第四章_电化学基础.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,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,七,”用,太阳能电池,第四章 电化学基础,第一节 原电池,第二节 化学电源,第三节 电解池,第四节 金属的电化学腐蚀与防护,第一节 原电池,1,、将一,Zn,片,Cu,片平行插入稀,H,2,SO,4,溶液中，有什么现象？为什么？,锌片溶解同时有气泡产生；铜片无现象,在铜表面有气体生成，,Zn,逐渐溶解，溶液不变蓝,。,2,、若将,Zn,片,Cu,片用一导线连接再浸在稀,H,2,SO,4,溶液中有什么现象？为什么？,复习回忆,3,、在导线间接一电流计有何现象产生？为什么？,电流计发生偏转,且偏向铜极,产生了电流。,化学能转化为电能的装置,4,、,叫做原电池,5,、,在以上的装置中锌片为,极，发生,反应，铜片为,极，铜片上发生,反应,负,正,氧化,还原,6,、,形成原电池的的条件有那些？,两个电极、电解质溶液或熔融态电解质,形成闭合回路、自发发生氧化还原反应,电化学：研究化学能与电能相互转化的装置、过程和效率的科学，叫做电化学,.,实验探究,请根据反应：,Zn+CuSO,4,=ZnSO,4,+Cu,设计一个原电池，并进行实验。,CuSO,4,溶液,讨论如何用实验证明原电池的正负极？,请写出图片中原电池的电极反应式和电池反应方程式。,负极：,(,锌片,)Zn-2e,-,=Zn,2+,氧化反应,正极：,(,铜片,)Cu,2,+,+2e,-,=Cu,还原反应,反应方程式：,Zn+Cu,2+,=Zn,2+,+Cu,Zn+CuSO,4,=ZnSO,4,+Cu,电流表指针发生偏转，但不稳定。,两个电极上都有红色物质生成。,实验现象,:,CuSO,4,溶液,CuSO,4,溶液,思考：如何才能得到持续稳定的电流？,分析：,由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，溶液中有,Cu,2+,在锌片表面被直接还原,一旦有少量铜析出，在负极,(,锌,),表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱。当锌片表面完全被铜覆盖后，不再构成原电池，也就没有电流产生。,在原有实验基础上进行改进，设计成一个能产生持续稳定电流的原电池。,实验探究,(X),锌半电池,铜半电池,实验现象,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，电流计指针回到零点，说明没有电流通过。,思考,:,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？,由盐桥连接的两溶液保持,电中性,，,两个烧杯中的溶液连成一个通路。,导线的作用是传递电子，沟通外电路。而,盐桥的作用则是沟通内电路,。,(2),盐桥的作用是什么？,可,提供定向移动的阴阳离子，,使由它连接的两溶液保持电中性,，,盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行,。,导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。,(1),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,盐桥的作用：,（,1,）形成闭合回路。,（,2,）平衡电荷。,(3),双液原电池,的优点：,能产生持续、稳定的电流,。,氧化反应,Zn-2e=Zn,2+,铜锌,原电池,电解质溶液,盐桥,失,e,，沿导线传递，有电流产生,还原反应,Cu,2+,+2e,-,=Cu,阴离子,阳离子,负极,正极,原 电 池 原 理,外电路,内电路,原电池的组成,两个,半电池,锌半电池,铜半电池,盐桥,利用同样的原理，可以把其它氧化还原反应设计成各种原电池。,练习,1,、判断下列哪些装置构成了原电池？若不是，请说明理由；若是，请指出正负极名称,.,2,、,Cu,、,Fe,作两极，稀硫酸作电解质溶液的原电池中：,Cu,作,_,极,Fe,作,_,极,电极反应式是：负极,_,正极,_,总反应式是,_,如将稀硫酸改为浓硝酸则：,Cu,作,_,极,Fe,作,_,极,电极反应式是：负极,_,正极,_,总反应式是,_,Cu+4HNO,3,(浓)=Cu(NO,3,),2,+2NO,2,+2H,2,O,正,负,Fe-2e,-,=Fe,2+,2H,+,+2e,-,=H,2,Fe+H,2,SO,4,=FeSO,4,+H,2,负,正,Cu-2e,-,=Cu,2+,2NO,3,-,+4H,+,+2e,-,=2NO,2,+2H,2,O,3.,实验室氢气选用纯锌粒好还是选用粗锌好？为什么？,选用粗锌好，形成原电池可加快反应。一般先把锌用硫酸铜溶液浸泡一下。