專題五：電化學及其應用

1、專題五：專題五：電化學及其應用電化學及其應用龍南中學 楊忠琴2016年10月8日1原電池2化學電源4金屬的電化學腐蝕與防護電化學基礎3電解池氧化還原反應化學能轉化為電能，自發(fā)進行電能轉化為化學能，外界能量推動知識結構知識結構要解決的問題：要解決的問題：1. 什么是什么是原電池原電池？2. 原電池的原電池的工作原理？工作原理？（電子的流向、電流的流向、離子的流向、（電子的流向、電流的流向、離子的流向、形成條件、電極的判斷、電極反應的寫法）形成條件、電極的判斷、電極反應的寫法）一、原電池一、原電池原電池及其工作原理：原電池及其工作原理：1.定義：定義： 化學能轉化為電能的裝置為原電池?；瘜W能轉化為

2、電能的裝置為原電池。從理論上說，任何一個自發(fā)的氧化還原反應從理論上說，任何一個自發(fā)的氧化還原反應均可設計成原電池；均可設計成原電池；2 2. . 原電池的形成條件原電池的形成條件（4）形成閉合回路形成閉合回路。（兩電極用導線連接（兩電極用導線連接，或接觸或接觸。）。） （1）能自發(fā)地發(fā)生的氧化還原反應能自發(fā)地發(fā)生的氧化還原反應： 電極和電解質溶液電極和電解質溶液 兩電極上分別有還原劑和氧化劑（燃料電池）兩電極上分別有還原劑和氧化劑（燃料電池）（2）電解質溶液電解質溶液： 參與電極反應或構成內電路參與電極反應或構成內電路（3）兩導體作電極兩導體作電極： 活動性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導

3、活動性不同的金屬（或一種金屬和一種非金屬導 體石墨）。體石墨）。 兩不活潑的導體石墨或兩不活潑的導體石墨或Pt等。（燃料電池電極）等。（燃料電池電極）氧化反應氧化反應Zn-2e=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質電解質溶液溶液鹽橋鹽橋失失e，沿導線傳遞，有電流產生，沿導線傳遞，有電流產生還原反應還原反應2H+2e- =H2陰離子陰離子陽離子陽離子總反應：總反應：負極負極正極正極 2H+2e- =H2Zn-2e- =Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(離子方程式）離子方程式）（化學方程式）（化學方程式）電極反應電極反應正極：正極：負極：負極：（氧化反應）（氧化

4、反應）（還原反應）（還原反應）陽離子陽離子外電路外電路內電路內電路3.原電池的工作原理：原電池的工作原理：例例1. 下列哪幾個裝置能形成原電池下列哪幾個裝置能形成原電池？CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNnZCu4OS2Cu CuSO41.1.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與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，此金屬是鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是( )( )A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.

5、Cu2.2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質溶液的溶液的 pH( )pH( )A.A.不變不變 B B先變大后變小先變大后變小 C C逐漸變大逐漸變大 D.D.逐漸變小逐漸變小C練習：練習：3.3.市場上出售的市場上出售的“熱敷袋熱敷袋”，其主要成分是：，其主要成分是：鐵屑、炭粉、木屑與少量鐵屑、炭粉、木屑與少量NaClNaCl、水、水等。它在使等。它在使用之前，需要塑料袋與空氣隔絕。使用時開啟用之前，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。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。當使

6、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？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。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？氯化鈉又起了什碳粉的主要作用是什么？氯化鈉又起了什么作用？么作用？(1) 熱敷袋使用時，為什么會放出熱量？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。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。利用鐵被氧氣氧化時放熱反應所放出的熱量。負極：負極：2Fe - 4e- = 2Fe2+正極：正極：O2+2H2O + 4e- = 4OH-總

7、反應：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碳粉的主要作用是什么？氯化鈉又起了什么作用？用？碳粉的主要作用是和鐵粉、氯化鈉溶液一起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。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。氯化鈉溶于水，形成了電解質溶液。4.雙液原電池的工作原理雙液原電池的工作原理（）鹽橋中裝有飽和的（）鹽橋中裝有飽和的KCl溶液和瓊脂制溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出 （3）雙液原電池）雙液原電池的優(yōu)點：的優(yōu)點：能產生持續(xù)、穩(wěn)

