化學(xué)：《電化學(xué)基礎(chǔ) 歸納與整理》課件1（88張PPT）（人教版選修4）

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歡迎進(jìn)入化學(xué)課堂 電化學(xué)基礎(chǔ) 1原電池 2化學(xué)電源 4金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù) 電化學(xué)基礎(chǔ) 3電解池 氧化還原反應(yīng) 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 自發(fā)進(jìn)行 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 外界能量推動(dòng) 知識(shí)結(jié)構(gòu) 一 原電池原理 把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫原電池 要解決的問(wèn)題 1 什么是原電池 2 原電池的工作原理 電子的流向 電流的流向 離子的流向 形成條件 電極的判斷 電極反應(yīng)的寫(xiě)法 原電池及其工作原理 1 定義 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置為原電池 從理論上說(shuō) 任何一個(gè)自發(fā)的氧化還原反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成原電池 電極名稱 相對(duì)活潑的電極為負(fù)極相對(duì)不活潑的電極為正極 3 電極反應(yīng) 負(fù)極 正極 失電子的氧化反應(yīng)得電子的還原反應(yīng) 4 原電池的形成條件 4 形成閉合回路 兩電極用導(dǎo)線連接 或接觸 1 能自發(fā)地發(fā)生的氧化還原反應(yīng) 電極和電解質(zhì)溶液 兩電極上分別有還原劑和氧化劑 燃料電池 2 電解質(zhì)溶液 參與電極反應(yīng)或構(gòu)成內(nèi)電路 3 兩導(dǎo)體作電極 活動(dòng)性不同的金屬 或一種金屬和一種非金屬導(dǎo)體石墨 與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的活潑金屬為負(fù)極 兩不活潑的導(dǎo)體 石墨或Pt等 燃料電池電極 5 定向移動(dòng)方向 電子 離子 原電池 負(fù)極給出電子 并流向正極 必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng) 必發(fā)生得電子的還原反應(yīng) 例1 下列哪幾個(gè)裝置能形成原電池 A B C D E F M N CuSO4 例2 在盛有稀H2SO4的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片 下列敘述正確的是 A 正極附近的SO42 離子濃度逐漸增大 B 電子通過(guò)導(dǎo)線由銅片流向鋅片 C 正極有O2逸出 D 銅片上有H2逸出 D 氧化反應(yīng) Zn 2e Zn2 銅鋅原電池 電解質(zhì)溶液鹽橋 失e 沿導(dǎo)線傳遞 有電流產(chǎn)生 還原反應(yīng) 2H 2e H2 陰離子 陽(yáng)離子 總反應(yīng) 負(fù)極 正極 2H 2e H2 Zn 2e Zn2 Zn 2H Zn2 H2 Zn H2SO4 ZnSO4 H2 離子方程式 化學(xué)方程式 電極反應(yīng) 正極 負(fù)極 氧化反應(yīng) 還原反應(yīng) 陽(yáng)離子 外電路 內(nèi)電路 強(qiáng)調(diào) 原電池的工作原理 1 某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣 該金屬與鋅組成原電池時(shí) 鋅為負(fù)極 此金屬是 A MgB FeC AlD Cu B 2 由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí) 電解質(zhì)溶液的pH A 不變B先變大后變小C逐漸變大D 逐漸變小 C 練習(xí) 例3 市場(chǎng)上出售的 熱敷袋 其主要成分是 鐵屑 炭粉 木屑與少量NaCl 水等 它在使用之前 需要塑料袋與空氣隔絕 使用時(shí)開(kāi)啟塑料袋上的小孔 輕輕揉搓就會(huì)有熱量放出 當(dāng)使用完后還會(huì)發(fā)現(xiàn)有鐵銹生成 