极材料 电子流向 反应类型,组 成 负 极 正 极 电解质,相对活泼 的金属 流出电子 氧化反应,酸、碱 或盐的 溶液,相对不活泼的金属（或能导电的非金属） 流入电子 还原反应,原电池的组成,问题讨论,1、通过日常生活的学习，你知道哪些电池

21、？ 其中哪些属于化学电池？ 2、化学电池与其他能源相比有哪些优点？ 3、判断电池的优劣标准主要是什么？ 4、目前化学电池主要分为哪几大类？产生电能的基本原理是什么？各自有什么特点？,？,锂电池,干电池,叠层电池,纽扣电池,各类电池,1：各类电池,2、化学电池,1)概念:,将化学能变成电能的装置,2)分类:,一次电池又称不可充电电池或干电池 二次电池又称充电电池或蓄电池 燃料电池,3)优点:,能量转换效率高，供能稳定可靠,可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便,易维护，可在各种环境下工作。,4)电池优劣的判断标准:,比能量,单位：(wh/kg)，(wh/L),指电池单位质

22、量或单位体积所能输出电能 的多少,比功率,单位：（W/kg，W/L),指电池单位质量或单位体积所能输出功率 的大小.,电池的可储存时间的长短,除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其质量好。,碱性锌-锰干电池,负极-Zn,正极MnO2,电池反应：,电解质：,KOH,Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2,2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-,Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2,思考该电池的正负极材料和电解质？,碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间比干电池增大几倍，不会气涨或漏液。,(一)一次电池,钮扣电池

23、：不锈钢制成一个由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料，电解质溶液为浓KOH溶液，已知电池内Zn的氧化产物为ZnO,2、银-锌电池,负极：,正极：,总反应：,Zn+ 2OH- -2e- =ZnO+H2O,Ag2O +H2O +2e- =2Ag +2OH-,Ag2O + Zn =ZnO + 2Ag,铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池,3、铅蓄电池,1)正负极材料,正极：PbO2,负极：Pb,2)工作机制,电解质：H2SO4溶液,铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程,(二)二次电池,

24、放电过程总反应：,Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l),Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s),正极：,PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =2PbSO4 (s) +2H2O(l),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,充电过程,PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq),还原反应,阴极：,阳极：,2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) +4 H+(aq) + SO42-(aq),氧化反应,接电源

25、负极,接电源正极,充电过程总反应：,2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),铅蓄电池的充放电过程：,3)优缺点简析,缺点：,比能量低、笨重、废弃电池污染环境,优点：,可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉,其它二次电池,镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池,大有发展前景的燃料电池 燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染

26、都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的大致情况如下：,(三)燃料电池,4、燃料电池,负极H2：,正极O2：,总反应： O2+2H2 =2H2O,氢氧燃料电池是一种新型的化学电池，其构造如图示：两个电极均由多孔性碳制成，通入的气体由孔隙逸出，并在电极表面放电。碱性介质,2H2+4OH- -4e- =4H2O,O2+2H2O +4e- =4OH-,燃 料 电 池,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O,2H2 - 4e- = 4H+,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,2H2 +

27、4OH- 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,燃料电池的规律,燃料做负极，助燃剂氧气为正极,电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。,能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。,燃料电池与前几种电池的差别：,氧化剂与还原剂在工作时不断补充；,反应产物不断排出,优点： 能量转化率高，可持续使用，对环境友好,用途： 宇宙飞船，应用前景广阔,书写电极反应式应注意以下几点：,1电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；,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C

28、O2形式存在，在碱性溶液中以CO32形式存在）；,2将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；,电池的发展方向,光电池使用方便,特别是近年来 微小型半导体逆变器迅速发展,促使其应用更加快捷.美,日,欧和发展中国家都制定出庞大的 光伏技术发展计划,开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产 业.目前 已有80多个国家和16, 市场开拓从 空间转向地 面系统应用。,减 少 污 染 节 约 资 源,将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反

29、应的实质判断，通入甲烷的一极为_，这一极的电极反应为_ _；通入氧气的一极为_，电极反应为 _， 总反应为_。,负极,CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O,正极,O2+4e-+2H2O=4OH-,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,1.若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应,2、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的熔融盐混合物用作电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,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: .,

