1、電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)1原電池2化學(xué)電源4金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)電化學(xué)基礎(chǔ)3電解池氧化還原反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，自發(fā)進(jìn)行電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，外界能量推動(dòng)第四章知識(shí)結(jié)構(gòu)第四章知識(shí)結(jié)構(gòu)一、原電池一、原電池1. 1. 定義：定義：2.2.規(guī)定：規(guī)定：正負(fù)極正負(fù)極3 3. .電極反應(yīng)電極反應(yīng)4 4. .電子電子、離子、離子流動(dòng)方向流動(dòng)方向5 5. .組成原電池的條件組成原電池的條件6 6、判斷原電池正、負(fù)極判斷原電池正、負(fù)極的方法的方法7、簡(jiǎn)單原電池的設(shè)計(jì)、簡(jiǎn)單原電池的設(shè)計(jì)Zn2+eeSO42SO42H+K+H2ZnK+ClK+ClK+ClK+ClK+ClClK+K+ClK+K+K+ClClK+ClClC

2、lZnSO4溶液溶液H2SO4溶液溶液外電路外電路內(nèi)內(nèi)電電路路鹽橋原電池鹽橋原電池Zn-2eZn-2e- -=Zn=Zn2+2+2H+ +2e+2e- -= =H2下列裝置中屬于原電池的是下列裝置中屬于原電池的是把把A A、B B、C C、DD四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導(dǎo)線兩兩相連組成線兩兩相連組成原電池原電池。若若A A、B B相連時(shí)，相連時(shí)，A A為負(fù)極；為負(fù)極；C C、DD相連時(shí)，相連時(shí)，DD上產(chǎn)生大量氣泡；上產(chǎn)生大量氣泡；A A、C C相連時(shí)，電流由相連時(shí)，電流由C C經(jīng)導(dǎo)線流向經(jīng)導(dǎo)線流向A A；B B、DD相連時(shí)，電子由相連時(shí)，電子由DD經(jīng)導(dǎo)線流向經(jīng)導(dǎo)線流

3、向B B，則此四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋▌t此四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋?） A AB BC CD D A AC CDDB B C CA AB BD D B BA AC CDD依據(jù)氧化還原反應(yīng)：依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag2Ag+ +(aq)+Cu(s)=Cu(aq)+Cu(s)=Cu2+2+(aq)+2Ag(s)(aq)+2Ag(s)設(shè)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問(wèn)題：請(qǐng)回答下列問(wèn)題：(1)(1)電極電極X X的材料是的材料是 ；電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液Y Y是是 ；(2)(2)銀電極為電池的銀電極為電池的 極，極，發(fā)生的電極反應(yīng)為發(fā)生的電極反應(yīng)為 ；X X電極

4、上發(fā)生的電極反應(yīng)為電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為 ；(3)(3)外電路中的電子是從外電路中的電子是從 電極流向電極流向 電極。電極。銅銅銀銀正正AgNO3溶液溶液Ag+ + e- = AgCu - 2e- = Cu2+Cu利用鋁片、鐵片、氫氧化鈉溶液、酒精設(shè)計(jì)一利用鋁片、鐵片、氫氧化鈉溶液、酒精設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，并寫出兩個(gè)電極上的電極反應(yīng)式，個(gè)原電池，并寫出兩個(gè)電極上的電極反應(yīng)式，分析電子流向，溶液中離子的移動(dòng)方向。分析電子流向，溶液中離子的移動(dòng)方向。鋁片、銅片、濃硝酸溶液組成的原電池，判斷正負(fù)極并寫出兩個(gè)電極上的電極反應(yīng)式，分析電子流向，溶液中離子的移動(dòng)方向。二二、化學(xué)電源化學(xué)電源1. 1. 分類分類

5、2.2.一次電池一次電池鋅錳干電池鋅錳干電池紐扣電池紐扣電池鋰電池鋰電池3.3.二次電池二次電池4.4.燃料電池燃料電池放電過(guò)程總反應(yīng)：放電過(guò)程總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s)正極：正極：PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =PbSO4 (s)+2H2O(l) 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)負(fù)極：負(fù)極：1)放電過(guò)程：放電過(guò)程：鉛蓄電池鉛蓄電池2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)PbSO4

