电化学原理及其应用高三复习

1电化学原理及其应用山东省滕州二中新校王新栋2酒精溶液氯化钠溶液AA氯化钠溶液稀硫酸硫酸铜溶液稀硫酸讨论:从电极材料、电解质溶液、电极连接方式三方面分析构成原电池的条件下列装置能否在外电路获得电流,为什么?AAA硫酸铜溶液稀硫酸问题引入A稀H2SO431.有活泼性不同的两个金属电极（或一种非金属导体如石墨）2.电极均插入电解质溶液中3.两极相连（或接触）形成闭合回路４.有一个能自发进行的氧化还原反应一、形成原电池的条件稀H2SO4GAgCu4原电池化学能转变为电能不同点二、原电池与普通氧化还原反应的差异原电池反应快例：在实验室制取H2时，为加快化学反应速率，应选择纯锌还是粗锌与稀硫酸反应？反应部位反应速率能量变化负极失去电子发生氧化反应正极得到电子发生还原反应5原电池的工作原理溶液中离子流向电子流向电极反应阴离子负极氧化反应电子经外导线正极阳离子还原反应eIGZnCu稀硫酸－+－：Zn－2e－＝Zn2＋＋：2H＋+2e－＝H2↑负极积累阳离子正极消耗阳离子6三、原电池电极名称的判断1、根据定义来判断：电子流出的一极是负极；电子流入的一极是正极。2、根据反应类型来判断：发生氧化反应的一极是负极；发生还原反应的一极是正极。3、根据电极活泼性来判断：一般来说，较活泼的一极是负极；较不活泼的一极是正极。4、根据离子流向来判断：阴离子移向的一极是负极；阳离子移向的一极是正极。负极正极eI电子流出的极失电子，化合价升高还原剂，物质被氧化发生氧化反应电子流入的极得电子，化合价降低氧化剂，物质被还原发生还原反应7四、金属腐蚀与防护1.金属腐蚀:(1)化学腐蚀(2)电化腐蚀a.析氢腐蚀b.吸氧腐蚀2.防护方法:(1)改变金属内部组织结构(2)在金属表面覆盖保护(3)电化学保护法(牺牲阳极的阴极保护法)FeCH2SO4FeCNaCl溶液a.析氢腐蚀：（强或较强酸性条件下）负极：Fe－2e-=Fe2+正极：2H++2e-=H2↑总反应式：Fe+2H+=Fe2++H2↑b.吸氧腐蚀：（中性、碱性或极弱酸性条件下）负极：Fe－2e-=Fe2+正极：O2+2H2O+4e-=4OH－反应式：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2FeZnH2SO4[牺牲了Zn(负极)而保护了Fe(正极)]注：原电池的负极又叫阳极，正极又叫阴极。8五、电极反应式的书写1、写出原电池总的化学方程式，并改写为离子方程式。2、找出该氧化还原反应中的两对关系：氧化剂与还原产物、还原剂与氧化产物。3、根据负极发生氧化反应写出负极电极反应式、正极发生还原反应写出正极电极反应式（一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是O2在正极上得电子（吸氧腐蚀），或正极本身得电子）。（总离子方程式＝正极反应式+负极反应式）注意：特别要注意生成的产物与电解质溶液的酸碱性相对应。9总反应：CH4+2O2+2OH－＝CO32－+3H2O例1、甲烷燃料电池，两个电极均由多孔碳制成（如下图），则负极应通入____气,正极通入_____气,电极反应为:负极_________________，正极__________________。CH4CH4+2O2→CO2+2H2OCO2+2KOH＝K2CO3+H2O总反应：CH4+2O2+2KOH＝K2CO3+3H2O+氧化反应，为负极还原反应，为正极2O2+8e－－8OH－＝－4H2O，移项整理得：负极：CH4－8e－＋OH－=CO32－负极：CH4－8e－＋10OH－=CO32－负极：CH4－8e－＋10OH－=CO32－+7H2O如何保证负极电极反应式左右两边电荷守恒？可在左边补阴离子或在右边补阳离子。负极：CH4－8e－＋=CO32－正极：2O2+8e－+4H2O=8OH－－10例2、宇宙飞船上的氢氧燃料电池，两个电极均由多孔碳制成（如下图），其电池反应为：2H2＋O2＝2H2O，则负极应通入___气,正极通入___气,电极反应为:负极____________，正极_____________。若电解质溶液为硫酸时，写出该电池的正负极电极反应式。负极：2H2－2e－+4OH－=4H＋正极：O2+4e－+2H2O=4OH－总反应式：2H2+O2=2H2O当硫酸为电解质溶液时：负极：2H2－4e-＝4H＋正极：O2＋4H＋＋4e-＝2H2O被氧化，为负极被还原，为正极注意体会电解质溶液的差异引起电极反应式的区别。