第九章 電化學(xué)基礎(chǔ)(第27課時(shí))

1、化學(xué)能化學(xué)能 電能電能 活潑性不同活潑性不同 電解質(zhì)電解質(zhì) 閉合閉合 自發(fā)自發(fā) Zn Zn2e=Zn2 氧化氧化 Cu 2H2e=H2 還原還原 負(fù)負(fù) 失去失去 外電路外電路 正正 得到得到 一次一次 二次二次 燃料燃料 輸出電能輸出電能 輸出功率輸出功率 儲(chǔ)存時(shí)間儲(chǔ)存時(shí)間 Zn Zn2OH2e=Zn(OH)2 MnO2 2MnO22H2O2e =2MnO(OH)2OH Zn2OH2e=Zn(OH)2 Ag2OH2O2e=2Ag2OH Pb Pb(s)SO42(aq)2e=PbSO4(s) PbO2 PbO2(s)4H(aq)SO42(aq)2e =PbSO4(s)2H2O(l) PbSO4(

2、s)2e=Pb(s)SO42(aq) PbSO4(s)2H2O(l)2e=PbO2(s)4H(aq) SO42(aq) 燃料和氧化劑燃料和氧化劑 不參與氧化還原反應(yīng)不參與氧化還原反應(yīng) 催化轉(zhuǎn)化元件催化轉(zhuǎn)化元件 2H24e=4H O24H4e=2H2O 2H2O2=2H2O 2H24OH4e=4H2O O22H2O4e=4OH 2H2O2=2H2O BBBD負(fù)極反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：2CO2CO324e = 4CO2；正極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：_；總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：_。【解析解析】進(jìn)行逆向思維。先寫(xiě)出難度較小的總反應(yīng)式，進(jìn)行逆向思維。先寫(xiě)出難度較小的總反應(yīng)式，再寫(xiě)出正極反應(yīng)式。由題意可知負(fù)極燃?xì)夂?/p>

3、正極助燃再寫(xiě)出正極反應(yīng)式。由題意可知負(fù)極燃?xì)夂驼龢O助燃?xì)夥磻?yīng)生成氣反應(yīng)生成CO2，而，而CO2又不與又不與Li2CO3和和Na2CO3的熔的熔融鹽混合物反應(yīng)，所以總反應(yīng)式為融鹽混合物反應(yīng)，所以總反應(yīng)式為2COO2=2CO2，同時(shí)又知負(fù)極反應(yīng)式同時(shí)又知負(fù)極反應(yīng)式2CO2CO324e=4CO2，根據(jù)加和性原則可得正極反應(yīng)式。根據(jù)加和性原則可得正極反應(yīng)式?！敬鸢复鸢浮縊22CO24e= 2CO3 2-2COO2=2CO2 是否共存原則是否共存原則電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)必須考慮介質(zhì)環(huán)境，物質(zhì)得失電子電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)必須考慮介質(zhì)環(huán)境，物質(zhì)得失電子后在不同的介質(zhì)環(huán)境中所存在的形式不同。后在不同的介質(zhì)環(huán)境中所存在

4、的形式不同。思考思考2：燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，有利于節(jié)約能源。：燃料電池能量轉(zhuǎn)化率高，有利于節(jié)約能源。分別寫(xiě)出甲烷燃料電池在不同的介質(zhì)環(huán)境中的電極反分別寫(xiě)出甲烷燃料電池在不同的介質(zhì)環(huán)境中的電極反應(yīng)式：應(yīng)式：(1)電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為KOH溶液時(shí)；溶液時(shí)；(2)電解質(zhì)溶液為電解質(zhì)溶液為H2SO4溶液時(shí)。溶液時(shí)?！窘馕鼋馕觥?CH4應(yīng)在負(fù)極參加反應(yīng)，應(yīng)在負(fù)極參加反應(yīng)，O2應(yīng)在正極參加反應(yīng)在正極參加反應(yīng)。根據(jù)是否共存原則，堿性溶液中應(yīng)。根據(jù)是否共存原則，堿性溶液中CO2不可能存在，不可能存在，也不可能有也不可能有H參加反應(yīng)，故負(fù)極反應(yīng)式：參加反應(yīng)，故負(fù)極反應(yīng)式：CH48e10OH=CO32 7H

