1、第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié) 原電池原電池： 1、概念： 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池_ 2、組成條件：兩個(gè)活潑性不同的電極 電解質(zhì)溶液 電極用導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路3、電子流向：外電路： 負(fù) 極導(dǎo)線 正 極 內(nèi)電路：鹽橋中 陰 離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液，鹽橋中 陽 離子移向正極的電解質(zhì)溶液。 4、電極反應(yīng)：以鋅銅原電池為例：負(fù)極： 氧化 反應(yīng)： Zn2eZn2 （較活潑金屬）正極： 還原 反應(yīng)： 2H2eH2 （較不活潑金屬）總反應(yīng)式： Zn+2H+=Zn2+H2 5、正、負(fù)極的判斷： （1）從電極材料：一般較活潑金屬為負(fù)極；或金屬為負(fù)極，非金屬為正極。（2）從電子的流動(dòng)方向 負(fù)極

2、流入正極 （3）從電流方向 正極流入負(fù)極 （4）根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動(dòng)方向 陽離子流向正極，陰離子流向負(fù)極 （5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象_溶解的一極為負(fù)極_ 增重或有氣泡一極為正極 第二節(jié) 化學(xué)電池1、電池的分類：化學(xué)電池、太陽能電池、原子能電池2、化學(xué)電池：借助于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置3、化學(xué)電池的分類： 一次電池 、 二次電池 、 燃料電池 一、一次電池 1、常見一次電池：堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等二、二次電池 1、二次電池：放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，可以多次重復(fù)使用，又叫充電電池或蓄電池。2、電極反應(yīng)：鉛蓄電池 放電：負(fù)極（鉛）： Pb2e- PbSO4 正極（氧化鉛）：

3、PbO24H+2e- PbSO42H2O 充電：陰極： PbSO42H2O2e- PbO24H+ 放電 充電 陽極： PbSO42e- Pb 兩式可以寫成一個(gè)可逆反應(yīng)： PbO2Pb2H2SO4 2PbSO42H2O 3、目前已開發(fā)出新型蓄電池：銀鋅電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池三、燃料電池 1、燃料電池： 是使燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的一種原電池 2、電極反應(yīng)：一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫出總的電池反應(yīng)，但不注明反應(yīng)的條件。，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不過要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。以氫氧燃料電池為例，鉑

4、為正、負(fù)極，介質(zhì)分為酸性、堿性和中性。當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)： 負(fù)極：2H24e- =4H+ 正極：24 e- 4H+ =2H2O當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí)： 負(fù)極： 2H24OH-4e-4H2O 正極：22H2O4 e-4OH-另一種燃料電池是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷(燃料)和氧氣(氧化劑)。電極反應(yīng)式為：負(fù)極：CH410OH8e- 7H2O；正極：4H2O2O28e- 8OH-。電池總反應(yīng)式為：CH42O22KOHK2CO33H2O3、燃料電池的優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運(yùn)行噪音低四、廢棄電池的處理：回收利用第三節(jié) 電解池一、電解原理1、電解池： 把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

5、的裝置 也叫電解槽 2、電解：電流(外加直流電)通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)(被動(dòng)的不是自發(fā)的)的過程 3、放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程 4、電子流向：（電源）負(fù)極（電解池）陰極（離子定向運(yùn)動(dòng)）電解質(zhì)溶液（電解池）陽極（電源）正極 5、電極名稱及反應(yīng)： 陽極：與直流電源的 正極 相連的電極，發(fā)生 氧化 反應(yīng) 陰極：與直流電源的 負(fù)極 相連的電極，發(fā)生 還原 反應(yīng) 6、電解CuCl2溶液的電極反應(yīng)：陽極： 2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)陰極： Cu2+2e-=Cu(還原)總反應(yīng)式： CuCl2 =Cu+Cl2 7、電解本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過

6、程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程規(guī)律總結(jié)：電解反應(yīng)離子方程式書寫：放電順序：陽離子放電順序Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（指酸電離的)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 陰離子的放電順序 是惰性電極時(shí)：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根離子)F-(SO32-/MnO4-OH-)是活性電極時(shí)：電極本身溶解放電注意先要看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽極材料為活性電極（Fe、Cu)等金屬，則陽極反應(yīng)為電極材料失去電子，變成離子進(jìn)入溶液；若為惰性材料，則根據(jù)陰陽離子的放電順序，依據(jù)陽氧陰還的規(guī)律來書寫電極反應(yīng)式。 電解質(zhì)水溶液點(diǎn)解產(chǎn)物的規(guī)

7、律類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原分解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰陽離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小 增大HCl CuCl2-CuCl2放H2生成堿型陰極：水放H2生堿陽極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大HCl放氧生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽極：水放O2生酸CuSO4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小氧化銅電解水型陰極：4H+ + 4e- = 2H2 陽極：4OH- - 4e- = O2+ 2H2ONaOH 水 增大增大水H2SO4減小Na2SO4不變上述四種類型電解質(zhì)分類：（1）電解水型：含氧酸，強(qiáng)堿，活潑金屬含氧酸鹽（2）電解電解質(zhì)型：無氧酸，不活潑金屬

8、的無氧酸鹽（氟化物除外）（3）放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽（4）放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽 二、電解原理的應(yīng)用 1、電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣（1）、電鍍應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法（2）、電極、電解質(zhì)溶液的選擇：陽極：鍍層金屬，失去電子，成為離子進(jìn)入溶液 M ne = M n+陰極：待鍍金屬（鍍件）：溶液中的金屬離子得到電子，成為金屬原子，附著在金屬表面M n+ + ne = M電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液鍍銅反應(yīng)原理 陽極(純銅)：Cu-2e-=Cu2+，陰極(鍍件)：Cu2+2e-=Cu， 電解液：可溶性銅鹽溶液，如CuSO4溶

