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第二單元1-第二單元1-2.構(gòu)成原電池的條件(1)有兩個(gè)相連的電極。較活潑金屬作負(fù)極,較不活潑金屬或非金屬作正極。(3)在電極表面上能發(fā)生自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。(必定是放熱反應(yīng))(2)兩電極都接觸電解質(zhì)溶液(酸、堿、鹽)正極、負(fù)極、電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路一.原電池1.概念把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫原電池練習(xí)P11272-2.構(gòu)成原電池的條件(1)有兩個(gè)相連的電極。較活潑金屬作負(fù)極3、簡(jiǎn)單原電池的工作原理負(fù)極(鋅)電子流向與電流方向總反應(yīng)方程式:正極(銅)電子流向:負(fù)極(Zn)外電路正極(Cu)電流方向:正極(Cu)外電路負(fù)極(Zn)Zn-2e-=Zn2+(鋅板溶解,發(fā)生氧化反應(yīng))2H++2e-=H2(銅板上有氣泡,發(fā)生還原反應(yīng))Zn+2H+=Zn2++H2電極反應(yīng)離子流向:陽(yáng)離子正極陰離子負(fù)極Zn+H2SO4=ZnSO4+H23-3、簡(jiǎn)單原電池的工作原理負(fù)極(鋅)電子流向與電流方向總反電極電極材料反應(yīng)類型電子流動(dòng)方向負(fù)極正極較活潑的金屬較不活潑的金屬氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子流出電子流入4、正負(fù)極和電子流向的判斷4-負(fù)極正極較活潑的金屬較不活潑的金屬氧化反應(yīng)還原反應(yīng)電子流出電5.電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)(1)與總反應(yīng)式有關(guān)(2)與電解質(zhì)環(huán)境有關(guān)a與溶液的酸堿性有關(guān)(如+4價(jià)的C在酸性溶液中以CO2形式存在、在堿性溶液中以CO32-形式存在);
b
溶液中不存在O2-——在酸性溶液中H+它與結(jié)合成H2O、在堿性或中性溶液中它與H2O結(jié)合成OH-。(3)與題給信息有關(guān)具體書(shū)寫(xiě)方法1、確定正負(fù)極2、找出化合價(jià)的變化的一對(duì)離子3、通過(guò)添加H+(酸性)或OH-(堿性環(huán)境)配平電荷4、反應(yīng)相加得到總反應(yīng),總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)得到正極反應(yīng)、總反應(yīng)減去正極反應(yīng)得到負(fù)極反應(yīng)5-5.電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)(1)與總反應(yīng)式有關(guān)具體書(shū)寫(xiě)方法5-對(duì)于下列裝置中的反應(yīng),寫(xiě)出相應(yīng)的電極反應(yīng)式并注明反應(yīng)類型:(1)甲裝置中,Zn極:Ag極:(2)乙裝置中,Cu極:Ag極:(3)丙裝置中,F(xiàn)e極:C極:(4)丁裝置中,Pt極:Fe極:6-對(duì)于下列裝置中的反應(yīng),寫(xiě)出相應(yīng)的電極反應(yīng)式并注明反應(yīng)類型:負(fù)極:2Al+8OH--6e-=2AlO2-+4H2O正極:6H2O+6e-=3H2↑+6OH-
總:Cu+4H++2NO3-=2NO2↑+Cu2++2H2O負(fù)極:Cu—2e-=Cu2+正極:4H++2NO3-+2e-=2NO2↑+2H2O總:2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2
↑7-總:Cu+4H++2NO3-=2NO2↑+Cu6、設(shè)計(jì)原電池(1)[拓展]請(qǐng)結(jié)合組成原電池的條件,將氧化還原反應(yīng):Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。1、電解液:
。2、電極材料:正極
,負(fù)極
。3、電極反應(yīng)式:負(fù)極:.正極:.8-6、設(shè)計(jì)原電池1、電解液:5、設(shè)計(jì)原電池(2)[拓展]設(shè)計(jì)一個(gè)原電池,其原電池反應(yīng)為:Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2寫(xiě)出電極名稱和電極反應(yīng)式。1、電解液:
。2、電極材料:正極
,負(fù)極
。3、電極反應(yīng)式:負(fù)極:.正極:.練習(xí)P11289-5、設(shè)計(jì)原電池1、電解液:二.化學(xué)電源一次電池(如干電池):用過(guò)后不能復(fù)原二次電池(如蓄電池):充電后能繼續(xù)使用燃料電池海水電池
10-二.化學(xué)電源一次電池(如干電池):用過(guò)后不能復(fù)原10-銀鋅電池—鈕扣電池
該電池使用壽命較長(zhǎng),廣泛用于電子表和電子計(jì)算機(jī)。其電極分別為Ag2O和Zn,電解質(zhì)為KOH溶液。發(fā)生反應(yīng)后生成Ag和ZnO,其電極反應(yīng)式為:
負(fù)極:Zn+2OH--2e-
=
ZnO+H2O
正極:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-一、干電池——一次電池銀鋅扭扣電池總反應(yīng)式為:Zn+
Ag2O=
ZnO+2Ag11-銀鋅電池—鈕扣電池
