人教版選修4 第四章電化學基礎全章課件

1第四章第四章 電化學基礎電化學基礎2電化學電化學：指研究化學能與電能之間相互轉(zhuǎn)指研究化學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。的科學。過程及裝置分過程及裝置分按電化學反應按電化學反應2. 借助電流而發(fā)生反應及裝置借助電流而發(fā)生反應及裝置 (如如:電解池電解池)1. 產(chǎn)生電流的化學反應及裝置產(chǎn)生電流的化學反應及裝置 (如如:原電池等原電池等)3H+SO42-4 原電池原電池1、概念、概念: 將化學能轉(zhuǎn)化成電能的將化學能轉(zhuǎn)化成電能的叫做原電池叫做原電池. 2、構(gòu)成原電池的條件、構(gòu)成原電池的條件（1）兩種不同的電極）兩種不同的電極（2）電解質(zhì)溶液）電解質(zhì)溶液（3）形成閉合回路）形成閉合回路3、原電池中正負極的判斷、原電池中正負極的判斷負極負極電子流出的一極電子流出的一極正極正極電子流入的一極電子流入的一極4、電極反應式和原電池總反應式的書寫、電極反應式和原電池總反應式的書寫 總反應式總反應式 = 正極反應式正極反應式 + 負極反應式負極反應式發(fā)生氧化反應發(fā)生氧化反應發(fā)生還原反應發(fā)生還原反應56CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶溶液液CuFeNaCl溶液溶液CuZn酒酒精精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNnZCu4OS2CuuC4OS2H1.下列哪幾個裝置能形成原電池下列哪幾個裝置能形成原電池？OVXVVXXXV典型例題：典型例題：V7原電池的正負極的判斷方法原電池的正負極的判斷方法 微觀判斷微觀判斷（根據(jù)電子流動（根據(jù)電子流動方向方向）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極負極正極正極 較活潑的電極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 質(zhì)量增加的電極質(zhì)量增加的電極工作后工作后 質(zhì)量減少的電極質(zhì)量減少的電極負極負極正極正極正極正極負極負極工作后，有氣泡冒出的電極為正極工作后，有氣泡冒出的電極為正極發(fā)生氧化反應的極發(fā)生氧化反應的極發(fā)生還原反應的極發(fā)生還原反應的極宏觀判斷宏觀判斷：根據(jù)電極材料根據(jù)電極材料根據(jù)原電池電極根據(jù)原電池電極 發(fā)生的反應發(fā)生的反應根據(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：負極負極正極正極81. 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，該金屬與鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是鋅組成原電池時，鋅為負極，此金屬是( )( )A.Mg B.FeA.Mg B.Fe C.Al D.CuC.Al D.Cu2.2.由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，由銅鋅和稀硫酸組成的原電池工作時，電解質(zhì)溶液的電解質(zhì)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.逐漸變小逐漸變小典型例題：典型例題：93.把把a、b、c、d四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若兩兩相連組成原電池。若a、b相連時，相連時，a為負極；為負極；c、d相連時，電流由相連時，電流由d到到c；a、c相連時，相連時，c極上產(chǎn)極上產(chǎn)生大量氣泡，生大量氣泡，b、d相連時，相連時，b上有大量氣泡產(chǎn)生，上有大量氣泡產(chǎn)生，則四種金屬的活動性順序由強到弱的為則四種金屬的活動性順序由強到弱的為 ( )Aa b c d Ba c d b Cc a b . d Db d c a B104、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是 ( D )A. 鐵圈和銀圈左右搖擺不定鐵圈和銀圈左右搖擺不定B. 保持平衡狀態(tài)保持平衡狀態(tài)C. 鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜鐵圈向下傾斜，銀圈向上傾斜D. 銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜銀圈向下傾斜，鐵圈向上傾斜11例例2 ： 下列制氫氣的反應速率最快的是下列制氫氣的反應速率最快的是粗鋅和粗鋅和 1mol/L 鹽酸；鹽酸；B.A. 