11稀H2SO4总反应为：Mg+H2SO4＝MgSO4+H2↑Mg为负极，电极反应：Mg－2e－＝Mg2＋Al为正极，电极反应：2H＋+2e－＝H2↑NaOH溶液思考：若把电解质溶液换为NaOH溶液，写出电极反应式。总反应为：2Al+2NaOH+2H2O＝2NaAlO2+3H2↑Al为负极氧化反应，为负极还原反应，为正极2Al－6e－＝2AlO2－2Al－6e－＋OH－＝2AlO2－Mg为正极，电极反应：6H2O＋6e－＝3H2↑+6OH－2Al－6e－＋8OH－＝2AlO2－＋4H2O2Al－6e－＋8OH－＝2AlO2－2Al+2OH－+2H2O＝2AlO2－+3H2↑负极电极反应：Mg为负极12浓HNO3ACuFe常温下，Fe遇浓硝酸发生钝化，故此原电池总反应为：Cu+4HNO3(浓)＝Cu(NO3)2+2NO2↑+2H2OCu+2NO3－+4H＋＝Cu2＋+2NO2↑+2H2O－：Cu－2e－＝Cu2＋＋：2NO3－＋2e－+4H＋＝2NO2↑＋2H2O氧化反应，为负极还原反应，为正极铜为负极135、银锌电池（钮扣式电池）的两个电极分别是由氧化银与少量石墨组成的活性材料和锌汞合金构成，电解质为KOH溶液，总反应为：Ag2O＋Zn＝2Ag＋ZnO，下列判断正确的是（）A、锌为正极，Ag2O为负极B、锌为负极：Zn＋2OH－－2e-＝ZnO＋H2O；Ag2O为正极：Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－C、原电池工作时，负极区PH减小，正极区PH增大D、原电池工作时，负极区PH增大Ag2O＋Zn＝2Ag＋ZnO氧化反应还原反应BC负极：Zn－2e-＝ZnO正极：Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－负极：Zn＋OH－－2e-＝ZnO负极：Zn＋2OH－－2e-＝ZnO＋H2O负极：Zn＋2OH－－2e-＝ZnO141.电极阳极与电源正极相连阴极与电源负极相连阴极阳极一.电解原理ee发生还原反应得电子阳离子移向失电子发生氧化反应阴离子移向15电流通过电解质溶液而在阴阳两极上发生氧化还原反应的过程叫电解。借助电流引起氧化还原反应的装置即把电能转化为化学能的装置叫电解池。2.电解:电解池163、原电池和电解池的比较实质装置名称能量转化电极名称装置差异电子流向电极反应原电池电解池负极：电子流出正极：电子流进阴极：与电源负极相连阳极：与电源正极相连无电源，两极材料不同有电源，两极材料可同可异正极：得电子还原反应负极：失电子氧化反应阴极：失电子氧化反应阳极：得电子还原反应电源负极阴极电源正极阳极负极正极化学能电能电能化学能负极判断方法：1、较活泼的金属2、电子流出3、发生氧化反应阳极判断方法：1、连电源正极2、发生氧化反应3、阴离子移向172、离子放电顺序（1）阴极：得电子，还原反应，始终是溶液中的阳离子放电阳离子放电能力（得电子能力）逐渐增强K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Pb2+H+Cu2+Hg2+Ag+（2）阳极失电子，氧化反应S2-I－Br－Cl－OH－含氧酸根阴离子放电（失电子）能力：逐渐减弱A、惰性阳极（C、Pt、Au）：溶液中的阴离子放电B、活泼阳极：即除Pt、Au外的金属阳极，金属本身放电：M－ne—＝Mn+K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Pb2+Cu2+Hg2+Ag+H+SO42－、NO3－、CO32－、PO43－OH－Cl－、Br－、I－、S2-水溶液中均有H+和OH—。当用惰性电极电解时，只有Y轴和I、Ⅳ象限离子有机会放电。18以石墨为电极电解下列物质的水溶液，写出有关电极反应式和电解总反应式。