,利用反应,Zn+2FeCl,3,=2FeCl,2,+ZnCl,2,，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,-,=Zn,2+,（氧化反应）,正极,(Pt,或,C),：,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,（还原反应）,强调：原电池的,设计,FeCl,3,Pt,Pt,FeCl,3,Zn,ZnCl,2,例、,判断右边原电池的正负,极，,并写出电极反应式,强调：电极的判断及电极反应式的书写,负极：,Cu,-,2e,-,=,Cu,2+,正极：,2Fe,3+,+2e,-,=,2Fe,2+,A,FeCl,3,溶液,-,+,Cu C,Mg Al,A,+,稀硫酸溶液,NaOH,溶液,-,（稀硫酸）负极,:Mg,-2e,-,=Mg,2,+,正极：,2H,+,+2e,-,=H,2,(NaOH,溶液,),负极：,2Al+8OH,-,-6e,-,=,2AlO,2,-,+4H,2,O,2Al+2OH,-,+2H,2,O=2AlO,2,-,+3H,2,正极：,6H,2,O+6e,-,=3H,2,+6OH,-,方法一：根据电极材料的性质确定。,1.,对于金属,金属电极，,活泼金属是负极，不活泼金属是正极；,2.,对于金属,非金属电极，,金属是负极，非金属是正极，如干电池等；,3.,对于金属,化合物电极，,金属是负极，化合物是正极。,方法二：根据电极反应的本身确定。,失电子的反应氧化反应负极；,得电子的反应还原反应正极。,强调：电极的判断及电极反应式的书写,作业：,课本,P72 3,、,6,课外作业,1,、预习课本下一小节的内容,2,、课外查阅常见的电源。,第二节 化学电源,一、一次电池,二、二次电池,三、燃料电池,形形色色的电池,A,Cu,Zn,稀,H,2,SO,4,KOH,溶液,CH,4,O,2,H,2,O,a,极,b,极,用途广泛的电池,用于汽车的铅蓄电池和燃料电池,用途广泛的电池,用于“神六”的太阳能电池,笔记本电脑专用电池,手机专用电池,摄像机专用电池,各式各样的纽扣电池,1,、化学电池,化学电池是将化学能转变为电能的装置。,它主要包括一次电池、二次电池、燃料电池。,一次电池,（干电池）：活性物质消耗到一定程度，就不能使用；,二次电池,（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电使活性物质获得再生；,燃料电池,：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。,2,、化学电池的分类,化学电池,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,银锌蓄电池,普通,锌锰,干电池,锌银纽扣电池,3,、化学电源的组成,正极：常选用金属氧化物,负极：常选用较活泼金属,与活性物质一起构成电极的添加剂一般有：导电剂、粘结剂、缓蚀剂等。,电解液：高导电率，化学稳定性好、不易挥发、易于 长期贮存,隔膜：较高离子传输能力，较低电子导电能力，好的化学稳定性和一定的机械强度。,4,、衡量电池优劣的指标,比能量：,电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少，符号,(Wh,)/kg,(Wh,)/L,比功率：,电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小，符号,W/kg,W/L,储存时间：,电池的储存时间的长短,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，更适合使用者的需要。,一、一次电池,普通锌锰电池,碱性电池,锌筒,石墨棒,MnO,2,和,C,普通锌,-,锰干电池的结构,NH,4,Cl,、,ZnCl,2,和,H,2,O,等,1,、普通干电池,负极,正极,电池反应：,氢氧化氧锰,（,Zn,）：,Zn 2e-=Zn,2+,（,MnO,2,和,C,）：,优点：制作简单、价格便宜。,缺点：放电时间短，电压下降快。,随着用电器朝着,小型化、多功能化发,展的要求，对电池的,发展也提出了小型化、,多功能化发展的要求。,体积小、性能好的碱性锌锰电池应运,而生。这类电池的重要特征是电解液由原来,的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由,锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电,流大幅度提高。