6、 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 還原反應(yīng)還原反應(yīng)陰極：陰極：陽(yáng)極：陽(yáng)極：2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) +4 H+(aq) + SO42-(aq) 氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)接電源負(fù)極接電源負(fù)極接電源正極接電源正極充電過(guò)程總反應(yīng)：充電過(guò)程總反應(yīng)：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)鉛蓄電池的充放電過(guò)程：鉛蓄電池的充放電過(guò)程：放電放電充電充電放電過(guò)程為化學(xué)電池！放電過(guò)程為化學(xué)電池！2)充電過(guò)程：充電過(guò)程：鉛蓄電池的兩極分別為鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為，電解質(zhì)溶液為H2SO4

7、，工作時(shí)的反應(yīng)為工作時(shí)的反應(yīng)為 PbPbO22H2SO42PbSO42H2O，下列結(jié)論不正確的是下列結(jié)論不正確的是 A.Pb為負(fù)極被氧化為負(fù)極被氧化 B.外電路有外電路有2mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，負(fù)極消耗電子轉(zhuǎn)移時(shí)，負(fù)極消耗 SO42-為為2 molC.溶液的溶液的pH不斷減小不斷減小 D.電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液pH不斷增大不斷增大D氫氧燃料電池氫氧燃料電池負(fù)極負(fù)極:2H2 - 4e- = 4H+正極正極:O2 + 4H+4e- = 2H2O總反應(yīng)總反應(yīng):2H2 + O2 = 2H2O電解質(zhì)溶液為酸性電解質(zhì)溶液為酸性: :電解質(zhì)溶液為堿性電解質(zhì)溶液為堿性: :負(fù)極負(fù)極:2H2 + 4OH- - 4e-

8、 = 4H2O正極正極:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-總反應(yīng)總反應(yīng):2H2 + O2 = 2H2O2H24e一一=4H+負(fù)極負(fù)極:正極正極:（總反應(yīng)式：（總反應(yīng)式：2H2H2 2+O+O2 2=2H=2H2 2O O）O2+2H2O+4e一一=4OH一一電解質(zhì)溶液為中性電解質(zhì)溶液為中性: :正、負(fù)極正、負(fù)極 電池總電池總pH變化？變化？陰陽(yáng)離子移動(dòng)方向？陰陽(yáng)離子移動(dòng)方向？生成水的位置？生成水的位置？負(fù)極負(fù)極:CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O正極正極:2O2+4H2O+8e-=8OH-總反應(yīng)總反應(yīng):CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O電解質(zhì)溶液為堿性電解質(zhì)溶

9、液為堿性電解質(zhì)溶液為中性或酸性電解質(zhì)溶液為中性或酸性總反應(yīng)總反應(yīng): CH4+2O2=CO2+2H2O負(fù)極負(fù)極:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+正極正極:2O2+8e-+8H+=4H2O甲烷燃料電池甲烷燃料電池固體電解質(zhì)（金屬氧化物）固體電解質(zhì)（金屬氧化物）總反應(yīng)總反應(yīng): CH4+2O2=CO2+2H2O負(fù)極負(fù)極: CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O正極正極: 2O2+8e-=4O2-熔融碳酸鹽電解質(zhì)熔融碳酸鹽電解質(zhì)K2CO3總反應(yīng)總反應(yīng): CH4+2O2=CO2+2H2O負(fù)極負(fù)極:CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O正極正極: 2O2+8e-+4CO2=4CO32-

10、Al-空氣空氣-海水電池海水電池負(fù)極：負(fù)極：4Al-12e-=4Al3+正極：正極：3O2+6H2O+12e=12OH-總反應(yīng)：總反應(yīng)：4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3CCCuCl2溶液溶液CuCl2陰極陰極陽(yáng)極陽(yáng)極三、電解池三、電解池1. 1. 定義：定義：2.2.規(guī)定：規(guī)定：陰陽(yáng)極陰陽(yáng)極3 3. .電極反應(yīng)電極反應(yīng)4 4. .電子電子、離子、離子流動(dòng)方向流動(dòng)方向5 5. .組成組成電解池電解池的條件的條件6 6、兩極放電順序、兩極放電順序7、電解池實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象電解池實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象8、電解規(guī)律電解規(guī)律1 1下列有關(guān)電解池的說(shuō)法不正確的是下列有關(guān)電解池的說(shuō)法不正確的是( () )A A電解池是