5、2O，正極反應(yīng)式：，正極反應(yīng)式：2O24H2O8e=8OH。若電解質(zhì)溶液換成酸性溶液，根據(jù)。若電解質(zhì)溶液換成酸性溶液，根據(jù)是否共存原則，不可能有是否共存原則，不可能有OH參加或生成，負(fù)極反應(yīng)參加或生成，負(fù)極反應(yīng)式：式：CH4 8e2H2O=CO28H，正極反應(yīng)式：，正極反應(yīng)式：2O28e 8H=4H2O?！敬鸢复鸢?(1)(1)負(fù)極：負(fù)極：CHCH4 48e8e10OH10OH=CO=CO3 32 27H7H2 2O O正極：正極：2O2O2 24H4H2 2O O8e8e=8OH=8OH(2)(2)負(fù)極：負(fù)極：CH4CH48e8e2H2O=CO22H2O=CO28H8H正極：正極：2O22O

6、28e8e8H8H=4H2O=4H2O加氧失氧原則加氧失氧原則.加氧時(shí)，就在反應(yīng)物中加加氧時(shí)，就在反應(yīng)物中加H2OH2O或或OHOHa a在中性或堿性溶液中加在中性或堿性溶液中加OHOH如紐扣電池以如紐扣電池以KOHKOH溶液為電解質(zhì)溶液，其總反應(yīng)式：溶液為電解質(zhì)溶液，其總反應(yīng)式：ZnZnAg2O=2AgAg2O=2AgZnOZnO，根據(jù)加氧原則，負(fù)極反應(yīng)式：，根據(jù)加氧原則，負(fù)極反應(yīng)式：ZnZn2e2e2OH2OH=ZnOZnOH2OH2Ob b在酸性溶液中加在酸性溶液中加H2OH2O如鉛蓄電池以硫酸為電解質(zhì)溶液，其充電時(shí)，總反應(yīng)如鉛蓄電池以硫酸為電解質(zhì)溶液，其充電時(shí)，總反應(yīng)式為：式為：2Pb

7、SO42PbSO42H2OPb2H2OPbPbO2PbO22H2SO42H2SO4，其陽(yáng)極反應(yīng)，其陽(yáng)極反應(yīng)式：式：PbSO4PbSO42H2O2H2O2e2e=PbO2=PbO2 SO42 SO42 4H 4H.失氧時(shí)應(yīng)在反應(yīng)物中加失氧時(shí)應(yīng)在反應(yīng)物中加H2O或或Ha在中性或堿性溶液中加在中性或堿性溶液中加H2O如紐扣電池如紐扣電池(堿性堿性)正極反應(yīng)式：正極反應(yīng)式：Ag2O2eH2O=2Ag2OHb在酸性溶液中加在酸性溶液中加H如鉛蓄電池在放電時(shí)的總電極反應(yīng)式：如鉛蓄電池在放電時(shí)的總電極反應(yīng)式：PbPbO22H2SO4=2PbSO42H2O，其正極反應(yīng)式：其正極反應(yīng)式：PbO2 2eSO42

8、4H=PbSO42H2O中性吸氧反應(yīng)生堿原則中性吸氧反應(yīng)生堿原則在中性電解質(zhì)溶液環(huán)境中，通過(guò)金屬吸氧所建立起來(lái)在中性電解質(zhì)溶液環(huán)境中，通過(guò)金屬吸氧所建立起來(lái)的原電池反應(yīng)，其反應(yīng)的最后產(chǎn)物是堿。的原電池反應(yīng)，其反應(yīng)的最后產(chǎn)物是堿。思考思考3：1991年，我國(guó)首創(chuàng)以鋁、空氣、海水組成的新年，我國(guó)首創(chuàng)以鋁、空氣、海水組成的新型電池，用作航海標(biāo)志燈，這種海水電池的能量比型電池，用作航海標(biāo)志燈，這種海水電池的能量比“干電池干電池”高高2050 倍，試寫(xiě)出該電池正負(fù)極的電極倍，試寫(xiě)出該電池正負(fù)極的電極反應(yīng)式。反應(yīng)式。【答案答案】負(fù)極：負(fù)極：4Al12e=4Al3正極：正極：3O26H2O12e=12OH【

