电化学基础专业知识省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第四章 电化学基础10/10/第一节 原电池第1页把化学能转变为电能装置叫把化学能转变为电能装置叫原电池原电池要处理问题：要处理问题：1.什么是什么是原电池？原电池？2.原电池原电池工作原理？工作原理？（电子流向、电流流向、离子流向、形成条件、（电子流向、电流流向、离子流向、形成条件、电极判断、电极反应写法）电极判断、电极反应写法）2第2页原电池原理试验试验步骤试验现象1、锌片插入稀硫酸2、铜片插入稀硫酸3、锌片、铜片上端连接在一起插入稀硫酸4、锌片、铜片之间连电流表插入稀硫酸锌片上有气泡产生无现象铜片上产生气泡电流计发生偏转这种装置反应与Zn与稀硫酸直接作用有什么不一样？由这种装置能起到什么样作用？铜片上为何会有气泡产生？发生了什么反应?3第3页复习回顾复习回顾一、原电池一、原电池是是_装置。装置。原电池反应本质是原电池反应本质是_反应。反应。将化学能转化为电能将化学能转化为电能氧化还原反应氧化还原反应2、如右图所表示，组成原电池：、如右图所表示，组成原电池：（1）当电解质溶液为稀）当电解质溶液为稀H2SO4时：时：Zn电极是电极是_（填（填“正正”或或“负负”）极，）极，其电极反应为其电极反应为_，该反应，该反应是是_（填（填“氧化氧化”或或“还原还原”，下同）反应；，下同）反应；Cu电极是电极是_极，其电极反应为极，其电极反应为_,该反应是该反应是_反应。反应。（2）当电解质溶液为）当电解质溶液为CuSOCuSO4 4溶液时：溶液时：Zn电极电极是是_极，其电极反应为极，其电极反应为_，该反应是该反应是_反应；反应；Cu电极是电极是_极，极，其电极反应为其电极反应为_,该反应该反应_反应反应.负负Zn2e-=Zn2+氧化氧化正正2H+2e-=H2还原还原负负Zn2e-=Zn2+氧化氧化正正Cu2+2e-=Cu还原还原4第4页氧化反应氧化反应Zn-2e=Zn2+铜锌原电池铜锌原电池电解质电解质溶液溶液失失e，沿导线传递，有电流产生，沿导线传递，有电流产生还原反应还原反应Cu2+2e-=Cu阴离子阴离子阳离子阳离子总反应：总反应：负极负极正极正极Cu2+2e-=CuZn-2e-=Zn2+Zn+Cu2+=Zn2+CuZn+CuSO4=ZnSO4+Cu(离子方程式）离子方程式）（化学方程式）（化学方程式）电极反应电极反应正极：正极：负极：负极：（氧化反应）（氧化反应）（还原反应）（还原反应）阳离子阳离子一、原一、原电电池池原原理理外电路外电路内电路内电路5第5页二、与二、与原原电电池池相关概念相关概念1.电路：电路：外电路外电路内电路内电路电子流向：失电子一极向得电子一极电子流向：失电子一极向得电子一极电流方向：与电子流动方向相反电流方向：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阳离子流动方向与电流方向一致2.电极：电极：正极：电子流入一极正极：电子流入一极负极：电子流出一极负极：电子流出一极3.电极反应式：电极反应式：正极：正极：2H+2e-H2负极：负极：Zn2e-Zn2+4.总反应式：总反应式：Zn+2H+Zn2+H26第6页5.原电池正负极判断方法原电池正负极判断方法微观判断微观判断（依据电子流动方向（依据电子流动方向）电子流出极电子流出极电子流入极电子流入极负极负极正极正极较活泼电极材料较活泼电极材料较不活泼电极材料较不活泼电极材料质量增加电极质量增加电极工作后工作后质量降低电极质量降低电极负极负极正极正极正极正极负极负极工作后，有气泡冒出电极为正极工作后，有气泡冒出电极为正极发生氧化反应极发生氧化反应极发生还原反应极发生还原反应极宏观判断宏观判断：依据电极材料依据电极材料依据原电池电极发生依据原电池电极发生反应反应依据电极增重还是减重依据电极增重还是减重依据电极有气泡冒出：依据电极有气泡冒出：负极负极正极正极7第7页1.1.某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成某金属能跟稀盐酸作用放出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是原电池时，锌为负极，此金属是()()A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.CuB2.2.由铜锌和稀硫酸组成原电池工作时，电解质由铜锌和稀硫酸组成原电池工作时，电解质溶液溶液 pH()pH()A.A.不变不变 B B先变大后变小先变大后变小 C C逐步变大逐步变大 D.D.逐步变小逐步变小C8第8页3.把把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若两两相连组成原电池。