8、定的電流。能產生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。（）（）鹽橋的作用是什么鹽橋的作用是什么？形成閉合回路以及平衡電荷。鹽橋內可提供定向移動的陰陽離子，使由它連接的兩溶液保持電中性，鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉移，使鋅的溶解和銅的析出過程得以繼續(xù)進行。 導線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內電路。利用反應利用反應Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，設計，設計一個單液原電池，一個雙液原電池（使用鹽一個單液原電池，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。橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應。 (+)(-) G Zn Pt FeCl3溶液溶液負極（

9、負極（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應）（氧化反應）正極（正極（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（還原反應）（還原反應）(+)(-)鹽橋鹽橋Zn C ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 5.原電池的原電池的設計設計6.電極的判斷及電極反應式的書寫電極的判斷及電極反應式的書寫Mg AlA稀硫酸溶液稀硫酸溶液NaOHNaOH溶液溶液 負極：負極：2Al+8OH- -6e- = 2AlO2-+4H2O 總反應：總反應：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2正極：正極：6H2O+6e- = 3H2+6OH-1、化學電池有三大類型：、化學電池有三大類型： 、 、

10、 . 一次性電池一次性電池 二次電池二次電池 燃料電池燃料電池 2、特點：、特點：一次電池：不可充電，一次電池：不可充電， 如干電池（又稱為鋅錳電池，是最早使用的化學電池）如干電池（又稱為鋅錳電池，是最早使用的化學電池）二次電池：可循環(huán)利用，二次電池：可循環(huán)利用， 放電過程是將放電過程是將 能轉化為能轉化為 能；能； 充電過程是將充電過程是將 能轉化為能轉化為 能。能。燃料電池：可不斷充入氧化劑、還原劑連續(xù)使用，燃料電池：可不斷充入氧化劑、還原劑連續(xù)使用， 最理想的燃料是最理想的燃料是 。a.產物為水，無污染產物為水，無污染b.與其它能源比，反應相同質量，放出能量多與其它能源比，反應相同質量，

11、放出能量多c.來源廣來源廣化學化學 電電 電電 化學化學H2 二、發(fā)展中的化學電源常見的化學電池常見的化學電池1.干電池干電池(一次性電池一次性電池)電極電極: :ZnZn為負極為負極, ,碳棒為正極碳棒為正極電解液電解液：NHNH4 4ClCl和和MnO2電極總方程式：電極總方程式： ZnZn+ +2NH2NH4 4+ + ZnZn2 2+ +2NH2NH3 3 + H+ H2 2負極負極(Zn):(Zn):ZnZn2e2e- - ZnZn2 2正極正極(C)(C)：2NH2NH4 4+ + + 2e + 2e- - 2NH 2NH3 3 + H+ H2 2(1)鋅錳干電池(使用壽命短，易泄

12、漏使用壽命短，易泄漏)MnOMnO2 2吸收產生的吸收產生的H H2 2：2MnO2MnO2 2 + H + H2 2 Mn Mn2 2O O3 3 + H+ H2 2O OZn2+吸收產生的吸收產生的NH3：Zn2+4NH3 Zn(NH3)42+2Zn+4NH2Zn+4NH4 4Cl+4MnOCl+4MnO2 2Zn(NHZn(NH3 3) )4 4ClCl2 2+ZnCl+ZnCl2 2+2Mn+2Mn2 2O O3 3+2H+2H2 2O O（2 2）堿性鋅錳干電池）堿性鋅錳干電池: :電極電極: :電解液電解液：負極：負極： 正極：正極：總反應：總反應：Zn + 2OHZn + 2OH

13、- - - 2e- 2e- - Zn(OH) Zn(OH)2 22MnO2MnO2 2 + H+ H2 2O + 2eO + 2e- - Mn Mn2 2O O3 3+2OH+2OH- -Zn + 2MnOZn + 2MnO2 2 + H+ H2 2O O Zn(OH)Zn(OH)2 2+ Mn+ Mn2 2O O3 3NHNH4 4ClCl換成濕的換成濕的KOHKOHZnZn為負極為負極, ,碳棒為正極碳棒為正極(3)(3)銀鋅電池（紐扣式電池）銀鋅電池（紐扣式電池）ZnZn為負極為負極, Ag, Ag2 2O O為正極為正極 電解液電解液: KOH: KOH溶液溶液電極反應式電極反應式:

