第四章电化学基础复习课件(人教版选修4).ppt

1、一、电化学知识的内部联系：一、电化学知识的内部联系：强迫发生强迫发生电解电解自发发生自发发生原电池原电池还原剂还原剂 氧化剂氧化剂ne-氧化还原反应氧化还原反应还原剂通过外电路还原剂通过外电路将电子给予氧化剂将电子给予氧化剂外电场强迫还原剂外电场强迫还原剂失、氧化剂得电子失、氧化剂得电子失电子失电子氧化反应氧化反应负极：电子流出负极：电子流出阳极：连电源正极阳极：连电源正极得电子得电子还原反应还原反应正极：电子流入正极：电子流入阴极：连电源负极阴极：连电源负极化学能化学能消耗电能消耗电能产产 生生产生电能产生电能消消 耗耗化学电源、电化化学电源、电化学腐蚀、防腐学腐蚀、防腐氯碱工业、精炼铜、氯

2、碱工业、精炼铜、电镀、冶炼活泼金属电镀、冶炼活泼金属 Cu Cu 问题探究问题探究1：如图一根铜棒插入硝酸银溶液中，回答：如图一根铜棒插入硝酸银溶液中，回答：（1）一段时间后，观察到的实验现象是）一段时间后，观察到的实验现象是 ，（2）写出相关的离子方程式并用单线桥法表示电子）写出相关的离子方程式并用单线桥法表示电子 转移的方向和数目：转移的方向和数目：负极：负极：，正极：正极：；原电池反应原电池反应 。问题探究问题探究2.2.探究探究1 1中的氧化还原反应中的氧化还原反应能否设计成原电池？能否设计成原电池？若能，请若能，请画出实验装置图并写出电极反应式和原电池反应方程式画出实验装置图并写出电

3、极反应式和原电池反应方程式.Ag/C/PtAg/C/Pt Cu Cu 问题探究问题探究3.3.探究探究1 1中的氧化还原反应的中的氧化还原反应的逆反应逆反应 CuCu2+2+2Ag=Cu+2Ag+2Ag=Cu+2Ag+能自发发生吗？能自发发生吗？能否设计一个能否设计一个实验使该反应发生？若能，画出实验装置图并写出实验使该反应发生？若能，画出实验装置图并写出电极反应式和总反应方程式。电极反应式和总反应方程式。电极反应式：电极反应式：阳极：阳极：，阴极：阴极：。电解反应式电解反应式:.AgAg Cu/C/ptCu/C/pt 总结：总结：（1 1）氧化还原反应是）氧化还原反应是还原剂将电子给予氧化剂

4、还原剂将电子给予氧化剂。（2 2）从理论上说，任何一个自发发生的氧化还原反应，）从理论上说，任何一个自发发生的氧化还原反应，只要还原剂失去电子和氧化剂得到电子分两处进只要还原剂失去电子和氧化剂得到电子分两处进 行，就可设计成原电池。行，就可设计成原电池。（3 3）一个不能自发发生的氧化还原反应可用）一个不能自发发生的氧化还原反应可用电解电解的方法的方法 强迫强迫它发生。它发生。电电 离离电电 解解条件条件 过程过程特点特点联系联系 1.1.电离与电解电离与电解电解质溶于水或电解质溶于水或受热融化状态受热融化状态电解质电离后，再通电解质电离后，再通直流电直流电电解质电离成为自电解质电离成为自由移

5、动的离子，如：由移动的离子，如：CuCl2=Cu2+2Cl-阴阳离子定向移动，在阴阳离子定向移动，在两极上失得电子成为原两极上失得电子成为原子或分子。如：子或分子。如：只产生只产生自由移动的离子自由移动的离子发生氧化还原反应发生氧化还原反应生成了新物质生成了新物质电解必须建立在电离的基础上电解必须建立在电离的基础上化化 学学 腐腐 蚀蚀电电 化化 腐腐 蚀蚀条件条件现象现象本质本质联系联系金属跟非金属单质金属跟非金属单质直接接触直接接触不纯金属不纯金属或合金或合金跟跟电解质溶液接触电解质溶液接触无电流产生无电流产生有有微弱电流微弱电流产生产生金属被氧化金属被氧化较活泼金属被氧化较活泼金属被氧化

6、两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍2.化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀与电化腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀 析氢腐蚀析氢腐蚀发生发生条件条件电电极极反反应应负负极极正正极极总总反反应应其他其他反应反应中性或碱性，中性或碱性，得电子被还原为得电子被还原为 OHO2较强较强酸性酸性。反应时有反应时有 析出析出H22Fe4e2Fe2O22H2O4e4OH2FeO2+2H2O=2Fe(OH)2Fe2eFe22H2eH24 Fe(OH)2O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3 xHxH2O(O(铁锈）铁锈）+（3-x3-x）H H2O O 3.3.钢铁钢铁两种电化学