,2,、碱性锌,-,锰干电池,电解质：,KOH,负极：,Zn,Zn+2OH,-,-2e-,=Zn(OH),2,正极：,MnO,2,2MnO,2,+2H,2,O+2e,-,=2MnOOH+2OH,-,缺点：,多数只能一次使用，不能充电；价格较贵,优点：,比能量和储存时间有所提高，适用于大电流,和连续放电,电池反应：,Zn+2MnO,2,+2H,2,O=2MnOOH+Zn(OH),2,3,、锌银钮扣电池,正极：,Ag,2,O+H,2,O+,2e,-,=2Ag+2OH,-,负极：,Zn,+2OH,-,-,2e,-,=ZnO+H,2,O,总反应：,Zn+Ag,2,O=ZnO+2Ag,4,、锂电池,锂,是,密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。,二、二次电池,1,、铅蓄电池,铅蓄电池是以平行排列的铅、铅锑合金或铅钙合金栅板为主架，栅格中交替地填充着负极和正极地铅和二氧化铅，电解质为,H,2,SO,4,溶液。,H,2,SO,4,放电过程总反应：,Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,=2PbSO,4,+2H,2,O,Pb,+SO,4,2-,-2e,-,=PbSO,4,正极：,PbO,2,+4H,+,+SO,4,2-,+2e,-,=PbSO,4,+2H,2,O,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,PbSO,4,+2e,-,=,Pb,+SO,4,2-,还原反应,阴极：,阳极：,PbSO,4,+2H,2,O-2e,-,=PbO,2,+4H,+,+SO,4,2-,氧化反应,接电源负极,接电源正极,充电过程总反应：,2PbSO,4,+2H,2,O=Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,铅蓄电池的充放电过程：,Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,2PbSO,4,+2H,2,O,放电,充电,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,(白色沉,淀,),过程,放电过程,充电过程,负极反应,正,极,反应,两电极质量,硫酸溶液,能量,转换,Pb(,铅,),PbSO,4,(,硫酸铅,),PbO,2,PbSO,4,增加,硫酸浓度变,小,密度,变,小,化學,能,電,能,PbSO,4,PbO,2,PbSO,4,(,硫酸铅,),Pb(,铅,),减,少,硫酸,浓,度,变,大,密度,变,大,電,能,化學,能,(,负极,),(正,极,),(,电解液,),电池反应,Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,2PbSO,4,+2H,2,O,放电,充电,2.,镍氢电池,圆柱可充镍氢电池,方形可充镍氢电池,电池反应：,能量密度高；,无镉污染，是一种绿色电池；,可大电流快速充放电；,电池工作电压为,1.2V,；,在小型便携电子器件、电动工具、电动车辆和混合动力车上逐步得到应用。,Ni/MH,电池优点：,3.,锂离子电池,电池式：,电池反应：,LiCoO,2,C,6,CoO,2,LiC,6,锂离子电池的优越性能,相对于传统的镉镍电池,(Ni/Cd),和氢镍电池,(Ni/MH),锂离子电池的电压大约是它们的,3,倍,;,重量比能量密度提高了约,3,倍,;,对于同样的功率消耗，,锂离子电池的使用期限约为镍镉电池的,2.252.57,倍,.,现在锂离子电池已经是电子信息产品设计人员的普通配置,.,1,.,工作电压高,2,.,比能量大,3,.,循环寿命长,4,.,自放电率低,5,.,无记忆效应,6,.,污染小,三、燃料电池,燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。（氢气、,烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池,）,氢氧燃料电池,酸性电解质：,碱性电解质,负极,:2H,2,-4e,-,+4OH,-,=4H,2,O,正极,:O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,总反应,:2H,2,+O,2,=2H,2,O,负极：,2H,2,-4e,-,=4H,+,正极：,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,总反应：,2H,2,+O,2,=2H,2,O,书写电极反应式应注意以下几点,2,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,CO,2,形式存在，在,碱性溶液中,以,CO,3,2-,形式存在）；,1,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；,3,溶液中不存在,O,2-,：在酸性溶液中它与,H,+,结合成,H,2,O,、在碱性或中性溶液中它与水结合成,OH,-,；,练习,1:,2004,年江苏高考）碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌,-,锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：,Zn,s,2MnO,2,s,H,2,O,l,Zn,OH,2,s,Mn,2,O,3,s,下列说法错误的是 （）,A,电池工作时，锌失去电子,B,电池正极电极反应式为：,2MnO,2,s,H,2,O,l,2e,Mn,2,O,3,s,2OH,aq,C,电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极,D,外电路中每通过,0,2 mol,电子，锌的质量理论上减小,6,5 g,C,练习,2,：,航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高,能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式,和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为,2H,2,+O,2,=2H,2,O,，,酸式电池中电解质是酸，其负极反,应可表示为,2H,2,-4e,-,=4H,+,，,则其正极反应式,为,。碱式电池的电解质是碱，,其正极反应式为,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,，,则其负极反应,可表示为,。,O,2,+4e,-,+4H,+,=2H,2,O,2H,2,-4e,-,+4OH,-,=4H,2,O,练习,3:,氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中,a,极的电极反应式：,，,此时电池内总的反应式,:,。,KOH,溶液,CH,4,O,2,H,2,O,a b,CH,4,+10OH,-,-8e,-,=CO,3,2-,+7H,2,O,CH,4,+2O,2,+2KOH=K,2,CO,3,+3H,2,O,小结,化学电源,1,、一次电池,2,、二次电池,3,、燃料电池,锌锰干电池,铅蓄电池,氢氧燃料电池,掌握每一类典型,电池的正负极、,电极反应；,了解,每一类电池的优,缺点；对其它电,池有初步的认识,大家一,起,來,认识,“,废电,池污染”,干电池,水银电池,铅,蓄电池,镍镉电池,铅,、硫酸污染,镉,污染、,骨,疼病,汞污染,、,水俣病,鋅、錳污染,作业：,课本,P78 1,、,3,、,4,课外作业,1,、预习课本下一小节的内容,2,、课外总结各种电池的优缺点。,第三节 电解池,一、电解原理,二、电解原理的应用,一、电解原理,【,实验,4-2】,分析电解反应的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据,阳极氧化,，,阴极还原,分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,实验微观解释,结论：,电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作,_,运动；在外电源的作用下（,直流电,),，改作,_,移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化,还原反应，即被电解，电离是,_,的前题。,自由,定向,电解,电极反应式,阳极：,2,Cl,-,-2e,-,=,Cl,2,(,氧化反应,),阴极,:,Cu,2+,+2e,-,=Cu,(,还原反应,),总反应：,CuCl,2,Cu,+Cl,2,电解,1,、电解和电解池,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叫做电解。,2),电解池,（电解槽）,：,把电能转化为化学能的装置。,3),阳极,：,与电源,正极,相连的电极（发生,氧化反应,）,4),阴极,：,与电源,负极,相连的电极（发生,还原反应,）,2,、电解池中的电子的移动方向,电源负极 电解池阴极 电解液中的阳离子（被还原）电解池中阴离子（被氧化）电解池阳极 电源正极,3,、电解的本质,电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程,为何当一个电极存在多种可能的放电离子时，不是大家共同放电，而是只有一种离子放电？放电能力与什么因素有关？,（物质在电解池的阴、阳两极发生反应的过程叫放电。）,4,、电解质在水溶液中的放电规律,例如：,电解硫酸钠溶液,阴极,：发生,_,反应，,_,电子，离子,_,越强，反应越容易。,常见阳离子放电顺序：,(Ag,+,Fe,3+,)Hg,2+,Cu,2+,(H,+,Pb,2+,Ni,2,+,Fe,2+,Zn,2+,),Al,3+,Mg,2+,Na,+,注,:,括号中离子的氧化性,随浓度的增大而增强,得,还原,氧化性,阳极,：发生,_,反应，,_,电子，离子,_,越强，反应越容易。