高三电化学与应用复习

原电池和电解池的比较(bǐjiào)原电池电解池概念能量转化借助氧化复原(fùyuán)反响而产生电流的装置。借助电流引起(yǐnqǐ)氧化复原反响的装置化学能转化为电能电能转化为化学能第一页，共46页。1一、原电池构成(gòuchéng)原电池的根本条件是什么？〔1〕必须自发进行(jìnxíng)氧化复原反响〔3〕两个电极必须(bìxū)插入电解质溶液中或熔融的电解质中；〔4〕两个电极必须相连并形成闭合回路。〔2〕必须有两种活泼性不同的导电材料作电极；把化学能转化为电能的装置。第二页，共46页。2原电池正负极的比较(bǐjiào)比较项目正极负极电子流动方向电子流入电子流出金属活泼性相对不活泼相对活泼电极反应Nm++me-=N(还原反应)M-ne-=Mn+(氧化反应)

电极质量变化增大或不变一般：减小离子移动方向阳离子移向该极阴离子移向该极第三页，共46页。3氧化(yǎnghuà)反响M-ne－=Mn+产生(chǎnshēng)电流失e-沿导线(dǎoxiàn)转移复原反响Nm++me－=N原电池的工作原理负极正极阴离子阳离子e－e－综述1、负极失电子发生氧化反响；溶液中氧化性较强的微粒在正极上得电子发生复原反响；2、电子由负极流向正极，电流方向是由正极流到负极〔外电路〕。第四页，共46页。4用Al、Cu作电极，如何使Cu作负极(fùjí)，Al作正极？浓硝酸(xiāosuān)作电解液用Mg、Al作电极，如何使Al作负极(fùjí)，Mg作正极？NaOH作电解液思考第五页，共46页。5原电池原理(yuánlǐ)的应用(2)比较金属(jīnshǔ)的活泼性；构建(ɡòujiàn)原电池，测出正负极，负极金属活泼性>正极(3)加快某些化学反响的反响速率；(1)制做化学电源；(4)金属腐蚀的原理及金属腐蚀的防护。第六页，共46页。6金属(jīnshǔ)的电化学腐蚀〔一〕金属腐蚀(jīnshǔfǔshí)1.概念(gàiniàn)：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反响而腐蚀损耗的过程。金属原子失去电子变成阳离子而损耗3.金属腐蚀的分类：化学腐蚀和电化学腐蚀绝大多数金属的腐蚀属于电化学腐蚀电化学腐蚀通常有析氢腐蚀和吸氧腐蚀第七页，共46页。7比较项目化学腐蚀电化学腐蚀发生条件共同点是否构成原电池有无电流实质化学腐蚀(fǔshí)与电化学腐蚀(fǔshí)的比较电化学(huàxué)腐蚀比化学(huàxué)腐蚀普遍得多金属跟接触到的物质直接发生(fāshēng)化学反响不纯金属跟接触的电解质溶液发生原电池反响无电流无原电池构成无数微小原电池有弱电流金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀金属原子失去电子变成阳离子而损耗第八页，共46页。8钢铁(gāngtiě)的电化学腐蚀比较项目析氢腐蚀吸氧腐蚀发生条件电极反应负极正极总反应钢铁外表吸附(xīfù)的水膜酸性较強时Fe-2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑Fe+2H+

=Fe2++H2↑钢铁外表(wàibiǎo)吸附的水膜酸性较弱或呈中性时Fe-2e-=Fe2+O2＋2H2O＋4e-=4OH-Fe2++2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)34Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O(铁锈)+(3-x)H2O吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍得多第九页，共46页。9金属(jīnshǔ)的防护方法：1.改变金属的内部组织结构〔如制不锈钢〕2.在金属外表覆盖保护层：〔1〕在外表刷一层油漆(yóuqī)；〔2〕在外表涂上机油；〔3〕在外表镀一层其他耐腐蚀金属；〔4〕在外表烧制搪瓷；〔5〕使金属外表形成致密的氧化膜。3.电化学保护法：〔1〕牺牲阳极的阴极保护法〔2〕外加电流的阴极保护法第十页，共46页。10判断金属腐蚀快慢的规律(guīlǜ)不纯的金属或合金，在潮湿空气中形成微电池发生电化腐蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢与以下二种因素有关：1〕与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差异越大，电动势越大，氧化复原反响的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快；2〕与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般说来可用以下原那么判断：〔电解原理引起的腐蚀〕＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀第十一页，共46页。11二、常见(chánɡjiàn)的化学电池干电池电极(diànjí):Zn为负极,碳棒为正极电解液：NH4Cl、ZnCl2和淀粉(diànfěn)糊另有黑色的MnO2粉末，吸收正极产生的H2，防止产生极化现象。电极方程式：负极(Zn):Zn－2e-＝Zn2＋正极：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O第十二页，共46页。12银锌电池(diànchí)Zn为负极(fùjí),Ag2O为正极电解液:KOH溶液电极反响式:负极(fùjí):Zn＋2OH－－2e-＝Zn(OH)2正极:Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－总反响式:Zn＋Ag2O＋H2O＝2Ag＋Zn(OH)2第十三页，共46页。13铅蓄电池:电极：Pb为负极,PbO2为正极(zhèngjí).电解液:30%的H2SO4溶液电极反响式:放电时：为原电池负极(Pb)：Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4正极(zhèngjí)(PbO2)PbO2＋4H＋＋SO42－＋2e-＝PbSO4＋2H2O总电池反响:PbO2＋Pb＋2H2SO4＝2PbSO4↓＋2H2O充电时：为电解池阴极(Pb)：PbSO4＋2e-＝Pb＋SO42-阳极(PbO2)PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H＋＋SO42－总电解反响:2PbSO4＋2H2O＝PbO2＋Pb＋2H2SO4通电(tōngdiàn)第十四页，共46页。14铝——空气(kōngqì)——海水电池负极(fùjí)：4Al-12e-＝4Al3+正极(zhèngjí)：3O2+6H20+12e-＝120H-电池总反响式为：4Al+3O2+6H20=4Al(OH)31991年，我国首创以铝-空气-海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯．以取之不尽的海水为电解质第十五页，共46页。15燃料电池(1)电极:Pt制作(zhìzuò)的惰性电极(2)电解质溶液:KOH溶液

(4)反响原理:正极:2H2+4OH－－4e-＝4H2O负极:O2＋2H2O＋4e-＝4OH－总反响：2H2＋O2＝2H2O

电极反响(fǎnxiǎng)：负极：CH4+10OH-－8e=CO32-+7H2O正极：O2+2H2O+4e=4OH-总反响(fǎnxiǎng)式：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O以甲烷作燃料(ránliào)的燃料(ránliào)电池电极为金属铂，电解质为KOH，在两极分别通入甲烷和氧气。第十六页，共46页。16组成(zǔchénɡ)电解池的条件：(1)．外接直流电源(2)．电极(diànjí)(金属或惰性电极(diànjí))(3)．电解质溶液(róngyè)或熔融的电解质(4)．形成闭合回路

阳极

氧化反应

阴极

还原反应e-e-电解池第十七页，共46页。17电解池阴阳(yīnyánɡ)极的比较比较项目阴极阳极与电源连接接电源负极接电源正极电子流动方向电子流入电子流出电极反应Nm++me－=N(还原反应)Rn－–ne－=RM–ne－=Mn+(氧化反应)

电极质量变化增大或不变减小或不变离子移动方向阳离子移向该极阴离子移向该极第十八页，共46页。18阳极阴极＋－电解池的工作(gōngzuò)原理

阴离子阳离子氧化(yǎnghuà)反响复原(fùyuán)反响Nm++me-=Ne－e－Rn－－ne－＝R4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑非惰性电极：M-ne-=Mn+〔电极本身溶解〕电子流动方向电解质溶液电源负极电解池阴极电源正极电解池阳极第十九页，共46页。19在惰性电极上离子(lízǐ)放电顺序：阴极(与电极(diànjí)材料无关)：Ag+>Fe3+

