第四章电化学复习

人教版选修4·化学反应原理第四章电化学基础复习课123原电池化学电源电解池4金属的腐蚀与防护原电池的形成条件构成原电池有四个条件两电极必须浸在电解质溶液或熔融电解质中两个电极必须相连并形成闭合回路必须自发进行氧化还原反应

复习一、原电池负极：正极：失电子，氧化反应得电子，还原反应化学能转化为电能的装置两种活泼性不同的金属。一种金属与一种非金属（如石墨）。两电极都是其它材料。电极材料活泼的金属不活泼的金属（或能导电的非金属）复习二、原电池的工作原理氧化反应Zn-2e-=Zn2+

铜锌原电池电解质溶液失e-，沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e-=H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极

2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）阳离子ZnCu

盐桥：在U型管中装满用琼脂封口的饱和KCl溶液。1、盐桥的作用（1）使整个装置构成通路（2）平衡电荷，产生持续稳定电流（保证其连接的两个半电池中的电解质溶液呈电中性）2、

此电池的优点？能产生持续、稳定的电流，提高原电池电流效率。复习三、原电池的电极判断

微观判断（据电子流动方向）电子流出的极电子流入的极——负极——正极较活泼的电极材料较不活泼的电极材料——负极——正极宏观判断：——负极——正极发生氧化反应的极发生还原反应的极③根据电极增重还是减重④根据电极有气泡冒出：⑤根据电解质溶液中离子移动方向来判断：阴离子移向的一极是负极；阳离子移向的一极是正极。质量增加的电极质量减少的电极——正极——负极工作后，有气泡冒出的电极为正极①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应⑤④(∨)(∨)负极：正极：总反应：正极：负极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4⑦⑥(×)(∨)负极：正极：总反应：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu⑧⑨(×)(∨)负极：正极：总反应：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑【练习】将镁片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和NaOH溶液中，写出两池中的电极反应式和电池反应式。①Mg—Al—稀H2SO4原电池：负极（Mg）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反应）正极（Al）：2H++2e-=H2↑（还原反应）电池反应：Mg+2H+=Mg2++H2↑②Al—Mg—NaOH原电池：负极（Al）：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O（氧化反应）正极（Mg）：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-（还原反应）电池反应：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑2化学电源负极：Zn-2e-

+2OH-＝Zn(OH)2正极：2MnO2+2e-+2H2O＝2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+Zn(OH)21、碱性锌锰干电池2、银锌纽扣电池总反应：Ag2O＋Zn+H2O＝Zn(OH)2＋2Ag正极：Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－负极：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2

3、铅蓄电池负极(Pb)：Pb+SO42--2e-＝PbSO4正极(PbO2)：PbO2+4H++SO42-+2e-

＝PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O4、镍镉电池：负极：Cd正极：NiOOH电解质：KOHCd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2

正极：2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-5、Li电池:负极:Li

正极:CuO、FeS2

、MnO2、C等;(-)Li－e-=Li+;6、燃料电池※②再写正极反应：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－酸性①先写总反应：燃料在氧气中的燃烧燃料电池的电极反应的书写若有CO2生成，且电解质为强碱时，考虑CO2+2OH—=CO32—+H2OO2＋4H+＋4e－＝2H2O碱性③最后写负极反应：总反应减去正极反应常见燃料：H2、NH3、CO、CH4、CH3OH等电极:Pt制作的惰性电极电解质溶液:KOH溶液负极:2H2-4e-+4OH-＝4H2O正极:O2+2H2O+

4e-＝4OH-

总反应：2H2+O2＝2H2O（1）氢氧燃料电池若为酸性介质，试写出电极反应式？思考:负极：2H2-4e-＝4H+正极:O2+4H++4e-＝2H2O（2）甲烷-氧燃料电池该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通甲烷和氧气:

