第四章電化學(xué)復(fù)習(xí)

人教版選修4·化學(xué)反應(yīng)原理第四章電化學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)課123原電池化學(xué)電源電解池4金屬的腐蝕與防護原電池的形成條件構(gòu)成原電池有四個條件兩電極必須浸在電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)中兩個電極必須相連并形成閉合回路必須自發(fā)進行氧化還原反應(yīng)

復(fù)習(xí)一、原電池負極：正極：失電子，氧化反應(yīng)得電子，還原反應(yīng)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置兩種活潑性不同的金屬。一種金屬與一種非金屬（如石墨）。兩電極都是其它材料。電極材料活潑的金屬不活潑的金屬（或能導(dǎo)電的非金屬）復(fù)習(xí)二、原電池的工作原理氧化反應(yīng)Zn-2e-=Zn2+

銅鋅原電池電解質(zhì)溶液失e-，沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)2H++2e-=H2↑陰離子陽離子總反應(yīng)：負極正極

2H++2e-=H2↑Zn-2e-=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(離子方程式）（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)正極：負極：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）陽離子ZnCu

鹽橋：在U型管中裝滿用瓊脂封口的飽和KCl溶液。1、鹽橋的作用（1）使整個裝置構(gòu)成通路（2）平衡電荷，產(chǎn)生持續(xù)穩(wěn)定電流（保證其連接的兩個半電池中的電解質(zhì)溶液呈電中性）2、

此電池的優(yōu)點？能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流，提高原電池電流效率。復(fù)習(xí)三、原電池的電極判斷

微觀判斷（據(jù)電子流動方向）電子流出的極電子流入的極——負極——正極較活潑的電極材料較不活潑的電極材料——負極——正極宏觀判斷：——負極——正極發(fā)生氧化反應(yīng)的極發(fā)生還原反應(yīng)的極③根據(jù)電極增重還是減重④根據(jù)電極有氣泡冒出：⑤根據(jù)電解質(zhì)溶液中離子移動方向來判斷：陰離子移向的一極是負極；陽離子移向的一極是正極。質(zhì)量增加的電極質(zhì)量減少的電極——正極——負極工作后，有氣泡冒出的電極為正極①根據(jù)電極材料②根據(jù)原電池電極發(fā)生的反應(yīng)⑤④(∨)(∨)負極：正極：總反應(yīng)：正極：負極：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+2H++2e-＝H2↑Zn+2H+＝Zn2++H2↑Fe－2e-＝Fe2+Cu2++2e-＝CuFe+Cu2+＝Fe2++CuFe+CuSO4＝Cu+FeSO4⑦⑥(×)(∨)負極：正極：總反應(yīng)：Zn－2e-＝Zn2+Cu2++2e-＝CuZn+Cu2+＝Zn2++Cu或Zn+CuSO4＝ZnSO4+Cu⑧⑨(×)(∨)負極：正極：總反應(yīng)：Fe－2e-＝Fe2+2H++2e-＝H2↑Fe+2H+＝Fe2++H2↑或Fe+H2SO4＝FeSO4+H2↑【練習(xí)】將鎂片和鋁片用導(dǎo)線相連，分別同時插入稀H2SO4和NaOH溶液中，寫出兩池中的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)式。①Mg—Al—稀H2SO4原電池：負極（Mg）：Mg-2e-=Mg2+（氧化反應(yīng)）正極（Al）：2H++2e-=H2↑（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)：Mg+2H+=Mg2++H2↑②Al—Mg—NaOH原電池：負極（Al）：2Al-6e-+8OH-=2AlO2-+4H2O（氧化反應(yīng)）正極（Mg）：6H2O+6e-=3H2↑+6OH-（還原反應(yīng)）電池反應(yīng)：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+3H2↑2化學(xué)電源負極：Zn-2e-

