《1-2008届高三化学专题复习课件:电化学及应用》由会员分享,可在线阅读,更多相关《1-2008届高三化学专题复习课件:电化学及应用(46页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、高三化学总复习 基本理论基本理论 电化学 原电池和电解池的比较原电池和电解池的比较 原电电池电电解池 概 念 能量 转转化 借助氧化还 原反应而产 生电流电流的装 置。 借助电流电流引 起氧化还原 反应的装置 化学能 转化 为电能 电能转化为 化学能 一、原电池 构成原电池的基本条件是什么 ? (1)必须自发进行氧化还原反应 (3)两个电极必须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 。 原电池正负极的比较原电池正负极的比较 比较项较项 目正极负负极 电电子流动动方向电电子流入电电子流
2、出 金属活泼泼性相对对不活泼泼相对对活泼泼 电电极反应应 Nm+ + me- = N (还还原反应应) M - ne- = Mn+ (氧化反应应) 电电极质质量变变化增大或不变变一般:减小 离子移动动方向 阳离子移向该该极阴离子移向该该极 氧化反应氧化反应 M-ne=Mn+ 产生电流 失e-沿导线转移 还原反应还原反应 Nm+me=N 原电池的工作原理原电池的工作原理 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应;溶液中氧化性 较强的微粒在正极上得电子发生还原反应 ; 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)。 用Al、Cu作电极,如何使Cu作负
3、极,Al作正极 ? 浓硝酸作电解液 用Mg、Al作电极,如何使Al作负极,Mg作正极 ? NaOH作电解液 思考 原电池原理的应用 (2)比较金属的活泼性; 构建原电池,测出正负极,负极金属活泼性 正极 (3)加快某些化学反应的反应速率; (1)制做化学电源; (4)金属腐蚀的原理及金属腐蚀的防护。 金属的电化学腐蚀 (一)金属腐蚀 1.概念 : 金属或合金与周围接触到的气体或液体进 行化学反应而腐蚀损耗的过程。 2.金属腐蚀的本质 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 比较项较项 目化
4、学腐蚀蚀电电化学腐蚀蚀 发发生条件 共同点 是否构成原电电池 有无电电流 实实 质质 化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多 金属跟接触到的物质 直接发生化学反应 不纯金属跟接触的电解 质溶液发生原电池反应 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 钢铁的电化学腐蚀 比较项较项 目析氢氢腐蚀蚀吸氧腐蚀蚀 发发生条件 电电 极 反 应应 负负极 正极 总总反应应 钢铁表面吸附的水膜酸 性较強时 Fe - 2e- = Fe2+ 2H+ + 2e- = H2 Fe+ 2H+ = Fe2+ H2 钢铁表面吸附的水膜酸
5、 性较弱或呈中性时 Fe - 2e- = Fe2+ O22H2O4e-=4OH- Fe2+2OH-=Fe(OH)2 4Fe(OH)2 +O2+2H2O=4Fe(OH)3 4Fe(OH)3Fe2O3xH2O(铁锈)+(3- x)H2O 吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍得多 金属的防护 方 法: 1.改变金属的内部组织结构(如制不锈钢) 2.在金属表面覆盖保护层: (1)在表面刷一层油漆; (2)在表面涂上机油; (3)在表面镀一层其他耐腐蚀金属; (4)在表面烧制搪瓷 ; (5)使金属表面形成致密的氧化膜 。 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 判断金属腐蚀快慢的
6、规律判断金属腐蚀快慢的规律 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,金属腐蚀的快慢与下列二种因素有关: 1)与构成微电池的材料有关,两极材料的活动性差别越大, 电动势越大,氧化还原反应的速度越快,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。 一般说来可用下列原则判断: (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 二、常见的化学电池 干电池 电极:Zn为负极,碳棒为正极 电解液:NH4Cl、ZnCl2
7、和 淀粉糊 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):Zn2e-Zn2 正极:2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = Mn2O3 + 2NH3 +H2O 银锌电池 Zn为负极,Ag2O为正极 电解液: KOH溶液 电极反应式: 负极:Zn2OH2e-Zn(OH)2 正极:Ag2OH2O2e-2Ag2OH 总反应式: ZnAg2OH2O2AgZn(OH)2 铅蓄电池: 电极:Pb为负极, PbO2为正极. 电解液: 30%的H2SO4溶液 电极反应式: 放电时:为原电池为原电池 负极(Pb) : PbSO42-2e-PbSO4 正极(PbO2)