1 熱敷袋使用時(shí) 為什么會(huì)放出熱量 3 試寫(xiě)出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式 2 碳粉的主要作用是什么 氯化鈉又起了什么作用 1 熱敷袋使用時(shí) 為什么會(huì)放出熱量 3 試寫(xiě)出有關(guān)的電極反應(yīng)式和化學(xué)方程式 利用鐵被氧氣氧化時(shí)放熱反應(yīng)所放出的熱量 負(fù)極 2Fe 4e 2Fe2 正極 O2 2H2O 4e 4OH 總反應(yīng) 4Fe 3O2 6H2O 4Fe OH 3 2 碳粉的主要作用是什么 氯化鈉又起了什么作用 碳粉的主要作用是和鐵粉 氯化鈉溶液一起構(gòu)成原電池 加速鐵屑的氧化 氯化鈉溶于水 形成了電解質(zhì)溶液 鹽橋的作用是什么 可提供定向移動(dòng)的陰陽(yáng)離子 使由它連接的兩溶液保持電中性 鹽橋保障了電子通過(guò)外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移 使鋅的溶解和銅的析出過(guò)程得以繼續(xù)進(jìn)行 導(dǎo)線的作用是傳遞電子 溝通外電路 而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路 雙液原電池的工作原理 有關(guān)概念 鹽橋中裝有飽和的KCl溶液和瓊脂制成的膠凍 膠凍的作用是防止管中溶液流出 鹽橋的作用 1 形成閉合回路 2 平衡電荷 3 雙液原電池的優(yōu)點(diǎn) 能產(chǎn)生持續(xù) 穩(wěn)定的電流 例4 依據(jù)氧化還原反應(yīng) 2Ag aq Cu s Cu2 aq 2Ag s 設(shè)計(jì)的原電池如圖所示 請(qǐng)回答下列問(wèn)題 1 電極X的材料是 電解質(zhì)溶液Y是 2 銀電極為電池的 極 發(fā)生的電極反應(yīng)為 X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為 3 外電路中的電子是從 電極流向 電極 銅 或Cu AgNO3溶液 正 Ag e Ag Cu 2e Cu2 負(fù) Cu 正 Ag 利用反應(yīng)Zn 2FeCl3 2FeCl2 ZnCl2 設(shè)計(jì)一個(gè)單液原電池 一個(gè)雙液原電池 使用鹽橋 畫(huà)出原電池的示意圖 并寫(xiě)出電極反應(yīng) 負(fù)極 Zn Zn 2e Zn2 氧化反應(yīng) 正極 Pt或C 2Fe3 2e 2Fe2 還原反應(yīng) 強(qiáng)調(diào) 原電池的設(shè)計(jì) 請(qǐng)將氧化還原反應(yīng)Cu 2Ag Cu2 2Ag 設(shè)計(jì)成一個(gè)能產(chǎn)生持續(xù) 穩(wěn)定電流的原電池裝置 Cu CuSO4 Ag AgNO3 例5 判斷右邊原電池的正 負(fù)極 并寫(xiě)出電極反應(yīng)式 強(qiáng)調(diào) 電極的判斷及電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) FeCl3溶液 負(fù)極 Cu 2e Cu2 正極 2Fe3 2e 2Fe2 CuC MgAl A 稀硫酸溶液 NaOH溶液 稀硫酸 負(fù)極 Mg 2e Mg2 正極 2H 2e H2 NaOH溶液 負(fù)極 2Al 8OH 6e 2AlO2 4H2O 2Al 2OH 2H2O 2AlO2 3H2 正極 6H2O 6e 3H2 6OH 方法一 根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定 1 對(duì)于金屬 金屬電極 活潑金屬是負(fù)極 不活潑金屬是正極 2 對(duì)于金屬 非金屬電極 金屬是負(fù)極 非金屬是正極 如干電池等 3 對(duì)于金屬 化合物電極 金屬是負(fù)極 化合物是正極 方法二 根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定 失電子的反應(yīng) 氧化反應(yīng) 負(fù)極 得電子的反應(yīng) 還原反應(yīng) 正極 強(qiáng)調(diào) 電極的判斷及電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě) 練習(xí) 宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池 