選修四_第四章_電化學基礎

1、1.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是( ) A.Mg B.Fe C.Al D.Cu,B,2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質溶液的 pH( ) A.不變 B先變大后變小 C逐漸變大 D.逐漸變小,C,練習,例3.市場上出售的“熱敷袋”，其主要成分是：鐵屑、炭粉、木屑與少量NaCl、水等。它在使用之前，需要塑料袋與空氣隔絕。使用時開啟塑料袋上的小孔，輕輕揉搓就會有熱量放出。當使用完后還會發(fā)現(xiàn)有鐵銹生成,1) 熱敷袋使用時，為什么會放出熱量,3)試寫出有關的電極反應式和化學方程式,2)碳粉的主要作用是什么？氯化鈉又起了什么作用,1) 熱敷袋使用時，為

2、什么會放出熱量,3)試寫出有關的電極反應式和化學方程式,利用鐵被氧氣氧化時放熱反應所放出的熱量,負極：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正極：O2+2H2O + 4e- = 4OH- 總反應：4Fe+3O2+6H2O = 4Fe(OH)3,2)碳粉的主要作用是什么？氯化鈉又起了什么作用,碳粉的主要作用是和鐵粉、氯化鈉溶液一起構成原電池，加速鐵屑的氧化。 氯化鈉溶于水，形成了電解質溶液,第四章 電化學基礎,第一節(jié) 原 電 池,人教版選修4 化學反應原理,學習目標,1、復習回憶原電池的形成。 2、進一步了解原電池的反應原理，正確書寫電極反應式。 3、利用氧化還原反應原理設計了原電池,復習回顧,1

3、、原電池是_的裝置。 原電池反應的本質是_反應,將化學能轉化為電能,氧化還原反應,2、如右圖所示，組成的原電池： （1）當電解質溶液為稀H2SO4時： Zn電極是_（填“正”或“負”）極， 其電極反應為_，該反應 是_（填“氧化”或“還原”，下同）反應； Cu電極是_極，其電極反應為 _,該反應是_反應,2）當電解質溶液為CuSO4溶液時： Zn電極 是_極，其電極反應為_， 該反應是_反應；Cu電極是_極， 其電極反應為_,該反應是_反應,負,Zn 2e- = Zn 2,氧化,正,2H+ +2e- =H2,還原,負,Zn 2e- = Zn 2,氧化,正,Cu2+ + 2e- = Cu,還原,

4、氧化反應,Zn-2e=Zn2,銅鋅原電池,電解質溶液,失e，沿導線傳遞，有電流產(chǎn)生,還原反應,Cu2+2e- =Cu,陰離子,陽離子,總反應,負極,正極,Cu2+2e- =Cu,Zn-2e- =Zn2,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu,離子方程式,化學方程式,電極反應,正極,負極,氧化反應,還原反應,陽離子,原 電 池 原 理,外電路,內電路,電子流向：失電子的一極向得電子的一極,電流方向：與電子流動方向相反,稀硫酸,Fe,Cu,4,稀硫酸,C,Fe,請分別判斷下列裝置是否能構成原電池，并說出理由。是原電池的指出正負極,1）有兩種活動性不同的金屬（或一 種是非金

5、屬單質或金屬氧化物）作電極,2）電極材料均插入電解質溶液中,3）兩極相連形成閉合電路。（導線連接或直接接觸且電極插入電解質溶液,4）能自發(fā)進行氧化還原反應。(本質條件,小結：組成原電池的條件,一、對鋅銅原電池工作原理的進一步探究,左圖是原電池，如果用它做電源，不但效率低，而且時間稍長電流就很快減弱，因此不適合實際應用。這是什么原因造成的呢？有沒有什么改進措施,看課本P71第二段,將鋅片與硫酸銅溶液隔離,硫酸鋅溶液,硫酸銅溶液,把氧化反應和還原反應分開在不同的區(qū)域進行，再以適當?shù)姆绞竭B接起來，就可以獲得電流,為了避免發(fā)生這種現(xiàn)象，設計如下圖（書P71圖4-1）所示的原電池裝置，你能解釋它的工作原

6、理嗎,鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液,此裝置優(yōu)點：能穩(wěn)定長時間放電,鹽橋在此的作用是什么？改進后的裝置為什么能夠持續(xù)、穩(wěn)定的產(chǎn)生電流,閱讀教材72頁第三段,得出結論,鹽橋的作用： （1）使整個裝置構成通路，代替兩溶液直接接觸,2）平衡電荷。（讓溶液始終保持電中性使電極反應得以繼續(xù)進行,在整個裝置的電流回路中，溶液中的電流通路是靠離子遷移完成的。Zn失去電子形成的Zn2+進入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而帶正電荷。同時，CuSO4則由于Cu2+ 變?yōu)镃u ，使得 SO42-相對較多而帶負電荷。溶液不保持電中性，這兩種因素均會阻止電子從鋅片流向銅片，造成電流中斷,由于鹽橋（如

