1、第四章第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)第一節(jié) 原電池原電池電化學(xué)電化學(xué)：指研究化學(xué)能與電能之間相互轉(zhuǎn)指研究化學(xué)能與電能之間相互轉(zhuǎn) 換的換的裝置、過程裝置、過程和和效率效率的科學(xué)。的科學(xué)。過程及裝置分過程及裝置分按電化學(xué)反應(yīng)按電化學(xué)反應(yīng)2. 借助電流而發(fā)生反應(yīng)及裝置借助電流而發(fā)生反應(yīng)及裝置 (如如:電解池電解池)1. 產(chǎn)生電流的化學(xué)反應(yīng)及裝置產(chǎn)生電流的化學(xué)反應(yīng)及裝置 (如如:原電池等原電池等)電池發(fā)明的小故事電池發(fā)明的小故事q17911791年他在解剖時(shí)年他在解剖時(shí)會(huì)有會(huì)有肌肉抽搐的現(xiàn)象。伽伏尼認(rèn)肌肉抽搐的現(xiàn)象。伽伏尼認(rèn)為動(dòng)物的組織會(huì)產(chǎn)生電流，為動(dòng)物的組織會(huì)產(chǎn)生電流，而金屬是傳遞電流的導(dǎo)體。而

2、金屬是傳遞電流的導(dǎo)體。 q他從獨(dú)特的角度認(rèn)為電他從獨(dú)特的角度認(rèn)為電流是由兩種不同的金屬產(chǎn)流是由兩種不同的金屬產(chǎn)生的，經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)，生的，經(jīng)過一系列的實(shí)驗(yàn)，終于在終于在1800年成功研制年成功研制了世界上第一個(gè)能產(chǎn)生穩(wěn)了世界上第一個(gè)能產(chǎn)生穩(wěn)定電流的電池（見右圖）。定電流的電池（見右圖）。 （意大利生物（意大利生物學(xué)家伽伏尼）學(xué)家伽伏尼）（法國物理學(xué)家、（法國物理學(xué)家、化學(xué)家伏特）化學(xué)家伏特）CuZn 稀硫酸稀硫酸形形色色的電池形形色色的電池稀硫酸稀硫酸Cu ZnA稀硫酸稀硫酸Cu Zn e e- -復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧是是_的裝置。的裝置。原電池反應(yīng)的本質(zhì)是原電池反應(yīng)的本質(zhì)是_反應(yīng)。反應(yīng)。將化學(xué)

3、能轉(zhuǎn)化為電能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能氧化還原反應(yīng)氧化還原反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+ 銅鋅原電池銅鋅原電池電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液失失e,沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)還原反應(yīng)2H+2e-=H2陰離子陰離子陽離子陽離子總反應(yīng)：總反應(yīng)：負(fù)極負(fù)極正極正極 2H+2e-=H2Zn2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2+H2Zn+H2SO4=ZnSO4+H2(離子方程式）離子方程式）（化學(xué)方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)電極反應(yīng)正極：正極：負(fù)極：負(fù)極：（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）CuSO4 溶液溶液電流表指針發(fā)生電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，但不穩(wěn)定。偏轉(zhuǎn)，但不穩(wěn)定。兩

4、個(gè)電極上都有兩個(gè)電極上都有 紅色物質(zhì)生成。紅色物質(zhì)生成。CuSO4 溶液溶液思考：思考： 如何才能得到持續(xù)穩(wěn)定的電流？如何才能得到持續(xù)穩(wěn)定的電流？ 由于鋅片與硫酸銅溶液由于鋅片與硫酸銅溶液直直接接觸接接觸，銅在鋅片表面析出，銅在鋅片表面析出，鋅表面也構(gòu)成了原電池，進(jìn)一鋅表面也構(gòu)成了原電池，進(jìn)一步加速銅在鋅表面析出，致使步加速銅在鋅表面析出，致使向外輸出的電流強(qiáng)度減弱。向外輸出的電流強(qiáng)度減弱。當(dāng)當(dāng)鋅片表面完全被銅覆蓋后，不鋅片表面完全被銅覆蓋后，不再構(gòu)成原電池，再構(gòu)成原電池，也就沒有電流也就沒有電流產(chǎn)生。產(chǎn)生。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)4-1 注意實(shí)驗(yàn)裝置及現(xiàn)象注意實(shí)驗(yàn)裝置及現(xiàn)象（1 1）電流表發(fā)生偏轉(zhuǎn)；）電流表