若a、b相连时，相连时，a为负极；为负极；c、d相连时，电流由相连时，电流由d到到c；a、c相连时，相连时，c极上产生大极上产生大量气泡，量气泡，b、d相连时，相连时，b上有大量气泡产生，则四上有大量气泡产生，则四种金属活动性次序由强到弱为种金属活动性次序由强到弱为()AabcdBacdbCcab.dDbdcaB9第9页4、如图所表示，在铁圈和银圈焊接处，用一根棉线、如图所表示，在铁圈和银圈焊接处，用一根棉线将其悬在盛水烧杯中，使之平衡；小心向烧杯将其悬在盛水烧杯中，使之平衡；小心向烧杯中央滴入中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到现象是溶液，片刻后可观察到现象是(D)A.铁圈和银圈左右摇摆不定铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态保持平衡状态C.铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D.银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜10第10页判断右边原电池正、负极，并写出电极反判断右边原电池正、负极，并写出电极反应式。应式。Cu CCu CFeClFeCl3 3溶液溶液负极：负极：CuCu 失电子失电子 Cu-2eCu-2e-=Cu=Cu2+2+正极：正极：FeFe3+3+得电子得电子 2Fe2Fe3+3+2e+2e-=2Fe=2Fe2+2+A A Cu+2FeClCu+2FeCl3 3=CuCl=CuCl2 2+2FeCl+2FeCl2 2先写出总反应：先写出总反应：即即 负极与电解质溶液反应负极与电解质溶液反应拆成离子方程式：拆成离子方程式：Cu +2FeCu +2Fe3 3 =Cu=Cu2 2 +2Fe+2Fe2 2依据化合价升降判断正负极依据化合价升降判断正负极三、电极方程式书写三、电极方程式书写1.简单原电池电极方程式写法简单原电池电极方程式写法11第11页请写出右边原电池请写出右边原电池电极方程式。电极方程式。总反应方程式：总反应方程式：负极：负极：AlAl，失，失e e-2Al-6e2Al-6e 22Al3+2Al2Al3+3+8OH+8OH-=2AlO=2AlO2 2-+4H+4H2 2OO 负极总反应：负极总反应：负极总反应：负极总反应：2Al+8OH2Al+8OH-6e6e 2AlO2AlO2 2-+4H+4H2 2OO正极：总反应负极反应正极：总反应负极反应正极：总反应负极反应正极：总反应负极反应6H6H2 2OO6e6e 6OH6OH3H3H2 2 MgAlNaOHNaOH溶液溶液A拆成离子方程式：拆成离子方程式：2Al+2OH+2H2O=2AlO2+3H2依据化合价升降判断正负极依据化合价升降判断正负极2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H212第12页2.2.燃料电池电极方程式写法燃料电池电极方程式写法 总反应：总反应：实际上就是燃料完全燃烧。实际上就是燃料完全燃烧。负极（通入燃料）：负极（通入燃料）：为燃料失去电子氧化反应，为燃料失去电子氧化反应，正极（通入氧化剂）：正极（通入氧化剂）：为氧化剂得到电子还原反应。为氧化剂得到电子还原反应。以以以以PtPtPtPt为电极，电解质溶液为为电极，电解质溶液为为电极，电解质溶液为为电极，电解质溶液为 KOH KOH KOH KOH溶液氢氧燃料电池为例溶液氢氧燃料电池为例溶液氢氧燃料电池为例溶液氢氧燃料电池为例负极总反应负极总反应:2H:2H2 2-4e-4e-+4OH+4OH-4H4H2 2O O正极正极:总反应负极反应总反应负极反应 总反应：总反应：2H2H2 2+O+O2 22H2H2 2O O负极负极:H:H2 2 失失e e4H4H+4OH+4OH-4H4H2 2O O2H2H2 2-4e-4e-4 H 4 HO O2 2+2H+2H2 2O+4eO+4e-4OH4OH-13第13页3.3.复杂原电池电极方程式书写复杂原电池电极方程式书写 方法点拨：写电极方程式时候，要依据方法点拨：写电极方程式时候，要依据“得电子显负电；得电子显负电；失电子显正电失电子显正电”标准，标准，利用利用“电荷守恒电荷守恒”，经过巧用，经过巧用H H、OHOH和水写出电极方程式和水写出电极方程式PbPbO22H2SO42PbSO42H2O练习：写出铅酸蓄电池电极反应：练习：写出铅酸蓄电池电极反应：负极：负极：负极：负极：PbPbSO42 2e2ePbSO4正极：正极：正极：正极：PbO2得电子得电子4H4H4H4H 2H 2H 2H 2H2 2O OO OPbO2SO422e2ePbSO414第14页银锌电池（电解质为银锌电池（电解质为银锌电池（电解质为银锌电池（电解质为KOHKOH）电池总反应为：）电池总反应为：）电池总反应为：）电池总反应为：ZnZnAgAg2 2OOZnOZnO2Ag2Ag写出其正、负极反应。写出其正、负极反应。写出其正、负极反应。写出其正、负极反应。