,当阳极为惰性电极,(,石墨、铂、金,),时,常见阴离子放电顺序：,S,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,含氧酸根,F,-,失,氧化,还原性,当阳极为金属电极,(,即活性电极,),时，,金属电极优先放电,被氧化而溶解。,想一想：若以,铜为阳极,铁为阴极,电解氯化铜溶液，情况又如何？,说出下列装置中电解池的阴阳极，写出电极反应式及总反应的化学方程式、离子方程式。,阳极：,阴极：,总反应：,2Cl,-,-2e,-,=,Cl,2,2H,+,+2e,-,=,H,2,2HCl=H,2,+Cl,2,通电,5,、电极反应书写,HCl,溶液,阳极：,阴极：,4H,+,+4e,-,=2H,2,H,2,SO,4,溶液,2H,2,O =2H,2,+O,2,通电,总,反应：,4OH,-,-,4e,-,=,2H,2,O+O,2,NaOH,溶液,Na,2,SO,4,溶液,阳极：,阴极：,总反应：,2Cl,-,-,2e,-,=,Cl,2,2H,+,+2e,-,=,H,2,2NaCl+2H,2,O =2NaOH+H,2,+Cl,2,通电,NaCl,溶液,阳极：,4OH,-,-,4e,-,=,2H,2,O+O,2,阴极,：,Cu,2+,+2e,-,=,Cu,2CuSO,4,+2H,2,O =2H,2,SO,4,+O,2,+2Cu,通电,总反应：,CuSO,4,溶液,列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式,总结,电解水型,：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如,NaOH,、,H,2,SO,4,、,K,2,SO,4,）的电解,电解电解质型,：无氧酸、不活泼的无氧酸盐（如,HCl,、,CuCl,2,）溶液的电解,电解质和水同时被电解型,放氢生碱型,：活泼金属的无氧酸盐（如,NaCl,、,MgBr,2,),溶液的电解,放氧生酸型,：不活泼金属的含氧酸盐（如,CuSO,4,、,AgNO,3,）溶液的电解,用,惰性电极,电解电解质溶液的规律,练习及作业：完成下列溶液的电极反应,(,以石墨为电极电解,),硫酸溶液,：,盐酸,：,NaOH,溶液,:,CuBr,2,溶液：,KCl,溶液：,CuSO,4,溶液,：,Na,2,SO,4,溶液：,（,1,）电解时，只生成,H,2,而不生成,O,2,，,则溶液的,pH,。,（,2,）,电解时，只生成,O,2,而不生成,H,2,，,则溶液的,pH,。,（,3,）,电解时，既生成,H,2,又生成,O,2,，,则实际为电解水。,若为酸性,pH,，,若碱性溶液，则溶液的,pH,，,若为中性，则,pH,。,增大,减小,减小,增大,不变,4,、电解过程中溶液,pH,的变化规律,例,.(2008,江苏,13),用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（）,A.,电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液,pH,不变,B.,电解稀氢氧化钠溶液，要消耗,OH,-,，故溶液,pH,减小,C.,电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为,1:2,D.,电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为,1:1,D,电解池,能量转换,离子的迁移方向,发生氧化反应的电极,发生还原反应的电极,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,原电池,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,相同点,(,从原理分析,),都是氧化还原反应,整理与归纳,二、电解原理的应用,1,、,电解饱和食盐水,以制造烧碱、氯气和氢气,电极反应式,阳极：,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,=H,2,总反应：,2NaCl+2H,2,O,2NaOH+Cl,2,+H,2,电解熔融氯化钠,通电前,Na,+,Cl,-,在,_,运动。,通电后,Na,+,向,_,极,(,与电源,_,相连,),移动，,Cl,-,向,_,极,(,与电源,_,相连,),移动。,电子从电源负极流向,_,极,电极反应为,_,发生,_,反应。,电子从电解池阳极流向,_,极,电极反应为,_,发生,_,反应。,总反应为,_,。,阴,无规则自由,负极,阳,正极,电解池阴,2NaCl,2Na+Cl,2,氧化,还原,电源正,2Na,+,+2e,-,=2,Na,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,2,、电镀,简单来说,，,电镀,指,借助外界,直流电的,作用,，在溶液中,进行电解反应,，使,导电体例,如,金属,的,表面,沉积一,金属,或,合金,层。