9、解析解析】此原電池是在海水這個(gè)中性環(huán)境中通過(guò)鋁吸此原電池是在海水這個(gè)中性環(huán)境中通過(guò)鋁吸氧而建立起來(lái)的，其負(fù)極反應(yīng)式：氧而建立起來(lái)的，其負(fù)極反應(yīng)式：4Al12e=4Al3，正極反應(yīng)式：，正極反應(yīng)式：3O26H2O12e=12OH，除除此之外，如鋅電池、鐵的吸氧腐蝕等都符合這個(gè)原則。此之外，如鋅電池、鐵的吸氧腐蝕等都符合這個(gè)原則。自發(fā)性原則自發(fā)性原則如果以較活潑金屬如果以較活潑金屬(金屬活動(dòng)性順序表金屬活動(dòng)性順序表Pt 以前以前)作原作原電池的電極材料，一般以能自發(fā)的與電解質(zhì)溶液反電池的電極材料，一般以能自發(fā)的與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的電極材料作負(fù)極，如果正、負(fù)極都能與電解質(zhì)應(yīng)的電極材料作負(fù)極，如果正、負(fù)

10、極都能與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，則較活潑的電極材料作負(fù)極。溶液反應(yīng)，則較活潑的電極材料作負(fù)極?！窘馕鼋馕觥?1)(1)電解質(zhì)溶液為稀硫酸時(shí)，電解質(zhì)溶液為稀硫酸時(shí)，MgMg、AlAl都能與稀都能與稀硫酸反應(yīng)，但硫酸反應(yīng)，但MgMg比比AlAl活潑，所以活潑，所以MgMg作負(fù)極，作負(fù)極，AlAl作正極，作正極，故電極反應(yīng)式為：負(fù)極：故電極反應(yīng)式為：負(fù)極：MgMg2e2e=Mg=Mg2 2，正極：，正極：2H2H2e2e=H=H2 2。(2)(2)電解質(zhì)溶液換為電解質(zhì)溶液換為NaOHNaOH溶液時(shí)，溶液時(shí)，MgMg不能與不能與NaOHNaOH溶液自溶液自發(fā)的進(jìn)行反應(yīng)，而發(fā)的進(jìn)行反應(yīng)，而AlAl是兩性金屬，能

11、與是兩性金屬，能與NaOHNaOH溶液反應(yīng)，溶液反應(yīng)，所以該原電池裝置中，所以該原電池裝置中，AlAl作負(fù)極，作負(fù)極，MgMg作正極，再結(jié)合是作正極，再結(jié)合是否共存原則，相應(yīng)的電極反應(yīng)式：負(fù)極：否共存原則，相應(yīng)的電極反應(yīng)式：負(fù)極：AlAl4OH4OH3e3e=AlO=AlO2 22H2H2 2O O，正極：，正極：2H2H2 2O O2e2e=H=H2 22OH2OH。【答案答案】 (1)負(fù)極：負(fù)極：Mg2e=Mg2正極：正極：2H2e=H2(2)負(fù)極：負(fù)極：2Al8OH6e=2AlO24H2O正極：正極：6H2O6e=3H26OH(2)書(shū)寫(xiě)技巧書(shū)寫(xiě)技巧列物質(zhì)、標(biāo)得失；列物質(zhì)、標(biāo)得失；選離子、