14、: 負極負極: : 正極正極: :總反應式總反應式: : ZnZn2OH2OH2e2e- - Zn(OH)Zn(OH)2 2AgAg2 2O OH H2 2O O2e2e- - 2Ag2Ag2OH2OH- -ZnZnAgAg2 2O OH H2 2O O2Ag2AgZn(OH)Zn(OH)2 2(4)(4)海水電池海水電池4Al+3O2+6H2O 4Al(OH)3 思考思考 指出該電池的正、負極材料、寫出正、負極反指出該電池的正、負極材料、寫出正、負極反應式和總反應式。應式和總反應式。負極：負極：正極：正極：總反應：總反應：（AlAl）：）：4Al-12e- 4Al-12e- 4Al 4Al3

15、+3+（石墨）（石墨）3O3O2 2+6H+6H2 2O+12eO+12e 12OH 12OH19911991年我國首創(chuàng)的以鋁年我國首創(chuàng)的以鋁空氣空氣海水組成的新型電池，海水組成的新型電池，可用于航標燈中?？捎糜诤綐藷糁小?2.2.充電電池充電電池（又稱二次電池，能夠重復使用）（又稱二次電池，能夠重復使用）(1)(1)鉛蓄電池鉛蓄電池: :電極：電極：PbPb為負極為負極, PbO, PbO2 2為正極為正極. .電解液電解液: : 30%30%的的H H2 2SOSO4 4溶液溶液電極反應式電極反應式: : （正負極反應書寫沉淀不用寫（正負極反應書寫沉淀不用寫）負極：負極：正極正極: :總電

16、池反應總電池反應: :放電時：放電時：為原電池為原電池PbPbSOSO4 42-2-2e2e- -PbSOPbSO4 4PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 22e2e- -PbSOPbSO4 42H2H2 2O OPbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 42PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O陰極陰極(Pb)(Pb)： PbSOPbSO4 4 2e2e- - PbPbSOSO4 42-2-陽極陽極(PbO(PbO2 2) )：PbSOPbSO4 42H2H2 2O O2e2e- -PbOPbO2 24H4HSOSO4 42 2總電解反應總電解反應: : 2PbSO2

17、PbSO4 42H2H2 2O = PbOO = PbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4通電通電充電時：充電時：為電解池為電解池PbOPbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4 2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O O放電放電充電充電 2PbSO2PbSO4 42H2H2 2O PbOO PbO2 2PbPb2H2H2 2SOSO4 4放電放電充電充電 (2)鎳鎘充電電池：鎳鎘充電電池：負極：負極：正極：正極：電解質：電解質：CdNiO(OH)KOH應用：應用：可重復使用可重復使用500次以上，體次以上，體積??；但積??；但鎘有致癌作用鎘有致癌作用,如不回收，如不回收，會產

18、生嚴重污染會產生嚴重污染;廣泛用于收錄機、廣泛用于收錄機、無線對講機、電子閃光燈、電動無線對講機、電子閃光燈、電動剃須刀等剃須刀等.鎳鎳鎘鎘電電池池鎘有致癌作用，有被鎘有致癌作用，有被鎳氫電池鎳氫電池取代的趨勢。取代的趨勢。總反應式：總反應式：2NiO(OH) + Cd + 2H2O 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2放電放電充電充電負極：負極： Cd - 2e2e- - +2OH- - = Cd(OH)2正極：正極： 2NiO(OH) + 2e2e- - +2H2O = 2Ni(OH)2(3)(3)鋰離子電池鋰離子電池特點：特點：用途：用途：負極：正極：總反應：（綠色電池）（綠色電池）高能