7、KCl）的存在，其中陰離子Cl-向ZnSO4溶液擴散和遷移，陽離子K+則向CuSO4溶液擴散和遷移，分別中和過剩的電荷，保持溶液的電中性，因而放電作用不間斷地進行，一直到鋅片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+幾乎完全沉淀下來。若電解質溶液與KCl溶液反應產(chǎn)生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作鹽橋,上述原電池裝置是將什么反應的化學能轉換成電能的？指出電池的正負極，并分別寫出其中負極和正極的電極反應式以及該電池的總反應方程式,負極（鋅片）： Zn 2e - = Zn 2+ （氧化反應,正極（銅片）： Cu2+ + 2e - = Cu （還原反應,電池反應（總化學方程式）：Zn + Cu2+

8、= Zn 2+ + Cu,電池符號： Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 負極 鹽橋 正極,二、由兩個半電池組成原電池的工作原理,1）把氧化反應和還原反應分開在不同區(qū)域進行，再以適當方式連接，可以獲得電流,在這類電池中，用還原性較強的物質作為負極，負極向外電路提供電子；用氧化性較強的物質作為正極，正極從外電路得到電子。 在原電池的內部，兩極浸在電解質溶液中，并通過陰陽離子的定向運動而形成內電路,2）原電池的正負極的判斷方法,電子流出的極 電子流入的極,負極 正極,較活潑的電極材料 較不活潑的電極材料,負極 正極,宏觀判斷： 根據(jù)電極材料 根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應,負極 正極,發(fā)生氧化反應的極

9、 發(fā)生還原反應的極,根據(jù)電極增重還是減重 根據(jù)電極有氣泡冒出,質量增加的電極 工作后: 質量減少的電極,正極 負極,工作后，有氣泡冒出的電極為正極,3）電解質溶液和電極材料的選擇,電池的電極必須導電,電解質溶液一般要能夠與負極發(fā)生反應。但若是兩個半反應分別在兩個燒杯中進行，則左右兩個燒杯中的電解質溶液應 與電極材料具有相同的陽離子,利用反應Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，設計一個單液原電池，一個雙液原電池（使用鹽橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應,負極（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應） 正極（Pt或C）：2Fe3+2e-=2Fe2+（還原反應,強調：原電池的設計

10、,1、根據(jù)氧化還原反應電子轉移判斷電極反應。 2、根據(jù)電極反應確定合適的電極材料和電解質溶液,利用Fe + Cu2+=Fe2+ +Cu，設計一個原電池,Cu,Fe,CuSO4,FeSO4,化合價升高 失2e,化合價降低 得2e,思考討論： 利用此氧化還原反應來設計原電池，寫出電極反應式。并畫出裝置圖,Cu+ 2 FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2,化合價降低得2e,Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2,化合價升高失2e,Cu,C,CuCl2,FeCl3,裝置圖,離子方程式Cu+ 2 Fe3+ = Cu2+ + 2Fe2,1、下列裝置中電流表指針會發(fā)生偏轉的 是（,3,2、鋅

11、銅原電池產(chǎn)生電流時，陽離子（ ） A 移向Zn 極，陰離子移向Cu 極 B 移向Cu 極，陰離子移向Zn 極 C 和陰離子都移向Zn極 D 和陰離子都移向Cu 極,B,3、把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，a為負極；c、d相連時，電流由d到c；a、c相連時，c極上產(chǎn)生大量氣泡，b、d相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為 ( ) Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a,B,判斷活潑性,4、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuS

12、O4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是,A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定 B. 保持平衡狀態(tài) C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜 D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜,D,Cu+ 2 AgNO3 = Cu(NO3)2 + 2Ag,化合價升高失2e,化合價降低得2e,電極：負極是Cu，正極可以是Ag或C等,電極反應式： 負極：Cu 2e- = Cu2+ 正極：2Ag+ + 2e- = 2 Ag,電解液： Cu(NO3)2 、AgNO3,5、利用下面反應設計原電池選擇電極材料和電解質溶液，寫出電極方程式；并畫出原電池簡意圖,MgAl稀H2SO4原電池： 負極（Mg）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反應） 正極（Al

13、）：2H+2e-=H2（還原反應） 電池反應：Mg+2H+=Mg2+H2 AlMgNaOH原電池： 負極（Al）：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O（氧化反應） 正極（Mg）：6H2O+6e-=3H2+6OH-（還原反應） 電池反應：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2,例6. 依據(jù)氧化還原反應：2Ag(aq)Cu(s) = Cu2(aq)2Ag(s)設計的原電池如圖所示,請回答下列問題： (1)電極X的材料是_； 電解質溶液Y是_； (2)銀電極為電池的_極， 發(fā)生的電極反應為_ X電極上發(fā)生的電極反應為_； (3)外電路中的電子是從_電極流向_電極,銅(或Cu,A

