化学选修4电化学基础复习省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

电化学基础电化学基础第1页原电池和电解池比较原电池和电解池比较原电池原电池电解池电解池原原理理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电流电流装置装置。借助借助电流电流引引发发氧化还原氧化还原反应反应装置装置化学能化学能 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第2页一、原电池一、原电池组成原电池基本条件是什么？组成原电池基本条件是什么？（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）两种活泼性不一样两种活泼性不一样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装置。装置。第3页产生电流产生电流失失e-沿导线转移沿导线转移原电池工作原理原电池工作原理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）闭合回路闭合回路闭合回路闭合回路氧化反应氧化反应M-ne-=Mn+还原反应还原反应Nm+me-=N第4页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 电极质量改变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极阴离子阴离子移向该极移向该极原电池原理应用原电池原理应用原电池电极判断原电池电极判断第5页例：铅蓄电池放电时反应总方程式例：铅蓄电池放电时反应总方程式 Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O例：银锌纽扣电池放电时反应总方程式例：银锌纽扣电池放电时反应总方程式 Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2原电池原理应用原电池原理应用原电池电极反应式书写原电池电极反应式书写找出两极放电物质找出两极放电物质分析放电后产物是否与溶液中溶质反应分析放电后产物是否与溶液中溶质反应第6页氢氧燃料电池（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）：（电解质溶液为氢氧化钾溶液）（电解质溶液为氢氧化钾溶液）第7页原电池原理应用原电池原理应用设计简单原电池设计简单原电池例：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活泼差金属或石墨活泼差金属或石墨 CuSO4、CuCl2等等负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：第8页加紧氧化还原反应速率加紧氧化还原反应速率原电池原理应用原电池原理应用判断金属活泼性判断金属活泼性金属腐蚀及其防护金属腐蚀及其防护第9页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组成原电池有没有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物质金属跟接触到物质直直接接发生发生化学反应化学反应不纯金属跟接触电解质不纯金属跟接触电解质溶液发生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组成无数组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腐蚀及其防护金属腐蚀及其防护第10页钢铁电化学腐蚀钢铁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反应总反应钢铁表面吸附水膜钢铁表面吸附水膜酸性酸性较強时较強时Fe-2e-=Fe2+2H+2e-=H2Fe+2H+=Fe2+H2钢铁表面吸附水膜钢铁表面吸附水膜酸性酸性较弱或呈中性时较弱或呈中性时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第11页组成电解池条件组成电解池条件：(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 (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.电解池电解池第12页阳阳极极阴阴极极电解池工作原理电解池工作原理 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第13页电解池阴阳极比较电解池阴阳极比较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 电极质量改变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=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第14页 在惰性电极上离子放电次序：在惰性电极上离子放电次序：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 次序次序 阳极阳极(与电极材料相关与电极材料相关)：活性电极活性电极 S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 失去电子次序失去电子次序 活性电极活性电极(除除C、Pt、Au等以外其它金属等以外其它金属)第15页用惰性电极电解电解质溶液规律用惰性电极电解电解质溶液规律（1）电解水型）电解水型（NaOHNaOH、H H2 2SOSO4 4、K K2 2SOSO4 4等）电解等）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溶液电解溶液电解阴极：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？怎样复原？值？怎样复原？第16页（3）放氢生碱型）放氢生碱型NaCl溶液电解溶液电解阴极：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溶液电解溶液电解总反应：总反应：2CuSO4+2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4电解电解第17页电解原理应用电解原理应用铜电解精炼铜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+比铜活泼杂质也会同时失去电子比铜活泼杂质也会同时失去电子而溶解：而溶解：Zn2e=Zn2+Fe2e=Fe2+Ni2e=Ni2+比铜不活泼杂质（比铜不活泼杂质（Au、Ag）不会溶解而不会溶解而从阳极上脱落下来而形成从阳极上脱落下来而形成阳极泥阳极泥。Cu2+2e=Cu（浓度会逐步降低浓度会逐步降低）第18页 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溶液浓度？溶液浓度？试验结果：试验结果：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一些金属表面镀上一薄利用电解原理在一些金属表面镀上一薄层其它金属或合金过程叫层其它金属或合金过程叫电镀电镀。电镀目标：电镀目标：（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。保持不变保持不变第19页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:含镀层金属阳离子盐溶液含镀层金属阳离子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。第20页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 只允许阳离子经过，能阻止只允许阳离子经过，能阻止阴离子和气体经过阴离子和气体经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第21页 相关电解计算相关电解计算标准标准:电化学反应是氧化还原反应电化学反应是氧化还原反应,各电极各电极上上转移电子物质量相等转移电子物质量相等,不论是单一电池还是不论是单一电池还是串联电解池串联电解池,均可抓住均可抓住电子守恒电子守恒计算计算.关键关键: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.各产物间量关系遵照各产物间量关系遵照电子得失守恒电子得失守恒.第22页 例例：按按右右图图装装置置进进行行电电解解（均均是是惰惰性性电电极极），已已知知A烧烧杯杯中中装装有有500 mL20NaOH溶溶液液，B烧烧杯杯中中装装有有500 mL pH为为6CuSO4溶溶液液。通通电电一一段段时时间间后后，在在b电电极极上上搜搜集集到到28mL气气体体（标标准准情情况况），则则B烧烧杯杯中中溶溶液液pH变变为为（溶溶液液体体积积改改变变忽忽略略不计）不计）（）A4 B3 C2 D1C C第23页练习：练习：把分别盛有熔融氯化钾、氯化镁、把分别盛有熔融氯化钾、氯化镁、氯化铝三个电解槽串联，在一定条件氯化铝三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝下通电一段时间后，析出钾、镁、铝物质量之比为：物质量之比为：A1：2：3 B3：2：1 C6：3：1 D6：3：2D D第24页 高铁电池是一个新型可充电电池，与普通高能电池相高铁电池是一个新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定放电电压。高铁电池总反应为：比，该电池长时间保持稳定放电电压。高铁电池总反应为：3Zn2K2FeO48H2O 3Zn(OH)22Fe(OH)34KOH，以下叙述不正确是以下叙述不正确是 A.放电时负极反应为：放电时负极反应为：Zn2e 2OH Zn(OH)2B 充充电电时时阳阳极极反反应应为为：Fe OH 33e 5OH FeO42-4H2OC.放电时每转移放电时每转移3 mol电子，正极有电子，正极有1 molK2FeO4被氧化被氧化 D.放电时正极附近溶液碱性增强放电时正极附近溶液碱性增强C第25页 铅铅蓄蓄电电池池是是经经典典可可充充型型电电池池，它它正正负负极极格格板板是是惰惰性性材材料料，电电池池总总反反应应式式为为：Pb+PbO2+4H+2SO2-4 2PbSO4+2H2O请请回答以下回答以下问题问题（不考（不考虑氢虑氢、氧氧化、氧氧化还还原）原）:1.放放电电时时：正正极极电电极极反反应应式式是是_;电电解解液液中中H2SO4浓浓度度将将变变_;当当外外电电路路经经过过1 mol电电子子时时，理理论论上上负负极极板板质质量量增增加加_g。2.在在完完全全放放电电耗耗尽尽PbO2和和Pb时时，若若按按题题27图图连连接接，电电解解一一段段时时间间后后，则则在在A电电极极上上生生成成_、B电电极极上上生生成成_,此此时时铅铅蓄蓄电电池正池正负负极极性将极极性将_。（1）PbO2+2e+4H+2SO42=PbSO4+2H2O；小；小；48（2）Pb；PbO2；对换对换。第26页