11、把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置B B電解池中陰離子向陰極移動(dòng)，陽(yáng)離子向陽(yáng)極移動(dòng)電解池中陰離子向陰極移動(dòng)，陽(yáng)離子向陽(yáng)極移動(dòng)C C電解池中與電源正極相連的一極是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)電解池中與電源正極相連的一極是陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)D電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程 用惰性電極用惰性電極(Pt(Pt、AuAu、石墨、鈦等、石墨、鈦等) )時(shí)：溶液時(shí)：溶液中陰離子的放電順序是：中陰離子的放電順序是：陽(yáng)極：陽(yáng)極：活性金屬材料作電極時(shí)：金屬在陽(yáng)極失電子被活性金屬材料作電極時(shí)：金屬在陽(yáng)極失電子被氧化成陽(yáng)離子進(jìn)入溶液氧化成陽(yáng)離子進(jìn)入

12、溶液S2IBrClOHNO3SO42F 金屬金屬 S2IBrClOHNO3SO42F 陰極：氧化性強(qiáng)的離子先得電子陰極：氧化性強(qiáng)的離子先得電子Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+ Pb2+ Sn2+ Fe2+Zn2+ 濃度很大時(shí)排在濃度很大時(shí)排在H+前面前面 H+ Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 水中水中H+先放電先放電金屬越不活潑的對(duì)應(yīng)陽(yáng)離子氧化性越強(qiáng)，越容金屬越不活潑的對(duì)應(yīng)陽(yáng)離子氧化性越強(qiáng)，越容易得電子。易得電子。只考慮熔融態(tài)放電電解規(guī)律（惰性電極）小結(jié) 陽(yáng)極：陽(yáng)極：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F- 與與區(qū)：電解本身型區(qū)：電解本身型 如如CuClCuCl2 2

13、 、HClHCl與與區(qū)：放氫生堿型區(qū)：放氫生堿型 如如NaCl與與區(qū)：放氧生酸型區(qū)：放氧生酸型 如如CuSO4、AgNO3與與區(qū)：電解水型區(qū)：電解水型 如如NaNa2 2SO4、H2 2SO4 、NaOH陰極：陰極：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+練習(xí)：練習(xí)：H2SO4NaOHNa2SO4H2O增大增大增大增大增大增大增大增大減小減小不變不變加加H2O加加H2O加加H2OHClCuCl2HClCuCl2減小減小減小減小增大增大增大增大加加HCl加加CuCl2NaClCuSO4電解質(zhì)電解質(zhì)和水和水部分離子部分離子濃度減小濃度減小部分離子部分離子濃度減小濃度

14、減小增大增大減小減小加加HCl加加CuO 陽(yáng)極陽(yáng)極:4OH-4e- =2H2O+O2陰極陰極: 4H+ 4e- =2H2 陽(yáng)陽(yáng): 2Cl-2e - =Cl2 陰陰: 2H+ 2e - =H2 陽(yáng)陽(yáng): 2Cl-2e - =Cl2 陰陰: Cu 2+ 2e - = Cu陽(yáng)陽(yáng): 2Cl-2e - =Cl2 陰陰: 2H+ 2e - =H2 陽(yáng)陽(yáng): 4OH-4e- =2H2O+O2陰陰: 2Cu 2+ 4e- =2 Cu電解原理計(jì)算的基本原則電解原理計(jì)算的基本原則1.1.陽(yáng)極失去的電子數(shù)陽(yáng)極失去的電子數(shù)= =陰極得到的電子數(shù)陰極得到的電子數(shù)2.2.串聯(lián)電路中通過(guò)各電解池的電子總數(shù)相等串聯(lián)電路中通過(guò)各電

15、解池的電子總數(shù)相等3.3.電源輸出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子總電源輸出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等數(shù)相等和溶和溶于水，配成溶液，用惰性電極進(jìn)行電解，當(dāng)一于水，配成溶液，用惰性電極進(jìn)行電解，當(dāng)一個(gè)電極得到時(shí)，另一個(gè)電極上生個(gè)電極得到時(shí)，另一個(gè)電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是用石墨作電極，電解用石墨作電極，電解1mol/L1mol/L下列物質(zhì)的溶下列物質(zhì)的溶液，溶液的液，溶液的PHPH值保持不變的是值保持不變的是A AHCl BHCl BNaOH CNaOH CNaNa2 2SOSO4 4 D DNaClNaCl將兩個(gè)鉑電極插入將兩個(gè)鉑電極插入500m