Zn2eZnO 2OH2OHHH2 2OOAgAg2 2OO2e2e2Ag2AgH H2 2OO2OH2OH负极：负极：正极：正极：15第15页四、原电池设计四、原电池设计活泼性不一样活泼性不一样两种金属。两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极金属和非金属。金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极金属和化合物。金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极作正极惰性电极。惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt（电池电极必须导电）（电池电极必须导电）电解质溶液普通要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分电解质溶液普通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，则左右两个烧杯中电解质溶液应别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中电解质溶液应与与电极电极材料含有相同阳离子材料含有相同阳离子。16第16页请依据氧化还原反应请依据氧化还原反应:Cu+2Fe3+=Cu2+2Fe2+设计成原电池。设计成原电池。你有哪些可行方案你有哪些可行方案?CuCu2e-=Cu2+比比Cu不活泼金属或石墨不活泼金属或石墨2Fe3+2e-=2Fe2+Fe2(SO4)3、FeCl3等等负极：负极：正极：正极：电解质溶液：电解质溶液：练一练练一练若是采取烧杯和盐桥装置图，采取电解质溶液又是什若是采取烧杯和盐桥装置图，采取电解质溶液又是什么？试画出原电池装置简图。么？试画出原电池装置简图。17第17页1.1.利用原电池原理设计新型化学电池；利用原电池原理设计新型化学电池；2.2.改改变学反应速率，如试验室用粗锌与硫改改变学反应速率，如试验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；酸反应制取氢气；3.3.进行金属活动性强弱比较；进行金属活动性强弱比较；4.4.电化学保护法，即将金属作为原电池正极而电化学保护法，即将金属作为原电池正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。受到保护。如在铁器表面镀锌。五、原电池主要应用：五、原电池主要应用：5.5.解释一些化学现象解释一些化学现象18第18页(1)比较金属活动性强弱。比较金属活动性强弱。六、原电池原理应用：六、原电池原理应用：(2)比较反应速率比较反应速率(3)比较金属腐蚀快慢比较金属腐蚀快慢(4)判断溶液判断溶液pH值改变值改变(5)原电池原理综合应用原电池原理综合应用19第19页例例1：以下叙述中，能够说明金属甲比乙活泼性强是以下叙述中，能够说明金属甲比乙活泼性强是C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；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，甲甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲上有上有H2气放出气放出；B.在氧化在氧化还原反应中，甲比乙失去电子多还原反应中，甲比乙失去电子多；D.同价态阳离子，甲比乙氧化性强；同价态阳离子，甲比乙氧化性强；（C）20第20页例例2：以下制氢气反应速率最快是以下制氢气反应速率最快是粗锌和粗锌和1mol/L盐酸；盐酸；B.A.纯锌和纯锌和1mol/L硫酸；硫酸；纯锌和纯锌和18mol/L硫酸；硫酸；C.粗锌和粗锌和1mol/L硫酸反应中加入几滴硫酸反应中加入几滴CuSO4溶液。溶液。D.（D）21第21页例例3：以下各情况，在其中以下各情况，在其中Fe片腐蚀由片腐蚀由快快到到慢慢次序是次序是(5)(2)(1)(3)(4)22第22页例例4：以下装置中四块相同以下装置中四块相同Zn片，放置一段时间后腐蚀速片，放置一段时间后腐蚀速率由率由慢慢到到快快次序是次序是(4)(2)(1)(3)23第23页例例5：在在Cu-Zn原电池中，原电池中，200mLH2SO4溶液浓度为溶液浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共搜集到若工作一段时间后，从装置中共搜集到0.168L升气体，则流过导线电子为升气体，则流过导线电子为mol,溶液溶液pH值变值变_？（溶液体积改变忽略不计）？