5、發(fā)生偏轉(zhuǎn)；（2 2）銅片上有銅析出，鋅片不斷溶解；）銅片上有銅析出，鋅片不斷溶解；（3 3）取出鹽橋，指針回零點(diǎn)。）取出鹽橋，指針回零點(diǎn)。鋅銅原電池裝置示意圖鋅銅原電池裝置示意圖SO42Zn2+eeSO42H+K+H2ZnK+ClK+ClK+ClK+ClK+ClClK+K+ClK+K+K+ClClK+ClClCl ZnSO ZnSO4 4 H H2 2SOSO4 4鹽橋的作用是什么？鹽橋的作用是什么？ ClCl- -向鋅鹽方向移動(dòng)，向鋅鹽方向移動(dòng)，K K+ +向銅鹽方向移動(dòng)，使向銅鹽方向移動(dòng)，使ZnZn鹽和鹽和CuCu鹽溶液一直保持電鹽溶液一直保持電荷平衡，組成內(nèi)部閉合回荷平衡，組成內(nèi)部閉合回

6、路，鹽橋保障了電子通過路，鹽橋保障了電子通過外電路不斷從外電路不斷從ZnZn極流向極流向CuCu極，使極，使 Zn Zn 的溶解和的溶解和 Cu Cu 的析出過程得以繼續(xù)進(jìn)行。的析出過程得以繼續(xù)進(jìn)行。 小結(jié)：小結(jié)： 將原電池反應(yīng)中的氧化反應(yīng)與將原電池反應(yīng)中的氧化反應(yīng)與還原反應(yīng)分開在兩個(gè)不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)還原反應(yīng)分開在兩個(gè)不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，再以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來，從行，再以適當(dāng)?shù)姆绞竭B接起來，從而獲得了穩(wěn)定持續(xù)的電流。而獲得了穩(wěn)定持續(xù)的電流。 復(fù)習(xí)回憶復(fù)習(xí)回憶CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZ

7、nZ4OS2HNuC4OS2H下列哪些裝置能形成原電池？下列哪些裝置能形成原電池？OXXXX思考與練習(xí)思考與練習(xí) （1）有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金）有兩種活動(dòng)性不同的金屬（或一種是非金屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。屬單質(zhì)或金屬氧化物）作電極。 （2）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。）電極材料均插入電解質(zhì)溶液中。 （3）兩極相連形成閉合電路。）兩極相連形成閉合電路。 （4）內(nèi)部條件：能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。）內(nèi)部條件：能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。二、組成原電池的條件二、組成原電池的條件三、什么是鹽橋？有何作用？三、什么是鹽橋？有何作用？鹽橋的作用：鹽橋的作用：（1 1）形成閉合回路。）形成閉合回

8、路。（2）平衡電荷。）平衡電荷。雙液原電池的工作原理雙液原電池的工作原理、構(gòu)造特點(diǎn)：、構(gòu)造特點(diǎn)：由兩個(gè)半電池組成，每個(gè)半電池中的由兩個(gè)半電池組成，每個(gè)半電池中的電極與電電極與電解質(zhì)溶液互不反應(yīng)解質(zhì)溶液互不反應(yīng)，電池反應(yīng)的還原劑與氧化，電池反應(yīng)的還原劑與氧化劑分別位于兩個(gè)半電池中，中間通過鹽橋連接劑分別位于兩個(gè)半電池中，中間通過鹽橋連接形成閉合回路。形成閉合回路。、電極反應(yīng)：、電極反應(yīng)：負(fù)極（負(fù)極（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） 正極（正極（Cu）：）：Cu2+2e-=Cu （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：Zn+Cu2+=Zn2+Cu3、電子、電流的流向、

