《河北省邯郸市2018年高考化学二轮专题复习09 电化学课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《河北省邯郸市2018年高考化学二轮专题复习09 电化学课件（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、电化学,考纲要求,1、了解原电池和电解池的工作原理，能正确书写电极反应和电池反应方程式。 2、了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3、理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。,考纲解读,对于原电池和电解池的工作，需要学生从氧化还原反应的角度正确理解原电池和电解池的工作原理，掌握原电池电解池的电极反应、电极产物与反应方程式的分析与判断，熟知电子与电流方向及电解质溶液中阴阳离子的移动方向 ，能结合两极电子守恒进行简单计算；对于常见化学电源，主要是以化学电源为背景考查学生原电池原理；对于电化学腐蚀，主要是结合实际生产、生活考查金属的电化学腐蚀及其危害与防护。,要点回顾,1
2、原电池 原电池是将化学能转化为电能的装置 1.形成条件：活动性不同的两电极(连接)；电解质溶液(插入其中并与电极自发反应)；电极形成闭合电路能自发的发生氧化还原反应 原电池的两极分别称为正极和负极。两极中相对活泼(易失电子)的作为负极，相对不活泼的为正极。负极应要能与电解质溶液发生自发的氧化反应。当两电极材料均插入电解质溶液中并将两极相连构成闭合电路，原电池装置才能发生电化反应产生电流。 2.电极名称： 负极：较活泼的金属(电子流出的一极) 正极：较不活泼的金属或能导电的非金属(电子流入的一极) 3.电极反应： 负极：氧化反应，金属失电子 正极：还原反应，溶液中的阴离子得电子或氧气得电子(吸氧
3、腐蚀),要点回顾,4.电子流向：由负极沿导线流向正极 锌-铜电池，负极-Zn，正极-Cu。 负极：Zn-2e-=Zn2+，电解质溶液稀硫酸。 正极：2H+2e-=H2 总反应：2H+Zn=H2+Zn2+ 盐桥的作用：盐桥起到了使整个装置构成通路的作用 若溶液中OH- 有参与电极反应必发生在负极。若结果H+有增加，酸性增强，PH降低，必在负极区；若溶液中H+有参与电极反应必发生在正极;若结果OH-有增加，碱性增强，pH升高，必在正极区 化学上规定，凡发生氧化变化的电极均为阳极，而发生还原的电极均为阴极。据此，从发生的化学变化角度看，原电池中的负极(-)又叫阳极，正极(+)又叫阴极。,要点回顾,2
4、化学电源 化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它通过化学反应，消耗某种化学物质，输出电能。它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。 判断一种电池的优劣或是否符合某种需要，主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少(比能量，单位是(Wh)/kg, (Wh)/L),或者输出功率的大小(比功率，W/kg,W/L)以及电池的可储存时间的长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池，更适合使用者的需要。,要点回顾,1.一次电池 (1)普通锌锰电池(“干电池”) 一次电池的活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度，就不能使用了。一次电池
5、中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池。常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等 “干电池”是用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl和淀粉糊作电解质，还填有MnO2黑色粉末，作去极剂(吸收正极放出的H2，防止产生极化现象)。 电极反应 负极：Zn2e-Zn2+ 正极： 2NH4+2e-2NH3+H2 H2+2MnO2Mn2O3+H2O 正极产生的NH3又和ZnCl2作用： Zn2+4NH3Zn(NH3)42+ 淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速度。 电池总反应式：2Zn+4NH4Cl+2MnO2Zn(NH
6、3)4Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O “干电池”的电压通常约为1.5 V，不能充电再生。,要点回顾,2.二次电池 (1)铅蓄电池 二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类电池可以多次重复使用。铅蓄电池是最常见的二次电池，它由两组栅状极板交替排列而成，正极板上覆盖有PbO2，负极板上覆盖有Pb，电介质是H2SO4 . 铅蓄电池放电的电极反应如下： 负极：Pb(s)SO42(aq)2e-PbSO4(s)(氧化反应) 正极：PbO2(s)SO42-(aq)十4H(aq)2e-PbSO4(s)2H2O (l)(还原反应) 总反应：Pb(s)PbO2(s)2H2SO
7、4(aq)2PbSO4(s)十2H2O (l) 铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程： 阴极：PbSO4(s)2e-Pb(s)SO42-(aq)(还原反应) 阳极：PbSO4(s)2H2O (l) 2e-PbO2(s)SO42-(aq)十4H(aq)(氧化反应) 总反应：2PbSO4(s)十2H2O (l) Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 可以把上述反应写成一个可逆反应方程式： Pb(s)PbO2(s)2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)十2H2O (l),要点回顾,3.燃料电池 燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。燃料电池的电极本身不包含活性
8、物质，只是一个催化转化元件。它工作时，燃料和氧化剂连续的由外部供给，在电极上不断的进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断的提供电能。 (1)氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，铂做电极，使用酸性电解质。它的的工作原理： 负极：2H2 - 4e- 4H 正极：O2十4H(aq)4e-2H2O 总反应：2H2十O22H2O,要点回顾,(2)以碱性氢氧燃料电池为例，它的燃料极常用多孔性金属镍，用它来吸附氢气。空气极常用多孔性金属银，用它吸附空气。电解质则由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成，其电极反应为： 负极反应：2H24OH-4H2O4e- 正极反应：O22H2O4e-4OH- 总反应