30、2CO+2CO32-4e- =4CO2,2CO+O2=2CO2,第四章 电化学基础,第三节 电解池,人教版选修4 化学反应原理,复习回顾,原电池：将化学能转变为电能的装置。,想一想：构成原电池的条件是什么?,两个活性不同的电极,电解质溶液(一般与活泼性强的电极能发生氧化还原反应),形成闭合回路,(4)自发进行的氧化还原反应,复习回顾,原电池：将化学能转变为电能的装置。,问一问：原电池的电极如何判断?,联想*质疑,CuCl2溶液,负极：,正极：,电池总反应：,CuCl2溶液,如果把两根石墨棒作电极插入CuCl2 溶液中，外接直流电源，这还是原电池装置吗？,复习回顾,写一写：原电池的电极反应式?,

31、Zn 2e- = Zn2+,Cu2+ 2e- = Cu,Zn+Cu2+ = Zn2+Cu,CuCl2溶液在电流的作用下发生了化学变化，分解生成了Cu和Cl2,一、电解原理（以电解氯化铜为例）,实验4-2：用惰性(石墨)电极电解氯化铜溶液,阴极,阳极,氯 气,铜,CuCl2溶液,有气泡，气体有刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝,碳棒上有一层红色 的物质析出,现象：,阴极：,阳极：,铜,Cl2,结论：,电解氯化铜溶液微观模拟,实验分析：,第三节 电解池,一、电解原理,1、电解：,使电流通过电解质溶液而在阴、 阳两极引起氧化还原反应的过程。,2、电解池（电解槽）：,把电能转化为化学能的装

32、置,注意：电流必须是直流而不是交流。 熔融态的电解质也能被电解。,【思考1】电解池的两极是怎样确定的？,、两个电极及电极反应,阴极：与电源负极相连电子流进还原反应 阳极：与电源正极相连电子流出氧化反应,、两个电极的确定及电极反应,阴极,阳极,、两个电极的类型：,惰性电极(铂、金、石墨)： 仅仅导电，不参与反应 活性电极(除铂、金外的金属)： 既可以导电、又可以参与电极反应,惰性电极与活性电极,【思考2】形成电解池的条件是什么？,阴极,阳极,阴极,阳极,4、形成电解池的条件,与电源相连的两个电极,电解质溶液或熔化的 电解质,形成闭合回路,阴极,阳极,【思考3】在电解过程中，电子、离子是如何形成闭

33、合回路的？,电子的流向: 电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。（注意：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）,离子定向移动的方向: 阳离子向阴极移动, 阴离子向阳极移动。,【思考4】电解质溶液导电的实质是什么？,阴极,阳极,5、电解质溶液导电的实质,对电解质溶液（或熔融态电解质）通电时，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电解质的阳离子移向阴极得电子发生还原反应；电解质的阴离子移向阳极失去电子（有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应，电子从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极。这样，电流就依靠电解质溶液（或熔融态电解质）里阴、阳离子的定向移动而

34、通过溶液（或熔融态电解质），所以电解质溶液（或熔融态电解质）的导电过程，就是电解质溶液（或熔融态电解质）的电解过程。,【思考5】如何书写电极反应方程式和总方程式？,通式： 阴极：氧化剂ne-=还原产物 阳极：还原剂ne-=氧化产物 总电解反应式：阴阳极反应式相加所得的式子（考虑电子守恒）,、电极反应式的书写： （以电解CuCl2 为例）,阴极,阳极,阳离子移向阴极放电， 阴离子移向阳极放电 阴极：Cu2+2e-Cu 还原反应 阳极：2Cl- -2e- Cl2 氧化反应 总反应式：,加CuCl2溶液,变小,【思考6】电解后氯化铜的浓度如何变化？,【思考7】若要使电解质溶液复原，怎么办？,【思考8

35、】什么叫放电？,阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。,【思考9】为什么Cu2+、Cl-放电，而不是 H+和OH-？,阴离子放电：与阴离子的还原性的相对强弱有关 阳离子放电：与阳离子的氧化性的相对强弱有关,【思考10】阴阳离子的放电顺序是什么？,、离子放电顺序：,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+) Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按H+, 不同时按（H+）,无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：,阴极:,活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧

36、化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。 用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序是：,S 2-SO32-I -Br -Cl -OH -NO3 -SO42-(等含氧酸根离子）F-,阳极：,【思考11】电解氯化铜溶液时，溶液中Cu2和Cl放 电基本完毕后，电解过程是否也就停止了呢？,溶液中Cu2+和Cl放电完毕后，原溶液变为纯水，此时，在纯水中存在H+和OH， H+在阴极放电，OH在阳极放电，实际上是电解水的过程，所以： 阴极：4H+ + 4e = 2H2 阳极：4OH 4e =2H2O + O2 总反应：2H2O = 2H2 + O2 ,【思考12】在电解氯化铜溶液

37、的装置中，若把电解质换成氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。,电解,（1）溶液中所含阳离子：H+、Na+， 放电顺序：H+ Na+ 阴 极：2H+ + 2e = H2 ,（2）溶液中所含阴离子：OH、Cl， 放电顺序：Cl OH 阳 极：2Cl 2e = Cl2 ,总反应： 2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2 + Cl2 ,【思考13】氯化钠溶液换成熔融的氯化钠，其结果又如何呢？写出电极反应。,电解,熔融的氯化钠中有Na+和Cl ，Na+在阴极放电生成金属钠，Cl在阳极放电生成氯气。,阴极：2Na+ +2e- = 2Na （氧化反应） 阳极：2Cl- -2e- = Cl2 （

38、还原反应） 总式：,阴极,阳极,氯 气,钠,熔融NaCl,【思考14】分析电解反应（用惰性电极时）的一般思路是什么？,小结1：分析电解反应(用惰性电极时)的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据阳极氧化、阴极还原以及氧化性、还原性强弱判断反应的离子先后， 最后分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,【思考15】电解与电离有哪些异同呢？,阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。如： CuCl2=Cu+Cl2,通电,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-,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

39、须建立在电离的基础上,【思考16】电解池与原电池有哪些异同呢？,小结2：电解与电离比较：,【思考17】电解池有什么规律？,电能转化为化学能,阳极（接电源正极）,阴极（接电源负极）,阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移,化学能转化为电能,负极,正极,阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移,都是氧化还原反应,小结3：原电池与电解池的比较:,不自发,自发,小结4：电解规律,阴极,阳极,氯 气,铜,阳极：2Cl-2 e- =Cl2,阴极：Cu2+ 2e-=2Cu,减小,增大,CuCl2,CuCl2溶液,阳极,阴极,氧气,氢 气,阳极: 4OH- - 4e- =2H2O+O2 ,阴极: 4H + 4e- =

40、2H2 ,变大,不 变,加 H2O,Na2SO4溶液,2H2O 2H2 + O2 ,阳极,阴极,氯气,氢 气,阳极: 2Cl- - 2e- = Cl 2,阴极: 2H + 2e- =H2 ,2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 + Cl2 ,减小,增 大,加 HCl,NaCl溶液,阳极,阴极,氧 气,铜,阳极: 4OH- - 4e- = 2H2O+O2 ,阴极：Cu2+ 2e- = Cu,减小,减小,加 CuO,CuSO4溶液,电解规律（惰性电极）小结,阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,与区：电解本身型 如CuCl2 、HCl 与区：放氢生碱型 如NaCl 与区：放

41、氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 与区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH,阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+,电解质溶液用惰性电极电解的示例：,含氧酸,H2SO4,强碱,NaOH,活泼金属的含氧酸盐,Na2SO4,无氧酸,HCl,阴极:4H+ + 4e- = 2H2 阳极:4OH-4e-=O2+2H2O,减小,增大,不变,H2O,阳极:2Cl- 2e-=Cl2 阴极:2H+2e- = H2,增大,HCl,不活泼金属的无氧酸盐,CuCl2,阳极:2Cl- 2e- =Cl2 阴极:Cu2+2e- = Cu,增大,CuCl2,活泼金属的无