7、腐蚀比较两种电化学腐蚀比较Fe2H=Fe2 H24.原电池和电解池比较原电池和电解池比较内容内容原电池原电池电解池电解池电极规定电极规定电极反应电极反应电子移动方向电子移动方向离子在池中离子在池中移动方向移动方向能量转变能量转变较活泼较活泼的的金属金属失电子失电子流出负极流出负极阴极：阴极：连接电源负极的一极连接电源负极的一极负极发生氧化反应负极发生氧化反应正极发生还原反应正极发生还原反应阳极发生氧化反应阳极发生氧化反应阴极发生还原反应阴极发生还原反应负极负极用电器用电器正极正极阳极阳极电源电源阴极阴极化学能变为电能化学能变为电能电能变为化学能电能变为化学能阳离子阳离子正极正极阳离子阳离子阴极

8、阴极电电 镀镀电电 解解电电 极极变变 化化电解液电解液变变 化化电解液电解液PH变化变化联系联系阳极阳极:M-ne-=Mn+阴极阴极:Mn+ne-=M离子浓度保持离子浓度保持不变不变离子浓度发生离子浓度发生变化变化阳极：阳极：失电子，被氧化失电子，被氧化阴极：阴极：得电子，被还原得电子，被还原不变不变可能升高或降低或不变可能升高或降低或不变电镀是一种特殊的电解电镀是一种特殊的电解5.电镀与电解比较表电镀与电解比较表稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 硫酸硫酸 A B C D A B C D 下列装置中属于原电池的是下列装置中属于原电池的是 （）属于电解池的是属于电解池的是 （）BC D

9、 练习练习1:练习练习Zn Zn Cu Cu Cu Cu Cu Cu 判断原电池、电解池、电镀池的依据：判断原电池、电解池、电镀池的依据：（1）若有若有外接电源外接电源，则为，则为电解池或电镀池电解池或电镀池；阳极参与反应且电解过程中电解液浓度不变，阳极参与反应且电解过程中电解液浓度不变，则是电镀池；否则是一般的电解池。则是电镀池；否则是一般的电解池。（2 2）若）若无外接电源无外接电源，电极和电解质之间有自发发生的电极和电解质之间有自发发生的 氧化还原反应的为原电池。氧化还原反应的为原电池。其他为电解池或电镀池。其他为电解池或电镀池。练习练习3：从理论上分析判断，从理论上分析判断，下图下图A

10、、B、C是是什么池什么池（电解池（电解池/电镀池电镀池/原电池）？原电池）？并写出各池的电极名称、电极反应式和总反应式。并写出各池的电极名称、电极反应式和总反应式。Zn Zn Cu Cu C C1 1C C2 2 AgAgCu Cu 1.一次电池一次电池 如如:锌银电池锌银电池Zn 2OH 2e ZnO H2O 负极：负极：Zn正极：正极：Ag2O Ag2O H2O 2e 2Ag 2OHZn Ag2O ZnO 2Ag总反应：总反应：电极反应分为电极反应分为放电和充电放电和充电两个过程两个过程2.二次电池二次电池如如:铅蓄电池的充放电过程：铅蓄电池的充放电过程：Pb(s)PbO2(s)2H2SO

11、4(aq)2PbSO4(s)2H2O(l)放电放电充电充电三三.化学电源化学电源(一一).).化学电源的分类化学电源的分类电解质溶液电解质溶液电池反应：电池反应：2H2+O2=2H2O 酸性或中性酸性或中性负极负极正极正极碱性碱性负极负极正极正极2H2 4OH 4e 4H2O O22H2O 4e 4OH 2H2 4e 4H O2 4H 4e 2H2O 如如:甲烷燃料电池甲烷燃料电池负极负极 CH4 10OH 8e CO32 7H2O正极正极 2O2 4H2O 8e 8OH CH4 2O22KOH K2CO3 3H2O如如:氢氧燃料电池氢氧燃料电池负极负极:可燃物如氢气、甲醇、天然气等可燃物如氢

12、气、甲醇、天然气等正极正极:氧气氧气练习练习4：写出以写出以熔融碳酸盐、固体氧化物熔融碳酸盐、固体氧化物为电解质时为电解质时 的氢氧燃料电池的电极反应式和总反应式。的氢氧燃料电池的电极反应式和总反应式。熔融碳酸盐熔融碳酸盐负极：负极：2 H2+2CO32-4e-=2H2O+2CO2 正极：正极：O2+2 CO2+4e-=2CO32-总反应式：总反应式：2H2+O2 =2H2 O固体氧化物固体氧化物负极：负极：2H2+2O2-4e-=2H2O正极：正极：O2 +4e-=2O2-总反应式：总反应式：2H2+O2 =2H2 O(二二).).原电池电极反应式的书写：原电池电极反应式的书写：3.3.负极