>Cu2+

>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+

>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

得到电子由易到难阳极(与电极(diànjí)材料有关)：在水溶液中SO42-，NO3-等不会放电。

金属>S2-﹥I-﹥

Br-﹥

Cl-﹥

OH-﹥

NO3-﹥

SO42-﹥

F-

失去电子由易到难第二十页，共46页。20电极反应

阳极

活泼金属作电极由电极本身失电子R

-ne=Rn+惰性电极溶液中较易失电子的阴离子优先放电阴极(yīnjí)一定是溶液(róngyè)中易得电子的阳离子优先放电Rn++ne=R电解(diànjiě)时电极产物的判断Rn--ne=R

〔Pt、Au、石墨〕第二十一页，共46页。21用惰性电极电解电解质溶液(róngyè)的规律〔1〕电解水型〔NaOH、H2SO4、K2SO4等〕的电解(diànjiě)阴极：4H++4e-2H2阳极：4OH--4e-O2+2H2O总反应式：2H2O2H2+O2电解〔2〕分解(fēnjiě)电解质型〔HCl、CuCl2等〕溶液的电解阴极：Cu2++2e-Cu阳极：2Cl--2e-Cl2总反应式：CuCl2Cu+Cl2电解第二十二页，共46页。22〔3〕放氢生碱型〔NaCl、MgBr2〕溶液(róngyè)的电解阴极：4H++4e-2H2阳极：2Cl--2e-Cl22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解〔4〕放氧生酸型阴极；2Cu2++4e-2Cu阳极：4OH--4e-O2+2H2O〔CuSO4、AgNO3等〕溶液(róngyè)的电解总反应：2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解第二十三页，共46页。23电解(diànjiě)原理的应用铜的电解(diànjiě)精炼粗铜纯铜CuSO4溶液阳极(yángjí)：粗铜阴极：纯铜薄片电解质溶液：CuSO4溶液〔参加一定量的H2SO4〕Cu－2e－=Cu2+比铜活泼的杂质也会同时失去电子而溶解：Zn－2e－=Zn2+

Fe－2e－=Fe2+

Ni－2e－=Ni2+

比铜不活泼的杂质〔Au、Ag〕不会溶解而从阳极上脱落下来而形成阳极泥。Cu2+＋2e－=CuCuSO4溶液的浓度根本保持不变。提炼金、银等贵重金属。第二十四页，共46页。24电镀(diàndù)铜阳极(yángjí)：铜片(tónɡpiàn)阴极：待镀铁制品Cu－2e－=Cu2+Cu2+＋2e－=CuCuSO4溶液的浓度保持不变。实验结果：在铁制品上镀上了一层铜利用电解原理在某些金属的外表镀上一薄层其它金属或合金的过程叫电镀。电镀电镀的目的：〔1〕增强防锈抗腐能力；〔2〕增加美观和外表硬度。第二十五页，共46页。25阳极——镀层金属(jīnshǔ):M－ne＝Mn＋阴极——镀件:Mn＋＋ne＝M电解液:含镀层金属(jīnshǔ)阳离子的盐溶液电镀(diàndù)槽特点(tèdiǎn)〔1〕阳极本身溶解；〔2〕电解液浓度保持不变。第二十六页，共46页。26离子交换膜法制(fǎzhì)烧碱阳极(yángjí)：钛网〔涂有钛、钌等氧化物涂层(túcénɡ)〕阴极：碳钢网只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过将电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜：阳极室放出Cl2；阴极室放出H2并生成NaOH第二十七页，共46页。27食盐水的精制(jīngzhì)。粗盐泥沙(níshā)Ca2+、Mg2+、Fe3+SO42－等杂质①混入产品(chǎnpǐn)，导致产品(chǎnpǐn)不纯②生成Mg(OH)2、Fe(OH)3等沉淀，堵塞膜孔。如何除去粗盐水中的杂质？