,电镀原理示意图,电镀铜,原理,铜片,待镀件,硫酸铜溶液,阳极：,镀层金属,电镀液：,含有镀层金,属的电解质,阴极：,待镀金属制品,电镀应用于铜的电解精练,电解铜原理演示,电极反应式,阴极,（纯铜）,:Cu,2+,+2e-=Cu (,还原反应,),阳极,（粗铜）,:Cu -2e-=Cu,2+,(,氧化反应,),Zn -2e,-,=Zn,2+,Ni-2e,-,=Ni,2+,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,3,、电冶金,制取金属钠,电解熔融状态的氯化钠。,阳极：,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极：,2Na,+,+2e,-,=2Na,总反应：,2NaCl(,熔融,),2Na +Cl,2,电解熔融氯化钠制钠,小结,与电源正极相连,阳极,阴极,与电源负极相连,发生氧化反应,阳离子移向,阴离子移向,发生还原反应,1,、电源、电极、电极反应关系,2,、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金,电离,电解,条件,过,程,特点,联系,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。,CuCl,2,=Cu,2,+,+2Cl,-,通电,阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原子或分子。,CuCl,2,=Cu+Cl,2,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,电解与电离的区别与联系,原电池、电解池、电镀池的比较,原电池,电解池,电镀池,定义,将化学能转变成电能的装置,将电能转变成化学能的装置,应用电解原理在某些金属表面镀一层其他金属的装置,装置举例,原电池,电解池,电镀池,形成条件,活泼性不同的两电极,(,连接,),电解质溶液,(,电极插入其中并与电极自发反应,),形成闭合回路,自发的氧化还原反应,两电极接直流电源,两电极插入电解质溶液,形成闭合回路,镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极,电镀液必须含有镀层金属的离子,装置特征,无电源，两极材料不同,有电源，两极材料可同可不同,同电解池,练习,分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。,1,下列说法或实验现象的描述不正确的是（）。,A,把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡,B,把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁,C,把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快,D,与电源负极相连的是电解槽的阴极,2,100mL,浓度为,2mol/L,的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）。,A,加入适量的,6mol/L,的盐酸,B,加入数滴氯化铜溶液,C,加入适量蒸馏水,D,加入适量的氯化钠溶液,B,B,作业：,课本,P83 3,、,5,、,6,课外作业,1,、预习课本下一小节的内容,2,、课外总结电解池和原电池的异同点。,第四节 金属的电化学腐蚀与防护,一、金属的电化学腐蚀,二、金属的电化学防护,金属腐蚀,我国作为世界上钢铁产量最多的国家（,2005,年全国生产,钢材,37117.02,万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的,2%4%,；约合人民币：,3000,亿元（,2005,年我国国内生产总值将达,15,万亿元）。,根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的,4%,左右。,另据国外统计，金属腐蚀的年损失,远远超过,水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的,总和,，在这里,还不包括,由于腐蚀导致的停工、减产和爆炸等造成的间接损失。,阅读：你有何感想？,金属腐蚀的主要害处，,不仅在,于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。,腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁,。