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1、专题七专题七 电化学及其应用电化学及其应用（7）实验实验实验步骤实验步骤现象现象锌片插入稀硫酸中锌片插入稀硫酸中铜片插入稀硫酸中铜片插入稀硫酸中锌片和铜片上端连接插入锌片和铜片上端连接插入稀硫酸中稀硫酸中锌片和铜片之间连电流表插锌片和铜片之间连电流表插入稀硫酸中入稀硫酸中实验实验实验步骤实验步骤现象现象锌片插入稀硫酸中锌片插入稀硫酸中铜片插入稀硫酸中铜片插入稀硫酸中锌片和铜片上端连接插入锌片和铜片上端连接插入稀硫酸中稀硫酸中锌片和铜片之间连电流表插锌片和铜片之间连电流表插入稀硫酸中入稀硫酸中锌片上有气泡产生锌片上有气泡产生实验实验实验步骤实验步骤现象现象锌片插入稀硫酸中锌片插入稀硫酸中铜片插入
2、稀硫酸中铜片插入稀硫酸中锌片和铜片上端连接插入锌片和铜片上端连接插入稀硫酸中稀硫酸中锌片和铜片之间连电流表插锌片和铜片之间连电流表插入稀硫酸中入稀硫酸中锌片上有气泡产生锌片上有气泡产生无现象无现象实验实验实验步骤实验步骤现象现象锌片插入稀硫酸中锌片插入稀硫酸中铜片插入稀硫酸中铜片插入稀硫酸中锌片和铜片上端连接插入锌片和铜片上端连接插入稀硫酸中稀硫酸中锌片和铜片之间连电流表插锌片和铜片之间连电流表插入稀硫酸中入稀硫酸中锌片上有气泡产生锌片上有气泡产生无现象无现象锌片不断溶解，锌片不断溶解，铜片上有气泡产生铜片上有气泡产生实验实验实验步骤实验步骤现象现象锌片插入稀硫酸中锌片插入稀硫酸中铜片插入稀硫
3、酸中铜片插入稀硫酸中锌片和铜片上端连接插入锌片和铜片上端连接插入稀硫酸中稀硫酸中锌片和铜片之间连电流表插锌片和铜片之间连电流表插入稀硫酸中入稀硫酸中锌片上有气泡产生锌片上有气泡产生无现象无现象锌片不断溶解，锌片不断溶解，铜片上有气泡产生铜片上有气泡产生同上且电流表同上且电流表发生偏转发生偏转2. 组成原电池的条件：组成原电池的条件：（1）有两种活动性不同的金属（或一种非金属导体）有两种活动性不同的金属（或一种非金属导体）做电极做电极 负极（活泼）：电子流出负极（活泼）：电子流出 正极（不活泼）：电子流入正极（不活泼）：电子流入（2）电极材料均插入电解质溶液中）电极材料均插入电解质溶液中一般至少
4、有一极能与电解质溶液发生氧化还原反应一般至少有一极能与电解质溶液发生氧化还原反应（3）两极相连形成闭合电路）两极相连形成闭合电路（4）能自发的发生氧化还原反应）能自发的发生氧化还原反应一、原电池一、原电池1. 定义：把化学能转化为电能的装置叫做原电池定义：把化学能转化为电能的装置叫做原电池3. 电极反应电极反应总反应：使两极得失电子相等后加和，总反应：使两极得失电子相等后加和， 消去相同的化学式。消去相同的化学式。负极（锌片）：负极（锌片）： Zn2e-=Zn2+(失电子，发生氧化反应失电子，发生氧化反应)负极材料本身被腐蚀负极材料本身被腐蚀正极（铜片）：正极（铜片）： 2H+2e- = H2
5、（得电子，发（得电子，发生还原反应）生还原反应）一般为溶液中易得电子的离子发生反应，一般为溶液中易得电子的离子发生反应，正极材料被保护，不被腐蚀。正极材料被保护，不被腐蚀。电子从负极经导线流向正极电子从负极经导线流向正极4.电子流动方向电子流动方向Zn + 2H+ = Zn2 + H2强调：强调：（1）理论上，任何一个自发的）理论上，任何一个自发的氧化还原反应都可设计成一个原电池。氧化还原反应都可设计成一个原电池。（2）对同样反应，原电池反应比相应）对同样反应，原电池反应比相应氧化还原反应速率快。氧化还原反应速率快。1. 对下面四个装置，对下面四个装置，哪种装置可以形成原电池？哪种装置可以形成
6、原电池？正、负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？正、负极各为什么物质？两极上各发生什么变化？电子的流动方向如何？电子的流动方向如何？练习：练习：Fe2. 设计原电池，要求设计原电池，要求（1）铁作正极，（）铁作正极，（2）铁作负极，）铁作负极，则另一电极和电解质溶液如何选择？则另一电极和电解质溶液如何选择？3. 设计一原电池，完成反应设计一原电池，完成反应Fe + 2Fe3+ = 3Fe2+正正负负 Fe-2eFe-2e- -=Fe=Fe2+2+2H2H+ +2e+2e- -=H=H2 2 负负负负正正正正Cu-2eCu-2e- - = Cu= Cu2+2+ 2NO2NO3 3- -+4H
7、+4H+ +2e+2e- - = 2NO= 2NO2 2+2H+2H2 2OO二、金属的腐蚀与防护二、金属的腐蚀与防护1. 化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀与电化腐蚀化学腐蚀化学腐蚀电化腐蚀电化腐蚀含义含义电子电子得失得失电流电流腐蚀腐蚀物质物质实例实例金属直接与具有腐蚀性的金属直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还化学物质接触发生氧化还原反应消耗的过程原反应消耗的过程不纯金属或合金与电解不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程反应而消耗的过程金属直接将电子转移金属直接将电子转移给氧化性物质给氧化性物质活泼金属间接将电子活泼金属间接将电子转移给氧化性物质转移给氧