①Na2SO4②NaOH③H2SO4④HCl⑤CuCl2⑥NaCl⑦CuSO4练习K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+Pb2+Cu2+Hg2+Ag+H+SO42－、NO3－、CO32－、PO43－OH－Cl－、Br－、I－、S2-阳极：4OH－－4e－＝O2↑+2H2O2Cl－－2e－＝Cl2↑阴极：4H＋+4e－＝2H2↑Cu2＋+2e－＝Cu①②③：2H2O电解2H2↑+O2↑④：2HCl电解H2↑+Cl2↑⑤：CuCl2电解Cu+Cl2↑⑥：2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑⑦：2CuSO4+2H2O电解2Cu+O2↑+2H2SO419电解类型举例电极反应溶液PH变化溶液复原方法物质类别实例水电解含氧酸H2SO4强碱NaOH活泼金属的含氧酸盐Na2SO4溶质电解无氧酸HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2溶质和水同时电解活泼金属的无氧酸盐NaCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：4OH—-4e—=O2↑+2H2O阴极：4H++4e—=2H2↑阳极2Cl—-2e—=Cl2↑阴极：4H++4e—=2H2↑阳极2Cl—-2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e—=Cu阳极2Cl—-2e—=Cl2↑阴极：2H2O+2e—=H2↑+2OH-阳极：4OH—-4e—=O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e—=2Cu减小增大不变增大增大减小H2OHClCuCl2HClCuO5.惰性电极电解电解质溶液示例20（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水。（2）电解不活泼金属的含氧酸盐，阳极产生氧气，阴极析出不活泼金属。（3）电解活泼金属无氧酸盐，阴极产生氢气，阳极析出非金属。（4）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身。5.电解规律21（1）电极区域A.阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大。B.阳极OH-放电产生O2，阳极区域pH变小。（2）电解质溶液中A.电解过程中,只产生H2,pH变大。B.电解过程中,只产生O2,pH变小。C.电解过程中,既产生H2,又产生O2,则原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变。D.电解过程中,无H2和O2产生，即电解电解质本身，pH的变化要具体分析。6.电解中电极附近溶液pH值的变化只放氢pH升；只放氧pH降；放氢放氧浓度增；无氢无氧少本身。歌诀：2205江苏化学高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是A.放电时负极反应为：Zn－2e＋2OH＝Zn(OH)2B充电时阳极反应为FeOH3－3e＋5OH＝FeO42-＋4H2OC.放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D.放电时正极附近溶液的碱性增强巩固提高：C2305广东化学一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇Y2O3的氧化锆ZrO2晶体，在熔融状态下能传导O2。下列对该燃料电池说法不正确的是A在熔融电解质中，O2由负极移向正极B电池的总反应是：2C4H10＋13O28CO2＋10H2OC通入空气的一极是正极，电极反应为O2＋4e＝2O2D通入丁烷的一极是负极，电极反应为：2C4H10＋26e＋13O2＝4CO2＋5H2OA巩固提高：氧化反应还原反应24搅棒在玻璃容器中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层为NaI溶液，下层为CCl4。在上层NaI溶液中插入两根石墨电极，容器中还放有一根环形玻璃搅拌棒，可以上下搅动液体，装置如图。据实验回答：（1）接通直流电源后，阳极和阴极附近有何现象？（2）阳极的电极反应式是阴极的电极反应式是（3）停止通电，取出电极，用搅棒上下搅动。静置后液体又分为两层，上层色,下层色。搅拌后两层液体发生颜色变化的原因是：阳极周围的液体呈棕色，