14、gNO3溶液,正,Age = Ag,Cu -2e = Cu2,負(Cu,正(Ag,二、化學電源,Zn+2OH-2e- = Zn(OH)2,2MnO+2HO+2e-=2MnO(OH)+2OH,Zn + 2MnO +2HO= Zn(OH)2+ 2MnO(OH,負極,正極,總反應,1. 堿性鋅錳電池,負極（鋅筒）：Zn-2e-=Zn2+， 正極（石墨）: 2NH4+2MnO2 + 2e-=2NH3+Mn2O3+H2O 總反應： Zn+2NH4+2MnO2= Zn2+2NH3+Mn2O3+H2O,干電池（NH4Cl糊狀物為電解質,2. 鉛蓄電池,PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e - =

15、PbSO4 + 2H2O,Pb + PbO2 + 2H2SO4 =2PbSO4 + 2H2O,總反應式為,Pb + SO42- -2e - = PbSO4,負極,正極,放電,當向外提供0.5mol電子時，消耗硫酸的物質的量為,0.5mol,2PbSO4 + 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4,PbSO4 + 2H2O - 2e - = PbO2 + 4H+ + SO42,PbSO4 + 2e - = Pb + SO42,陽極,陰極,總反應,充電,補：2. 鉛蓄電池,電解液 H2O,3. 氫氧燃料電池,2e,2e,氫氣,氧氣,H,OH,A,負極 正極,O2,H2,H2O,3. 氫

16、氧燃料電池,2H2 + 4OH- 4e- = 4H2O,O2 + 2H2O + 4e- = 4OH,總反應式：2H2 + O2 =2H2O,堿性燃料電池,負極,正極,2H2 4e- = 4H,O2 +4e- + 4H = 2H2O,總反應式：2H2 +O2 = 2H2O,酸性,負極,正極,3. 氫氧燃料電池,練習,宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池，其電池反應為2H2+O2=2H2O，電解質溶液為KOH，反應保持在高溫下，使H2O蒸發(fā)，正確敘述正確的是：（ ）AH2為正極反應物，O2為負極反應物B電極反應（正極）： O2+2H2O+4e- = 4OH-C電極反應（負極）： 2H2+4OH- + 4e

17、- = 4H2OD負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應,BD,4. 甲烷燃料電池（電解質為KOH,負極：CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O 正極：2O2 + 4H2O +8e- = 8OH- 總反應：CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O,思考：甲醇燃料電池 （電解質為KOH,5. 鋰電池（非水有機溶劑電解液,負極：2Li - 2e- = 2Li+， 正極：I2 + 2e- = 2I-， 總反應：2Li + I2 = 2LiI,跟其它金屬作負極相比，使用壽命延長，高能、質輕、電壓高、工作效率高、儲存壽命長。為什么,與作負極材料的金屬相比較，相

18、同質量時鋰提供電子數(shù)最多,6. 銀鋅電池（電解質為KOH,負極：Zn + 2OH- 2e- = Zn(OH)2 正極：Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH- 總反應：Zn + Ag2O + H2O = Zn(OH)2 + 2Ag,7. 海水電池（電解質溶液為海水,負極：4Al - 12e- = 4Al3+， 正極：3O2+ 6H2O + 12e- = 12OH- 總反應：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3,1、銀器皿日久表面逐漸變黑色，這是由于生成硫化銀，有人設計用原電池原理加以除去，其處理方法為：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入

19、溶液中，放置一段時間后，黑色會褪去而銀不會損失。 試回答：在此原電池反應中，負極發(fā)生的反應為 ； 正極發(fā)生的反應為 ； 反應過程中產(chǎn)生臭雞蛋氣味的氣體，原電池總反應方程式為,Al -3e- = Al3,Ag2S+2e- = 2Ag+S2,3Ag2S+2Al+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S,思考,2.熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物做電解質，CO為陽極燃氣，空氣與CO2的混合氣為陰極助燃氣，制得在650下工作的燃料電池，完成有關的電池反應式： 負極反應式：2CO+2CO32- = 4CO2+4e- 正極反應式： 總電池反應,

20、2CO2+O2+4e- = 2CO32,2CO+O2 = 2CO2,3. 氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應式是： 1/2H2+NiO(OH) Ni(OH)2 據(jù)此反應判斷，下列敘述中正確的是（ ） A. 電池放電時，負極周圍溶液的pH不 斷增大 B. 電池放電時，鎳元素被氧化 C. 電池充電時，氫元素被還原 D. 電池放電時，H2是負極,CD,4. 有人設計出利用CH4和O2的反應，用鉑電極在KOH溶液中構成原電池。電池的總反應類似于CH4在O2中燃燒，則下列說法正確的是 ( ) 每消耗1molCH4可以向外電路提供8mole- 負極上CH

