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1、第四章电化学基础第一节 原电池1、概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池_ 2、组成条件两个活泼性不同的电极电解质溶液电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路3、电子流向：外电路：负极导线正极内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。4、电极反应：以锌铜原电池为例：负极：氧化反应：Zn2e-Zn2（较活泼金属）正极：还原反应：2H2e-H2（较不活泼金属）总反应式：Zn+2H+=Zn2+H25、正、负极的判断：（1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。（2）从电子的流动方向负极流入正极（3）从电流方向正极流入负极（4）根据电解质溶液内离
2、子的移动方向阳离子流向正极，阴离子流向负极（5）根据实验现象_溶解的一极为负极_增重或有气泡一极为正极第二节化学电池1、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池2、化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置3、化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池一、一次电池1、常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等二、二次电池1、二次电池： 放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。2、电极反应：铅蓄电池放电：负极（铅） ：PbSO42-2ePbSO4正极（氧化铅） ：PbO24H+SO42-2e=PbSO4 2H2O 充电：阴极PbSO42H2O2e P
3、bO24H+SO42-阳极： PbSO42e PbSO42-两式可以写成一个可逆反应：PbO2Pb2H2SO42PbSO4 2H2O 3、目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池三、燃料电池1、燃料电池：是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池2、电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。当电解质溶液呈酸性时：负极：2H24e=4H+ 正极：
4、24 e 4H+ =2H2O 当电解质溶液呈碱性时：负极：2H24OH 4e 4H2O正极：22H2O 4 e4OH另一种燃料电池是用金属铂片插入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：CH410OH8e CO327H2O；正极： 4H2O2O28e8OH电池总反应式为：CH42O22KOHK2CO33H2O 3、燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低. 放电充电精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 8 页四、废弃电池的处理：回收利用第三节电解池一、电解原理1、电解池
5、：把电能转化为化学能的装置也叫电解槽2、 电解 -电流 (外加直流电 )通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程3、放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程4、电子流向：（电源）负极（电解池）阴极（离子定向运动）电解质溶液（电解池）阳极（电源）正极5、电极名称及反应：阳极：与直流电源的正极 相连的电极，发生氧化反应阴极：与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应6、电解 CuCl2溶液的电极反应：阳极：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化 ) 阴极：Cu2+2e-=Cu(还原 )，总反应式：CuCl2 =Cu+Cl27、电解本质：电解质溶液的导电过
6、程，就是电解质溶液的电解过程规律总结：电解反应离子方程式书写：放电顺序：阳离子放电顺序：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（酸电离的 )Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+阴离子的放电顺序：是惰性电极时： S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子)F-(SO32-/MnO4-OH-) 是活性电极时：电极本身溶解放电注意先要看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极（Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液；若为惰性材料，则根据阴阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。电解质水溶液点解产物的
7、规律类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH 电解质溶液复原分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl 电解质减小增大HCl CuCl2- CuCl2放 H2生成碱型 阴极：水放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl 电解质和水生成新电解质增大HCl 放氧生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：水放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小CuO电解水型阴极： 4H+ + 4e- = 2H2阳极： 4OH- - 4e- = O2+ 2H2O NaOH 水增大增大水H2SO4减小Na2SO4不变上述四种类型电解质分类：（1）电解水型：含氧酸，强碱，活泼金属含氧酸盐（2）电解电解质型：无
8、氧酸，不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气（1）电镀应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 8 页（2）电极、电解质溶液的选择：阳极：镀层金属，失去电子，成为离子进入溶液M ne = M n+阴极：待镀金属（镀件） ：溶液中的金属离子得到电子，成为金属原子，附着在金属表面M n+ + ne = M 电解质溶液：含有镀层金属离子的溶液做电镀液镀铜反