（溶液体积改变忽略不计）0.2解得：解得：y0.015(mol)x 0.015(mol)3.7510 4(mol/L)pH-lg3.751044-lg3.75答：答：0.015依据电极反应：依据电极反应：正极：正极：负极：负极：Zn2e-Zn2+2H+2e-H2得：得：2222.4x y0.168解：解：0.20.1252c(H+)余余2H+2eH2大大0.01524第24页例例6：市场上出售：市场上出售“热敷袋热敷袋”主要成份为铁屑、炭粉、主要成份为铁屑、炭粉、木屑、少许氯化钠和水等。木屑、少许氯化钠和水等。“热敷袋热敷袋”启用之前启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋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，会发觉有大轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发觉有大量铁锈存在。量铁锈存在。1)“热敷袋热敷袋”是利用是利用放出热量。放出热量。2)炭粉主要作用是炭粉主要作用是。3)加入氯化钠主要作用是加入氯化钠主要作用是。4)木屑作用是木屑作用是。铁被氧化铁被氧化与铁屑、氯化钠溶液组成原电池，加速铁屑氧化与铁屑、氯化钠溶液组成原电池，加速铁屑氧化氯化钠溶于水、形成电解质溶液氯化钠溶于水、形成电解质溶液使用使用“热敷袋热敷袋”时受热均匀时受热均匀25第25页 拓展练习拓展练习（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到现象。现象。两极反应式为：正极两极反应式为：正极 ；负极负极 。该装置将该装置将 能转化为能转化为 能。能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为则负极为 ，总反应方程为总反应方程为 。镁逐步溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；镁逐步溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；2H+2e=H2Mg2e=Mg2+化学能化学能电能电能Al2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H226第26页小小结结定义定义:（1）由两个半电池组成锌铜原电池工作原理）由两个半电池组成锌铜原电池工作原理 原电池原电池把化学能转化成电能装置。把化学能转化成电能装置。2、原电池工作原理、原电池工作原理较活泼金属发生较活泼金属发生氧化反应氧化反应,电子从较活泼金属电子从较活泼金属(负极负极)经过经过外电路流向较不活泼金属外电路流向较不活泼金属(正极正极)。负极正极电子流向电子流向电流流向电流流向（2 2）形成原电池条件形成原电池条件（3）原电池正负极判断方法）原电池正负极判断方法（4）电极材料选择（电池电极必须导电）电极材料选择（电池电极必须导电）27第27页第四章 电化学基础试验中学试验中学 高二化学备课组高二化学备课组10/10/第二节 化学电源第28页创造电池故事创造电池故事伏特是意大利帕维亚大学研究电学物理学家。有一天，伏特看了一位名叫加伐尼解剖学家一篇论文，说动物肌肉里贮存着电，能够用金属接触肌肉把电引出来。看了这篇论文，伏特非常兴奋，便决定亲自来做这个试验。他用许多只活青蛙重复试验，终于发觉，实际情况并不像加伐尼所说那样，而是两种不一样金属接触产生电流，才使蛙腿肌肉充电而收缩。为了证实自己发觉是正确，伏特决定更深入地了解电起源。29第29页创造电池故事一天，他拿出一块锡片和一枚银币，把这两种金属放在自己舌头上，然后叫助手将金属导线把它们连接起来，刹时，他感到满嘴酸味儿。接着，他将银币和锡片交换了位置，当助手将金属导线接通一瞬间，伏特感到满嘴咸味。这些试验证实，两种金属在一定条件下就能产生电流。伏特想，只要能把这种电流引出来，就能大有作用。伏特经过重复试验，终于创造了被后人称做“伏特电堆”电池，这就是在铜板和锌板中间夹上卡纸和用盐水浸过布片，一层一层堆起来蓄电池。这种电池，今天依然在使用着为了纪念他贡献，人们把电压计量单位叫做伏特，简称伏，符号V。比如我们手电筒里电池电压是1.5伏特，我们家里电灯电压是220伏特。30第30页化学电池分类一次电池（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）：放电后能够再充电使活性物质取得再生；燃料电池：一个连续将燃料和氧化剂化学能直接转换成电能化学电池。31第31页电池优点能量转化率较高能量转化率较高供能稳定可靠供能稳定可靠能够制成各种形状和大小、不一样容能够制成各种形状和大小、不一样容量电压电池及电池组量电压电池及电池组使用方便，易于维护，并可在各种环使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作境下工作32第32页一次电池普通锌锰干电池：活性物质为NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑。电极反应式：负极：Zn-2eZn2+正极：2NH4+2e+2MnO2Mn2O3+2NH3H2O总反应：Zn+2NH4+2MnO2Zn2+Mn2O3+2NH3H2O碱性锌锰干电池：活性物质为KOH和淀粉糊作电解质，还填有MnO2和炭黑。电极反应式：负极：Zn-2e+2OH-Zn(OH)2正极：2MnO2+2e+2H2O2MnOOH+2OH-总反应：Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)233第33页二次电池铅蓄电池：其电池反应能够正向和逆向进行蓄电池放电时为自发电池，充电时为电解池充电后电池容量得到恢复，充放电次数可达千百次。放电时电极反应式：负极：Pb+SO42-2e-PbSO4正极：PbO2+4H+SO42-+2e-PbSO4+2H2O总反应：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O充电时电极反应式与放电时电极反应式相反，所以能够把上述反应写成一个可逆反应式：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电34第34页燃料电池一个连续将燃料和氧化剂化学能直接转换成电能化学电池。电池电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不停地进行反应，生成物不停地被排除，于是电池就连续不停地提供电能。清洁、能量转换率高特点。35第35页燃料电池燃料电池36第36页燃料电池氢氧燃料电池：一个高效低污染新型电池。负极：2H2-4e-4H+正极：O2+4H+4e-2H2O总反应：2H2+O22H2O37第37页练习例1、氢镍电池是近年开发出来可充电电池，它能够取代会产生镉污染镉镍电池。氢镍电池总反应式是依据此反应式判断，以下叙述中正确是：A电池放电时，电池负极周围溶液pH值不停增大B电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被还原D电池放电时，H2是负极C38第38页镍氢（镍氢（MH-Ni)电池电池电池反应电池反应：H2+2NiOOH=2Ni(OH)2负极：负极：H2+2OH-2e-=2H2O正极：正极：2NiOOH+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH-39第39页第四章 电化学基础试验中学试验中学 高二化学备课组高二化学备课组10/10/第三节 电解池第一课时第40页相关电解相关电解金属钠是在18经过电解氢氧化钠制得，这个原理应用于工业生产，约在1891年才取得成功。19电解氯化钠制钠工业方法实现了。因为金属钠在当代技术上得到主要应用，它产量显著地增加。当前，世界上钠工业生产多数是用电解氯化钠方法，少数仍沿用电解氢氧化钠方法。电解是电解是将电能转化为将电能转化为化学能化学能一个主要方法。一个主要方法。41第41页一、电解原理一、电解原理（以电解氯化钠为例）（以电解氯化钠为例）试验：试验：用惰性（石墨）电极电解熔融氯化钠用惰性（石墨）电极电解熔融氯化钠现象：现象：阳极：阳极：有气泡，有气泡，有刺激性气味，并能有刺激性气味，并能使使 湿润湿润KI-KI-淀淀 粉试纸粉试纸变蓝（变蓝（ClCl2 2)阴极：阴极：有金属钠析出有金属钠析出阴极阴极阳极阳极氯氯气气钠钠熔融熔融NaCl NaCl 42第42页试验分析：试验分析：通电前：通电前：分析熔融电解质中离子情况分析熔融电解质中离子情况 阳离子阳离子：NaNa+阴离子阴离子：ClCl-做无规则运动做无规则运动通电后：通电后：（必须直流电）（必须直流电）（1 1）确定电极名称：）确定电极名称：阳极阳极（接电源正极）（接电源正极）阴极阴极（接电源负极）（接电源负极）与电极材料无关与电极材料无关 （2 2）判断电极产物并书写电极反应）判断电极产物并书写电极反应:阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电 阳极阳极：2Cl2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2 氧化反应氧化反应 阴极阴极：2Na2Na+2e+2e-=2Na=2Na 还原反应还原反应总式：总式：2NaCl2Na+Cl2通电43第43页电解电解:使使电流电流经过经过电解质溶液电解质溶液而在而在阴阳阴阳两极两极引发引发氧化还原反应氧化还原反应过程。过程。电解池电解池:借助借助氧化还原反应氧化还原反应，把，把电能电能转化为转化为化学能化学能装置。装置。组成条件组成条件:(1)(1)外加直流电源外加直流电源(2)(2)与电源相连两个电极：与电源相连两个电极：接电源正极为阳极，发生接电源正极为阳极，发生氧化反应氧化反应 接电源负极为阴极，发生接电源负极为阴极，发生还原反应还原反应(3)(3)电解质溶液或熔化电解质电解质溶液或熔化电解质 44第44页电子流向电子流向:电子从外加电源负极流出，流到电电子从外加电源负极流出，流到电解池阴极，再从阳极流回电源正极。