19、電池，質量輕，貯存時間長等。高能電池，質量輕，貯存時間長等。現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像現(xiàn)已成為筆記本電腦、移動電話、攝像機、手表、機、手表、心臟起搏器心臟起搏器等低功耗電器的等低功耗電器的主流。主流。2Li-2e = 2Li+I2+2e = 2I2Li+I2=2LiI注意：正極經(jīng)常因為注意：正極經(jīng)常因為電解質和電極材料而電解質和電極材料而變化，但是負極是固變化，但是負極是固定的，要記住負極反定的，要記住負極反應！應！3、燃料電池、燃料電池 燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質全燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質全部貯藏在電池內，而是在工作時，不斷從外部貯藏在電池內，而是在工作時，不斷從外界輸

20、入，同時將電極反應產物不斷排出電池。界輸入，同時將電極反應產物不斷排出電池。可供選擇的燃料很多，如可供選擇的燃料很多，如:氫氣、烴類、肼、甲醇、氨、氫氣、烴類、肼、甲醇、氨、煤氣等液態(tài)或氣態(tài)的燃料煤氣等液態(tài)或氣態(tài)的燃料。（1）氫氧）氫氧燃料電池燃料電池電極電極:Pt制作的惰性電極制作的惰性電極介質介質電池反應：電池反應： 2H2 + = 2H2O 中性中性負極負極正極正極酸性酸性負極負極 正極正極堿性堿性負極負極正極正極2H2 - 4e- = 4H+O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O2H2 +4OH- 4e- =

21、4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-氫氧燃料電池在不同電解質時的電極反應氫氧燃料電池在不同電解質時的電極反應一定要會判斷：酸性有一定要會判斷：酸性有H+ (肯定沒肯定沒OH- ）；）； 堿性有堿性有OH- (肯定沒肯定沒 H+ ）（2）CH4燃料電池燃料電池酸酸性性總反總反應應負極負極 正極正極堿堿性性總反總反應應負極負極正極正極CH4 + 10OH- - 8e-CO32- + 7H2O2O2 + 4H2O + 8e-8OH- CH4 + 2O2 + 2KOHK2CO3 + 3H2O CH4 + 2O2 CO2 + 2H2OCH4 - 8e-+2H2OCO2 + 8H+2O2

22、+ 8H+ + 8e-= 4H2O1電極反應式的書寫電極反應式的書寫(1)負極反應式的書寫負極反應式的書寫活潑金屬作負極時，電極本身被氧化：活潑金屬作負極時，電極本身被氧化：若生成的陽離子不與電解質溶液反應，若生成的陽離子不與電解質溶液反應，其產物可其產物可直接寫為金屬陽離子，直接寫為金屬陽離子，如：如：Zn2eZn2，Cu2eCu2。若生成的金屬陽離子與電解質溶液反應若生成的金屬陽離子與電解質溶液反應，其電極反應，其電極反應 式為兩反應合并后的反應式式為兩反應合并后的反應式如：如：MgAl(NaOH)原電池，原電池，負極反應式為：負極反應式為：2Al6e8OH 2 2AlO22H2O鉛蓄電池

23、負極反應式：鉛蓄電池負極反應式：Pb2e SO42PbSO4。電極反應式、原電池反應式的書寫電極反應式、原電池反應式的書寫(2)正極反應式的書寫正極反應式的書寫首先判斷在正極發(fā)生反應的物質。首先判斷在正極發(fā)生反應的物質。a. 當當負極材料與電解質溶液能發(fā)生自發(fā)的化學負極材料與電解質溶液能發(fā)生自發(fā)的化學反應時，反應時，在正極上發(fā)生電極反應的物質是電解質溶在正極上發(fā)生電極反應的物質是電解質溶液中的某種粒子；液中的某種粒子；b. 當負極材料與電解質溶液不能發(fā)生自發(fā)的化當負極材料與電解質溶液不能發(fā)生自發(fā)的化學反應時，學反應時，在正極上發(fā)生反應的物質是溶解在電解在正極上發(fā)生反應的物質是溶解在電解質溶液中

