化学能与电能相互转化

第三节化学反应与能量------化学能与电能的相互转化mACuZn2+Cu2+SO42-SO42-ZnK+Cl-Zn2+mAZn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu离子通道离子库外电路内电路—氧化反应盐桥还原反应+负极正极双液原电池的工作原理和意义1、双液原电池由两个半电池组成，每个半电池的电极与电解质溶液互不反应，电池反应的还原剂和氧化剂分别位于两个半电池中，中间通过盐桥连接形成闭合回路。2、电极反应：

负极（Zn）：Zn–2e-=Zn2+（氧化反应）正极（Cu）：Cu2++2e-=Cu（还原反应）3、电池反应：

Zn+Cu2+=Zn2++Cu4、外电路：电子由负极（Zn）→正极（Cu）电流由正极（Cu）→负极（Zn）内电路：阳离子移向正极（Cu），阴离子移向负极（Zn）5、盐桥的作用：通过阴、阳离子的定向移动，在内电路形成电流回路而不断电流。

6、意义：随开随用，并能长时间产生持续、稳定的电流。原电池正、负极判断“四角度”电解池原电池定义形成条件电极名称电极反应电子流向离子移动方向能否自发进行将电能转变成化学能的装置将化学能转变成电能的装置①直流电源②两个电极③电解质溶液或熔融电解质④形成闭合回路①活泼性不同的两电极②电解质溶液或熔融态电解质③形成闭合回路④自发的氧化还原反应阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（或能导电的非金属）阳极：氧化反应阴极：还原反应负极：氧化反应正极：还原反应电源负极→电解池阴极电解池阳极→电源正极负极→导线→正极阳离子移向阴极放电，阴离子移向阳极放电阳离子移向正极阴离子移向负极反应不能够自发进行反应能够自发进行电解CuCl2溶液碳棒用镊子夹取KI-淀粉试纸湿润后检验Cl2(不能用手直接拿)

e-e-e-e-e-e-电解池中离子和电子的移动方向

＋－Cl-Cu2+

H+OH-

Cl-电解放电顺序：阴极：氧化性强的离子先得电子金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。金属>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)>NO3－>SO42－>F－

阳极：还原性强的离子先失电子Ag+>Hg2+>Cu2+>H+(水)>Pb2+>Fe2+>…>Na+>Ca2+>K+

当阳极是金属电极（除铂外）时，阳极金属本身先放电，发生氧化反应。惰性电极电解的“四大类型”类型一电解水型实例电极反应特点电解质浓度pH电解质溶液复原NaOH阴极:4H++4e====2H2↑阳极:4OH--4e====2H2O+O2↑增大增大加水H2SO4增大减小加水Na2SO4增大不变加水类型二电解电解质型类型三放H2生碱型实例电极反应特点电解质浓度pH电解质溶液复原HCl电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电减小增大通氯化氢CuCl2减小加氯化铜实例电极反应特点电解质浓度pH电解质溶液复原NaCl阴极:H2O放H2生成碱阳极:电解质阴离子放电生成新电解质增大通氯化氢类型四放O2生酸型实例电极反应特点电解质浓度pH电解质溶液复原CuSO4阴极:电解质阳离子放电阳极:H2O放O2生成酸生成新电解质减小加氧化铜电镀与精炼铜

CuSO4溶液铁

铜电镀精炼铜+粗铜纯铜－CuSO4溶液

电镀

精炼铜电极材料电解质溶液电极反应式浓度的变化阳极—镀层金(Cu)阴极—待镀金属(Fe)含有镀层金属离子的电解质溶液阴极：Cu2++2e-→Cu阳极：Cu—2e-→Cu2+Cu2+

浓度不变阳极——粗铜(含少量Zn、Fe、Ag、Au等)阴极——精铜(纯铜)CuSO4溶液阴极（精铜）：Cu2++2e-→Cu阳极(粗铜):Zn—2e-→Zn2+；Fe—2e-→Fe2+

Cu—2e-→Cu2+阳极泥：Ag、AuCu2+

浓度变小化学腐蚀与电化学腐蚀比较:化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质或非电解质液体直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性或碱性或酸性很弱。电极反应负极Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极C(+)2H++2e－=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-总反应:Fe+2H+==Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3联系原理：形成原电池反应时，让被保护金属做正极（阴极），不反应，起到保护作用；而活泼金属做负极（阳极），反应受到腐蚀。(1)牺牲阳极的阴极保护法3、电化学金属的防腐1、直接隔离法：如：镀锌（电镀）、涂防锈漆。2、改变本质(改变钢铁内部的组成和结构)：如：不锈钢牺牲阳极的阴极保护法示意图（2）外加电流的阴极保护法

将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是(4)(2)(1)(3)金属腐蚀的快慢判断：电解原理引起的腐蚀﹥原电池原理引起的腐蚀﹥化学腐蚀﹥有防护措施的腐蚀化学电池的种类

一次电池（普通、碱性锌锰干电池；锌银电池；锂电池）

二次电池（充电电池、蓄电池）

燃料电池一、一次电池1、碱性锌锰干电池：负极（锌筒）：Zn—2e－＋2OH—＝Zn(OH)2正极（MnO2）：2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－电解质是KOH电池总反应为：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnOOH请写出锌银电池的电极反应式二、二次电池铅蓄电池：

负极（Pb）：Pb—2e－＋SO42—＝PbSO4正极（PbO2）：PbO2+2e-+4H++SO42—

＝PbSO4+2H2O电池总反应为：Pb＋PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O三、燃料电池1、氢氧燃料电池：（1）酸性电解质：负极：H2-2e-=2H+正极：1/2O2+2H++2e-=H2O总反应：H2+1/2O2=H2O（2）碱性电解质：负极：H2-2e-+2OH-=2H2O正极：1/2O2+H2O+2e-=2OH-总反应：H2+1/2O2=H2O2、甲烷燃料电池：一般是由O2作氧化剂，O2为正极反应物，发生还原反应。可燃物为还原剂，所以可燃物为负极反应物，发生氧化反应。1、燃料电池在放电时发生的总反应和燃料燃烧时的总反应实质相同，但反应方程式不一定相同。如：甲烷燃料电池总反应和燃烧反应方程式：酸性介质时：CH4+2O2CO2+2H2OCH4+2O2CO2+2H2O（相同）碱性介质时：CH4+2O2+2OH-