21、4失去電子，電極反應式： CH4 + 10 OH- 8e- = CO32- + 7 H2O 正極上是O2獲得電子，電極反應式為： O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH- 電池放電后，溶液pH升高 A. B. C. D.,A,5.“嫦娥一號”的成功發(fā)射，標志著我國航天技術已達到了一個新的領域。在航天技術上使用的氫氧燃料電池具有高能、輕便、無污染的優(yōu)點。氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種，它們放電時的總反應都可以表示為2H2+O2=2H2O，酸式電池中電解質是酸，其負極反應可表示為2H2-4e-=4H+ ，則其正極反應式為_ _。堿式電池的電解質是堿，其正極反應式為O2+2H2O+4e-=4

22、OH-，則其負極反應可表示為_ _,O2+4e-+4H+=2H2O,2H2-4e-+4OH-=4H2O,思維拓展 以鎂條、鋁片為電極，以稀NaOH溶液為電解質溶液構成的原電池，人們普遍認為鋁是負極。某研究性學習小組為探究該原電池究竟誰是負極，發(fā)生怎樣的電極反應，進行了如下實驗： 如圖，剪取約8cm的鎂條及大小相近的鋁片，用砂紙去膜，使鎂條與鋁片分別與量程為500A的教學演示電表的“”、“”端相連接，迅速將兩電極插入盛有1mol/L NaOH溶液的燒杯中,開始，電表指針向右偏移約500A，鋁片表面有許多氣泡，很快電流逐漸減小至0；隨后，指針向左偏移，且電流逐漸增大至約400A，此時，鋁片表面氣泡

23、有所減少，但鎂條表面只有 極少量的氣泡產(chǎn)生。根據(jù)以上實驗現(xiàn)象，回答下列問題,1)開始階段，原電池的正極是_（填“Mg”或“Al”）片；鋁片表面產(chǎn)生的氣泡是_；負極發(fā)生的反應是 。 (2)隨后階段，鋁片發(fā)生的電極反應式是_；鎂條表面只有極少量的氣泡產(chǎn)生，其原因是：2H2O+2e-=H2+2OH-（極少），試判斷此電極發(fā)生的主要反應是_；鋁片表面氣泡有所減少，但未消失，產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因是,Al,H2,Mg+2OH-2e-=Mg(OH)2,Al+4OH-3e-=AlO2-+2H2O,O2+2H2O+4e-=4OH,鋁片中含有雜質，構成原電池,三、金屬的腐蝕與防護,1. 金屬的腐蝕 金屬或合金跟

24、周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程。其本質是金屬原子失去電子被氧化的過程,1）化學腐蝕與電化腐蝕,1. 金屬的腐蝕：金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程。其本質是金屬原子失去電子被氧化的過程,1）化學腐蝕與電化腐蝕,2H+ 2e- = H2,Fe- 2e- = Fe2,Fe + 2H+ = Fe2+ + H2,思考與交流,析氫腐蝕,負極,正極,電池反應,當鋼鐵處于酸性環(huán)境中,析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學腐蝕,練習：請你根據(jù)原電池原理，寫出鋼鐵吸氧腐蝕的電極反應式及電池反應方程式,2Fe - 4e- = 2Fe2,O2 + 2H2O + 4e- = 4

25、OH,2Fe+ O2+2H2O =2Fe(OH)2,4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3xH2O+(3-x) H2O,進一步反應,負極,正極,電池反應,2）析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以Fe為例,電極反應,負 極,正 極,總反應式,水膜酸性較強,水膜酸性很弱 或中性,Fe-2e- =Fe2,2H+2e- =H2,O2+2H2O+4e- =4OH,Fe+2H+=Fe2+H2,2Fe+O2+2H2O= 2Fe(OH)2,金屬的腐蝕 金屬或合金跟周圍 到的氣體或液 體進行 而腐蝕 的 過程。其本質是金屬原子失去電子被氧化的過程,接觸,化學反應,損耗,2

26、. 金屬防護的幾種重要方法,1）改變金屬內部的組成結構，將金屬制成合金，增強抗腐蝕能力。 （2）在金屬表面覆蓋保護層，使金屬和周圍物質隔離開來。 （3）電化學保護法：利用電解池反應將需要保護的金屬作為電解池的陰極而受到保護或者利用原電池反應將需要保護的金屬作為電池的正極而受到保護,還可以利用化學反應使金屬鈍化而受到保護,上述各情況下，其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是,討論與交流,3. 在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下： 電解池陽極的腐蝕原電池陰極的腐蝕化學腐蝕有防腐措施的腐蝕,5、2、1、3、4,思考與練習,1. 保利集團在香港拍賣會上購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴首和虎