负极：CH4+10OH--8e-

＝CO32-+7H2O

正极：2O2+4H2O+8e-

＝8OH-

电池总反应式为：CH4+2O2+2OH-＝CO32-+3H2O7、铝-空气-海水电池

1991年，我国首创，用作海上标志灯。以海水为电解液，靠空气中的氧使铝不断氧化而产电流。负极：4A1-12e-

＝4A13+

正极：3O2+6H2O+12e-

＝12OH-

电池总反应式为：4A1+3O2+6H2O＝4A1(OH)3

这种海水电池比“干电池”的能量高20～50倍。3电解池电解氯化铜溶液微观模拟实验分析：直流电源电极电解质电极反应阴极:阳极:总反应:Cu2+Cl–Cl–Cu2++2e＝Cu2Cl－－2e＝Cl2↑

Cu2++2Cl－电解CuCl2（还原反应）（氧化反应）电解被还原得e失e被氧化（放出Cl2↑）

（析出Cu）电解氯化铜原理CuCl2

＝Cu2++2Cl–II阴极阳极ee正极负极电源Cu+Cl2↑Cu+Cl2↑（氧化还原反应）定义：把电能转化为化学能的装置。组成：两个电极、电解质溶液或熔融电解质、直流电源、电极阳极：与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。阴极：与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。惰性电极：C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极，本身都不反应。活泼电极：Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,做阳极，本身被氧化溶解。电解池电极材料2、形成闭合回路3、离子放电顺序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

无论惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：阴极:

①活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。

②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序是：S

2->>I

->Br

->Cl

->OH

->SO42-(等含氧酸根离子）>F-阳极：

电解质溶液用惰性电极电解的示例：电解类型举例电极反应溶液PH变化溶液复原方法物质类别实例仅溶剂水电解

仅溶质电解

溶质和溶剂都电解

含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4无氧酸HCl阴极:4H++4e-=2H2↑阳极:4OH-－4e-=O2↑+2H2O减小增大不变H2O阳极:2Cl-－2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=

H2↑增大HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极:2Cl-－

2e-=Cl2↑阴极:Cu2++2e-=

Cu↓CuCl2活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极:2Cl-－2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=

H2↑增大HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极:4OH-－4e-=O2↑+2H2O阴极:2Cu2++4e-=

2Cu↓减小CuO放氢生碱放氧生酸二、电解原理的应用1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）阳极：2Cl-

－2e-==Cl2↑阴极：2H++2e-==H2↑总反应：2NaCl+2H2O

2NaOH+Cl2↑+H2↑食盐水中存在的离子：Na+

、Cl-

、H+

、OH-离子放电顺序：阳离子H+

＞Na+

阴离子Cl-

＞OH-电极反应：H+Na+Cl-OH-阴极阳极

氧化反应

还原反应若电解前向溶液中滴加酚酞，通电后现象为：

___________

，两极极板上都有气体产生，如何检验气体的种类？

阴极附近的溶液无色变为红色阳极:产生刺激气体使湿润KI淀粉试纸变蓝色.阴极:产生无色、无味气体(2)避免生成物H2和Cl2混合,因为:

.(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,反应方程式:

.Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇强光爆炸解决方法:使用离子交换膜电解饱和食盐水必须解决两个主要问题离子交换膜的作用：a、防止氢气和氯气混合；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢氧化钠的产量。－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室2、电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品电镀液：含有镀层金属的电解质实质：阳极参加反应的电解电镀铜原理铜片待镀件硫酸铜溶液阳极（铜片）：Cu－2e-=Cu2+阴极（待镀件）：Cu2++2e-=Cu3.铜的电解精炼

一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等)纯铜粗铜阳极：

Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-

Ni

→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-

ZnFeNiCuAgAu阴极:

Cu2++2e-→Cu阳极泥问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？CuSO4溶液阳极泥:相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥电解精炼铜原理：①粗铜的溶解与纯铜的生成：阳极（粗铜）：Cu－2e-=Cu2+阴极（纯铜）：Cu2++2e-=Cu②比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；③比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；④电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变（略小）。制取金属钠电解熔融状态的氯化钠。阳极：2Cl-

－2e-==Cl2↑阴极：2Na++2e-==2Na总反应：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑4、电冶金所以电解法是冶炼金属的一种重要的方法。对于冶炼像Na、Ca、Mg、Al这样活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。制取金属铝电解熔融状态的氧化铝。阳极：6O2-

－12e-==3O2↑阴极：4Al3++12e-==4Al总反应：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑冰晶石助熔剂：冰晶石（Na3