高中化學(xué)第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)課件新人教版選修4

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1、一、原電池、電解池工作原理一、原電池、電解池工作原理1.1.原電池原理：通過自發(fā)氧化還原反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。原電池原理：通過自發(fā)氧化還原反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。 陽極陽極（內(nèi)電路（內(nèi)電路） 陰極陰極（內(nèi)電路）（內(nèi)電路）CCH2SO4溶液溶液陽極陽極陰極陰極+ee電源電源正極正極負(fù)極負(fù)極CuZnH2SO4溶液溶液eeH+SO4 2 H+SO4 2 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng): Zn-2e- = Zn2+還原反應(yīng)還原反應(yīng):2H+2e - = H2還原反應(yīng)還原反應(yīng):2H + +2e - = H2氧化反應(yīng)氧化反應(yīng): 4OH + 4e - =O2+2H2OOHOH原電池原電池電解池電解池定義定義形成形成條件條

2、件電極名稱電極名稱電極判斷電極判斷電極反應(yīng)電極反應(yīng)得失電子得失電子 電子流向電子流向化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置?；瘜W(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。 將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置?；顒?dòng)性不同兩電極活動(dòng)性不同兩電極（燃料電池電極除外）（燃料電池電極除外）電解質(zhì)溶液（有選擇性）電解質(zhì)溶液（有選擇性）兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中（或兩電極相靠）形成（或兩電極相靠）形成閉合閉合回路回路兩電極接直流電源（兩電極接直流電源（兩電極活兩電極活動(dòng)性可相同，也可不同動(dòng)性可相同，也可不同）電解質(zhì)溶液（任意）電解質(zhì)溶液（任意）兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中形成形成

3、閉合閉合回路回路負(fù)極：負(fù)極：較活潑金屬較活潑金屬正極：正極：較不活潑金屬較不活潑金屬(或能導(dǎo)電或能導(dǎo)電的非金屬等的非金屬等)陽極陽極：電源：電源正極正極相連相連陰極陰極：電源：電源負(fù)極負(fù)極相連相連負(fù)極（負(fù)極（內(nèi)電路為內(nèi)電路為陽極陽極）：發(fā)生）：發(fā)生 氧化反應(yīng)（氧化反應(yīng)（失電子失電子） 正極（正極（內(nèi)電路為內(nèi)電路為陰極陰極）：發(fā)生）：發(fā)生還原反應(yīng)（溶液中的還原反應(yīng)（溶液中的陽離子陽離子移移向正極向正極得電子）得電子）陽極：陽極：發(fā)生氧化反應(yīng)（發(fā)生氧化反應(yīng)（電極電極或溶或溶 液中的液中的陰離子陰離子移向陽極移向陽極失電子失電子）陰極陰極：發(fā)生還原反應(yīng)（溶液中的：發(fā)生還原反應(yīng)（溶液中的 陽離子陽離子

4、移向陰極移向陰極失電子失電子）負(fù)極負(fù)極 正極正極負(fù)極負(fù)極 陰極陰極 ； 陽極陽極 正極正極池池型型 電解池電解池電鍍池電鍍池（應(yīng)用電解原理）（應(yīng)用電解原理）銅的精煉池銅的精煉池 （應(yīng)用電解原理）（應(yīng)用電解原理）裝裝置置特特征征電電極極反反應(yīng)應(yīng)溶液溶液的濃的濃度度陽極陽極:M-ne-= Mn+陰極陰極:Mn+ne- = M陽極陽極、陰極陰極和電解質(zhì)溶液和電解質(zhì)溶液陽極陽極: 鍍層金屬鍍層金屬(M)陰極：陰極： 鍍件鍍件電鍍液：含鍍層金屬電鍍液：含鍍層金屬離子離子(Mn+)陽極陽極: 粗銅粗銅(含含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等等 )陰極陰極: 精銅精銅電解液電解液: CuSO4溶液溶液 陽