該電池使用壽命較長(zhǎng),廣泛負(fù)極(鋅筒):Zn-2e-=Zn2+正極(石墨):2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O總反應(yīng):Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2OZn-Mn普通干電池12-負(fù)極(鋅筒):Zn-2e-=Zn2+Zn-Mn普通干電池1鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。正極材料為MnO2,負(fù)極材料為Zn,還原產(chǎn)物為MnOOH,電解質(zhì)是KOH溶液,總:Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH請(qǐng)寫(xiě)出電極反應(yīng)式并分析其工作原理。負(fù)極:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正極:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH
+2OH-
總反應(yīng):Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH堿性Zn-Mn干電池13-鋅錳堿性電池是一種新型的干電池。負(fù)極:Zn+2OH--2二、鉛蓄電池——二次電池1、電極材料及原料2、電解質(zhì)溶液3、電極反應(yīng)式:正極:PbO2
負(fù)極:PbH2SO4溶液負(fù)極(Pb):
Pb-2e-+SO42
-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正極(PbO2):PbO2+4H++SO42
-+2e-=PbSO4+2H2O總反應(yīng):14-二、鉛蓄電池——二次電池1、電極材料及原料正極:PbO2負(fù)極:Pb+SO42-=PbSO4+2e-正極:PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O電池總反應(yīng):Pb+PbO2+2SO42-+4H+=2PbSO4+2H2O陰極:PbSO4+2e-=Pb+SO42-陽(yáng)極:PbSO4+2H2O=PbO2+SO42-+4H++2e-
電池總反應(yīng):2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2SO42-+4H+鉛蓄電池的放電過(guò)程——原電池鉛蓄電池的充電過(guò)程——電解池放電充電2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4鉛蓄電池的充放電過(guò)程15-負(fù)極:Pb+SO42-=PbSO4+2e-陰極:PbSO
把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換器”優(yōu)點(diǎn):效率高、無(wú)污染,裝置可持續(xù)使用
燃料電池不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi),而是在工作時(shí),不斷從外界輸入,同時(shí)將電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池
三、新型燃料電池16-把能源中燃料燃燒反應(yīng)的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的“能量轉(zhuǎn)換燃料電池負(fù)極:2H2+4OH--4e-=4H2O
正極:O2+2H2O+4e-=4OH-
總反應(yīng):O2+2H2=2H2O常見(jiàn)的燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、鋁-空氣燃料電池、熔融鹽燃料電池等。如圖電池反應(yīng)17-燃料電池常見(jiàn)的燃料電池有氫氧燃料電池、甲烷燃料電池、鋁-空氣怎樣書(shū)寫(xiě)燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式?
書(shū)寫(xiě)步驟:(1)寫(xiě)出燃燒反應(yīng),根據(jù)電解液改寫(xiě)燃料電池總反應(yīng);(2)寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)式(一般較簡(jiǎn)單);(3)由燃料電池總反應(yīng)減去正極的電極反應(yīng)式得負(fù)極的電極反應(yīng)式。正極反應(yīng)一般為
①酸性介質(zhì)
②堿性介質(zhì)O2+4H++4e-=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-18-怎樣書(shū)寫(xiě)燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式?正極反應(yīng)一般為
①酸CH4、O2、NaOH組成的燃料電池1.燃燒總化學(xué)反應(yīng):
CH4+2O2→CO2+2H2O2.燃料電池總反應(yīng):
3.正極:4.負(fù)極:CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O19-CH4、O2、NaOH組成的燃料電池CH4+2OH-+2O甲醇燃料電池是由甲醇和氧氣及強(qiáng)堿電解質(zhì)溶液構(gòu)成的新型手機(jī)電池,電量可達(dá)現(xiàn)用鎳氫或鋰電池的十倍,可連續(xù)使用一個(gè)月才充一次電。據(jù)此回答:
(1)甲醇是
極,電極反應(yīng)式是:
;(2)電池反應(yīng)的離子方程式:
2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O.