8、化性物质无电流产生无电流产生金属单质金属单质金属与金属与Cl2、O2等直接反应等直接反应钢铁在潮湿的空气中钢铁在潮湿的空气中被腐蚀被腐蚀有微弱的电流产生有微弱的电流产生较活泼金属较活泼金属析氢腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀吸氧腐蚀AB下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验数天后数天后数天后数天后图一图一图二图二发生了原电池反应发生了原电池反应中性或弱酸中性或弱酸吸氧吸氧负极：负极：Fe -2e = Fe2+正极：正极：2H2O +O2 +2e=4OH-负极：负极：Fe -2e = Fe2+；正极：；正极：2H+ +2e = H2较强酸性较强酸性析氢析氢2. 金属的防
9、护金属的防护(1)改变金属内部的组织结构。改变金属内部的组织结构。 如：不锈钢如：不锈钢(2)在金属表面覆盖保护层。在金属表面覆盖保护层。 如：涂上防锈漆、电镀等如：涂上防锈漆、电镀等(3)电化学保护法。电化学保护法。三、常见的化学电源三、常见的化学电源干干电电池池 随着用电器朝着随着用电器朝着小型化、多功能化发小型化、多功能化发展的要求，对电池的展的要求，对电池的发展也提出了小型化、发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。多功能化发展的要求。 体积小、性能好的碱性锌锰电池应运体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为
10、离子导电性更好的碱性，负极也的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。放电电流大幅度提高。铅蓄电池铅蓄电池锂电池锂电池 锂是密度最小的金属，用锂作为锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。属作负极相比较，使用寿命大大延长。新型燃料电池新型燃料电池 燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出
11、电池界输入，同时将电极反应产物不断排出电池四、原电池反应的书写四、原电池反应的书写4. 介质参与电极反应的原则：原电池的两极反应若均在介质参与电极反应的原则：原电池的两极反应若均在一定介质中进行，介质常常参与电极反应。在酸性介质一定介质中进行，介质常常参与电极反应。在酸性介质中，中，H+可能反应，在碱性介质中，可能反应，在碱性介质中，OH-可能反应。可能反应。3. 在原电池反应中，必须遵循得失电子守恒。在原电池反应中，必须遵循得失电子守恒。2. 书写电极反应时，要将总化学反应与正、负极反应书写电极反应时，要将总化学反应与正、负极反应联系在一起考虑，它们具有加和性：联系在一起考虑，它们具有加和性
12、：化学反应方程式化学反应方程式=正极反应方程式正极反应方程式+负极反应方程式。负极反应方程式。1. 原电池两极的判断：先分析电池反应中有关物质元素原电池两极的判断：先分析电池反应中有关物质元素化合价的变化，确定原电池的正极和负极，然后根据两化合价的变化，确定原电池的正极和负极，然后根据两极的变化分析其他指定物质的变化。极的变化分析其他指定物质的变化。例例1：爱迪生碱性蓄电池充电和放电时发生的反应为：爱迪生碱性蓄电池充电和放电时发生的反应为：解析：解析：负极反应：负极反应：Fe - 2e- + 2OH- = Fe(OH)2正极反应：正极反应：NiO2 + 2e-+ 2H2O= Ni(OH)2 +
13、 2OH-写出放电时电极反应方程式。写出放电时电极反应方程式。3. 已知铅蓄电池放电时起原电池作用，充电时已知铅蓄电池放电时起原电池作用，充电时起电解池作用，总的方程如下：起电解池作用，总的方程如下：写出放电时的电极反应式。写出放电时的电极反应式。正极：正极：负极：负极： 4. 氢氧燃料电池氢氧燃料电池氢氢氧氧2H2+4OH- -4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e=4H+O2+4H+4e=2H2Oa变小变小 b变大变大CH4+10OH- -8e=CO32-+7H2O2O2+4H2O+8e=8OH-CH4+2O2+2KOH=K2CO3 +3H2OKOH2CO + O2 = 2CO2O2 + 2CO2 + 4e- = 2CO32-