,国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而,坠毁,；桥梁因钢梁产生裂缝而,塌陷,；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火,爆炸,；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境,污染,；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如,Cl,2,、,H,2,S,、,HCN,等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的,生命安全,。,一、金属的电化学腐蚀,金属阳离子,失e,-,氧化反应,（三）金属腐蚀的类型,化学腐蚀,电化腐蚀,金属原子,（二）金属腐蚀的本质：,（一）金属腐蚀：,是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。,M,ne,-,M,n,+,1,、化学腐蚀：,金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。,影响因素：和接触物质的氧化性及温度有关。,2,、电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。,电化学腐蚀,的类型,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,为什么铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中却易生锈？,思考与交流,1,、,铁锈的成份是什么？是怎样形成的？,2,、将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中几分钟后，导管中的水柱上升了，你知道为什么吗？,科学探究：为什么钢铁在干燥的空气中不易生锈，,而在潮湿的空气中却易生锈呢？,钢铁,潮湿空气,水膜,CO,2,、SO,2,、H,2,S,电解质溶液（,H,+,),铁,C,原电池,电解质溶液形成：,H,+,+OH,-,H,2,O+CO,2,H,+,+HCO,3,-,H,2,O,钢铁在这过程发生了电化学腐蚀，根据电解质溶液的酸碱性的不同电化学腐蚀可分为两种。,钢铁表面形成的微小原电池示意,图,钢铁的,析氢腐蚀,示意,图,钢铁的,吸氧腐蚀,示意,图,思考：你能写出它们的电极反应式？,钢铁的腐蚀,吸氧腐蚀（,演示,）,析氢腐蚀（,演示,）,发生条件,钢铁表面吸附的水膜中溶有,O,2,并呈,极弱酸性或中性,，,反应中（）得电子被还原为,OH,-,。,钢铁表面吸附的水膜呈现较强,酸性,。反应时有,析出。,电极反应,O,2,H,2,负,极,正,极,总,反,应,Fe-2e,-,Fe,2,2H,+,+2e,-,=H,2,Fe,2H,+,=Fe,2+,+H,2,4,Fe(OH),2,O,2,+2H,2,O=4Fe(OH),3,2Fe(OH),3,=Fe,2,O,3,xH,2,O(,铁锈）,+,（,3-x,）,H,2,O,2Fe-4e,-,2Fe,2,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,2Fe,O,2,+H,2,O=2Fe(OH),2,课堂练习,1,、如图,水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：,（1）,若液面上升，则溶液呈 性，发生,腐蚀,电极反应式为：负极：,正极：,若液面下降，则溶液呈 性，发生腐蚀，电极反应式为：负极：,正极：。,（2）,中性或碱性,吸氧,Fe2e,-,Fe,2+,O,2,+2H,2,O+4e,-,4OH,-,酸性,析氢,Fe2e,-,Fe,2+,2H,+,+2e,-,H,2,二、金属的电化学防护,影响金属腐蚀的因素包括：,金属的,和,。,本性,介质,金属越活泼越容易被腐蚀,金属合金中活泼的金属易腐蚀,例如：钢铁腐蚀,介质对金属腐蚀影响很大：,金属在潮湿的空气中、接触腐蚀性,气体或电解质溶液，都容易被腐蚀,1.,影响金属腐蚀的两个因素,金属本性,介质,金属是否活泼，纯净,金属与哪些物质共存,2.,金属腐蚀的本质,金属原子,失去电子,成为阳离子的过程,思考与交流,根据你的所学知识以及生活经历，,说说金属有哪些防护方法？,金属的防护方法（常见）,1,、改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力,（不锈钢、青铜器）,2,、在金属表面覆盖保护层,（,1,）涂矿物质油脂，油漆或覆盖搪瓷塑料。,（,2,）镀抗蚀金属电镀、热镀、喷镀法。,（,3,）用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜。,3,、电化学保护法,牺牲阳极的阴极保护法,（,原电池原理）,(,轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块,),牺牲金属保护法,思考,1,、下列事实不能用电化学原理解释的是（）,A,铝片不需要特殊的保护方法。,B,炒过菜的铁锅未清洗易生锈。,C,轮船水线以下的船壳上镶有一定数量的锌。,D,镀锌铁比镀锡铁耐腐蚀。,2,、金属的腐蚀通常分为哪两种？,试比较它们的异同,A,类型,化学腐蚀,电化学腐蚀,发生的条件,电流,本质,相互关系,金属与接触物直接反应,不纯金属或合金与电解质溶液形成原电池,无电流产生,有电流产生,金属被腐蚀,较活泼金属被腐蚀,两者往往同时发生，,但电化学腐蚀更普遍,化学腐蚀与电化腐蚀比较,3,、,2000,年,5,月，保利集团在香港拍卖会上花费,3000,多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是,Cu,2,(OH),2,CO,3,这三件,1760,年铜铸的国宝在,240,年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是,A,、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；,B,、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去,C,、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；,D,、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；,（,D,）,上述各情况下，其中,Fe,片腐蚀由,快,到,慢,的顺序是,。,讨论与交流,4.,在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：,电解池阳极的腐蚀原电池阴极的腐蚀化学腐蚀,有防腐措施的腐蚀,5,、,2,、,1,、,3,、,4,作业：,课本,P88 2-6,课外作业,1,、复习本章内容。,章节复习,网络建构,一、化学能与电能,二、电化学中电解质溶液中离子的流向,阳离子,发生还原反应的阴极,原电池正极,电解池阴极,趋向,(,具有氧化性,),阴离子,发生氧化反应的阳极,原电池负极,电解池阳极,趋向,(,具有还原性,),三、分析电解题的思路方法,1,、,先看阳极材料,，,再看电解质类型,，由此判断电极产物和电解后溶液的酸碱性,2,、用惰性电极电解盐溶液时溶液的酸碱性,一般,阳,(,极,),显阳,(H,+,)(,阳极放,O,2,生酸,),阴,(,极,),显阴,(OH,-,)(,阴极放,H,2,生碱,),如电解,Na,2,SO,4,溶液，阳极附近呈酸性，阴极附近呈碱性，电解后整个溶液呈中性,专题要点,一、原电池、电解池和电镀池,1,、三池比较,原电池,电解池,电镀池,定义,形成条件,将电能转化为化学能的装置,将化学能转化为电能的装置,应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置,活泼性不同的两个电极；,电解质溶液；,形成闭合回路,两个电极；,电解质溶液；,形成闭合回路,直流电流,镀层金属接电源正极，待镀金属接负极,电镀液含待镀金属离子,电,极,电极反应,电子,流向,能量,转变,电子得失,正负极由电极材料决定,相对活泼金属作负极,较不活泼的金属或非金属为正极,阴阳两极由所连接的电源电极决定,与直流电源负极相连是阴极,与正极相连是阳极,同电解池,正极：得电子发生还原反应,负极：失电子发生氧化反应,阳极：电极金属或溶液中的阴离子失电子,发生氧化反应,阴极：溶液中的阳离子得电子,发生还原反应,阳极：镀层金属失电子,发生氧化反应,阴极：溶液中的阳离子或镀层金属离子得电子,发生还原反应,负极 正极,导线,电源负极 阴极,导线,阳极 电源正极,导线,同电解池,化学能转变为电能,反应自发进行,电能转变为化学能,反应由外界输入的能量推动,同电解池,得失电子数相等,2,、三池的判定,1),若,无外界电源,，,可能是原电池,，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”,先看电极,：两极为导体且活泼性不同,再看溶液,：两极插入电解质溶液中,后看回路,：形成闭合回路或两极接触,2),若,有外界电源,，两极插入电解质溶液中，则,可能是电解池或电镀池,。当,阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同时，则为电镀池,，其余情况为电解池。,二、利用电化学反应判断金属的活动性,1,、在原电池中一般较活泼金属为负极,2,、在电解池中不活泼金属的离子先在阴极得电子被还原,三、可逆电池充电时如何连接电源,可逆电池,放电,时是,原电池,，负极发生氧化反应。,充电,时是,电解池,，原来,原电池的负极应接电源的负极,，使该极发生还原反应。,充电时的电极接法为：,