其電池反應(yīng)為2H2 O2 2H2O 電解質(zhì)溶液為KOH 反應(yīng)保持在高溫下 使H2O蒸發(fā) 正確敘述正確的是 A H2為正極反應(yīng)物 O2為負(fù)極反應(yīng)物B 電極反應(yīng) 正極 O2 2H2O 4e 4OH C 電極反應(yīng) 負(fù)極 2H2 4OH 4e 4H2OD 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 正極發(fā)生還原反應(yīng) BD 二 化學(xué)電源 Zn 2OH 2e Zn OH 2 2MnO 2H O 2e 2MnO OH 2OH Zn 2MnO 2H O Zn OH 2 2MnO OH 負(fù)極 正極 總反應(yīng) 1 堿性鋅錳電池 負(fù)極 鋅筒 Zn 2e Zn2 正極 石墨 2NH4 2MnO2 2e 2NH3 Mn2O3 H2O總反應(yīng) Zn 2NH4 2MnO2 Zn2 2NH3 Mn2O3 H2O 干電池 NH4Cl糊狀物為電解質(zhì) 2 鉛蓄電池 PbO2 4H SO42 2e PbSO4 2H2O Pb PbO2 2H2SO4 2PbSO4 2H2O 總反應(yīng)式為 Pb SO42 2e PbSO4 負(fù)極 正極 放電 當(dāng)向外提供0 5mol電子時(shí) 消耗硫酸的物質(zhì)的量為 0 5mol 2PbSO4 2H2O Pb PbO2 2H2SO4 PbSO4 2H2O 2e PbO2 4H SO42 PbSO4 2e Pb SO42 陽(yáng)極 陰極 總反應(yīng) 充電 補(bǔ) 2 鉛蓄電池 電解液H2O 3 氫氧燃料電池 2e 2e 氫氣 氧氣 H OH A 負(fù)極正極 O2 H2 H2O 3 氫氧燃料電池 2H2 4OH 4e 4H2O O2 2H2O 4e 4OH 總反應(yīng)式 2H2 O2 2H2O 堿性燃料電池 負(fù)極 正極 2H2 4e 4H O2 4e 4H 2H2O 總反應(yīng)式 2H2 O2 2H2O 酸性 負(fù)極 正極 3 氫氧燃料電池 4 甲烷燃料電池 電解質(zhì)為KOH 負(fù)極 CH4 10OH 8e CO32 7H2O正極 2O2 4H2O 8e 8OH 總反應(yīng) CH4 2O2 2OH CO32 3H2O 思考 甲醇燃料電池 電解質(zhì)為KOH 5 鋰電池 非水有機(jī)溶劑電解液 負(fù)極 2Li 2e 2Li 正極 I2 2e 2I 總反應(yīng) 2Li I2 2LiI 跟其它金屬作負(fù)極相比 使用壽命延長(zhǎng) 高能 質(zhì)輕 電壓高 工作效率高 儲(chǔ)存壽命長(zhǎng) 為什么 與作負(fù)極材料的金屬相比較 相同質(zhì)量時(shí)鋰提供電子數(shù)最多 6 銀鋅電池 電解質(zhì)為KOH 負(fù)極 Zn 2OH 2e Zn OH 2正極 Ag2O H2O 2e 2Ag 2OH 總反應(yīng) Zn Ag2O H2O Zn OH 2 2Ag 7 海水電池 電解質(zhì)溶液為海水 負(fù)極 4Al 12e 4Al3 正極 3O2 6H2O 12e 12OH 總反應(yīng) 4Al 3O2 6H2O 4Al OH 3 1 銀器皿日久表面逐漸變黑色 這是由于生成硫化銀 有人設(shè)計(jì)用原電池原理加以除去 其處理方法為 將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中 再將變黑的銀器浸入溶液中 放置一段時(shí)間后 黑色會(huì)褪去而銀不會(huì)損失 試回答 在此原電池反應(yīng)中 負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)為 正極發(fā)生的反應(yīng)為 反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生臭雞蛋氣味的氣體 原電池總反應(yīng)方程式為 Al 3e Al3 Ag2S 2e 2Ag S2 3Ag2S 2Al 6H2O 6Ag 2Al OH 3 3H2S 思考 2 熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率 因而受到重視 可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物做電解質(zhì) CO為陽(yáng)極燃?xì)?