12、配電荷；選離子、配電荷；配個(gè)數(shù)、配個(gè)數(shù)、巧用水；巧用水；兩式加、驗(yàn)總式。兩式加、驗(yàn)總式。強(qiáng)調(diào)：負(fù)極：還原劑強(qiáng)調(diào)：負(fù)極：還原劑ne=氧化產(chǎn)物氧化產(chǎn)物正極：氧化劑正極：氧化劑ne=還原產(chǎn)物還原產(chǎn)物電解質(zhì)溶液中的離子電解質(zhì)溶液中的離子(如如H、OH)和水等，如氧化和水等，如氧化(或還原或還原)產(chǎn)物能與之發(fā)生反應(yīng)，則其一般書(shū)寫(xiě)在電池產(chǎn)物能與之發(fā)生反應(yīng)，則其一般書(shū)寫(xiě)在電池反應(yīng)式中。反應(yīng)式中。3復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法復(fù)雜電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)方法(1)首先確定總反應(yīng)。首先確定總反應(yīng)。(2)根據(jù)化學(xué)反應(yīng)確定原電池的正、負(fù)極。根據(jù)化學(xué)反應(yīng)確定原電池的正、負(fù)極。(3)由反應(yīng)物和生成物結(jié)合電解質(zhì)溶液寫(xiě)出負(fù)極的電極由反

13、應(yīng)物和生成物結(jié)合電解質(zhì)溶液寫(xiě)出負(fù)極的電極反應(yīng)式，如反應(yīng)式，如4價(jià)的價(jià)的C在酸性溶液中以在酸性溶液中以CO2形式存在，形式存在，在堿性溶液中以在堿性溶液中以CO3 2形式存在。形式存在。二、原電池原理的應(yīng)用二、原電池原理的應(yīng)用1加快化學(xué)反應(yīng)速率加快化學(xué)反應(yīng)速率理論上，氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池，因有理論上，氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池，因有電流產(chǎn)生，加快了電子的轉(zhuǎn)移，從而加快了化學(xué)反應(yīng)電流產(chǎn)生，加快了電子的轉(zhuǎn)移，從而加快了化學(xué)反應(yīng)速率。如：實(shí)驗(yàn)室利用速率。如：實(shí)驗(yàn)室利用Zn與稀與稀H2SO4反應(yīng)制取反應(yīng)制取H2時(shí)，時(shí)，稀稀H2SO4中滴入幾滴中滴入幾滴CuSO4溶液，從而加快了溶液，從而加快了

14、H2的逸的逸出。出。2比較金屬的活潑性比較金屬的活潑性 根據(jù)溶解根據(jù)溶解(或質(zhì)量減輕或質(zhì)量減輕)的為負(fù)極，質(zhì)量增加的為負(fù)極，質(zhì)量增加(或或產(chǎn)生氣泡產(chǎn)生氣泡)的為正極，結(jié)合負(fù)極活潑性正極活潑性，的為正極，結(jié)合負(fù)極活潑性正極活潑性，便可作出結(jié)論。便可作出結(jié)論。3用于金屬的防護(hù)用于金屬的防護(hù) 使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。使被保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。例如，要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可例如，要保護(hù)一個(gè)鐵質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負(fù)極。4設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源設(shè)計(jì)制作化學(xué)電源設(shè)計(jì)原電池

15、時(shí)要緊扣原電池的構(gòu)成條件。具體方設(shè)計(jì)原電池時(shí)要緊扣原電池的構(gòu)成條件。具體方法是：法是：(1)首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)；首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)；(2)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)根據(jù)原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。找出正、負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。電極材料的選擇電極材料的選擇在原電池中，選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極，在原電池中，選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為負(fù)極，并且原電池的電極必須導(dǎo)電，電池中的負(fù)極必須能并且原電池的電極必須導(dǎo)電，電池中的負(fù)極必須能夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)溶液的選擇電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)電解質(zhì)溶液中溶解的其他物質(zhì)(如空氣中的氧氣如空氣中的氧氣)能與能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。但如果兩個(gè)半反應(yīng)