8、 PbO24HSO422e-PbSO42H2O 总电池反应: PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O 充电时:为电解池为电解池 阴极(Pb): PbSO4 2e- PbSO42- 阳极(PbO2) PbSO42H2O2e-PbO24HSO42 总电解反应: 2PbSO42H2O PbO2Pb2H2SO4 通电 铝空气海水电池 负极:4Al -12e- 4Al3+ 正极:3O2 + 6H20 + 12e- 120H- 电池总反应式为:4Al+3O2+6H20=4Al(OH)3 1991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 燃料电池 (1
9、)电极:Pt制作的惰性电极 (2)电解质溶液:KOH溶液 (4)反应原理: 正极: 2H2+4OH 4e-4H2O 负极: O22H2O 4e-4OH 总反应:2H2O22H2O 电极反应:负极:CH4 + 10OH- 8e = CO32- + 7H2O 正极: O2 + 2H2O + 4e = 4OH- 总反应式: CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2O 以甲烷作燃料的燃料电池 电极为金属铂,电解质为KOH,在两极分别通入甲烷和氧气。 组成电解池的条件: (1)外接直流电源 (2)电极(金属或惰性电极) (3)电解质溶液或熔融的电解质 (4)形成闭合回路 阳极 氧化反
10、应 阴极 还原反应 e- e- 电解池 电解池阴阳极的比较电解池阴阳极的比较 比较项较项 目阴极阳极 与电电源连连接接电电源负负极接电电源正极 电电子流动动方向电电子流入电电子流出 电电极反应应 Nm+ + me = N (还还原反应应) Rn ne= R M ne= Mn+ (氧化反应应) 电电极质质量变变化增大或不变变减小或不变变 离子移动动方向 阳离子移向该该极阴离子移向该该极 阳 极 阴 极 电解池的工作原理电解池的工作原理 阴离子 阳离子 氧化反应 还原反应 Nm+me-=N ee RnneR 4OH4e2H2OO2 非惰性电极:M-ne-=Mn+(电极本身溶解) 电子流 动方向 电
11、解质溶液 电源负极电解池阴极 电源正极电解池阳极 在惰性电极上离子放电顺序 : 阴极(与电极材料无关) : 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 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 一定是溶液中易得电子的阳离子优先放电 Rn+ + ne = R 电解时电极产物
12、的判断 Rn- - ne = R (Pt、Au、石墨 ) 用惰性电极电解电解质溶液的规律 (1)电解水型(NaOH、H2SO4、K2SO4等)的电解 阴极:4H+ + 4e- 2H2 阳极:4OH- - 4e- O2 + 2H2O 总反应式: 2H2O 2H2 + O2 电解 (2)分解电解质型(HCl、CuCl2等)溶液的电解 阴极:Cu2+ + 2e- Cu 阳极:2Cl- - 2e- Cl2 总反应式: CuCl2 Cu + Cl2 电解 (3)放氢生碱型(NaCl、MgBr2)溶液的电解 阴极:4H+ + 4e- 2H2 阳极:2Cl- - 2e- Cl2 2NaCl + 2H2O 2
13、NaOH +H2 +Cl2 电解 (4)放氧生酸型 阴极;2Cu2+ + 4e- 2Cu 阳极:4OH- - 4e- O2 + 2H2O (CuSO4、AgNO3等)溶液的电解 总反应:2CuSO4 + 2H2O 2Cu + O2 + 2H2SO4 电解 电解原理的应用 铜的电解精炼 粗铜纯铜 CuSO4溶液 阳极:粗铜 阴极:纯铜薄片 电解质溶液:CuSO4溶液(加入一定量的H2SO4 ) Cu2e= Cu2+ 比铜活泼的杂质也会同时失去电 子而溶解: Zn2e= Zn2+ Fe2e= Fe2+ Ni2e= 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= Cu CuSO4溶液的浓度基本保持不变。 提炼金、银等贵重金属 。 电镀铜 阳极 : 铜片 阴极 : 待镀铁制品 Cu2e= Cu2+ Cu2+ 2e= Cu CuSO4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表面镀上一 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)增加美观和表面硬度。 阳极镀层金属: MneMn 阴极镀件: MnneM 电解液:含镀层金属阳离子的盐溶液 电镀槽 特 点 (1)阳极本身溶解;