空氣與CO2的混合氣為陰極助燃?xì)?制得在650 下工作的燃料電池 完成有關(guān)的電池反應(yīng)式 負(fù)極反應(yīng)式 2CO 2CO32 4CO2 4e 正極反應(yīng)式 總電池反應(yīng) 2CO2 O2 4e 2CO32 2CO O2 2CO2 3 氫鎳電池是近年開(kāi)發(fā)出來(lái)的可充電電池 它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘鎳電池 氫鎳電池的總反應(yīng)式是 1 2H2 NiO OH Ni OH 2據(jù)此反應(yīng)判斷 下列敘述中正確的是 A 電池放電時(shí) 負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大B 電池放電時(shí) 鎳元素被氧化C 電池充電時(shí) 氫元素被還原D 電池放電時(shí) H2是負(fù)極 CD 4 有人設(shè)計(jì)出利用CH4和O2的反應(yīng) 用鉑電極在KOH溶液中構(gòu)成原電池 電池的總反應(yīng)類似于CH4在O2中燃燒 則下列說(shuō)法正確的是 每消耗1molCH4可以向外電路提供8mole 負(fù)極上CH4失去電子 電極反應(yīng)式 CH4 10OH 8e CO32 7H2O 正極上是O2獲得電子 電極反應(yīng)式為 O2 2H2O 4e 4OH 電池放電后 溶液pH升高A B C D A 5 嫦娥一號(hào) 的成功發(fā)射 標(biāo)志著我國(guó)航天技術(shù)已達(dá)到了一個(gè)新的領(lǐng)域 在航天技術(shù)上使用的氫氧燃料電池具有高能 輕便 無(wú)污染的優(yōu)點(diǎn) 氫氧燃料電池有酸式和堿式兩種 它們放電時(shí)的總反應(yīng)都可以表示為2H2 O2 2H2O 酸式電池中電解質(zhì)是酸 其負(fù)極反應(yīng)可表示為2H2 4e 4H 則其正極反應(yīng)式為 堿式電池的電解質(zhì)是堿 其正極反應(yīng)式為O2 2H2O 4e 4OH 則其負(fù)極反應(yīng)可表示為 O2 4e 4H 2H2O 2H2 4e 4OH 4H2O 思維拓展 以鎂條 鋁片為電極 以稀NaOH溶液為電解質(zhì)溶液構(gòu)成的原電池 人們普遍認(rèn)為鋁是負(fù)極 某研究性學(xué)習(xí)小組為探究該原電池究竟誰(shuí)是負(fù)極 發(fā)生怎樣的電極反應(yīng) 進(jìn)行了如下實(shí)驗(yàn) 如圖 剪取約8cm的鎂條及大小相近的鋁片 用砂紙去膜 使鎂條與鋁片分別與量程為500 A的教學(xué)演示電表的 端相連接 迅速將兩電極插入盛有1mol LNaOH溶液的燒杯中 開(kāi)始 電表指針向右偏移約500 A 鋁片表面有許多氣泡 很快電流逐漸減小至0 隨后 指針向左偏移 且電流逐漸增大至約400 A 此時(shí) 鋁片表面氣泡有所減少 但鎂條表面只有極少量的氣泡產(chǎn)生 根據(jù)以上實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 回答下列問(wèn)題 1 開(kāi)始階段 原電池的正極是 填 Mg 或 Al 片 鋁片表面產(chǎn)生的氣泡是 負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)是 2 隨后階段 鋁片發(fā)生的電極反應(yīng)式是 鎂條表面只有極少量的氣泡產(chǎn)生 其原因是 2H2O 2e H2 2OH 極少 試判斷此電極發(fā)生的主要反應(yīng)是 鋁片表面氣泡有所減少 但未消失 產(chǎn)生這一現(xiàn)象的可能原因是 Al H2 Mg 2OH 2e Mg OH 2 Al 4OH 3e AlO2 2H2O O2 2H2O 4e 4OH 鋁片中含有雜質(zhì) 構(gòu)成原電池 三 金屬的腐蝕與防護(hù) 1 金屬的腐蝕金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程 其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過(guò)程 1 化學(xué)腐蝕與電化腐蝕 1 金屬的腐蝕 金屬或合金跟周圍接觸到的氣體或液體進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程 