+2OH-＝Zn(OH)2正極：2MnO2+2e-+2H2O＝2MnOOH+2OH-Zn+2MnO2+2H2O＝2MnOOH+Zn(OH)21、堿性鋅錳干電池2、銀鋅紐扣電池總反應(yīng)：Ag2O＋Zn+H2O＝Zn(OH)2＋2Ag正極：Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－負極：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)2

3、鉛蓄電池負極(Pb)：Pb+SO42--2e-＝PbSO4正極(PbO2)：PbO2+4H++SO42-+2e-

＝PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4＝2PbSO4+2H2O4、鎳鎘電池：負極：Cd正極：NiOOH電解質(zhì)：KOHCd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放電充電負極：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2

正極：2NiOOH+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-5、Li電池:負極:Li

正極:CuO、FeS2

、MnO2、C等;(-)Li－e-=Li+;6、燃料電池※②再寫正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－酸性①先寫總反應(yīng)：燃料在氧氣中的燃燒燃料電池的電極反應(yīng)的書寫若有CO2生成，且電解質(zhì)為強堿時，考慮CO2+2OH—=CO32—+H2OO2＋4H+＋4e－＝2H2O堿性③最后寫負極反應(yīng)：總反應(yīng)減去正極反應(yīng)常見燃料：H2、NH3、CO、CH4、CH3OH等電極:Pt制作的惰性電極電解質(zhì)溶液:KOH溶液負極:2H2-4e-+4OH-＝4H2O正極:O2+2H2O+

4e-＝4OH-

總反應(yīng)：2H2+O2＝2H2O（1）氫氧燃料電池若為酸性介質(zhì)，試寫出電極反應(yīng)式？思考:負極：2H2-4e-＝4H+正極:O2+4H++4e-＝2H2O（2）甲烷-氧燃料電池該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣:

負極：CH4+10OH--8e-

＝CO32-+7H2O

正極：2O2+4H2O+8e-

＝8OH-

電池總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2OH-＝CO32-+3H2O7、鋁-空氣-海水電池

1991年，我國首創(chuàng)，用作海上標(biāo)志燈。以海水為電解液，靠空氣中的氧使鋁不斷氧化而產(chǎn)電流。負極：4A1-12e-

＝4A13+

正極：3O2+6H2O+12e-

＝12OH-

電池總反應(yīng)式為：4A1+3O2+6H2O＝4A1(OH)3

這種海水電池比“干電池”的能量高20～50倍。3電解池電解氯化銅溶液微觀模擬實驗分析：直流電源電極電解質(zhì)電極反應(yīng)陰極:陽極:總反應(yīng):Cu2+Cl–Cl–Cu2++2e＝Cu2Cl－－2e＝Cl2↑

Cu2++2Cl－電解CuCl2（還原反應(yīng)）（氧化反應(yīng)）電解被還原得e失e被氧化（放出Cl2↑）

（析出Cu）電解氯化銅原理CuCl2

＝Cu2++2Cl–II陰極陽極ee正極負極電源Cu+Cl2↑Cu+Cl2↑（氧化還原反應(yīng)）定義：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。組成：兩個電極、電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)、直流電源、電極陽極：與外電源正極相連的電極，出電子，氧化反應(yīng)。陰極：與外電源負極相連的電極，進電子，還原反應(yīng)。惰性電極：C、Pt、Au等，不論做陰極、陽極，本身都不反應(yīng)。活潑電極：Fe、Cu、Ag等,做陰極本身不反應(yīng),做陽極，本身被氧化溶解。電解池電極材料2、形成閉合回路3、離子放電順序：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

無論惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上放電順序是：陰極:

①活性材料作電極時：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進人溶液，陰離子不容易在電極上放電。

②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時：溶液中陰離子的放電順序是：S

2->>I

->Br

->Cl

->OH

->SO42-(等含氧酸根離子）>F-陽極：

電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的示例：電解類型舉例電極反應(yīng)溶液PH變化溶液復(fù)原方法物質(zhì)類別實例僅溶劑水電解