27、首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是Cu2(OH)2CO3這三件1760年銅鑄的國寶在240 年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，最可能的是( ) A. 它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金； B. 環(huán)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去； C. 銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化； D. 它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金,D,2. 下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強的是（,A.甲和乙用導線連接插入稀鹽酸溶液中，乙 溶解，甲上有H2氣放出,B.在氧化還原反應中甲比乙失去的電子多,C.將甲乙作電極稀硫酸作電解質溶液組成原電池時甲是負極,D.同價態(tài)的陽離子

28、，甲比乙的氧化性強,C,3. 有M、N兩種金屬，分別與鹽酸反應，產(chǎn)生H2速率相近，試設計一個實驗比較M、N兩種金屬的活潑性,M,N,鹽酸,若N產(chǎn)生氣泡，則活潑性MN,4. 將鋅片和銅片用導線連接置于稀硫酸溶液中,下列各敘述正確性的是( ) A.鋅片做負極，鋅發(fā)生還原反應 B.銅片做正極，銅得電子 C.溶液中的PH值增大 D.鋅片、銅片同時有氣泡冒出，說明鋅片不純,5. 把a、b、c三種金屬片浸泡在稀H2SO4中。若a、b相連時，a為負極；b、c相連時，c 為負極；a、c相連時，c上有氣泡冒出。 則這三種金屬的活動性順序（ ） A. abc; B. acb C. cab; D.bac,CD,B,

29、5. a今有2H2+O2=2H2O反應,KOH為電解質溶液構成燃料電池,則負極應通入_氣,正極通入_氣,電極反應為:負極_ 正極_ b如把KOH改為H2SO4作導電物質則電極反應:負極_正極_ a和b的電池液不同,反應進行后溶液的PH值各有何變化_ c.如把H2改CH4 , KOH作導電物質則電極反應為:負極_ 正極_ 總反應式_,氫,氧,2H2+4OH- - 4e- =4H2O,O2+2H2O+4e-=4OH,2H2 -4e- = 4H,O2+4H+4e-=2H2O,a變小 b變大,CH4+10OH- -8e- =CO32-+7H2O,2O2+4H2O+8e-=8OH,CH4+2O2+2OH

30、-=CO32- +3H2O,四、電解原理的應用,第四章 電化學基礎,第三節(jié) 電解池,一、電解原理,直流電源,電極,電解質,電極反應,陰極,陽極,總反應,Cu2,Cl,Cl,Cu2+ + 2e Cu,2Cl2e Cl2,Cu2+ + 2Cl,CuCl2,還原反應,氧化反應,被還原,得e,失e,被氧化,放出Cl2,析出Cu,電解氯化銅原理,CuCl2 Cu2+2Cl,陰極,陽極,Cu +Cl2,Cu +Cl2,氧化還原反應,1.通電前，溶液中有哪些離子？運動情況如何,思考,3.當離子定向移動到電極表面時，發(fā)生的是什么類型的反應,2.通電時，離子的運動情況有什么改變,CuCl2 = Cu2+ + 2

31、Cl- H2O H+ + OH,陽離子：Cu2+、H+ 移向陰極 陰離子：SO42-、OH-移向陽極,無規(guī)則運動,定向運動,氧化還原反應,1、電解原理,在外加直流電源的作用下，電解質的陰陽離子在陰陽兩極發(fā)生氧化還原反應的過程，叫電解,電流是發(fā)生氧化還原反應的根源、動力,陰陽離子在做定向運動導電的同時，也就在兩極發(fā)生了氧化還原反應，生成了新物質；而金屬導電是由自由電子的定向運動形成，無反應發(fā)生，無新物質生成，兩者有本質區(qū)別,明 確,一、電解,定義,把電能轉化為化學能的裝置,組成,兩個電極,電解質溶液,直流電源,電極,陽極,與外電源正極相連的電極，出電子，氧化反應,陰極,與外電源負極相連的電極，進

32、電子，還原反應,惰性電極,C、Pt、Au等，不論做陰極、陽極， 本身都不反應,活潑電極,Fe、Cu、Ag等,做陰極本身不反應, 做陽極，本身被氧化溶解,電 解 池,電極材料,2,3、構成電解池的條件,直流電源,與電源負極相連的電極為陰極,與電源正極相連的電極為陽極,電極,電解質溶液或熔融電解質,形成閉合的回路,練習1,分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池,A、a為負極，b為正極 B、a為陽極，b為陰極 C、電解過程中，d電極質量增加 D、電解過程中，氯離子濃度不變,陰極,陽極,陰極d,陽極c,2Cl 2e,Cu2+ + 2e Cu,C,練習2 ：如右圖是電解氯化銅溶液的裝置,其中c、d為石墨電