解池阴极，再从阳极流回电源正极。（注：电（注：电子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）子只在外电路定向移动，不能从溶液中移动）离子定向移动方向离子定向移动方向:阳离子阳离子向向 阴极阴极移动移动,阴离子阴离子向向 阳极阳极移动移动.惰性电极与活性电极：惰性电极与活性电极：惰性电极惰性电极(铂、金、石墨铂、金、石墨)：仅仅导电，不参加反应仅仅导电，不参加反应 活性电极（除铂、金外金属）：活性电极（除铂、金外金属）：既能够导电、又能够既能够导电、又能够参加电极反应参加电极反应45第45页 电解过程不但能够在熔融电解质中进行，电解过程不但能够在熔融电解质中进行，也能够在电解质溶液中进行。也能够在电解质溶液中进行。以电解氯化铜为例以电解氯化铜为例试验：试验：用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液用惰性（石墨）电极电解氯化铜溶液现象：现象：阳极：阳极：有气泡，有气泡，有刺激性气味，并能有刺激性气味，并能使使 湿润湿润KI-KI-淀淀 粉试纸粉试纸变蓝（变蓝（ClCl2 2)阴极：阴极：碳棒上有一层红色铜析出碳棒上有一层红色铜析出阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜CuClCuCl2 2溶液溶液46第46页试验分析：试验分析：通电前：通电前：分析电解质溶液中离子情况分析电解质溶液中离子情况 阳离子阳离子：H H+、CuCu2+2+阴离子阴离子：OHOH-、ClCl-做无规则运动做无规则运动通电后：通电后：（必须直流电）（必须直流电）（1 1）确定电极名称：）确定电极名称：阳极阳极（接电源正极）（接电源正极）阴极阴极（接电源负极）（接电源负极）与电极材料无关与电极材料无关 47第47页（3 3）判断电极产物并书写电极反应）判断电极产物并书写电极反应:阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电 阳极阳极：2Cl 2Cl-2e-2e-=Cl=Cl2 2氧化反应氧化反应 阴极阴极：CuCu2+2+2e+2e-=Cu =Cu 还原反应还原反应总式：总式：（2 2）判断离子放电次序：）判断离子放电次序：阳离子阳离子：CuCu2+2+HH+阴离子阴离子：ClCl-OHOH-（4 4）分析电解质溶液改变情况：）分析电解质溶液改变情况：CuCl CuCl2 2溶液浓度降低溶液浓度降低 CuClCuCl2 2 Cu+Cl Cu+Cl2 2 电解48第48页离子放电次序：离子放电次序：阴离子失去电子而阳离子得到电子过程叫阴离子失去电子而阳离子得到电子过程叫阴离子失去电子而阳离子得到电子过程叫阴离子失去电子而阳离子得到电子过程叫放电。放电。放电。放电。活性材料作电极时：活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不轻易在电极上放电。成阳离子进入溶液，阴离子不轻易在电极上放电。用用惰性电极惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等)时：时：溶液中溶液中阴离子阴离子放电次序放电次序（由难到易）是：（由难到易）是：S S S S 2-2-2-2-SOSOSOSO3 3 3 32-2-2-2-IIII -BrBrBrBr -ClClClCl -OHOHOHOH -NONONONO3 3 3 3-、SOSOSOSO4 4 4 42-2-2-2-(等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）等含氧酸根离子）FFFF-AgAg+FeFe3+3+CuCu2+2+H H+PbPb2+2+SnSn2+2+FeFe2+2+ZnZn2 2+(H(H+)Al Al3+3+MgMg2+2+NaNa+CaCa+KK+注：当离子浓度相差较大时，放电次序要发生改变，相同时按注：当离子浓度相差较大时，放电次序要发生改变，相同时按H H+,不一样时按（不一样时按（H H+）不论是惰性电极还是活性电极都不参加电极反应，发不论是惰性电极还是活性电极都不参加电极反应，发生反应是溶液中阳离子。生反应是溶液中阳离子。