9、应原理阳极 (纯铜 )：Cu-2e-=Cu2+，阴极 (镀件 )：Cu2+2e-=Cu， 电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液（3）电镀应用之一：铜的精炼阳极：粗铜；阴极：纯铜电解质溶液：硫酸铜3、电冶金（1） 、 电冶金：使矿石中的金属阳离子获得电子， 从它们的化合物中还原出来用于冶炼活泼金属，如钠、镁、钙、铝（2） 、电解氯化钠：通电前，氯化钠高温下熔融：NaCl = Na + + Cl通直流电后：阳极：2Na+ + 2e = 2Na 阴极： 2Cl 2e= Cl2规律总结：原电池、电解池、电镀池的判断规律（1）若无外接电源，又具备组成原电池的三个条件。有活泼性不同的两个电极；两极用导
10、线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里；较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应（有时是与水电离产生的H+ 作用），只要同时具备这三个条件即为原电池。（2）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池；当阴极为金属，阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属离子属同种元素时，则为电镀池。（3）若多个单池相互串联，又有外接电源时，则与电源相连接的装置为电解池成电镀池。若无外接电源时，先选较活泼金属电极为原电池的负极（电子输出极），有关装置为原电池，其余为电镀池或电解池。原电池，电解池，电镀池的比较性质类别原电池电解池电镀池定义（装置特点）将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用
11、电解原理在某些金属表面镀上一侧层其他金属反应特征自发反应非自发反应非自发反应装置特征无电源，两级材料不同有电源，两级材料可同可不同有电源形成条件活动性不同的两极电解质溶液形成闭合回路两电极连接直流电源两电极插入电解质溶液形成闭合回路1 镀层金属接电源正极，待镀金属接负极； 2 电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼金属（能导电非金属）阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连名称同电解，但有限制条件阳极：必须是镀层金属阴极：镀件电极反应负极：氧化反应，金属失去电子正极：还原反应，溶液中的阳离子的电子阳极： 氧化反应， 溶液中的阴离子失去电子，或电极金属失电子阴极： 还
12、原反应， 溶液中阳极：金属电极失去电子阴极：电镀液中阳离子得到电子精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 8 页或者氧气得电子（吸氧腐蚀）的阳离子得到电子电子流向负极正极电源负极阴极电源正极阳极同电解池溶 液 中 带 电 粒子的移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动同电解池联系在两极上都发生氧化反应和还原反应原电池与电解池的极的得失电子联系图：阳极 (失) e-正极 （得）e-负极 （失）e-阴极（得）第四节金属的电化学腐蚀和防护一、金属的电化学腐蚀（1）金属腐蚀内容：（2）金属腐蚀的本质：都是金属
13、原子失去电子而被氧化的过程（3）金属腐蚀的分类：化学腐蚀金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀电化学腐蚀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。化学腐蚀与电化腐蚀的比较电化腐蚀化学腐蚀条件不纯金属或合金与电解质溶液接触金属与非电解质直接接触现象有微弱的电流产生无电流产生本质较活泼的金属被氧化的过程金属被氧化的过程关系化学腐蚀与电化腐蚀往往同时发生，但电化腐蚀更加普遍，危害更严重（4） 、电化学腐蚀的分类：析氢腐蚀腐蚀过程中不断有氢气放出条件：潮湿空气中形成的水膜,酸性较强（水膜中溶解有CO2、SO2、 H2S等气体）电极反
14、应：负极: Fe 2e- = Fe2+正极 : 2H+ + 2e- = H2 总式： Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 吸氧腐蚀反应过程吸收氧气条件：中性或弱酸性溶液电极反应：负极: 2Fe 4e- = 2Fe2+正极 : O2+4e- +2H2O = 4OH- 离子方程式： Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2总式： 2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化，生成Fe(OH)3， Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3x H2O（铁锈主要成分）规律总结：金属腐蚀快慢的
15、规律：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：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防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法牺牲负极的正极保护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀二、金属的电化学防护1、利用原电池原理进行金属的电化学防护（1） 、牺牲阳极的阴极保护法精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 8 页原理：原电池反应中，负极被腐蚀，正极不变化应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备负极：锌块被腐蚀；正极：钢铁设备被保护（2） 、外加电流的阴极保护法原理：通电，使
16、钢铁设备上积累大量电子，使金属原电池反应产生的电流不能输送，从而防止金属被腐蚀应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。通电后电子大量在钢铁设备上积累，抑制了钢铁失去电子的反应。2、改变金属结构：把金属制成防腐的合金3、把金属与腐蚀性试剂隔开：电镀、油漆、涂油脂、表面钝化 等第一节 原电池1如右图所示，组成的原电池：（1） 当电解质溶液为H2SO4溶液时， Zn 电极是 _极，其电极反应为_ ，该反应是 _ （填“ 氧化反应 ” 或 “ 还原反应 ” ） ； Cu 电极是 _极，其电极反应为_ _ _ ，该反应是 _ _（填 “ 氧化反应