負(fù)20-甲醇燃料電池是由甲醇和氧氣及強(qiáng)堿電解質(zhì)溶液構(gòu)成的新型手機(jī)電池固體燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng):2H2+O2=2H2O
負(fù)極正極負(fù)極
正極2H2-4e-=4H+
O2+4H+
+4e-=2H2O2H2-4e-+2O2-=2H2O
O2+4e-=2O2-
21-固體燃料電池介質(zhì)電池反應(yīng):2H2+O2=2H2O負(fù)四、海水電池1991年,我國(guó)首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為能源的新型電池,用作航海標(biāo)志燈。該電池以取之不的海水為電解質(zhì),靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而產(chǎn)生電流。這種海水電池的能量比“干電池”高20~50倍。電極反應(yīng)式為:負(fù)極:正極:電池總反應(yīng):4Al-12e-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3↓22-四、海水電池1991年,我國(guó)首創(chuàng)以鋁-空氣-海水為能源的新型三.電解原理及電解池
1.原理:使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰,陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng).2.電解池
定義:把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置構(gòu)成條件:與外加電源相連的兩個(gè)電極
有電解質(zhì)溶液
形成閉合回路3.電極名稱和電極反應(yīng)
與電源負(fù)極相連的電極叫陰極,與電源正極相連的電極叫陽(yáng)極。23-三.電解原理及電解池
1.原理:使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰,陰極:與電源負(fù)極相連,電子流入,發(fā)生還原反應(yīng)陽(yáng)極:與電源正極相連,電子流出,發(fā)生氧化反應(yīng)4.電極的判斷e-e-CC陰極陽(yáng)極電解質(zhì)溶液5.離子的流向陽(yáng)離子移向陰極陰離子移向陽(yáng)極24-陰極:與電源負(fù)極相連,陽(yáng)極:與電源正極相連,4.電極的判斷5.電極產(chǎn)物的判斷及電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)陽(yáng)極:先看電極后看溶液(1)活潑金屬電極:金屬電極失電子(除金和鉑)(2)惰性電極:溶液中陰離子失去電子,失電子能力為:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-陰極:溶液中陽(yáng)離子得電子,得電子能力為:
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)>Al3+>Mg2+>……25-5.電極產(chǎn)物的判斷及電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)陽(yáng)極:先看電極后看溶液25如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為:陽(yáng)極:4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極:4H++4e-=2H2↑總反應(yīng):2H2O==O2↑+2H2↑電解電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大,若要恢復(fù)原來(lái)的濃度,只需加入一定量的水即可。用惰性電極電解電解質(zhì)溶液規(guī)律(1)電解水型:26-如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液時(shí)其如電解鹽酸、CuCl2溶液等電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小,若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度,需加入一定量的溶質(zhì)(通入一定量的HCl氣體)陽(yáng)極:2Cl--2e-=Cl2↑陰極:2H++2e-=H2↑總反應(yīng):2HCl==Cl2↑+H2↑電解電解鹽酸(2)電解本身:27-如電解鹽酸、CuCl2溶液等電解后溶液中溶質(zhì)如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。陽(yáng)極:4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極:2Cu2++4e-=2Cu總反應(yīng):2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4
電解電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小,若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度,需加入一定量金屬氧化物。電解CuSO4溶液(3)放氧生酸型:28-如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。陽(yáng)極:4OH--如電解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小,若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度,需通入一定量的HCl氣體。陽(yáng)極(C):2Cl--2e-=Cl2↑陰極(C):2H++2e-=H2↑總反應(yīng):2NaCl+2H2O==2NaOH+Cl2↑+H2↑電解(4)放氫生堿型:29-如電解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。電解2、活潑金屬的冶煉(1)鈉的制?。?)鎂的制?。?)鋁的制取總反應(yīng)式:2NaCl2Na+Cl2↑總反應(yīng)式:MgCl2Mg+Cl2↑總反應(yīng)式:2Al2O32Al+3O2↑1、氯堿工業(yè)——電解飽和食鹽水總反應(yīng):2NaCl+2H2O==2NaOH+Cl2↑+H2↑電解6.電解原理的應(yīng)用30-2、活潑金屬的冶煉總反應(yīng)式:2NaCl3.電鍍銅(1)電鍍是利用電解原理在某些鍍件上鍍上一層其他金屬或合金的過(guò)程,是電解的一個(gè)重要應(yīng)用。(2)電鍍池的形成條件
陰極:待鍍金屬制品
陽(yáng)極:鍍層金屬
電鍍液:含有鍍層金屬陽(yáng)離子的可溶性鹽溶液
31-3.電鍍銅(1)電鍍是利用電解原理在某些鍍件上鍍上一鍍件銅氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象陽(yáng)極:陰極:銅變小有紅色固體產(chǎn)生反應(yīng)方程式Cu-2e-=Cu2+Cu2++2e-=Cu電鍍液的組成及酸堿性不會(huì)變化32-鍍件銅氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象陽(yáng)極:銅4、銅的電解精煉⑴、粗銅所含的雜質(zhì)Zn、Fe、Ni、Ag、Au等+純銅粗銅-CuSO4溶液⑵、粗銅的精煉以粗銅為陽(yáng)極,以純銅為陰極,以CuSO4溶液為電解液進(jìn)行電解陽(yáng)極:Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+
陰極:Cu2++2e-=Cu長(zhǎng)時(shí)間電解后必須補(bǔ)充電解液33-4、銅的電解精煉⑴、粗銅所含的雜質(zhì)Zn、Fe、Ni、Ag、A第三單元34-第三單元34-金屬陽(yáng)離子失e-氧化反應(yīng)化學(xué)腐蝕電化腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕(常見(jiàn)普遍)一、金屬腐蝕金屬原子2、金屬腐蝕的本質(zhì):金屬腐蝕的類型3、1、金屬腐蝕:是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)(氧化—還原)而腐蝕損耗的過(guò)程。35-金屬陽(yáng)離
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