9、電子、電流的流向外電路：外電路： 電子由負(fù)極（電子由負(fù)極（Zn片）流向正極（片）流向正極（Cu片）片）電流由正極（電流由正極（Cu片）流向負(fù)極（片）流向負(fù)極（Zn片）片）內(nèi)電路：內(nèi)電路：陽離子移向正極（陽離子移向正極（Cu片）片）陰離子移向負(fù)極（陰離子移向負(fù)極（Zn片）片）、鹽橋的作用、鹽橋的作用通過陰、陽離子的定向移動(dòng)，在內(nèi)電路形成電通過陰、陽離子的定向移動(dòng)，在內(nèi)電路形成電流回路而不中斷電流。流回路而不中斷電流。 、意義：、意義：隨開隨用，并能長時(shí)間產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。隨開隨用，并能長時(shí)間產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。 1.1.某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該金屬與某金屬能跟稀鹽酸作用發(fā)出氫氣，該

10、金屬與鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是鋅組成原電池時(shí)，鋅為負(fù)極，此金屬是( )( )A.Mg B.Fe C.Al D.CuA.Mg B.Fe C.Al D.Cu2.2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時(shí)，電解質(zhì)溶液的溶液的 pH( )pH( )A.A.不變不變 B B先變大后變小先變大后變小 C C逐漸變大逐漸變大 D.D.逐漸變小逐漸變小C練習(xí)：練習(xí)：電池反應(yīng)：電池反應(yīng)：Zn + CuZn + Cu2+ 2+ = Cu += Cu + ZnZn2+2+（離子方程式）（離子方程式）Zn + CuCuSO4 = ZnSO4 + CuCu （化學(xué)方程式）（化

11、學(xué)方程式）負(fù)極（鋅電極）：負(fù)極（鋅電極）：Zn - 2eZn - 2e- - = = ZnZn2+2+正極（銅電極）：正極（銅電極）：CuCu2+ 2+ + 2e+ 2e- - = = CuCu 半電池中的反應(yīng)就是半反應(yīng)，即電極反應(yīng)。半電池中的反應(yīng)就是半反應(yīng)，即電極反應(yīng)。氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)5、電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇、電解質(zhì)溶液和電極材料的選擇 活潑性不同的兩種金屬。活潑性不同的兩種金屬。 如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極如鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極2）電極材料必須能導(dǎo)電）電極材料必須能導(dǎo)電1）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。）電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。 但若

12、是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，但若是兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)燒杯中進(jìn)行，則則左右兩個(gè)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)與電極材料具左右兩個(gè)燒杯中的電解質(zhì)溶液應(yīng)與電極材料具有相同的陽離子有相同的陽離子。金屬和非金屬。金屬和非金屬。如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨棒作正極如鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨棒作正極金屬和化合物。金屬和化合物。如鉛蓄電池，鉛塊作負(fù)極，如鉛蓄電池，鉛塊作負(fù)極，PbO2作正極作正極惰性電極。惰性電極。如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用如氫氧燃料電池中，兩根電極均可用Pt6、原電池的正負(fù)極的判斷方法、原電池的正負(fù)極的判斷方法電子流出的極電子流出的極電子流入的極電子流入的極負(fù)極負(fù)極正極正極較活潑的電極

13、材料較活潑的電極材料較不活潑的電極材料較不活潑的電極材料負(fù)極負(fù)極正極正極 (2)宏觀判斷：宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)電極材料 (1)微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子流動(dòng)方向）（根據(jù)電子流動(dòng)方向）質(zhì)量增加的電極質(zhì)量增加的電極質(zhì)量減少的電極質(zhì)量減少的電極正極正極負(fù)極負(fù)極有氣泡冒出的電極為正極有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極 根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng)根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng) 根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極增重還是減重根據(jù)電極有氣泡冒出：根據(jù)電極有氣泡冒出：負(fù)極負(fù)極正極正極（工作后）（工作后）（工作后）（工作后）(1)比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱例

14、例1 下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性下列敘述中，可以說明金屬甲比乙活潑性強(qiáng)的是（強(qiáng)的是（ ）A.甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶甲和乙用導(dǎo)線連接插入稀鹽酸溶液中，乙溶 解，甲上有解，甲上有H2氣放出；氣放出；B.在氧化在氧化還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；還原反應(yīng)中，甲比乙失去的電子多；C.將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；將甲乙作電極組成原電池時(shí)甲是負(fù)極；D.同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；同價(jià)態(tài)的陽離子，甲比乙的氧化性強(qiáng)；C7、原電池原理應(yīng)用、原電池原理應(yīng)用(2)比較反應(yīng)速率快慢比較反應(yīng)速率快慢例例2 ：下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是（ ）A.純鋅和