试剂：BaCl2溶液、Na2CO3溶液、NaOH溶液、HCl溶液粗盐水NaOHBaCl2Na2CO3过滤适量HCl除Mg2+、Fe3+除SO42-除Ca2+及过量Ba2+滤去泥沙及沉淀除过量的OH－、CO32－阳离子交换树脂精盐水少量Ca2+、Mg2+1、Na2CO3必须在BaCl2之后2、参加盐酸在过滤之后第二十八页，共46页。28电解法测定(cèdìng)阿伏加德罗常数【例题】某学生试图用电解法根据电极上析出物质的质量来测定阿佛加德罗常数值，其实验方案(fāngàn)的要点为：①用直流电电解氯化铜溶液，所用仪器如右图：②在电流强度为I安培，通电时间为t秒钟后，精确测得某电极上析出的铜的质量为m克。第二十九页，共46页。29试答复(dáfù)：(1)连接这些仪器的正确顺序为〔用图中标注仪器接线柱的英文字母表示。下同〕E接，C接，接F。实验线路中的电流方向为→→→C→→。(2)写出B电极上发生反响的离子方程式；G试管中淀粉KI溶液变化的现象为；相应的离子方程式是。DAB

FBADE

2Cl－－2e－=Cl2↑

变蓝色

Cl2+2I－=2Cl－+I2

第三十页，共46页。30(3)为精确测定电极上析出铜的质量，所必需的实验步骤的先后顺序应是

。（选填下列操作步骤的编号）①称量电解前电极质量②刮下电解后电极上的铜并清洗③用蒸馏水清洗电解后电极④低温烘干电极后称量⑤低温烘干刮下的铜后称量⑥再次低温烘干后称量至恒重(4)已知电子的电量为1.6×10-19库仑。试列出阿佛加德罗常数的计算表达式：NA

。

①③④⑥第三十一页，共46页。31有关电解的计算原那么:电化学的反响是氧化一复原反响,各电极上转移电子的物质的量相等,无论是单一电池还是串联电解池,均可抓住电子守恒计算.关键:①电极名称要区分清楚.②电极产物要判断准确.③各产物间量的关系(guānxì)遵循电子得失守恒.第三十二页，共46页。32例用下图装置进行电解实验(a、b、c、d均为铂电极),供选择的有4组电解液,要满足下列要求:①工作一段时间后A槽pH值上升,B槽的pH下降.②b、c两极上反应的离子的物质的量相等(1)应选择的电解质是上述四组中的第____组(2)该组电解过程中各电极上的电极反应为a极____

__b极_____

_____c极________

__d极______

_____(3)当b极上析出7.1g电解产物时,a极上析出产物的质量为____g;若B槽电解质溶液500mL，且忽略电解前后电解液的体积变化，则此时B槽中的[H＋]比电解前增加了____mol/L.44H＋＋4e＝2H2↑4Cl－－4e＝2Cl2↑4Ag＋＋4e＝4Ag4OH－－4e＝2H2O＋O2↑第三十三页，共46页。33例：用两支惰性电极插入1000mLCuSO4溶液，通电电解，当电解液的PH由6.0变为3.0时，以下(yǐxià)表达正确的选项是A、阴极上析出11.2mL氢气〔标况〕B、阴极上析出32mg铜C、阳极和阴极质量都没有变化