24、的質溶液中的O2。負極本身不反應時負極本身不反應時，常見書寫方法為：，常見書寫方法為：氫氧氫氧(酸性酸性)燃料電池，負極反應式為：燃料電池，負極反應式為：H22e 2H氫氧氫氧(堿性堿性)燃料電池，負極反應式為：燃料電池，負極反應式為：H22e2OH2H2O2原電池反應式的書寫原電池反應式的書寫兩電極反應式，得失電子數(shù)相等時，將兩電極反兩電極反應式，得失電子數(shù)相等時，將兩電極反應式相加即得原電池反應式。應式相加即得原電池反應式。然后再根據(jù)具體情況寫出正極反應式，在書寫然后再根據(jù)具體情況寫出正極反應式，在書寫時也要考慮正極反應產物是否與電解質溶液反應的問時也要考慮正極反應產物是否與電解質溶液反應

25、的問題，若反應也要書寫疊加式。題，若反應也要書寫疊加式。如：氫氧如：氫氧(酸性酸性)燃料電池，正極反應式為：燃料電池，正極反應式為：O24e4H 2H2O氫氧氫氧(堿性堿性)燃料電池，正極反應式為：燃料電池，正極反應式為：O24e2H2O 4OH1. 有人設計出利用有人設計出利用CH4和和O2的反應，用鉑電極在的反應，用鉑電極在KOH溶液中構成原電池。電池的總反應類似于溶液中構成原電池。電池的總反應類似于CH4在在O2中中燃燒，則下列說法正確的是燃燒，則下列說法正確的是 ( ) 每消耗每消耗1molCH4可以向外電路提供可以向外電路提供8mole- 負極上負極上CH4失去電子，電極反應式：失去

26、電子，電極反應式： CH4 + 10 OH- 8e- = CO32- + 7 H2O 正極上是正極上是O2獲得電子，電極反應式為：獲得電子，電極反應式為： O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH- 電池放電后，溶液電池放電后，溶液pH升高升高 A. B. C. D. A 三、電解池三、電解池(1)直流電源直流電源(2)兩個電極（活性或惰性）兩個電極（活性或惰性）(3)電解質溶液（或熔融電解質）電解質溶液（或熔融電解質）(4)閉合回路閉合回路 1.概念：概念：電能轉化為化學能的裝置為電解池，電能轉化為化學能的裝置為電解池，它是一個它是一個非自發(fā)非自發(fā)的氧化還原反應。的氧化還原反應。2.

27、構成條件：構成條件：3.3.電極名稱：電極名稱：與電源負極相連的電極為與電源負極相連的電極為陰極陰極與電源正極相連的電極為與電源正極相連的電極為陽極陽極4.帶電粒子定向移動方向帶電粒子定向移動方向：“負極出電子，電子回正極負極出電子，電子回正極”電解池電解池發(fā)生得電子發(fā)生得電子的還原反應的還原反應發(fā)生失電子發(fā)生失電子的氧化反應的氧化反應例例1.1.判斷下列裝置的性質、現(xiàn)象、產物判斷下列裝置的性質、現(xiàn)象、產物1.通電前，溶液中有哪些離子？通電前，溶液中有哪些離子？運動情況如何？運動情況如何？思考3.3.當離子定向移動到電極表面時，發(fā)生的是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？什么類

28、型的反應？2.2.通電時，離子的運動情況有什么改變？通電時，離子的運動情況有什么改變？CuCl2 = Cu2+ + 2Cl- H2O H+ + OH- 陽離子：陽離子：Cu2+、H+ 移向陰極移向陰極陰離子：陰離子：SO42-、OH-移向陽極移向陽極 無規(guī)則運動無規(guī)則運動定向運動定向運動氧化還原反應氧化還原反應4.離子放電順序離子放電順序活潑金屬陽極活潑金屬陽極S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根含氧酸根（1）陽極上（氧化反應）陽極上（氧化反應）(2)陰極上（還原反應）陰極上（還原反應）無論是惰性電極還是金屬電極都不參與電極反應，發(fā)無論是惰性電極還是金屬電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的

29、陽離子。陰極上放電順序是：生反應的是溶液中的陽離子。陰極上放電順序是：上述順序基本上是金屬活動性順序，越活潑的金屬上述順序基本上是金屬活動性順序，越活潑的金屬其陽離子越難得到電子，但其陽離子越難得到電子，但FeFe3+3+氧化性較氧化性較CuCu2+2+強。強。K+ Ca2+Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+H+（濃度（濃度?。┬。〧e2+ Sn2+Pb2+H+（濃度大）（濃度大）Cu2+Fe3+Hg2+Ag+陰離子放電（失電子）能力：陰離子放電（失電子）能力：逐漸減弱逐漸減弱分析電解反應的一般思路分析電解反應的一般思路（惰性電極電解時）（惰性電極電解時）明確溶液中存在哪些離子明確溶液中存在