其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過(guò)程 1 化學(xué)腐蝕與電化腐蝕 2H 2e H2 Fe 2e Fe2 Fe 2H Fe2 H2 思考與交流 析氫腐蝕 負(fù)極 正極 電池反應(yīng) 當(dāng)鋼鐵處于酸性環(huán)境中 析氫腐蝕和吸氧腐蝕都屬于電化學(xué)腐蝕 練習(xí) 請(qǐng)你根據(jù)原電池原理 寫(xiě)出鋼鐵吸氧腐蝕的電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式 2Fe 4e 2Fe2 O2 2H2O 4e 4OH 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2 4Fe OH 2 O2 2H2O 4Fe OH 32Fe OH 3 Fe2O3 xH2O 3 x H2O 進(jìn)一步反應(yīng) 負(fù)極 正極 電池反應(yīng) 2 析氫腐蝕與吸氧腐蝕 以Fe為例 電極反應(yīng) 負(fù)極 正極 總反應(yīng)式 水膜酸性較強(qiáng) 水膜酸性很弱或中性 Fe 2e Fe2 2H 2e H2 O2 2H2O 4e 4OH Fe 2H Fe2 H2 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2 金屬的腐蝕金屬或合金跟周圍到的氣體或液體進(jìn)行而腐蝕的過(guò)程 其本質(zhì)是金屬原子失去電子被氧化的過(guò)程 接觸 化學(xué)反應(yīng) 損耗 2 金屬防護(hù)的幾種重要方法 1 改變金屬內(nèi)部的組成結(jié)構(gòu) 將金屬制成合金 增強(qiáng)抗腐蝕能力 2 在金屬表面覆蓋保護(hù)層 使金屬和周圍物質(zhì)隔離開(kāi)來(lái) 3 電化學(xué)保護(hù)法 利用電解池反應(yīng)將需要保護(hù)的金屬作為電解池的陰極而受到保護(hù)或者利用原電池反應(yīng)將需要保護(hù)的金屬作為電池的正極而受到保護(hù) 還可以利用化學(xué)反應(yīng)使金屬鈍化而受到保護(hù) 上述各情況下 其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是 討論與交流 3 在同一電解質(zhì)溶液中 金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下 電解池陽(yáng)極的腐蝕 原電池陰極的腐蝕 化學(xué)腐蝕 有防腐措施的腐蝕 5 2 1 3 4 思考與練習(xí) 1 保利集團(tuán)在香港拍賣會(huì)上購(gòu)回在火燒圓明園時(shí)流失的國(guó)寶 銅鑄的牛首 猴首和虎首 普通銅器時(shí)間稍久容易出現(xiàn)銅綠 其主要成分是 Cu2 OH 2CO3 這三件1760年銅鑄的國(guó)寶在240年后看上去仍然熠熠生輝不生銹 下列對(duì)起原因的分析 最可能的是 A 它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金 B 環(huán)境污染日趨嚴(yán)重 它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去 C 銅的金屬活動(dòng)性比氫小 因此不宜被氧化 D 它們是含一定比例金 銀 錫 鋅的合金 D 2 下列敘述中 可以說(shuō)明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是 A 甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中 乙溶解 甲上有H2氣放出 B 在氧化 還原反應(yīng)中甲比乙失去的電子多 C 將甲乙作電極稀硫酸作電解質(zhì)溶液組成原電池時(shí)甲是負(fù)極 D 同價(jià)態(tài)的陽(yáng)離子 甲比乙的氧化性強(qiáng) C 3 有M N兩種金屬 分別與鹽酸反應(yīng) 產(chǎn)生H2速率相近 試設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)比較M N兩種金屬的活潑性 M N 鹽酸 若N產(chǎn)生氣泡 則活潑性M N 4 將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接置于稀硫酸溶液中 下列各敘述正確性的是 A 鋅片做負(fù)極 鋅發(fā)生還原反應(yīng)B 銅片做正極 銅得電子C 