5、極陽極: (活性電極活性電極先放電先放電)易放電易放電陰離子首先放電陰離子首先放電陰極陰極: 的陽離子的陽離子首先放電首先放電陽極陽極:Cu2e-= Cu2+（Zn-2e- = Zn2+ Fe-2e- = Fe2+等）等）陰極陰極:Cu2+2e- = Cu（Ag、Pt、Au成為成為“陽極泥陽極泥” ）改變改變不變不變變小變小電解原理的應(yīng)用：電解原理的應(yīng)用：原電池原理的應(yīng)用原電池原理的應(yīng)用各種化學(xué)電源各種化學(xué)電源1.普通鋅錳電池普通鋅錳電池2.堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池3.鉛蓄電池鉛蓄電池4.燃料電池燃料電池介質(zhì)介質(zhì)電池反應(yīng)：電池反應(yīng)： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性負(fù)極負(fù)極正極正極中性中性負(fù)

6、極負(fù)極 正極正極堿性堿性負(fù)極負(fù)極正極正極2H - 4e- = 4H+O + 2H O + 4e- = 4OH-2H - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 4H2O2H +4OH- - 4e- = 4H O O + 2H O + 4e-= 4OH-4、電極反應(yīng)的書寫、電極反應(yīng)的書寫書寫規(guī)律書寫規(guī)律:原電池或電解池的兩電極反應(yīng)式之和即為總反應(yīng)式；原電池或電解池的兩電極反應(yīng)式之和即為總反應(yīng)式；書寫方法書寫方法:總反應(yīng)式減去一電極反應(yīng)式即為另一個(gè)電極反應(yīng)式?？偡磻?yīng)式減去一電極反應(yīng)式即為另一個(gè)電極反應(yīng)式。 對于較復(fù)雜的、陌生的反應(yīng)可用該方法解題并檢驗(yàn)；對于較復(fù)雜的、陌生的反應(yīng)可用該方

7、法解題并檢驗(yàn)；書寫注意事項(xiàng)書寫注意事項(xiàng):一看電極材料一看電極材料;二看環(huán)境介質(zhì)二看環(huán)境介質(zhì);三看附加條件與信息。三看附加條件與信息。5、電解計(jì)算、電解計(jì)算難點(diǎn)：燃料電池電極反應(yīng)式的書寫難點(diǎn)：燃料電池電極反應(yīng)式的書寫 可充電電池電極反應(yīng)式的書寫可充電電池電極反應(yīng)式的書寫O22Cu4Ag4H2H22Cl24OH.電子守恒法電子守恒法.pH值的計(jì)算值的計(jì)算 陰極上析出陰極上析出1molH2,表示有表示有2molH離子放電，則溶液中增離子放電，則溶液中增加加2molOH-離子；若陽極上析出離子；若陽極上析出1molO2,表示溶液中表示溶液中4molOH-離子放電，則溶液中離子放電，則溶液中4molH離

8、子。離子。電解原理的應(yīng)用電解原理的應(yīng)用陽極：陽極：鍍層金屬鍍層金屬陰極：陰極：待鍍金屬制品待鍍金屬制品( (鍍件）鍍件）電鍍液：電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)裝置二二 電解池中離子的反應(yīng)順序電解池中離子的反應(yīng)順序陰極陰極:得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，常見陽離子放電順序：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)，常見陽離子放電順序：陽極陽極:失失電子電子,發(fā)生發(fā)生氧化氧化反應(yīng)反應(yīng)當(dāng)陽極為金屬電極時(shí)，當(dāng)陽極為金屬電極時(shí)，金屬電極金屬電極優(yōu)先放電。優(yōu)先放電。當(dāng)陽極為惰性電極時(shí)當(dāng)陽極為惰性電極時(shí),常見陰離子放電順序：常見陰離子放電順序：(只在熔融狀態(tài)下放電只在熔融狀態(tài)下放電) 電解質(zhì)溶液用