13、所得产物和正极所得产物，与溶液的酸碱性负极所得产物和正极所得产物，与溶液的酸碱性 有关（如有关（如4 4价的价的C C在在酸性溶液中酸性溶液中以以COCO2 2形式存在，形式存在，在在碱性溶液中碱性溶液中以以COCO3 32 2形式存在）；形式存在）；2.2.分析两极反应物分别写出两极电极反应式，将两极分析两极反应物分别写出两极电极反应式，将两极 的电极反应式的的电极反应式的电子得失数配平电子得失数配平后，相加得到总反后，相加得到总反 应应加法加法 4.4.溶液不存在溶液不存在O O2 2：在：在酸性溶液酸性溶液中它与中它与H H结合成结合成H H2 2O O、在在碱性或中性碱性或中性溶液中它

14、与溶液中它与水水结合成结合成OHOH；1.写出发生的氧化还原反应方程式，分析得、失电子写出发生的氧化还原反应方程式，分析得、失电子 情况，写出正或负极的电极反应式，情况，写出正或负极的电极反应式，总反应减去一极反应即得到另一极反应总反应减去一极反应即得到另一极反应减法减法总结总结：以氧气为氧化剂时在各类燃料电池中的电极：以氧气为氧化剂时在各类燃料电池中的电极 反应式的共同点？反应式的共同点？正极正极：O2+4H+4e-=2H2O质子交换膜燃料电池：质子交换膜燃料电池：碱碱 性性 燃燃 料料 电电 池：池：熔融碳酸盐燃料电池：熔融碳酸盐燃料电池：固体氧化物燃料电池：固体氧化物燃料电池：正极：正极

15、：O2+2H2O+4e-=4OH-正极正极：O2+2CO2+4e-=2CO32-正极：正极：O2+4e-=2O2-（1 1）阴极：）阴极：Ag+Hg2+Cu2+H+(水水)Pb2+Fe2+Na+Ca 2+K+氧化性强的氧化性强的阳阳离子先得电子离子先得电子（2）阳极：）阳极：活性材料作电极时：活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化金属在阳极失电子被氧化 成阳离子进入溶液。成阳离子进入溶液。用用惰性电极惰性电极(Pt(Pt、AuAu、石墨、钛等、石墨、钛等)时时,还原性强的离子先失电子还原性强的离子先失电子 S2IBrClOH(水水)NO3SO42F 1.电极产物的判断电极产物的判断四、电解原

16、理四、电解原理 阳极：阳极：S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根含氧酸根 F-与与区：电解本身型区：电解本身型 如如CuClCuCl2 2 、HClHCl与与区：放氢生碱型区：放氢生碱型 如如NaClNaCl与与区：放氧生酸型区：放氧生酸型 如如CuSOCuSO4 4、AgNOAgNO3 3与与区：电解水型区：电解水型 如如NaNa2 2SOSO4 4、H H2 2SOSO4 4 、NaOHNaOH阴极阴极:Ag+Cu2+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+2.2.电解规律电解规律(惰性电极惰性电极)练习练习6 写出下列电解池中各电极的电极反应式和电解写出下列电解池中各电极的电极反应

17、式和电解 的总反应式，分析电解液的浓度和的总反应式，分析电解液的浓度和PH变化情况变化情况FeCuH2SO4溶液溶液CCKOH溶液溶液FeCuKOH溶液溶液CCH2SO4 溶液溶液3.电解的相关计算：电解的相关计算：(1)常见类型：常见类型：A.电解后某产物的质量、气体产物的体积。电解后某产物的质量、气体产物的体积。B.电解后溶液的电解后溶液的PH。C.电解后溶液中某物质的物质的量浓度电解后溶液中某物质的物质的量浓度（2）常见方法：）常见方法：A.根据电解方程式或电极反应式列比例式求根据电解方程式或电极反应式列比例式求 解解 B.根据电路中、各电极上转移的电子的物质的根据电路中、各电极上转移的

18、电子的物质的 量相等求解量相等求解五、电化学知识的应用五、电化学知识的应用 1.1.原电池知识的应用：原电池知识的应用：（1 1）设计、）设计、制造化学电源制造化学电源（理论上，任何一个自发（理论上，任何一个自发 发生的氧化还原反应都可设计成原电池）；发生的氧化还原反应都可设计成原电池）；（2 2）揭示）揭示金属腐蚀的原理和防腐的方法金属腐蚀的原理和防腐的方法；电化腐蚀最普遍；外加电压的阴极保护法、电化腐蚀最普遍；外加电压的阴极保护法、牺牲阳极的阴极保护法；牺牲阳极的阴极保护法；（3 3）加快化学反应速率加快化学反应速率；（4 4）比较、）比较、判断金属的活泼性。判断金属的活泼性。2.2.电解知识的应用：电解知识的应用：（1 1）氯碱工业：）氯碱工业：（2 2）电解精炼铜）电解精炼铜（3 3）冶炼活泼金属（）冶炼活泼金属（NaNa、MgMg、AlAl等）等）（4 4）电镀）电镀 （5 5）外加电流的阴极保护法保护金属）外加电流的阴极保护法保护金属（6 6）判断金属阳离子氧化性、阴离子还原性的强弱）判断金属阳离子氧化性、阴离子还原性的强弱 布置作业布置作业