阳离子在阴极上放电次序是：阳离子在阴极上放电次序是：阳极阳极：阴极阴极:49第49页电解规律阴极阴极阳极阳极氯氯气气铜铜实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuCl2阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：Cu2+2e-=2Cu减小减小减小减小CuCl2CuCl2溶液溶液CuCl2Cu+Cl2电解1、电解电解质型50第50页阳极阳极阴极阴极氧氧气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应 浓度浓度PHPH值值复原复原NaNa2 2SOSO4 4阳极阳极:4OH4OH-4e4e-=2H2H2 2O+OO+O2 2阴极阴极:4H 4H+4e+4e-=2H 2H2 2 变大变大不不变变 加加H H2 2O ONaNa2 2SOSO4 4溶液溶液2H2H2 2O 2HO 2H2 2 +O+O2 2电解2、电解水型51第51页阳极阳极阴极阴极氯氯气气氢氢气气实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原NaCl阳极阳极:2Cl-2e-=Cl2阴极阴极:2H+2e-=H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解减小减小增增大大加加HClNaCl溶液溶液3、放氢生碱型52第52页实例实例电极反应电极反应浓度浓度PH值值复原复原CuSO4阳极阳极阴极阴极氧氧气气铜铜阳极阳极:4OH-4e-=2H2O+O2阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu减小减小减小减小加加CuOCuSO4溶液溶液2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解3、放氧生酸型53第53页电解规律（惰性电极）小结电解规律（惰性电极）小结 阳阳极极：S2-I-Br-Cl-OH-含含氧氧酸酸根根 F-与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuClCuCl2 2 、HClHCl与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH阴极：阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+54第54页（A）（B）（C）（D）CuSO4AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuCuCPtPtAgFe1.写出以下装置电极反应式，并判断写出以下装置电极反应式，并判断A、B、C溶液溶液PH值改变。值改变。巩固练习巩固练习55第55页2.2.如上图所表示，通电后如上图所表示，通电后A A极上析出极上析出AgAg，对该装置相关叙，对该装置相关叙述正确是述正确是A.PA.P是电源正极是电源正极B.FB.F极上发生反应为：极上发生反应为：4OH4OH-4e-4e-=2H=2H2 2O+OO+O2 2C.C.电解时，甲、乙、丙三池中，除电解时，甲、乙、丙三池中，除E E、F F两极外，其余电两极外，其余电极均参加了反应极均参加了反应D.D.通电后，甲池通电后，甲池PHPH减小，而乙、丙两池溶液减小，而乙、丙两池溶液PHPH不变不变B56第56页3.在在下下列列图图所所表表示示装装置置中中，a、b都都是是惰惰性性电电极极，通通电电一一段段时时间间后后，b极极附附近近溶溶液液呈呈红红色色。以下说法正确是以下说法正确是AX是正极，是正极，Y是负极是负极BX是负极，是负极，Y是正极是正极CCuSO4溶液溶液PH值逐步减小值逐步减小DCuSO4溶液溶液PH值不变值不变a XY bPtCuCuSO4溶液溶液NaCl和酚酞溶液和酚酞溶液AC57第57页4.用两支惰性电极插入用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，溶液中，通电电解。当电解液通电电解。当电解液pH值从值从6.0变为变为3.0时时(设电设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积改变能够忽略积改变能够忽略)，电极上析出银质量大约是：，电极上析出银质量大约是：A、27mgB、54mgC、108mgD、216mgB58第58页第四章 电化学基础试验中学试验中学 高二化学备课组高二化学备课组10/10/第三节 电解池第二课时第59页二、电解原理应用二、电解原理应用60第60页电解饱和食盐水反应原理电解饱和食盐水反应原理思索思索:（1）电解池两极各产生什么现象）电解池两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会若在两极附近均滴加酚酞试液，会有什么现象有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物生成）怎样初步检验两极产物生成?（3）结合教材，分析产生这种现象）结合教材，分析产生这种现象原因。原因。在在U型管里装入饱和食型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。极，一根铁棒作阴极。接通直流电源接通直流电源试验装置试验装置61第61页1.