溶液中的PH值增大D 鋅片 銅片同時(shí)有氣泡冒出 說(shuō)明鋅片不純 5 把a(bǔ) b c三種金屬片浸泡在稀H2SO4中 若a b相連時(shí) a為負(fù)極 b c相連時(shí) c為負(fù)極 a c相連時(shí) c上有氣泡冒出 則這三種金屬的活動(dòng)性順序 A a b c B a c bC c a b D b a c CD B 5 a今有2H2 O2 2H2O反應(yīng) KOH為電解質(zhì)溶液構(gòu)成燃料電池 則負(fù)極應(yīng)通入 氣 正極通入 氣 電極反應(yīng)為 負(fù)極 正極 b如把KOH改為H2SO4作導(dǎo)電物質(zhì)則電極反應(yīng) 負(fù)極 正極 a和b的電池液不同 反應(yīng)進(jìn)行后溶液的PH值各有何變化 c 如把H2改CH4 KOH作導(dǎo)電物質(zhì)則電極反應(yīng)為 負(fù)極 正極 總反應(yīng)式 氫 氧 2H2 4OH 4e 4H2O O2 2H2O 4e 4OH 2H2 4e 4H O2 4H 4e 2H2O a變小b變大 CH4 10OH 8e CO32 7H2O 2O2 4H2O 8e 8OH CH4 2O2 2OH CO32 3H2O 四 電解原理的應(yīng)用 一 電解池的定義 構(gòu)成條件 1 直流電源 2 兩個(gè)電極 活性或惰性 3 電解質(zhì)溶液 或熔融電解質(zhì) 4 閉合回路 1 概念 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置為電解池 它是一個(gè)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng) 2 構(gòu)成條件 3 電極名稱 與電源負(fù)極相連的電極為陰極與電源正極相連的電極為陽(yáng)極 電極的判斷方法 4 帶電粒子定向移動(dòng)方向 負(fù)極出電子 電子回正極 電解池 必發(fā)生得電子的還原反應(yīng) 必發(fā)生失電子的氧化反應(yīng) 例1 判斷下列裝置的性質(zhì) 現(xiàn)象 產(chǎn)物 1 通電前 溶液中有哪些離子 運(yùn)動(dòng)情況如何 思考 3 當(dāng)離子定向移動(dòng)到電極表面時(shí) 發(fā)生的是什么類型的反應(yīng) 2 通電時(shí) 離子的運(yùn)動(dòng)情況有什么改變 CuCl2 Cu2 2Cl H2OH OH 陽(yáng)離子 Cu2 H 移向陰極陰離子 SO42 OH 移向陽(yáng)極 無(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng) 定向運(yùn)動(dòng) 氧化還原反應(yīng) 4 離子放電順序 活潑金屬陽(yáng)極 S2 I Br Cl OH 含氧酸根 1 陽(yáng)極上 氧化反應(yīng) 2 陰極上 還原反應(yīng) 無(wú)論是惰性電極還是金屬電極都不參與電極反應(yīng) 發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子 陽(yáng)離子在陰極上放電順序是 上述順序基本上是金屬活動(dòng)性順序 越活潑的金屬其陽(yáng)離子越難得到電子 但Fe3 氧化性較Cu2 強(qiáng) K Na Mg2 Al3 Zn2 Fe2 H Cu2 Ag 陽(yáng)離子放電能力 得電子能力 逐漸增強(qiáng) 陰離子放電 失電子 能力 逐漸減弱 分析電解反應(yīng)的一般思路 惰性電極電解時(shí) 明確溶液中存在哪些離子 根據(jù)陽(yáng)極氧化 陰極還原分析得出產(chǎn)物 陰陽(yáng)兩極附近有哪些離子 說(shuō)出下列裝置中電解池的陰陽(yáng)極 寫(xiě)出電極反應(yīng)式及總反應(yīng)的化學(xué)方程式 離子方程式 陽(yáng)極 陰極 總反應(yīng) 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 二 電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě) HCl溶液 陽(yáng)極 陰極 4H 4e 2H2 H2SO4溶液 總反應(yīng) 4OH 4e 2H2O O2 4H 4e 2H2 NaOH溶液 陽(yáng)極 陰極 總反應(yīng) 4OH 4e 2H2O O2 陽(yáng)極 陰極 4H 4e 2H2 