9、惰性電極電解的示例電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例：電解電解類型類型 舉舉 例例電極反應(yīng)電極反應(yīng)溶液溶液 pH變化變化溶液復(fù)原溶液復(fù)原方法方法物質(zhì)類別物質(zhì)類別實(shí)例實(shí)例 含氧酸含氧酸H2SO4強(qiáng)堿強(qiáng)堿NaOH活潑金屬的活潑金屬的含氧酸鹽含氧酸鹽Na2SO4無氧酸無氧酸HCl陽極：陽極：4OH- - 4e- = O2 +2H2O陰極：陰極：4H+ + 4e- = 2H2減小減小增大增大不變不變H2O陽極：陽極：2Cl- - 2e-=Cl2陰極：陰極：2H+2e- = H2增大增大HCl不活潑金屬不活潑金屬的無氧酸鹽的無氧酸鹽CuCl2陽極：陽極：2Cl- - 2e- =Cl2陰極：陰極：Cu2+2e

10、- = Cu減少減少CuCl2活潑金屬的活潑金屬的無氧酸鹽無氧酸鹽NaCl陽極：陽極：2Cl- - 2e- =Cl2陰極：陰極：2H+2e- =H2增大增大HCl不活潑金屬的不活潑金屬的含氧酸鹽含氧酸鹽CuSO4陽極：陽極：4OH- - 4e- =O2+2H2O陰極：陰極：2Cu2+4e- = 2Cu減小減小CuO放氫生放氫生堿型堿型放氧生放氧生酸型酸型2H2O 2H2 +O2 電解電解電解水型水型電解電解溶質(zhì)溶質(zhì)電電解解溶溶質(zhì)質(zhì)和和水水陰陽極產(chǎn)物的陰陽極產(chǎn)物的化合物化合物三、電解池及原電池的應(yīng)用三、電解池及原電池的應(yīng)用-金屬的防護(hù)金屬的防護(hù)1）金屬腐蝕快慢的判斷）金屬腐蝕快慢的判斷2）金屬的

11、防護(hù)方法）金屬的防護(hù)方法外加電源的陰極保護(hù)法外加電源的陰極保護(hù)法犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看原電池、電解池的區(qū)分關(guān)鍵看是否有外接電源；是否有外接電源；有有外加電源的裝外加電源的裝置一定是電解池，無外加電源的裝置一定是原電池置一定是電解池，無外加電源的裝置一定是原電池。電解池、電鍍池和精煉池的區(qū)分關(guān)鍵看電解池、電鍍池和精煉池的區(qū)分關(guān)鍵看陽極材料和電解質(zhì)溶液陽極材料和電解質(zhì)溶液?！菊f明】：多池組合時(shí)【說明】：多池組合時(shí), 一般是含有活潑金屬的池為原電池，其余都一般是含有活潑金屬的池為原電池，其余都是在原電池帶動(dòng)下工作的電解池；若最活潑的電極相同時(shí)，則兩極間是在

12、原電池帶動(dòng)下工作的電解池；若最活潑的電極相同時(shí)，則兩極間活潑性差別較大的是原電池，其余為電解池。活潑性差別較大的是原電池，其余為電解池。2.多池組合判斷：多池組合判斷：無外電源：無外電源：一池為原電池，其余為電解池；一池為原電池，其余為電解池；有外電源：有外電源：全部為電解池或電鍍池、精煉池全部為電解池或電鍍池、精煉池常見題型：常見題型：1.單池判斷：單池判斷： 練習(xí)1.請觀察下列實(shí)驗(yàn)裝置圖，指出各裝置的名稱。電解池電鍍池 NaCl溶液溶液 硫酸溶液硫酸溶液原電池CuSO4溶液溶液精煉池ABCDCuSO4溶液溶液（ A ）（B）（C）（D）CuSO4 AgNO3AgNO3NaHSO4AgCuC