30、哪些離子根據(jù)陽極氧化，陰極還原分析得出產物根據(jù)陽極氧化，陰極還原分析得出產物陰陽兩極附近有哪些離子陰陽兩極附近有哪些離子說出下列裝置中電解池的陰陽極，寫出電極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。反應式及總反應的化學方程式、離子方程式。陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：2Cl- - 2e- = Cl2 2H+2e- = H2 2HCl = H2HCl = H2 +Cl+Cl2 通電通電2H2H+2Cl+2Cl- = H = H2 +Cl+Cl2 通電通電（二）電極反應書寫及電解類型（二）電極反應書寫及電解類型HCl溶液溶液1.分解溶質型分解溶質型

31、：CuCl2 HCl 陽極：陽極：陰極：陰極：4H+ + 4e- = 2H2 H2SO4溶液溶液2H2O = 2H2 + O2 通電通電總反應：總反應：4OH- - 4e- = 2H2O + O2 4H + 4e - = 2H2 NaOH溶液溶液陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：2H2O = = 2H2 + O2 通電通電4OH- - 4e- = 2H2O + O2 2.電解水型電解水型 ：NaOH H2SO4 Na2SO4陽極：陽極：陰極陰極：4H + 4e - = 2H2 總反應：總反應：Na2SO4溶液溶液2H2O = 2H2 +O2 通電通電4OH- - 4e- = 2H2O+O

32、2 陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：2Cl- - - 2e- = Cl2 2H+ + 2e- = H2 2NaCl+2H2O = = = 2NaOH + H2 +Cl2 通電通電2Cl-+2H2O = 2OH- + H2 +Cl2 通電通電3.放氫生堿型放氫生堿型 ：NaCl KBr陽極：陽極：4OH- - 4e- = 2H2O + O2 陰極陰極：Cu 2+ 2e -= Cu2CuSO4+2H2O = 2H2 SO4+O2 +2Cu 通電通電總反應：總反應：2Cu2+2H2O = 4H+O2 +2Cu 通電通電4.放氧生酸型放氧生酸型 ：CuSO4 AgNO3（1）電解時，只生成）電

33、解時，只生成H2而不生成而不生成O2，則溶，則溶液的液的pH 。 （2）電解時，只生成）電解時，只生成O2而不生成而不生成H2，則溶，則溶液的液的pH 。（3）電解時，既生成）電解時，既生成H2又生成又生成O2，則實際，則實際為電解水。為電解水。若為酸性若為酸性 pH ，若堿性溶液，則溶液的若堿性溶液，則溶液的pH ，若為中性，則若為中性，則pH 。增大增大減小減小減小減小增大增大不變不變（三）電解過程中溶液pH的變化規(guī)律電解池與原電池的比較電解池與原電池的比較內容內容原電池原電池電解池電解池電極電極規(guī)定規(guī)定電極電極反應反應電子移電子移動方向動方向能量能量轉變轉變較活潑金屬做負極較活潑金屬做負

34、極陰極：連接電源負極陰極：連接電源負極的一極的一極負極發(fā)生氧化反應負極發(fā)生氧化反應陽極氧化陽極氧化負極流向正極負極流向正極陽極流向陰極陽極流向陰極化學能變?yōu)殡娔芑瘜W能變?yōu)殡娔茈娔茏優(yōu)榛瘜W能電能變?yōu)榛瘜W能例例.用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是（ ）A.電解稀硫酸溶液，實質上是電解水，故溶電解稀硫酸溶液，實質上是電解水，故溶液液pH不變不變B.電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗OH，故溶，故溶液液pH減小減小C.電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為產物的物質的量之比為1:2D.電解氯化