33、極，則下列有關判斷正確的是,Cl2,C,判斷下列屬于何種電池,練習3,4.電解池電極反應規(guī)律（陽氧陰還,1)陰極：得電子，還原反應 電極本身不參加反應 一定是電解質溶液中陽離子“爭”得電子,2)陽極：失電子，氧化反應 若為金屬（非惰性）電極，電極失電子 若為惰性電極，電解質溶液中陰離子“爭”失電子,分析電解反應的一般思路,明確溶液中存在哪些離子,根據(jù)陽極氧化，陰極還原分析得出產(chǎn)物,陰陽兩極附近有哪些離子,重點,要判斷電極反應的產(chǎn)物，必須掌握離子的放電順序,陽極,活性材料作電極時：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進人溶液，陰離子不容易在電極上放電。 用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時：溶液中陰

34、離子的放電順序（由難到易）是,金屬 S2 I Br Cl OH (水)含氧酸根 (NO3、SO42 等) F,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+) Al3+Mg2+Na+Ca+K+ 注：當離子濃度相差較大時，放電順序要發(fā)生變化，相同時按H+,不同時按（H,無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的陽離子。 陽離子在陰極上放電順序是,陰極,二、離子放電順序,1、陽離子放電（得電子）順序,Ag+ Hg2+ Fe3+ Cu2+ H+（水） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ Al3+ Mg2+ Na+ Ca2+ K,2、陰離子放電（失電子）順序

35、,氧化性,還原性,金屬 S2 I Br Cl OH (水) 含氧酸根 (NO3、SO42 等) F,注意：若陽極是活性電極(石墨、金、鉑之外）陽極本身失去電子被氧化，陰離子不在陽極放電;若陽極是惰性電極，還原性強的陰離子在陽極放電，陰極材料不發(fā)生任何變化,除Pt、Au,想一想：若以銅為陽極,鐵為陰極,電解氯化銅溶液，情況又如何,說出下列裝置中電解池的陰陽極，寫出電極反應式及總反應的化學方程式、離子方程式,陽極： 陰極： 總反應,2Cl- - 2e- = Cl2,2H+2e- = H2,三、電極反應書寫,HCl溶液,書寫電解方程式的注意事項,2.電極反應式要注意溶液的酸堿性對書寫的影響；要注意兩

36、邊的電荷要守恒（電子看作負電荷,3.標明條件：通電或電解。若電解的H+或OH-來自于H2O，在總方程式中要以H2O形式存在，不能書寫H+或OH-作為反應物,4.電解反應是一個氧化還原反應，是被外界強迫發(fā)生的反應一 般形式為：弱氧化劑+弱還原劑 = 強氧化劑+強還原劑,1.首先看陽極材料，若陽極是活性電極陽極本身失去電子被氧化，若陽極是惰性電極，陰離子在陽極放電,四、電解規(guī)律(用惰性電極電解時,電解含氧酸、強堿溶液、活潑金屬的含氧酸鹽溶液時，如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液,電解后溶液中溶質的質量分數(shù) ，若要恢復 原來的濃度，只需加入一定量的 即可,實質：電解水,例如：電

37、解Na2SO4溶液,增大,水,電解無氧酸溶液(氫氟酸除外)、不活潑金屬的 無氧酸鹽溶液，如電解鹽酸、CuCl2溶液等,電解后溶液中溶質的質量分數(shù) ，若要恢復 原來的組成和濃度，需加入一定量的 (通入一 定量的HCl氣體,陽極： 2Cl 2eCl2,陰極： 2H+ +2e H2,電解鹽酸,實質：電解質本身被電解,減小,溶質,電解不活潑金屬的含氧酸鹽時，電解質和水都 有一部分被電解，如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液 等,陽極 ： 4OH4e2H2O +O2,陰極： 2Cu2+ +4e2Cu,電解后原溶液中溶質的質量分數(shù)減小，若要恢 復原來的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物,電解CuSO4溶液

38、,電解活潑金屬的含氧酸鹽溶液時，電解質和水 都有一部分被電解，如電解NaCl溶液等,電解后原溶液中溶質的質量分數(shù)減小，若要恢 復原來的組成和濃度，需通入一定量的HCl,陽極 (C)： 2Cl 2eCl2,陰極 (C)： 2H+ +2e H2,陽極,陰極,4H+ + 4e- = 2H2,H2SO4溶液,總反應,4OH- - 4e- = 2H2O + O2,4H + 4e - = 2H2,NaOH溶液,陽極,陰極,總反應,4OH- - 4e- = 2H2O + O2,陽極,陰極,4H + 4e - = 2H2,總反應,Na2SO4溶液,4OH- - 4e- = 2H2O+O2,陽極： 陰極： 總反

39、應,2Cl- - 2e- = Cl2,2H+ + 2e- = H2,陽極,4OH- - 4e- = 2H2O + O2,陰極,Cu 2+ 2e -= Cu,總反應,電解質溶液用惰性電極電解的示例,含氧酸,H2SO4,強堿,NaOH,活潑金屬的含氧酸鹽,Na2SO4,無氧酸,HCl,陽極：4OH-4e-=O2+2H2O 陰極：4H+ + 4e- = 2H2,減小,增大,不變,H2O,陽極：2Cl- 2e-=Cl2 陰極：2H+2e- = H2,增大,HCl,不活潑金屬的無氧酸鹽,CuCl2,陽極：2Cl- 2e- =Cl2 陰極：Cu2+2e- = Cu,減少,CuCl2,活潑金屬的無氧酸鹽,N