D、阳极上析出5.6mL氧气〔标况〕BD第三十四页，共46页。34例：按右图装置进行电解(diànjiě)〔均是惰性电极〕，A烧杯中装有500mL20％的NaOH溶液，B烧杯中装有500mLpH为6的CuSO4溶液。通电一段时间后，在b电极上收集到28mL气体〔标准状况〕，那么B烧杯中溶液pH变为〔溶液体积变化忽略不计〕〔〕A．4B．3C．2D．1C第三十五页，共46页。35例：将1L一定浓度的CuSO4溶液，用a、b两个(liǎnɡɡè)石墨电极电解，(标)气体时，b极上只有固体析出。然后将a、b两电板反接，继续通直流电，b板上又产生22.4L(标)气体，溶液质量共减少227g。(1)a极上产生22.4L(标)气体时，b极增加的质量；(2)原溶液的物质的量浓度。(1)解：2CuSO4+2H2O=2Cu+2H2SO4+O2↑阳极：mO2=1mol×32g/mol=32g；阴极增加(zēngjiā)：mb=2mol×64g/mol=128g；溶液减少：Δm(1)=160g第三十六页，共46页。36(2)电源反接后，b为阳极：先Cu放电，后OH-(水电)放电，a为阴极：先Cu2+放电，后H+(水电)放电，可细分为三个阶段：Ⅰ电镀铜，此阶段ΔmⅠ=0Ⅱ电解(diànjiě)硫酸铜溶液，设有xmolO2生成：2CuSO4+2H2O=2Cu+2H2SO4+O2↑2xmol2xmolxmol此阶段溶液减少：Δm=160xgⅢ电解(diànjiě)硫酸溶液，其本质是水电解(diànjiě)：2H2O=2H2+O22ymol2ymolymol，溶液减少：Δm=36ygx+y=1…①，160+160x+36y=227…②∴CCuSO4=(2+2×0.25)mol÷1L=2.5mol·L-1第三十七页，共46页。37例5．工业上为了处理含有Cr2O72-酸性工业废水，采用(cǎiyòng)下面的处理方法，往工业废水中参加适量的NaCl，以铁为电极进行电解，经过一段时间后，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准,请答复下面问题：1.两极发生的电极(diànjí)反响：2.写出Cr2O72-变为Cr3+的离子(lízǐ)方程式：3．工业废水由酸性变为碱性的原因：4．能否改用石墨电极？说明原因。

阳极：Fe–2e=Fe2+,阴极：2H++2e=H2Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2OH+不断放电,

Cr2O72-与Fe2+反响中消耗H+,打破了水的电离平衡,使溶液中[OH-]﹥[H+]不能,阳极产生Cl2,得不到Fe2+，缺少复原剂,不能使Cr2O72-变为Cr3+生成Cr(OH)3沉淀而除去第三十八页，共46页。38电解一段时间，如何(rúhé)恢原到电解前的溶液既要考虑(kǎolǜ)“质〞又要考虑(kǎolǜ)“量〞.例如:电解CuSO4溶液：抓住溶液的变化假设参加CuO、Cu(OH)2，均能与H2SO4反响生成(shēnɡchénɡ)CuSO4.①

CuO＋H2SO4＝CuSO4＋H2O②Cu(OH)2＋H2SO4＝CuSO4＋2H2O比较①、②消耗的H2SO4、生成(shēnɡchénɡ)的CuSO4、H2O即可知道:参加1molCu(OH)2能与1molH2SO4反响能生成(shēnɡchénɡ)1molCuSO4和2molH2O.不符合电解时的相关物质的比例.假设改加CuO，那么很适宜.第三十九页，共46页。39思考2：如何确定(quèdìng)所加物质的量?(惰性电极)分析：由于两极上通过(tōngguò)的电子数相等,故阴、阳两极产物的物质的量间一定满足确定的关系.因而参加物与其也有一定关系.例如:电解含0.4molCuSO4溶液一段时间后，阳极上生成2.24L气体(S.T.P),那么应参加CuO多少克？(用惰性电极)

解析O2～2CuO1mol2molm(CuO)＝0.2×80＝16(g)故参加(cānjiā)16gCuO即能恢复第四十页，共46页。40例．用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液,电解一段时间后,再参加W,能使溶液恢复到电解前的状态(zhuàngtài),符合题意的组是()XYZWACFeNaClH2OBPtCuCuSO4CuSO4溶液CCCH2SO4H2ODAgFeAgNO3AgNO3晶体

CA、NaCl电解(diànjiě)后生成NaOH,再加水后不能恢复电解(diànjiě)前的状态B、电解CuSO4溶液(róngyè)中的SO42-物质的量没变,再加CuSO4也不能恢复C、实质是水的电解,再加适量水,可使H2SO4溶液恢复D、实质是电镀,AgNO3溶液浓度不变,不需加AgNO3晶体第四十一页，共46页。41练习、化学电池在通讯、交通及日常生