總反應(yīng) Na2SO4溶液 4OH 4e 2H2O O2 陽(yáng)極 陰極 總反應(yīng) 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 陽(yáng)極 4OH 4e 2H2O O2 陰極 Cu2 2e Cu 總反應(yīng) 三 電解質(zhì)溶液發(fā)生電解的類型 1 分解溶質(zhì)型例 CuCl2HCl2 電解水型例 NaOHH2SO4Na2SO43 放氫生堿型例 NaClKBr4 放氧生酸型例 CuSO4AgNO3 1 電解時(shí) 只生成H2而不生成O2 則溶液的pH 2 電解時(shí) 只生成O2而不生成H2 則溶液的pH 3 電解時(shí) 既生成H2又生成O2 則實(shí)際為電解水 若為酸性pH 若堿性溶液 則溶液的pH 若為中性 則pH 增大 減小 減小 增大 不變 四 電解過(guò)程中溶液pH的變化規(guī)律 電解水型 分解電解質(zhì)型 放氧生酸型 放氫生堿型 思考 實(shí)驗(yàn)派 經(jīng)過(guò)反復(fù) 多次 精確的實(shí)驗(yàn)測(cè)定 證明電解氯化銅溶液時(shí)pH值的變化如下圖曲線 1 電解前氯化銅溶液的pH值處于A點(diǎn)位置的原因是什么 2 實(shí)驗(yàn)派 的實(shí)驗(yàn)結(jié)論是 該觀點(diǎn)的理由是 從化學(xué)原理上加以簡(jiǎn)述 隨著電解的進(jìn)行 溶液的pH下降 生成的氯氣溶于水使溶液酸性增強(qiáng) 氯化銅為強(qiáng)酸弱堿鹽 銅離子水解使溶液呈酸性 電解質(zhì)溶于水或受熱融化狀態(tài) 電解質(zhì)電離后 再通直流電 電解質(zhì)電離成為自由移動(dòng)的離子 CuCl2 Cu2 2Cl 只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子 發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成了新物質(zhì) 電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上 小結(jié)1 電解與電離的區(qū)別與聯(lián)系 電解池與原電池的比較 較活潑金屬做負(fù)極 陰極 連接電源負(fù)極的一極 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng) 陽(yáng)極氧化 負(fù)極流向正極 陽(yáng)極流向陰極 化學(xué)能變?yōu)殡娔?電能變?yōu)榛瘜W(xué)能 小結(jié)2 例 2008江蘇13 用惰性電極實(shí)現(xiàn)電解 下列說(shuō)法正確的是 A 電解稀硫酸溶液 實(shí)質(zhì)上是電解水 故溶液pH不變B 電解稀氫氧化鈉溶液 要消耗OH 故溶液pH減小C 電解硫酸鈉溶液 在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1 2D 電解氯化銅溶液 在陰極上和陽(yáng)極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1 1 D 想一想 如果要在某鐵制品表面鍍上一層銀 請(qǐng)你選擇合適的電極材料和電鍍液 并寫(xiě)出電極反應(yīng)方程式 陰極 某鐵制品陽(yáng)極 金屬銀電鍍液 含有硝酸銀的溶液 陽(yáng)極 Ag Ag e 陰極 Ag e Ag 電解原理的應(yīng)用 電鍍 1 定義 利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或是合金的過(guò)程 2 目的 4 電鍍的特點(diǎn) 3 電鍍材料的選擇 陰極 鍍件 電鍍液 含有鍍層金屬離子的溶液 陽(yáng)極 鍍層金屬 使金屬增強(qiáng)抗腐蝕的能力 增加美觀和表面硬度 1 陽(yáng)極本身參加電極反應(yīng)2 電解質(zhì)溶液的濃度保持不變 電解原理的應(yīng)用 銅的電解精煉 陽(yáng)極 Cu Cu2 2e 陰極 Cu2 2e Cu 雜質(zhì)比銅活潑的Zn Fe等 Zn Zn2 2e Fe Fe2 2e 活潑性在銅之后的銀 金等 還原性比銅差的 不能失去電子 它們以單質(zhì)的形式留在溶液中 成為陽(yáng)極泥 電解質(zhì)溶液硫酸銅的濃度略有減小 08天津高考12 金屬鎳有廣泛的用途 粗鎳中含有少量Fe Zn Cu Pt等雜質(zhì) 