40、aCl,陽極：2Cl- 2e- =Cl2 陰極：2H+2e- =H2,增大,HCl,不活潑金屬的含氧酸鹽,CuSO4,陽極：4OH- 4e- =O2+2H2O 陰極：2Cu2+4e- = 2Cu,減小,CuO,電解規(guī)律（惰性電極）小結,陽極：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F,與區(qū)：電解本身型 如CuCl2 、HCl 與區(qū)：放氫生堿型 如NaCl 與區(qū)：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 與區(qū)：電解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH,陰極：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na,1）電解時，只生成H2而不生成O2，則溶液的pH 。 （

41、2）電解時，只生成O2而不生成H2，則溶液的pH 。 （3）電解時，既生成H2又生成O2，則實際為電解水。 若為酸性 pH ， 若堿性溶液，則溶液的pH ， 若為中性，則pH,增大,減小,減小,增大,不變,電解過程中溶液pH的變化規(guī)律,電解規(guī)律（惰性電極）小結,帶電粒子定向移動方向小結,負極出電子，電子回正極,電解池,必發(fā)生 得電子 的 還原反應,必發(fā)生 失電子 的 氧化反應,1.判斷A、B、C、D屬于原電池的是，屬于電解池的是；并寫出下列裝置的電極反應式,鞏固練習,2.如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對該裝置的有關敘述正確的是 A.P是電源的正極 B.F極上發(fā)生的反應為：4OH- - 4e

42、-=2H2O+O2 C.電解時，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電極均參加了反應 D.通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變,B,3.用鉑電極電解下表中各組物質的水溶液，電解一段時間以后，甲、乙兩池中溶液的pH值均減小，而在和兩極，電極產(chǎn)物的物質的量之比為12的是 甲 乙 A B C D 甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4 乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3,甲,乙,D,4.為下圖所示裝置中，a、b都是惰性電極，通電一段時間后，b極附近溶液呈紅色。下列說法正確的是 AX是正極，Y是負極 BX是負極，Y是正極 CCuSO4溶液的pH值逐漸減小 DCuSO

43、4溶液的pH值不變,AC,發(fā)生氧化還原反應，從而形成電流,電流通過引起氧化還原反應,兩個電極、電解質溶液或熔融態(tài)電解質、形成閉合回路、自發(fā)發(fā)生氧化還原反應,電源、電極（惰性或非惰性）、電解質（水溶液或熔融態(tài),由電極本身決定 正極：流入電子 負極：流出電子,由外電源決定 陽極：連電源正極 陰極：連電源負極,外電路）負極 正極,電源負極陰極陽極電源正極,外電路）正極負極,電源正極陽極陰極電源負極,負極：Zn - 2e- =Zn2+（氧化反應） 正極：2H+ + 2e- =H2（還原原應,陽極：2 CI- - 2e- = CI2 (氧化反應) 陰極: Cu2+ + 2e- = Cu (還原反應,化學

44、能 電能,電能化學能,設計電池、金屬防腐,氯堿工業(yè)、電鍍、電冶、金屬精煉,銅鋅原電池,電解氯化銅,五、電解原理的應用,工業(yè)上利用這一反應，制取燒堿、氯氣和氫氣,電解原理的應用1-氯堿工業(yè),想一想：在左面的電解 飽和食鹽水的實驗中， 電解產(chǎn)物之間可能發(fā)生 哪些化學反應 ,思考: （1）通電前，飽和食鹽水中存在哪些離子?這些離子的運動情況怎樣？ （2）在電解裝置中可否選用銅作陰、陽極的電極材料，為什么？（3）通電后，溶液中的離子運動發(fā)生了什么變化？ （4）通電后，溶液中的在陰、陽放電的是什么離子？ （5）電解后，在陰極區(qū)和陽極區(qū)分別得到的產(chǎn)物是什么？怎樣初步檢驗兩極產(chǎn)物的生成,陽極：濕潤的淀粉KI

45、試紙 陰極：酚酞試液,現(xiàn)象： 陽極：有氣泡產(chǎn)生，使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍 陰極：有氣泡產(chǎn)生，滴加酚酞溶液變紅,實驗裝置,電解飽和食鹽水可以制造燒堿、氯氣和氫氣,1）NaCl溶液中,NaCl電離出 ，H2O電離出 。 通電后，在電場的作用下， 向陰極移動， 向陽極移動。 在陽極，由于 容易失去電子，被氧化生成 。 陽極方程式： ; （2）在陰極，由于 容易得到電子被還原生成 使H2O 電離向右移動，因此陰極 濃度增大PH 。 陰極方程式：,2Cl- - 2e- = Cl2,2H+ + 2e- = H2,Na+、Cl,H+、OH,Cl-、OH,Cl,Cl2,H,H2,OH,增大,Na+、H,氯堿工