17、”或“ 还原反应 ” ） 。（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时， Cu 电极是 _极，其电极反应为_ ，该反应 _ _（填 “ 氧化反应 ”或“ 还原反应 ” ） 。（ 3）当电解质溶液为稀食盐水和酚酞试液的混合液时，Cu 电极是极，电极反应为，电解质溶液中，在_ 片周围的溶液先呈现红色。2由铜、锌和稀硫酸组成的原电池中，下列叙述正确的是( ) A溶液中 pH 由大变小B负极附近Zn2+逐渐增大C溶液中SO42-向正极移动D电子通过导线由铜片流向锌片3. 有关右图所示原电池的叙述中，正确的是（盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液）( ) A铜片上有气泡逸出B反应前后铜片质量不改变C取出盐桥后，电
18、流计依然发生偏转D反应中，盐桥中的K+会移向 CuSO4溶液4 铜锌原电池（如图）工作时，下列叙述正确的是（）A正极反应为Zn2e-=Zn2+B电池反应为Zn+Cu2+=Zn2+ +Cu C在外电路中，电子从阳极流向阴极D盐桥中的K+移向 ZnSO4溶液精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 8 页7利用反应Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解质溶液，电子流动方向，并填空：正极，电极反应，负极，电极反应，8如图所示，把镁条和铝片放在下列溶液中。（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，
19、则观察到的现象有。负极材料，正极材料；（2） 若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极电极反应式为，总反应方程式为。第二节 化学电源1 （1）今有2H2+O2 KOH2H2O 反应，构成燃料电池，则负极通入的应是，正极通入的应是，电极反应式为负极，正极。（2）若把 KOH改为稀 H2SO4作电解质，则电极反应式为负极，正极。2 有一种银锌电池， 其电极分别是Ag2O 和 Zn， 电解质溶液为KOH， 电极反应为： Zn+2OH-2e-=ZnO+H2O；Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-，总反应式：Ag2O+Zn=ZnO+2Ag 。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是AZn 是负极， Ag2
20、O 是正极B在使用过程中，电子由Ag2O 极流向 Zn 极C在使用过程中，电池负极区溶液的pH 减小 DZn 极发生还原反应，而Ag2O 极发生氧化反应3镍氢电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的镍镉电池。氢镍电池的总反应式是 0.5H2+NiO(OH) Ni(OH)2。根据此反应式判断，下列叙述中正确的是（）A电池充电时，氢元素被还原B电池充电时，镍元素被氧化C电池放电时，负极周围溶液的pH 不断增大D电池放电时，负极反应为H2-2e-=2H+ 第三节电解池放电顺序pH 变化8右图为以惰性电极进行电解。（1）写出 A、B、C、D 各电极上的电极方程式：A_B_ C_ D_ _
21、 9图中 A 为电源， B为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，C 为盛有稀硫酸的电解槽，c、d、e、f 为铂电极。接通电路后，发现B 上的 c 点显红色。试回答：（1）电源 A 上的 b 为极（2）B上的电极反应式为和精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页，共 8 页（3）e、f 电极上所产生的气体是和，其体积比是1下图中验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是（）2在电解水制氢气和氧气时，为增强导电性，常常要加入一些电解质，最好选用下列物质中的ANaOH B HCl CNaCl D CuSO43下列关于电解精炼铜的叙述中不正确的是（
22、）A粗铜板做阳极B电解铜的纯度可达99.95%99.98% C电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为Cu2+2e-= Cu D粗铜中所含Fe、 Zn等杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥4对于冶炼像钠、钙、镁、铝这样活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。下列有关说法中正确的是（）A电解熔融NaOH 可生成金属钠、O2以及 H2B电解熔融CaCl2时，金属钙在阳极生成C可用电解饱和MgCl2溶液的方法获得金属镁D电解熔融Al2O3制备金属铝时，要加入冰晶石，使Al2O3在较低温度下熔解5将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、 氯化铝的三个电解槽串连，在一定的条件下通电一段时间后，析出
23、钾、镁、铝物质的量之比为（）A 12 3 B 32 1 C 6 31 D 632 6以铜棒作阳极，在铁棒（与铜棒质量相等）表面镀铜，用硫酸铜溶液作电解质溶液，若电镀结束时两极质量差为128 g，则此时在铁棒上析出铜的质量是（）A8 g B16 g C32 g D64 g 7请你设计一个往铁片上镀银的装置，要求：画出装置图，标明电极名称、电极材料和电镀液，写出电极反应。阴极 _，电极反应式 _ ；阳极 _，电极反应式 _ ；8.氯碱工业精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 8 页第四节 金属的电化学腐蚀与防护1家用炒菜铁锅用水清
24、洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（）AFe3eFe3+B2Fe+2H2O+O2 2Fe(OH)C2H2O+O2+4e- OH- D 4Fe(OH)2+2H2O+O24Fe(OH)32钢铁在潮湿的空气中会被腐蚀，发生的原电池反应：2Fe+2H2O+O22Fe2+4OH-。以下说法不正确的是（）A负极发生的反应为：Fe-2e-Fe2+ B原电池是将电能转变为化学能的装置C正极发生的反应为：2H2O+O2+4e-4OH-D钢柱在水下部分比在空气与水交界处更容易腐蚀3如下图所示方法中，能保护地下铁管不被腐蚀的是（）4埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀速率最慢的是（）A在含铁元素较多的酸性土壤中B在潮湿疏松的碱性土壤中C在干燥致密不透气的土壤中D在含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中5分别放置在图中所示装置(都盛有 0.1 molL1的 H2SO4溶液 )中的四个相同的纯锌片，腐蚀最慢的6结合右图判断，下列叙述正确的是A和中正极均被保护B和中负极反应均是Fe2e Fe2+C和中正极反应均是O22H2O4e 4OH D和中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀FeFeZn Cu 3%NaCl溶液经酸化 3% NaCl 溶液I II 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 8 页