35、銅溶液，在陰極上和陽極上析出電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產物的物質的量之比為產物的物質的量之比為1:1D想一想？ 如果要在某鐵制品表面鍍上一層銀，如果要在某鐵制品表面鍍上一層銀，請你選擇合適的電極材料和電鍍液，并寫請你選擇合適的電極材料和電鍍液，并寫出電極反應方程式。出電極反應方程式。 陰極陰極某鐵制品某鐵制品 陽極陽極金屬銀金屬銀 電鍍液電鍍液含有硝酸銀的溶液含有硝酸銀的溶液陽極：陽極：Ag = Ag+ +e- 陰極：陰極：Ag+e = Ag電解原理的應用電解原理的應用-電鍍電鍍1. 1. 定義：定義：利用電解原理在某些金屬的表面鍍上利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是

36、合金的過程。一薄層其它金屬或是合金的過程。2. 2. 目的：目的：4. . 電鍍的特點：電鍍的特點：3. 3. 電鍍材料的選擇：電鍍材料的選擇：陰極陰極鍍件鍍件電鍍液電鍍液含有鍍層金屬離子的溶液含有鍍層金屬離子的溶液陽極陽極鍍層金屬鍍層金屬 使金屬增強抗腐蝕的使金屬增強抗腐蝕的能力，增加美觀和表面硬度。能力，增加美觀和表面硬度。1 1）陽極本身參加電極反應陽極本身參加電極反應2 2）電解質溶液的濃度保持不變電解質溶液的濃度保持不變電解原理的應用電解原理的應用-銅的電解精煉銅的電解精煉陽極：陽極：Cu Cu = Cu Cu2+2+ +2e-陰極：陰極：CuCu2+2+ 2e+ 2e- - = C

37、u Cu 雜質比銅活潑的雜質比銅活潑的ZnZn、FeFe等：等：Zn Zn = ZnZn2+ 2+ + +2e- Fe Fe = Fe Fe2+ 2+ + +2e-活潑性在銅之后的銀、金等：活潑性在銅之后的銀、金等：還原性比銅差的，不能失去電子，它們以單還原性比銅差的，不能失去電子，它們以單質的形式留在溶液中，成為陽極泥。質的形式留在溶液中，成為陽極泥。電解質溶液硫酸銅的濃度略有減小。電解質溶液硫酸銅的濃度略有減小。答案答案(1)陰極精銅陰極精銅Cu22e=Cu陽極粗銅陽極粗銅Cu2e=Cu2CuSO4溶液溶液(2)Fe(3)4.48 L(4)1 mol/L14（08天津高考天津高考12 ）金

38、屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質，可用電解法制備高純等雜質，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（度的鎳，下列敘述正確的是（ ） （已知：氧化性（已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+）A陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式：陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式： Ni2+ + 2e = NiB電解過程中，陽極質量的減少與陰極質量的增加電解過程中，陽極質量的減少與陰極質量的增加 相等相等C電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+ 和和 Zn2+D電解后，電解槽底部的陽極泥中只有電解后，電解槽底部的陽極泥中

39、只有Cu和和PtD工業(yè)上利用這一反應，制取燒堿、氯氣和氫氣。工業(yè)上利用這一反應，制取燒堿、氯氣和氫氣。 通電2NaCl+2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2 氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)v （1 1）NaClNaCl溶液中溶液中,NaCl,NaCl電離出電離出 ，H H2 2O O電離出電離出 。 通電后，在電場的作用下，通電后，在電場的作用下， 向陰極移動，向陰極移動， 向陽極移動。向陽極移動。 在陽極，由于在陽極，由于 容易失去電子，被氧化生成容易失去電子，被氧化生成 。 陽極方程式：陽極方程式： ; ; 把濕潤的碘化鉀淀粉把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在陽極附近試紙放在陽極附近,產生氣體可以使?jié)?/p>

40、潤產生氣體可以使?jié)駶橩I淀粉試淀粉試 紙變藍色紙變藍色.（2 2）在陰極，由于）在陰極，由于 容易得到電子被還原生成容易得到電子被還原生成 使使H H2 2O O 電離向右移動，因此陰極電離向右移動，因此陰極 濃度增大濃度增大PHPH 。v 陰極方程式：陰極方程式： ,電解前向溶液中滴加酚電解前向溶液中滴加酚v酞酞, , 陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色.2Cl- - 2e- = Cl22H+ + 2e- = H2Na+、Cl-H+、OH-Cl-、OH-Cl-Cl2H+H2OH-增大增大Na+、H+氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)(2)避免生成物H2和Cl2混合,因為: .(1)避免Cl2