42、氧酸盐,NaCl,阳极:2Cl-2e- =Cl2 阴极:2H+2e- = H2,增大,HCl,不活泼金属的含氧酸盐,CuSO4,阳极:4OH-4e-=O2+2H2O 阴极:2Cu2+4e- = 2Cu,减小,CuO,放氢生碱,放氧生酸,巩固练习,1、电极反应方程式及电解总反应方程式的书写(惰性电极，溶液)： H2SO4HClNaOH K2SO4CuCl2CuSO4 NaClKMnO4 2、用石墨作电极电解CuCl2、NaCl的混合溶液时，阴极析出的物质是_；阳极产物是_。 3、两极都用银片作电极电解AgNO3溶液时，阳极的产物是_；阴极的产物是_。,练习,4、试写出下列装置中所发生的电极反应方

43、程式。,石墨 石墨 粗铜 纯铜 纯铜 铁,CuSO4溶液,CuSO4溶液,CuSO4溶液,(A) (B) (C),练习,5、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。,6.写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液PH值的变化。,7.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是 A.P是电源的正极 B.F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2 C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应 D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变,B,8.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以

44、后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在和两极，电极产物的物质的量之比为12的是 甲 乙 A B C D 甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3,D,9.为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是 AX是正极，Y是负极 BX是负极，Y是正极 CCuSO4溶液的PH值逐渐减小 DCuSO4溶液的PH值不变,AC,二、电解原理的应用,1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）,阳极：,2Cl - 2e- = Cl2,阴极：,2H+ + 2e- = H2 ,总反应：,2NaCl+2

45、H2O 2NaOH +Cl2+H2 ,食盐水中存在的离子：,Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-,离子放电顺序： 阳离子 H+ Na+ 阴离子 Cl- OH-,电极反应：,H+,Na+,Cl-,OH-,阴极,阳极,氧化反应 还原反应,若电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为： _ ，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？,阴极附近的溶液无色变为红色,阳极:产生刺激气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色.,阴极:产生无色、无味气体,(2)避免生成物H2和Cl2混合, 因为: .,(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯, 反应方程式: .,第一个问题:,Cl2 +2 NaOH =NaCl +

46、NaClO + H2O,混合遇火或遇强光爆炸,解决方法:使用离子交换膜,电解饱和食盐水必须解决两个主要问题,（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽 阴极：碳钢 阳极：钛 阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。 （2）离子交换膜的作用： a、防止氢气和氯气混合； b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢氧化钠的产量。,氯碱工业:离子交换膜法制烧碱,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡盐水,NaOH溶液,精制饱和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,离子交换膜,阳极室,阴极室,提示：,第二个问题：精制食盐水,电解饱和食盐水必须解决两个主

47、要问题,泥沙、Na+、 Cl-、Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、SO42-,Na+、 Cl-、 .Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-,Na+、 Cl-、 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、引入Ba2+,Na+、 Cl-、 Ca2+ 、 Ba2+ 、引入OH-,Na+、 Cl-、CO32-、OH-,Na+、 Cl-,沉降,除泥沙,略过量BaCl2 溶液,除SO42-,略过量Na2CO3 溶液,除Ca2+. Ba2+,略过量NaOH 溶液,除Fe3+ , Mg2+,适量HCl溶液,调节PH 除CO32- 、OH-,电解饱和食盐水,以氯碱工业为基础的化工生产,二、电解原理的应用,

48、2、电镀（在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法）,阳极：镀层金属 阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金 属的电解质 实质：阳极参加反应的电解,阳极：镀层金属（纯铜板） 阴极：待镀金属制品 电镀液：含有镀层金 属的电解质（硫酸铜溶液）,电镀铜,3、粗铜的电解精炼,三、电解原理的应用,问:电解完后,CuSO4溶液的浓度有何变化？,阳极：,Zn-2e- = Zn2+ Fe -2e- = Fe2+ Ni -2e- = Ni2+ Cu-2e- = Cu2+,Zn Fe Ni CuAg Au,阴极: Cu2+ + 2e- = Cu,阳极泥,阳极泥: 相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥,电解精炼铜,电解精炼铜原理：,粗铜的溶解与纯铜的生成：,阳极（粗铜）：Cu 2e- = Cu2+ 阴极（纯铜）： Cu2+ + 2e- = Cu,比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；,比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；,电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变（略小）。,制取金属钠,电解熔融状态的氯化钠。,阳极：,2Cl - 2e- = Cl2,阴极