电化学基础优秀课件１.ppt

,复习要求：正确区别原电池、电解池、电镀池的不同，掌握原电池、电解规律的应用及有关电解计算的方法和技巧。知识概括：一个反应：氧化还原反应两个转化：化学能和电能的相互转化三个条件：原电池、电解池的形成条件四个池子：原电池、电解池、电镀池、精炼池,一、原电池化学电源,内容：必修2P3946选修4P7178高考直通车P171176,2、原电池反应原理及工作原理:,Zn-2e-=Zn2+氧化反应,2H+2e-=H2还原反应,+,-,一、原电池原理及其应用,1、原电池概念：化学能转变为电能的装置,原电池反应原理：通过自发的氧化还原反应，把化学能转化为电能。,3、原电池形成的一般条件:,（1）两极,负极：,正极：,活动性强的金属，失电子，发生氧化反应,活动性较弱的金属或能导电的非金属（或化合物）,（2）有自由移动的带电粒子,（根据电解材料，可选择酸、碱、盐溶液作为组成的电解质溶液）,（溶液或浆状物）,（3）形成闭合回路,课本p71图41,（有活动性差）,一、仅有一电极材料参加反应,二、两电极材料均参加反应,如图所示，氢氧燃料电池两电极均由多孔碳组成。通入气体在电极表面放电，总反应式为:2H2+O2=2H2O，写出酸性和碱性介质中的电极反应式。,三、电极材料均不参加反应,原电池电极反应式的书写,（3）得失电子后生成的离子与溶液中的哪些微粒能反应。,基本的思路、方法：,（1）谁得电子（正极）,（2）谁失电子（负极）,例题：熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在6500C下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式。阳极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e-阴极反应式：_总反应式：_,原电池电极反应式的书写,（3）得失电子后生成的离子与溶液中的哪些微粒能反应。,技巧：注意抓住总反应方程式考虑。,基本的思路、方法,（1）谁得电子（正极）,（2）谁失电子（负极）,4、微粒变化,5、应用,（1）提供电源（能量）,（2）区别金属活性,（3）加快反应速率,（4）保护某些金属,题1的原电池中，PH会变小的是（），PH会变大的是（）。,思考：有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，请你用原电池的有关知识对该燃料电池进行分析。,再思考：有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中燃烧，则下列说法正确的是（）每消耗1molCH4可以向外电路提供8mole-负极上CH4失去电子，电极反应式为：CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O负极上是O2获得电子，电极反应式为：O2+2H2O+4e-=4OH-电池放电后，溶液PH不断升高。A.B.C.D.,A,二、电解原理及其应用,内容：选修4P8589高考直通车P176182,思考题：CuCl2溶液中存在的离子有：_,阴极：Cu2+2e-=Cu,阴极上有红色物质析出；阳极有黄绿气体产生。,阳极：2Cl-2e-=Cl2,（氧化反应）,（还原反应）,c(Cu2+)、,c(H+)不变,c(Cl-)、,c(OH-)不变,电解池,1、反应原理：使电流通过电解质溶液在阴、阳两极引起氧化还原反应。,电源（直流）,惰性电极（不发生反应）如：C、Pt、Au等,非惰性电极（Fe、Cu等金属）阳极反应，阴极不反应。,自由移动的带电粒子,3、电解池反应原理及工作原理:,Cl-2e-=Cl2氧化反应,Cu2+2e-=Cu还原反应,+,-,电解池反应原理：借助于电流引起氧化还原反应，把电能转变为化学能，电解法是最强有力的氧化还原手段。,电解质溶液的导电过程就是其电解过程,3、离子在电极上的放电顺序：,阳极：S2-I-Br-Cl-OH-SO42-,阴极：Ag+Cu2+H+Fe2+Zn2+,活性电极：金属阳极先失电子反应,AgNO3=Ag+NO3-,阴极：Ag+e-=Ag,微粒变化：PH、C(离子),阳极：4OH-4e-=2H2O+O2,电子守恒,电荷守恒,质量守恒,（电解的总反应式）,两极产物、溶液的微粒浓度变化,原电池和电解池的区别：1、原电池的原理是什么？负极：发生氧化反应（失电子）正极：发生还原反应（得电子）原电池正负极应根据氧化还原反应确定，活泼金属不一定是负极。原电池原理：通过自发的氧化还原反应，把化学能转化为电能。2、电解池的原理是什么？负极（e-）阴极（还原反应）（溶液中）阳离子正极（e-）阳极（氧化反应）（溶液中）阴离子电解原理：使电流通过电解质溶液在阴阳两极上被迫发生氧化还原反应，从而把电能转化化学能.,练习：用石墨作电极电解下列溶液后，溶液复原需加入的物质分别是：NaNO3（）HCl（）Cu(NO3)2（）NaCl（）KOH（）工作一段时间后溶液PH增大的是（）,H2O,通入HCl,CuO,通入HCl,H2O,思考题：用惰性电极电解时如何判断溶液的浓度变化？PH值变化？电解后怎样对溶液复原？注意电极反应及总反应的书写。