16、l CuSO500ml CuSO4 4溶液中，進(jìn)行溶液中，進(jìn)行電解。通電一定時(shí)間后，某一電極增重電解。通電一定時(shí)間后，某一電極增重0.064g0.064g（設(shè)電解時(shí)該電極無(wú)氫氣析出，且不考慮水解和（設(shè)電解時(shí)該電極無(wú)氫氣析出，且不考慮水解和溶液的體積變化），此時(shí)溶液中氫離子濃度約為溶液的體積變化），此時(shí)溶液中氫離子濃度約為A A4 410103 3 mol/L B mol/L B2 210103 3 mol/L mol/L C C1 110103 3 mol/L D mol/L D1 110107 7 mol/L mol/L負(fù)極負(fù)極減小減小不變不變0.025mol/L四、電解原理的應(yīng)用四、電解原

17、理的應(yīng)用1. 1. 氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)2.2.電鍍電鍍3 3. .精煉銅精煉銅4 4. .電冶金電冶金+Cl2Cl2ClH2Na+H+OH淡鹽水淡鹽水NaOH溶液溶液精制飽和精制飽和NaCl溶液溶液H2O（含少量（含少量NaOH）離子交換膜離子交換膜 陽(yáng)陽(yáng) 極極金屬鈦網(wǎng)金屬鈦網(wǎng)陰陰 極極碳鋼網(wǎng)碳鋼網(wǎng)陽(yáng)陽(yáng)極極室室陰陰極極室室1道膜、道膜、2個(gè)進(jìn)口、個(gè)進(jìn)口、4個(gè)出口個(gè)出口電解池、電解精煉池、電鍍池的比較電解池、電解精煉池、電鍍池的比較將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。的裝置。應(yīng)用電解原理在某些應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。它金屬的裝置。兩電極接直流電源

18、兩電極接直流電源電極插人電解質(zhì)溶液電極插人電解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路鍍層金屬接電源正極鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負(fù)極待鍍金屬接電源負(fù)極電鍍液須含有鍍層金電鍍液須含有鍍層金屬的離子屬的離子陽(yáng)極：電源正極相連陽(yáng)極：電源正極相連陰極：電源負(fù)極相連陰極：電源負(fù)極相連陽(yáng)極：鍍層金屬；陽(yáng)極：鍍層金屬；陰極：鍍件陰極：鍍件陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)應(yīng)用電解原理將不純應(yīng)用電解原理將不純的金屬提純的裝置。的金屬提純的裝置。不純金屬接電源正極不純金屬接電源正極純的金屬接電源負(fù)極純的金屬接電源負(fù)極電解質(zhì)溶液須待提純電

19、解質(zhì)溶液須待提純金屬的離子金屬的離子陽(yáng)極：不純金屬；陽(yáng)極：不純金屬；陰極：純金屬陰極：純金屬陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陽(yáng)極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)五、金屬的電化學(xué)腐蝕五、金屬的電化學(xué)腐蝕 1 1、金屬腐蝕、金屬腐蝕2 2、金屬腐蝕類型、金屬腐蝕類型是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕金屬與金屬與接觸到的接觸到的干燥氣體（干燥氣體（O2、Cl2、SO2）或或非電解質(zhì)液體（石油）非電解質(zhì)液體（石油）等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的引起的腐蝕腐蝕電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕不純金屬不純金屬

20、與與電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液接觸，接觸，形成形成原電池原電池，使金屬失去電子被氧化，使金屬失去電子被氧化2 2、金屬的電化學(xué)腐蝕類型、金屬的電化學(xué)腐蝕類型析氫腐蝕析氫腐蝕發(fā)生條件：發(fā)生條件：酸性酸性負(fù)極負(fù)極Fe： Fe-2e-=Fe2+正極正極C： 2H+2e-=H2總反應(yīng)總反應(yīng):Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 吸氧腐蝕吸氧腐蝕發(fā)生條件：發(fā)生條件： 中性、堿性中性、堿性常見(jiàn)常見(jiàn)Fe2O3 nH2O （鐵銹鐵銹）2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3負(fù)極負(fù)極Fe：正極正極C：總反應(yīng)總反應(yīng):課堂練習(xí)課堂練習(xí)1、如圖、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：（1）若液面上升，則溶液呈若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生性，發(fā)生 腐蝕腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極：電極反應(yīng)式為：負(fù)極： ,正極：正極：若液面下降，則溶液呈若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：性，發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)極：負(fù)極： 正極：正極： 。（2）中性