可用電解法制備高純度的鎳 下列敘述正確的是 已知 氧化性Fe2 Ni2 Cu2 A 陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng) 其電極反應(yīng)式 Ni2 2e NiB 電解過(guò)程中 陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C 電解后 溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2 和Zn2 D 電解后 電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有Cu和Pt D 工業(yè)上利用這一反應(yīng) 制取燒堿 氯氣和氫氣 電解原理的應(yīng)用 氯堿工業(yè) 想一想 在左面的電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)中 電解產(chǎn)物之間可能發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng) 1 NaCl溶液中 NaCl電離出 H2O電離出 通電后 在電場(chǎng)的作用下 向陰極移動(dòng) 向陽(yáng)極移動(dòng) 在陽(yáng)極 由于容易失去電子 被氧化生成 陽(yáng)極方程式 2 在陰極 由于容易得到電子被還原生成 使H2O電離向右移動(dòng) 因此陰極濃度增大PH 陰極方程式 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 Na Cl H OH Cl OH Cl Cl2 H H2 OH 增大 Na H 氯堿工業(yè) 總化學(xué)方程式 總離子方程式 3 電解前向溶液中滴加酚酞 通電后現(xiàn)象為 兩極極板上都有氣體產(chǎn)生 如何檢驗(yàn)氣體的種類 陰極附近的溶液無(wú)色變?yōu)榧t色 陽(yáng)極 把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在陽(yáng)極附近 產(chǎn)生氣體可以使?jié)駶?rùn)KI淀粉試紙變藍(lán)色 2 避免生成物H2和Cl2混合 因?yàn)?1 避免Cl2接觸NaOH溶液會(huì)反應(yīng) 使產(chǎn)品不純 反應(yīng)方程式 第一個(gè)問(wèn)題 Cl2 2NaOH NaCl NaClO H2O 混合遇火或遇強(qiáng)光爆炸 解決方法 使用離子交換膜 電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問(wèn)題 1 生產(chǎn)設(shè)備名稱 陽(yáng)離子交換膜電解槽陽(yáng)離子交換膜 只允許陽(yáng)離子通過(guò) 把電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室 2 離子交換膜的作用 a 防止Cl2和H2混合而引起爆炸b 避免Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO影響NaOH的產(chǎn)量 提示 第二個(gè)問(wèn)題 精制食鹽水 電解飽和食鹽水必須解決兩個(gè)主要問(wèn)題 泥沙 Na Cl Mg2 Ca2 Fe3 SO42 Na Cl Mg2 Ca2 Fe3 SO42 Na Cl Mg2 Ca2 Fe3 引入Ba2 Na Cl Ca2 Ba2 引入OH Na Cl OH 引入CO32 Na Cl 沉降 除泥沙 略過(guò)量BaCl2溶液 除SO42 略過(guò)量Na2CO3溶液 除Ca2 Ba2 略過(guò)量NaOH溶液 除Fe3 Mg2 過(guò)濾 加適量HCl溶液 調(diào)節(jié)PH除CO32 OH 電解原理的應(yīng)用 電冶金 1 制取金屬鈉 電解熔融氯化鈉 陽(yáng)極 2Cl 2e Cl2 陰極 2Na 2e 2Na 總反應(yīng) 2 制取金屬鋁 電解熔融氧化鋁 陽(yáng)極 6O2 12e 3O2 陰極 4Al3 12e 4Al 總反應(yīng) 通電 注意 反應(yīng)過(guò)程中使用冰晶石 Na3AlF6 作為熔劑 使Al2O3在較低的溫度下熔化 2Al2O3 4Al 3O2 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全 同學(xué)們 來(lái)學(xué)校和回家的路上要注意安全