,与区结合：与区结合：与区结合：与区结合：,电解本身型如CuCl2,放氢生碱型如NaCl,放氧生酸型如CuSO4、AgNO3,电解水型如Na2SO4H2SO4NaOH,惰性电极电解规律：,类型,电解水型,分解电解质型,放H2生碱型,放O2生酸型,电极反应特点,实例,电解对象,电解质浓度,PH,电解质溶液复原,“出什么加什么”(加入阴阳两极逸出或析出)物质所对应的化合物,有氢有氧增原性;无氢无氧减原性;有氢无氧增碱性;有氧无氢增酸性.,增大,减小,水,电解质本身,电解质和水,阴:4H+4e-=2H2阳:4OH-4e-=O2+2H2O,电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电,阴:水放H2生碱阳:电解质阴离子放电,阴:电解质阳离子放电阳:水放O2生酸,CuSO4,NaCl,CuCl2,HCl,NaOH,H2SO4,Na2SO4,1、某工厂电解车间的电极反应式是：Cu-2eCu2+；Cu2+2eCu（1）你认为该工厂生产何种产品？（2）该工厂还应用到_溶液NaClCuCl2CuSO4（3）画出原理简单装置图。,电镀铜、精炼铜,（三）电解原理应用,应用1:铜的电解精炼,粗铜（含Zn、Fe）,阳极：,Cu2e-=Cu2+,阴极：,Cu2+2e-=Cu,杂质比铜活泼的Zn、Fe等：,Zn2e-=Zn2+,Fe2e-=Fe2+,活泼性在铜之后的银、金等：,还原性比铜差的，不能失去电子，它们以单质的形式留在溶液中，成为阳极泥。,电解质溶液硫酸铜的浓度基本不变。,应用2:电镀,1、定义：,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。,2、装置,铜,镀件,硫酸铜溶液,阳极：,Cu2e-=Cu2+,阴极：,Cu2+2e-=Cu,4、电镀的结果，电解质溶液的浓度保持不变。,3、电镀材料的选择：,阴极镀件,电镀液含有镀层金属离子的溶液,阳极镀层金属,1、用两支惰性电极插入500mLCuSO4溶液中，通电电解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出的固体质量大约是：A、64mgB、32mgC、16mgD、128mg,C,问:此时要把溶液恢复到原来状态应该加_,CuO,不变,0.32g,Zn2eZn2+,Cu2+2eCu,3、怎样从粗盐水（含Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-）中制得精制食盐水？写出加入试剂顺序和相应的有关的离子方程式。,思考:氯碱工业中，饱和食盐水为何要精制？如何精制？电解食盐水时为什么NaOH在阴极区产生？,加试剂的顺序要求是：a、Na2CO3必须在BaCl2之后；b、加入盐酸在过滤之后。有多种选择:a、BaCl2、NaOH、Na2CO3、过滤、HCl；b、BaCl2、Na2CO3、NaOH、过滤、HCl；c、NaOH、BaCl2、Na2CO3、过滤、HCl。,3、上图是电解食盐水的装置，回答下列问题：（1）精制食盐水从_流入；出来的物质是，是，是（2）写出阴阳极的电极反应式和电解总反应式。（3）阳极室的_离子移动到阴极室,Cl2,H2,NaOH溶液,阴极：2H+2eH2,阳极：2Cl+2eCl2,Na+,思考题：有人说可以利用离子交换膜法，通过电解饱和硫酸钠溶液制取硫酸和烧碱，你认为可能吗？谈谈你的看法。,Flash课件,思考题：形成原电池、电解池的条件是什么？怎样区分原电池、电解池、电镀池和精炼池？原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源电解池、电镀池和精炼池的区分关键看阳极和电解质溶液。多池组合判断：无外电源：一池为原电池，其余为电解池有外电源：全部为电解池或电镀池、精炼池,金属的电化学腐蚀与防护,金属腐蚀实质：Mne-=Mn+（金属耗损）,类型：,条件：,反应：,实例：,结果：,电化学腐蚀,化学腐蚀,不纯金属电解质溶液,金属氧化剂接触,原电池反应，有电流,直接氧还反应，无电流,钢铁在潮湿空气里,钢铁与Cl2接触,较活泼金属耗损,金属耗损,条件：,类型：,反应：,（+）,（-）,酸性较强,析氢腐蚀,2H+2e-=H2,Fe-2e-=Fe2+,酸性较弱或中性,吸氧腐蚀,2H2O+O2+4e-=4OH-,Fe-2e-=Fe2+,电化学腐蚀的分类：,（更普遍）,金属腐蚀快慢：,阳极负极正极阴极,2.金属防腐方法,变结构盖保护层电化学保护（外加电流、牺牲阳极）,阴极永远是被保护的，阳极的还原性很强！,已知铅蓄电池充放电的电池反应式为：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O试写出放电时的正、负极,充电时的阴、阳极的电极反应式。,放电时：负极：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正极：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O,充电时：阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+SO42-+4H+,可逆电池电极反应式书写的关键是要弄清电解液是酸性还是碱性（H+和OH-不能乱用）然后是方向。,已知爱迪生蓄电池在碱性条件下的电池反应式为：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2，试写出放电时的正、负极,充电时的阴、阳极的电极反应式。,放电时：负极：Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2正极：NiO2+2e-+2H2