9、：2H2O22H2O 除氢气以外，烃、肼、甲醇、氨等液体或气体，均可作燃料电池的燃料；除纯氧外，空气中的氧气也可以做氧化剂。 (3)甲烷燃料电池(KOH做电解质) 用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。电极反应式为： 负极：CH410OH-8e-CO32-7H2O 正极：4H2O2O28e-8OH- 电池总反应式为：CH42O22KOHK2CO33H2O,要点回顾,3电解池 1.电解质溶液的导电 金属导电时，是金属内部的自由电子发生的定向移动，而电解质溶液的导电与金属导电不同。 通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自由地移动；通电后在电场的作用下，这些自由移动的
10、离子改作定向移动，带负电荷的阴离子由于静电作用向阳极移动，带正电荷的阳离子则向阴极移动。 电极名称：电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极，与直流电源正极相连的电极叫阳极。 物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所决定的，对金属就是自由电子，而对电解质溶液就是自由移动的阴阳离子。,要点回顾,2.电解 (1)概念：使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。 (2)电子流动的方向： 电子从外接直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，电解池溶液中的阳离子移向阴极，并在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；与此同时，电解池溶液中的阴离子移向阳极，并在阳极上失去电子(也
11、可能是阳极很活泼而本身失去电子)而被氧化，发生氧化反应。这样，电子又从电解池的阳极流出，沿导线而流回外接直流电源的正极。 (3)电极反应的类型：阳极反应为氧化反应，阴极反应为还原反应，故而阴极处于被保护的状态，而阳极则有可能被腐蚀。,要点回顾,1.电解饱和食盐水反应原理 饱和食盐水成分：溶液存在Na+、Cl、H+、OH四种离子。 电极反应式：阴极：2H+2e=H2(还原反应)； 阳极：2Cl2e=Cl2(氧化反应)。 实验现象解释： (1)阴极区域变红原因：由于H+被消耗，使得阴极区域OH离子浓度增大(实际上是破坏了附近水的电离平衡，由于KW为定值，c(H+)因电极反应而降低，导致c(OH)增
12、大，使酚酞试液变红)。 (2)湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因：氯气可以置换出碘化钾中的碘，Cl2+2KI=2KCl+I2，I2使淀粉变蓝。,要点回顾,注意：如果试纸被熏蒸的太久，蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去。 电解饱和食盐水的总反应式： 该电解反应属于放氢生碱型，电解质与水均参与电解反应，类似的还有K2S、MgBr2等。,要点回顾,注意：如果试纸被熏蒸的太久，蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去。 电解饱和食盐水的总反应式： 该电解反应属于放氢生碱型，电解质与水均参与电解反应，类似的还有K2S、MgBr2等。,要点回顾,2.铜的电解精炼 原理：电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连；用纯铜
13、板作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液(加入一定量的硫酸)作电解液。 CuSO4溶液中主要有Cu2+、 、H+、OH，通电后H+和Cu2+移向阴极，并在阴极发生Cu2+2e=Cu，OH和移向阳极，但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电，主要为阳极(活泼及较活泼金属)发生氧化反应而溶解，阳极反应：Cu2e=Cu2+。,要点回顾,电解过程中，比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解，此时阴极仍发生Cu2+2e=Cu，这会导致电解液浓度不发生变化；Ag、Au不如Cu易失电子，Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来可供提炼Au、Ag等贵金属。 该过程实现了提纯铜
14、的目的。 离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度、电流的大小、电极的材料等都有关系。中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响,要点回顾,3.电解冶炼铝 工业上，用纯净的氧化铝为原料，采用电解的方法制取铝。 纯净的氧化铝熔点很高(2045)，很难熔化，现在都用熔化的冰晶石(Na3AlF6)作熔剂，使氧化铝在1000左右溶解在液态的冰晶石里，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后进行电解。 电极反应式： 阴极： 4Al3+12e-4Al 阳极： 6O212e-3O2 总反应式：2Al2O3 4Al3O2 (只能电解Al2O3，不能是AlCl3
15、) 在冶炼铝时，阳极产生氧气，石墨阳极在如此高温条件下，将不断被氧气氧化而消耗，因而需不断补充石墨阳极。,要点回顾,4.电镀铜 原理：电镀时，一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极，而用镀层金属为阳极，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，并在阴极上被还原成金属析出。 电镀铜规律可概括为“阳极溶解，阴极沉积，电解液不变”。 工业上电镀常使用有毒电镀液，因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后，达标排放，以防污染环境。,要点回顾,5金属的电化学腐蚀与防护 1.金属腐蚀的类型： (1)化学腐蚀：金属与接触到的物质直接发生化
16、学反应而引起的腐蚀。例如铁丝在氧气中燃烧、铜在氯气中燃烧等。 (2)电化学腐蚀：不纯金属与电解质溶液接触时比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀。 (3)金属的电化学腐蚀：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。 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。 金属腐蚀的本质：M-ne-=Mn+,要点回顾,2.钢铁的电化学腐蚀 (1)析氢腐蚀(钢铁表面吸附水膜酸性较强时) 阳极(Fe)：Fe-2e-=Fe2+ Fe2+2H2O=Fe(OH)22H+ 阴极(杂质)：2H+2e-=H2 电池反应：Fe2H2O=Fe(OH)2H2 由于有氢气放出，