9、液 （3）、電鍍應(yīng)用之一：銅的精煉 陽極：粗銅；陰極： 純銅電解質(zhì)溶液： 硫酸銅 3、電冶金（1）、電冶金：使礦石中的 金屬陽離子 獲得電子，從它們的化合物中還原出來用于冶煉活潑金屬，如鈉、鎂、鈣、鋁（2）、電解氯化鈉：通電前，氯化鈉高溫下熔融：NaCl = Na + + Cl通直流電后：陽極：2Na+ + 2e = 2Na陰極：2Cl 2e = Cl2規(guī)律總結(jié)：原電池、電解池、電鍍池的判斷規(guī)律 （1）若無外接電源，又具備組成原電池的三個(gè)條件。有活潑性不同的兩個(gè)電極；兩極用導(dǎo)線互相連接成直接插入連通的電解質(zhì)溶液里；較活潑金屬與電解質(zhì)溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)（有時(shí)是與水電離產(chǎn)生的H+作用），只要同

10、時(shí)具備這三個(gè)條件即為原電池。 （2）若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池；當(dāng)陰極為金屬，陽極亦為金屬且與電解質(zhì)溶液中的金屬離子屬同種元素時(shí)，則為電鍍池。 （3）若多個(gè)單池相互串聯(lián)，又有外接電源時(shí)，則與電源相連接的裝置為電解池成電鍍池。若無外接電源時(shí)，先選較活潑金屬電極為原電池的負(fù)極（電子輸出極），有關(guān)裝置為原電池，其余為電鍍池或電解池。 原電池，電解池，電鍍池的比較性質(zhì) 類別 原電池 電解池 電鍍池定義（裝置特點(diǎn)）將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一側(cè)層其他金屬反應(yīng)特征 自發(fā)反應(yīng) 非自發(fā)反應(yīng) 非自發(fā)反應(yīng) 裝置特征無電源，兩級(jí)材料

11、不同有電源，兩級(jí)材料可同可不同 有電源 形成條件活動(dòng)性不同的兩極電解質(zhì)溶液形成閉合回路兩電極連接直流電源兩電極插入電解質(zhì)溶液形成閉合回路1鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接負(fù)極；2電鍍液必須含有鍍層金屬的離子 電極名稱負(fù)極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬（能導(dǎo)電非金屬）陽極：與電源正極相連陰極：與電源負(fù)極相連名稱同電解，但有限制條件陽極：必須是鍍層金屬陰極：鍍件 電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失去電子正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子的電子或者氧氣得電子（吸氧腐蝕）陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失去電子，或電極金屬失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得到電子陽極：金屬電極失去電子陰極：電鍍液中陽離子得到電

12、子電子流向負(fù)極正極 電源負(fù)極陰極電源正極陽極 同電解池溶液中帶電粒子的移動(dòng)陽離子向正極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)陽離子向陰極移動(dòng)陰離子向陽極移動(dòng) 同電解池聯(lián)系 在兩極上都發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)原電池與電解池的極的得失電子聯(lián)系圖：陽極(失) e- 正極（得） e- 負(fù)極（失） e- 陰極（得）第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù)一、金屬的電化學(xué)腐蝕（1）金屬腐蝕內(nèi)容：（2）金屬腐蝕的本質(zhì)：都是金屬原子 失去 電子而被氧化的過程 電化腐蝕 化學(xué)腐蝕條件不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸金屬與非電解質(zhì)直接接觸現(xiàn)象有微弱的電流產(chǎn)生 無電流產(chǎn)生 本質(zhì)較活潑的金屬被氧化的過程 金屬被氧化的過程 關(guān)系 化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往

13、往同時(shí)發(fā)生，但電化腐蝕更加普遍，危害更嚴(yán)重（4）、電化學(xué)腐蝕的分類： 析氫腐蝕腐蝕過程中不斷有氫氣放出條件：潮濕空氣中形成的水膜,酸性較強(qiáng)（水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等氣體）電極反應(yīng)：負(fù)極: Fe 2e- = Fe2+ 正極: 2H+ + 2e- = H2 總式：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 吸氧腐蝕反應(yīng)過程吸收氧氣條件：中性或弱酸性溶液電極反應(yīng)：負(fù)極: 2Fe 4e- = 2Fe2+ 正極: O2+4e- +2H2O = 4OH- 總式：2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2 離子方程式：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2 生成的 Fe(OH)2被空氣

14、中的O2氧化，生成 Fe(OH)3 ， Fe(OH)2 + O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3Fe(OH)3脫去一部分水就生成Fe2O3x H2O（鐵銹主要成分）規(guī)律總結(jié)：金屬腐蝕快慢的規(guī)律：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學(xué)腐蝕有防腐措施的腐蝕 防腐措施由好到壞的順序如下：外接電源的陰極保護(hù)法犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法有一般防腐條件的腐蝕無防腐條件的腐蝕二、金屬的電化學(xué)防護(hù) 1、利用原電池原理進(jìn)行金屬的電化學(xué)防護(hù) （1）、犧牲陽極的陰極保護(hù)法 原理：原電池反應(yīng)中，負(fù)極被腐蝕，正極不變化 應(yīng)用：在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干鋅塊，腐蝕鋅塊保護(hù)鋼鐵設(shè)備 負(fù)極：鋅塊被腐蝕；正極：鋼鐵設(shè)備被保護(hù) （2）、外加電流的陰極保護(hù)法原理：通電，使鋼鐵設(shè)備上積累大量電子，使金屬原電池反應(yīng)產(chǎn)生的電流不能輸送，從而防止金屬被腐蝕應(yīng)用：把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，惰性電極作為輔助陽極，均存在于電解