13、uCPtPtAgFe2.寫出下列裝置的極反應(yīng)，并判斷寫出下列裝置的極反應(yīng)，并判斷A、B、C溶液溶液PH值值的變化。的變化。電解池電解池原電池原電池電解池電解池電解池電解池負(fù)極負(fù)極正極正極陰極陰極陽極陽極e-3.3.下列圖一、圖二是鐵釘在水中被腐蝕的實(shí)驗(yàn)下列圖一、圖二是鐵釘在水中被腐蝕的實(shí)驗(yàn) 數(shù)天后數(shù)天后數(shù)天后數(shù)天后圖一圖一圖二圖二（1）上述兩裝置中鐵釘發(fā)生變化的共性是：）上述兩裝置中鐵釘發(fā)生變化的共性是：（2）圖一說明原溶液呈）圖一說明原溶液呈 性，鐵釘發(fā)生性，鐵釘發(fā)生 腐蝕，腐蝕，電極反應(yīng)為：電極反應(yīng)為： （3）圖二說明原溶液呈）圖二說明原溶液呈 性，鐵釘發(fā)生性，鐵釘發(fā)生 腐蝕，腐蝕，電極反

14、應(yīng)為：電極反應(yīng)為： 發(fā)生了原電池反應(yīng)發(fā)生了原電池反應(yīng)中性或弱堿中性或弱堿吸氧吸氧負(fù)極：負(fù)極：Fe -2e = Fe2+; 正極正極:2H2O +O2 +2e-=4OH-負(fù)極：負(fù)極：Fe-2e-= Fe2+；正極：；正極：2H+ +2e-= H2較強(qiáng)酸性較強(qiáng)酸性析氫析氫4. 如下圖兩個(gè)電解槽中，如下圖兩個(gè)電解槽中，A、B、C、D均為石墨電極。均為石墨電極。如果電解過程中共有如果電解過程中共有0.02mol電子通過，下列敘述中正確電子通過，下列敘述中正確的是的是( ) A.甲燒杯中甲燒杯中A極上最多可析出銅極上最多可析出銅0.64gB.甲燒杯中甲燒杯中B極上電極反應(yīng)式為：極上電極反應(yīng)式為： 4OH

15、- 4e- =2H2O+O2C.乙燒杯中滴入酚酞試液，乙燒杯中滴入酚酞試液，D極附近變紅極附近變紅D.乙燒杯中乙燒杯中C極上發(fā)生還原反應(yīng)極上發(fā)生還原反應(yīng)C1. 原電池正、負(fù)極的確定原電池正、負(fù)極的確定(1) 活潑金屬一般作負(fù)極；活潑金屬一般作負(fù)極；(2) 電子流出電子流出的一極或電流流入的一極為負(fù)極；的一極或電流流入的一極為負(fù)極；(3) 在內(nèi)電路中在內(nèi)電路中陰離子陰離子移向的電極為負(fù)極，陽離子移向的電極為正移向的電極為負(fù)極，陽離子移向的電極為正極。極。(4)發(fā)生氧化反應(yīng)發(fā)生氧化反應(yīng)(還原劑中元素化合價(jià)還原劑中元素化合價(jià)升高升高)的一極為負(fù)極。的一極為負(fù)極。 此外還可以借助氧化反應(yīng)過程發(fā)生的一些

16、特殊現(xiàn)象（如電極溶此外還可以借助氧化反應(yīng)過程發(fā)生的一些特殊現(xiàn)象（如電極溶解、減重，電極周邊溶液或指示劑的變化等）來判斷。解、減重，電極周邊溶液或指示劑的變化等）來判斷。2.電解池電解池 陰、陽極的判斷陰、陽極的判斷可根據(jù)電極與電源兩極相連的順序判斷可根據(jù)電極與電源兩極相連的順序判斷 陰極：陰極：與直流電源的與直流電源的負(fù)極負(fù)極相連接的電解池中的電極。相連接的電解池中的電極。 陽極：陽極：與直流電源的與直流電源的正極正極直接連接的電極。直接連接的電極。 若是惰性電極（若是惰性電極（，在該極上，溶液中還原性強(qiáng)的，在該極上，溶液中還原性強(qiáng)的陰離子陰離子首先首先失去電子被氧化；失去電子被氧化；若是活性電極，若是活性電極，電極材料參與反應(yīng)電極材料參與反應(yīng)，自身失去電子被氧化而溶入，自身失去電子被氧化而溶入溶液中。溶液中。