僅溶質(zhì)電解

溶質(zhì)和溶劑都電解

含氧酸H2SO4強堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4無氧酸HCl陰極:4H++4e-=2H2↑陽極:4OH-－4e-=O2↑+2H2O減小增大不變H2O陽極:2Cl-－2e-=Cl2↑陰極:2H++2e-=

H2↑增大HCl不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2陽極:2Cl-－

2e-=Cl2↑陰極:Cu2++2e-=

Cu↓CuCl2活潑金屬的無氧酸鹽NaCl陽極:2Cl-－2e-=Cl2↑陰極:2H++2e-=

H2↑增大HCl不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4陽極:4OH-－4e-=O2↑+2H2O陰極:2Cu2++4e-=

2Cu↓減小CuO放氫生堿放氧生酸二、電解原理的應(yīng)用1、氯堿工業(yè)（電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣的工業(yè)）陽極：2Cl-

－2e-==Cl2↑陰極：2H++2e-==H2↑總反應(yīng)：2NaCl+2H2O

2NaOH+Cl2↑+H2↑食鹽水中存在的離子：Na+

、Cl-

、H+

、OH-離子放電順序：陽離子H+

＞Na+

陰離子Cl-

＞OH-電極反應(yīng)：H+Na+Cl-OH-陰極陽極

氧化反應(yīng)

還原反應(yīng)若電解前向溶液中滴加酚酞，通電后現(xiàn)象為：

___________

，兩極極板上都有氣體產(chǎn)生，如何檢驗氣體的種類？

陰極附近的溶液無色變?yōu)榧t色陽極:產(chǎn)生刺激氣體使?jié)駶橩I淀粉試紙變藍色.陰極:產(chǎn)生無色、無味氣體(2)避免生成物H2和Cl2混合,因為:

.(1)避免Cl2接觸NaOH溶液會反應(yīng),使產(chǎn)品不純,反應(yīng)方程式:

.Cl2+2NaOH=NaCl+NaClO+H2O混合遇火或遇強光爆炸解決方法:使用離子交換膜電解飽和食鹽水必須解決兩個主要問題離子交換膜的作用：a、防止氫氣和氯氣混合；b、避免氯氣和氫氧化鈉反應(yīng)生成，而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量。－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡鹽水NaOH溶液精制飽和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）離子交換膜陽極金屬鈦網(wǎng)陰極碳鋼網(wǎng)陽極室陰極室2、電鍍是利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過程，陽極：鍍層金屬陰極：待鍍金屬制品電鍍液：含有鍍層金屬的電解質(zhì)實質(zhì)：陽極參加反應(yīng)的電解電鍍銅原理銅片待鍍件硫酸銅溶液陽極（銅片）：Cu－2e-=Cu2+陰極（待鍍件）：Cu2++2e-=Cu3.銅的電解精煉

一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、鎳、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。粗銅含雜質(zhì)(ZnFeNiAgAu等)純銅粗銅陽極：

Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-

Ni

→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-

ZnFeNiCuAgAu陰極:

Cu2++2e-→Cu陽極泥問：電解完后，CuSO4溶液的濃度有何變化？CuSO4溶液陽極泥:相對不活潑的金屬以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底,形成陽極泥電解精煉銅原理：①粗銅的溶解與純銅的生成：陽極（粗銅）：Cu－2e-=Cu2+陰極（純銅）：Cu2++2e-=Cu②比銅活潑的金屬：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；③比銅不活潑的金屬：Au、Pt不溶解，而以單質(zhì)沉積形成陽極泥；④電解質(zhì)溶液中CuSO4的濃度基本不變（略小）。制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉。陽極：2Cl-

－2e-==Cl2↑陰極：2Na++2e-==2Na總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑4、電冶金所以電解法是冶煉金屬的一種重要的方法。對于冶煉像Na、Ca、Mg、Al這樣活潑的金屬，電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)方法。制取金屬鋁電解熔融狀態(tài)的氧化鋁。陽極：6O2-

－12e-==3O2↑陰極：4Al3++12e-==4Al總反應(yīng)：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑冰晶石助熔劑：冰晶石（Na3