15、純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；B.純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗鋅和粗鋅和 1mol/L 鹽酸；鹽酸；D.純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSO4溶液溶液D(3)比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢例例3： 下列各情況，在其中下列各情況，在其中Fe片腐蝕由片腐蝕由快快到到慢慢的順序是的順序是(2) (1) (3)(4)判斷溶液判斷溶液pH值變化值變化在在Cu-Zn原電池中，原電池中，200mLH2SO4 溶液的濃溶液的濃度為度為0.125mol/L , 若工作一段時(shí)間后，從裝若工作一段時(shí)間后，從裝置中共收集到置中共收集到 0.168L升氣

16、體，則流過導(dǎo)線升氣體，則流過導(dǎo)線的的電子為電子為 mol,溶液的溶液的pH值變值變_？（溶液體積變化忽略不計(jì)）？（溶液體積變化忽略不計(jì)）大大0.015利用反應(yīng)利用反應(yīng)Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2 ，設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)一個(gè)單液原電池，一個(gè)雙液原電池（使用鹽一個(gè)單液原電池，一個(gè)雙液原電池（使用鹽橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應(yīng)。橋），畫出原電池的示意圖，并寫出電極反應(yīng)。 (+)(-) G Zn Pt FeCl3溶液溶液負(fù)極（負(fù)極（Zn）：）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）正極（正極（Pt或或C）：）：2Fe3+2e-=2Fe2+（還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)）(+)(-)鹽

17、橋鹽橋Zn C ZnCl2溶液溶液FeCl3溶液溶液 G 強(qiáng)調(diào)：原電池的強(qiáng)調(diào)：原電池的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)請(qǐng)將氧化還原反應(yīng)請(qǐng)將氧化還原反應(yīng) Cu+2Ag+ = Cu2+2Ag 設(shè)計(jì)成一個(gè)設(shè)計(jì)成一個(gè)能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池裝置能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定電流的原電池裝置CuCuSO4AgAgNO3(5)原電池原理的綜合應(yīng)用原電池原理的綜合應(yīng)用例例6：市場上出售的：市場上出售的“熱敷袋熱敷袋”的主要成分為鐵屑、炭粉、的主要成分為鐵屑、炭粉、木屑、少量氯化鈉和水等。木屑、少量氯化鈉和水等。 “熱敷袋熱敷袋”啟用之前用塑啟用之前用塑料袋使其與空氣隔絕，啟用時(shí)，打開塑料袋輕輕揉搓就料袋使其與空氣隔絕，啟用時(shí)，打開塑料袋輕輕

18、揉搓就會(huì)放出熱量。使用完后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。會(huì)放出熱量。使用完后，會(huì)發(fā)現(xiàn)有大量鐵銹存在。1)“熱敷袋熱敷袋”是利用是利用 放出熱量。放出熱量。2)炭粉的主要作用是炭粉的主要作用是 。3)加入氯化鈉的主要作用是加入氯化鈉的主要作用是 。4)木屑的作用是木屑的作用是 。鐵被氧化鐵被氧化與鐵屑、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池，加速鐵屑的氧化與鐵屑、氯化鈉溶液構(gòu)成原電池，加速鐵屑的氧化氯化鈉溶于水、形成電解質(zhì)溶液氯化鈉溶于水、形成電解質(zhì)溶液使用使用“熱敷袋熱敷袋”時(shí)受熱均勻時(shí)受熱均勻（1）若燒杯中溶液為稀硫酸，則觀察）若燒杯中溶液為稀硫酸，則觀察到的現(xiàn)象。到的現(xiàn)象。 兩極反應(yīng)式為：正極兩極反應(yīng)式為：正極 ；負(fù)極負(fù)極 。該裝置將該裝置將 能轉(zhuǎn)化為能轉(zhuǎn)化為 能。能。（2）若燒杯中溶液為氫氧化鈉溶液，）若