41、接觸NaOH溶液會反應,使產品不純,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混合遇火或遇強光爆炸解決解決方法:使用離子交換膜使用離子交換膜(1)(1)生產設備名稱：陽離子交換膜電解槽生產設備名稱：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。解槽隔成陰極室和陽極室。 (2)(2)離子交換膜的作用：離子交換膜的作用： a. a. 防止防止Cl2和和H2混合而引起爆炸混合而引起爆炸 b. b. 避免避免Cl2與與NaOH反應生成反應生成NaClO影響影響 N

42、aOH的產量。的產量。提示：提示：第二個問題：精制食鹽水第二個問題：精制食鹽水 由于粗鹽中含有泥沙、由于粗鹽中含有泥沙、Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO42等雜質，會在堿液中形成沉淀從而損壞離子等雜質，會在堿液中形成沉淀從而損壞離子交換膜，那么如何除去這些雜質呢？交換膜，那么如何除去這些雜質呢？3. 所有試劑只有過量才能除盡，你能設計一個所有試劑只有過量才能除盡，你能設計一個合理的順序逐一除雜嗎？合理的順序逐一除雜嗎？2. 用什么試劑除去用什么試劑除去Ca2+ 、Mg2+、 Fe3+ 、SO421. 用什么方法除去泥沙？用什么方法除去泥沙？泥沙泥沙、Na+、 Cl-、Mg2+、 Ca2

43、+、 Fe3+ 、SO42-Na+、 Cl-、 Mg2+、 Ca2+、 Fe3+ 、 SO42-NaNa+ +、ClCl- -、MgMg2+2+、CaCa2+2+、 FeFe3+3+ 、引引入入BaBa2+2+ Na+、 Cl-、 Ca2+ 、 Ba2+ 、引入引入OH-Na+、 Cl-、OH- 、引入引入CO32-Na+、 Cl-沉降沉降除泥沙除泥沙略過量略過量BaCl2 溶液溶液除除SO42-略過量略過量Na2CO3 溶液溶液除除Ca2+、Ba2+ 略過量略過量NaOH 溶液溶液除除Fe3+ 、Mg2+ 過濾，加適量過濾，加適量HCl溶液溶液調節(jié)調節(jié)PH 除除CO32- 、OH-電解原理的

44、應用電解原理的應用-電冶金電冶金（1 1）制取金屬鈉）制取金屬鈉電解熔融氯化鈉電解熔融氯化鈉陽極：陽極：2Cl - - 2e- = Cl2陰極：陰極：2Na+ + 2e- = 2Na總反應：總反應：通電2NaCl = 2Na + Cl2（2 2）制取金屬鋁）制取金屬鋁電解熔融氧化鋁電解熔融氧化鋁陽極：陽極：6O2- - 12e- = 3O2陰極：陰極：4Al3+ + 12e- = 4Al總反應：總反應： 通電通電注意：注意：反應過程中使用冰晶石反應過程中使用冰晶石(Na3AlF6)作為作為 熔劑，使熔劑，使Al2O3在較低的溫度下熔化在較低的溫度下熔化2Al2O3 = 4Al + 3O21. 金屬的腐蝕：金屬的腐蝕：金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液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。其體進行化學反應而腐蝕損耗的過程。其本質本質是金屬原子是金屬原子失去電子被氧化失去電子被氧化的過程的過程。化學腐蝕與電化腐蝕化學腐蝕與電化腐蝕化學腐蝕化學腐蝕電化腐蝕電化腐蝕條件金屬跟非金屬金屬跟非金屬單質直接接觸單質直接接觸不純金屬或合金跟不純金屬或合金跟電解質溶液接觸電解質溶液接觸現(xiàn)象無電流產生無電流產生有微弱電流有微弱電流產生產生本質金屬被氧化金屬被氧化較活潑金屬