46、業(yè),總化學方程式： ; 總離子方程式: . (3)電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為： _ ，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗氣體的種類,陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色,陽極:把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在陽極附近,產(chǎn)生氣體可以使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍色,2)避免生成物H2和Cl2混合, 因為:,1)避免Cl2接觸NaOH溶液會反應,使產(chǎn)品不純, 反應方程式:,第一個問題,Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O,混合遇火或遇強光爆炸,解決方法:使用離子交換膜,電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題,Cl2,Cl2,Cl,H2,H,OH,淡鹽水,NaOH溶液,精制飽和NaCl溶液,H

47、2O（含少量NaOH,離子交換膜,陽極室,陰極室,1)生產(chǎn)設備名稱：陽離子交換膜電解槽 陽離子交換膜：只允許陽離子通過，把電 解槽隔成陰極室和陽極室。 (2)離子交換膜的作用： a. 防止Cl2和H2混合而引起爆炸 b. 避免Cl2與NaOH反應生成NaClO影響 NaOH的產(chǎn)量,提示,第二個問題：精制食鹽水,電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題,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O

48、H,Na+、 Cl-、OH- 、引入CO32,Na+、 Cl,沉降,除泥沙,略過量BaCl2 溶液,除SO42,略過量 Na2CO3 溶液,除Ca2+、Ba2,略過量NaOH 溶液,除Fe3+ 、Mg2,過濾，加適量HCl溶液,調節(jié)PH 除CO32- 、OH,2.銅的電解精煉,一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導電性遠不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會大大降低電線的導電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅,粗銅 含雜質(Zn Fe Ni Ag Au 等,純銅,粗銅,陽極,Zn Zn2+2e- Fe Fe2+2e- Ni Ni2+2e- Cu C

49、u2+2e,Zn Fe Ni CuAg Au,陰極: Cu2+ + 2e- Cu,陽極泥,問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化,CuSO4溶液,陽極泥: 相對不活潑的金屬以單質的形式沉積在電解槽底,形成陽極泥,3. 電鍍,電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程，它是電解原理的又一重要應用。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，增強防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個致命的缺點，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等,電鍍：電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程,電極： 陽極鍍層

50、金屬 或惰性電極 陰極待鍍金屬制品,電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質溶液,溶液中CuSO4的濃度保持不變或變小,4、電冶金,制取金屬鈉,電解熔融狀態(tài)的氯化鈉,陽極,2Cl - 2e- = Cl2,陰極,2Na+ + 2e- = 2Na,總反應,2NaCl(熔融) 2Na + Cl2,電解熔融氯化鈉制鈉,陽極：6O2-12 e- =3O2 陰極：4Al3+ + 12e- =4Al,冶煉鋁,原理,助熔劑：冰晶石（Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉） 陽極材料(碳)和熔融氧化鋁需要定期補充,思考:工業(yè)上為什么用電解熔融氧化鋁的方法冶煉鋁而不用AlCl3,冶煉鋁設備圖,煙罩,思考交流,試比較電解飽和食鹽水與

51、電解熔融氯化鈉的異同 (提示:比較電解質、電解裝置、電極反應、電解產(chǎn)物,小結,與電源正極相連,陽極,陰極,與電源負極相連,發(fā)生氧化反應,陽離子移向,陰離子移向,發(fā)生還原反應,1、電源、電極、電極反應關系,2、電解原理的應用：氯堿工業(yè)、電鍍、電冶金,電解池、電解精煉池、電鍍池的比較,將電能轉變成化學能的裝置,應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置,兩電極接直流電源 電極插人電解質溶液 形成閉合回路,鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負極 電鍍液須含有鍍層金屬的離子,陽極：電源正極相連 陰極：電源負極相連,陽極：鍍層金屬； 陰極：鍍件,陽極：氧化反應 陰極：還原反應,陽極：氧化反應 陰極：還原反應,應用電解原理將不純的金屬提純的裝置,不純金屬接電源正極純的金屬接電源負極 電解質溶液須待提純金屬的離子,陽極：不純金屬； 陰極：純金屬,陽極：氧化反應 陰極：還原反應,電解池與原電池的比較,較活潑金屬做負極,陰極：連接電源負極的一極,負極發(fā)生氧化反應,陽極氧化,負極流向正極,陽極流向陰極,化學能變?yōu)殡娔?電能變?yōu)榛瘜W能,練習,分析下圖，哪個是原電池，哪個是電解池,1下列說法或實驗現(xiàn)象的描述不正確的是（ ）。 A把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡 B把銅片插入氯化鐵溶液中，在銅片表面出