电解食盐水电解食盐水现象：现象：阳极：有气泡产生，阳极：有气泡产生，使湿润淀粉使湿润淀粉KI溶溶液变蓝液变蓝阴极：有气泡产生，阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红滴加酚酞溶液变红阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2H+2e-=H2总式：总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2(条件条件:通电通电)试验装置试验装置62第62页（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢阴极：碳钢阳极：钛阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子经过阳离子交换膜：只允许阳离子经过(Cl、OH离子和气体不能经过离子和气体不能经过)，把电解槽隔成，把电解槽隔成阴极室和阳极室。阴极室和阳极室。（2）离子交换膜作用：）离子交换膜作用：a、预防氢气和氯气混合而引发爆炸；、预防氢气和氯气混合而引发爆炸；b、防止氯气和氢氧化钠反应生成、防止氯气和氢氧化钠反应生成，而影响，而影响氢氧化钠产量。氢氧化钠产量。氯碱工业氯碱工业:离子交换膜法制烧碱离子交换膜法制烧碱63第63页+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡盐水淡盐水NaOH溶液溶液精制饱和精制饱和NaCl溶液溶液H2O（含少许（含少许NaOH）离子交换膜离子交换膜阳阳极极金属钛网金属钛网阴阴极极碳钢网碳钢网阳阳极极室室阴阴极极室室64第64页粗盐成份：粗盐成份：泥沙、泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水精制食盐水杂质除去过程：杂质除去过程：粗盐水粗盐水含少许含少许Ca2+.Mg2+精制精制盐水盐水65第65页2.2.铜电解精炼铜电解精炼普通火法冶炼得到粗铜中含有各种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜普通火法冶炼得到粗铜中含有各种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜导电性远不能满足电气工业要求，假如用以制电线，就会大大降低电线导电能力。所导电性远不能满足电气工业要求，假如用以制电线，就会大大降低电线导电能力。所以必须利用电解方法精炼粗铜。以必须利用电解方法精炼粗铜。粗铜粗铜含杂质含杂质(ZnFeNiAgAu等等)纯铜纯铜粗铜粗铜阳极：阳极：ZnZn2+2e-FeFe2+2e-NiNi2+2e-CuCu2+2e-ZnFeNiCuAgAu阴极阴极:Cu2+2e-Cu阳极泥阳极泥问：电解完后，问：电解完后，CuSO4溶液浓度有何改变？溶液浓度有何改变？CuSO4溶液溶液66第66页3.3.电镀电镀电镀是利用电解原理在一些金属表面镀上一薄层其它金属或合电镀是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，它是电解原理又一主要应用。金过程，它是电解原理又一主要应用。电镀能够使金属愈加美电镀能够使金属愈加美观耐用，增强防锈抗腐能力观耐用，增强防锈抗腐能力。比如，钢铁是人们最惯用金属，。比如，钢铁是人们最惯用金属，但钢铁有个致命缺点，就是它们易被腐蚀。预防钢铁发生腐蚀但钢铁有个致命缺点，就是它们易被腐蚀。预防钢铁发生腐蚀一个最惯用方法就是在其表面镀上其它金属，如锌、铜、铬、一个最惯用方法就是在其表面镀上其它金属，如锌、铜、铬、镍等。镍等。电镀：电镀：电镀是利用电解原理在一些金属表面镀电镀是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上一薄层其它金属或合金过程，铁铁片片铜铜片片硫酸铜溶液硫酸铜溶液电极：电极：阳极阳极镀层金属镀层金属或惰性电极或惰性电极阴极阴极待镀金属制品待镀金属制品电镀液：含有镀层金属离子电解质溶液。电镀液：含有镀层金属离子电解质溶液。溶液中溶液中CuSO4浓度保持不变浓度保持不变或变小或变小67第67页阳极：阳极：6O2-12e-=3O2阴极：阴极：4Al3+12e-=4Al4.冶炼铝冶炼铝通电通电总式：总式：2Al2O34Al+3O2原理原理:助熔剂：冰晶石（助熔剂：冰晶石（Na3AlF6六氟合铝酸钠）六氟合铝酸钠）阳极材料阳极材料(碳碳)和熔融氧化铝需要定时补充和熔融氧化铝需要定时补充思索思索:工业上为何用电解熔融氧化铝方法冶炼铝而不用工业上为何用电解熔融氧化铝方法冶炼铝而不用AlCl3?68第68页冶炼铝设备图冶炼铝设备图阳极阳极C电解质电解质烟罩烟罩熔融熔融态铝态铝钢壳钢壳钢导电棒钢导电棒阴极阴极C耐火耐火材料材料69第69页电解池、电解精炼池、电镀池比较电解池、电解精炼池、电镀池比较电电解池解池电解精炼池电解精炼池电镀电镀池池定定义义形成形成条件条件电电极极名称名称电电极极反反应应将将电电能能转变转变成化学能成化学能装置