純鋅和純鋅和1mol/L 硫酸；硫酸；純鋅和純鋅和18 mol/L 硫酸；硫酸；C.粗鋅和粗鋅和1mol/L 硫酸的反應中加入幾滴硫酸的反應中加入幾滴CuSO4溶液。溶液。D.（ D ）12小小 結(jié)結(jié)定義定義:（1）由兩個半電池組成的鋅銅原電池的工作原理）由兩個半電池組成的鋅銅原電池的工作原理 原電池原電池把化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。把化學能轉(zhuǎn)化成電能的裝置。 2、原電池的工作原理、原電池的工作原理 較活潑的金屬發(fā)生較活潑的金屬發(fā)生氧化反應氧化反應,電子從較活潑的金屬電子從較活潑的金屬(負極負極)通過外電路流向較不活潑的金屬通過外電路流向較不活潑的金屬(正極正極)。 負極 正極電子流向電子流向電流流向電流流向（2 2）形成原電池的條件形成原電池的條件（3）原電池的正負極的判斷方法）原電池的正負極的判斷方法（4）電極材料的選擇（電池的電極必須導電）電極材料的選擇（電池的電極必須導電）13第四章第四章 電化學基礎電化學基礎第二節(jié)第二節(jié) 化學電源化學電源14【自學思考【自學思考】什么是化學電池？什么是化學電池？目前化學電池主要分為哪幾個大類？目前化學電池主要分為哪幾個大類？ 在性能等方面它們各有什么特點？在性能等方面它們各有什么特點？化學電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點？化學電池與其他能源相比有哪些優(yōu)點？判斷電池的優(yōu)劣標準主要是什么？判斷電池的優(yōu)劣標準主要是什么？15知識點知識點1：化學電池：化學電池1)概念概念:將化學能變成電能的裝置將化學能變成電能的裝置2)分類分類:一次電池又稱不可充電電池一次電池又稱不可充電電池如：干電池如：干電池二次電池又稱充電電池二次電池又稱充電電池蓄電池蓄電池燃料電池燃料電池3)優(yōu)點優(yōu)點:4)電池優(yōu)劣的判斷標準電池優(yōu)劣的判斷標準:能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠。能量轉(zhuǎn)換效率高，供能穩(wěn)定可靠?？梢灾瞥筛鞣N形狀和大小、不同容量和電壓的電池可以制成各種形狀和大小、不同容量和電壓的電池 和電池組，使用方便。和電池組，使用方便。易維護，可在各種環(huán)境下工作。易維護，可在各種環(huán)境下工作。比能量比能量 符號符號(Wh/kg)，(Wh/L)指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少比功率比功率符號是符號是W/kg，W/L)指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小指電池單位質(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小電池的儲存時間的長短電池的儲存時間的長短16鋰電池鋰電池干電池干電池疊層電池疊層電池紐扣電池紐扣電池各各類類電電池池知識點知識點2：各類電池：各類電池17空氣電池空氣電池小型高性能燃料電池小型高性能燃料電池 18(-) ZnNH4Cl+ZnCl2MnO2,C (+)l 負極(Zn)：Zn2e- =Zn2+l 正極(MnO2和C)： 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-l 電池總反應：電池總反應： Zn+2MnO2+2NH4Cl=2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2普通鋅錳電池普通鋅錳電池鋅筒鋅筒石墨棒石墨棒MnO2和和C普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)普通鋅錳干電池的結(jié)構(gòu)NH4Cl、ZnCl2 和和 H2O等等1、普通鋅錳電池、普通鋅錳電池19堿性鋅錳電池構(gòu)造示意圖堿性鋅錳電池構(gòu)造示意圖堿性電池堿性電池 負極負極(Zn)：Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2正極正極(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH-電池總反應電池總反應：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)22 2、堿性鋅錳電池：、堿性鋅錳電池：(-) ZnKOHMnO2 (+)優(yōu)缺點簡析：優(yōu)缺點簡析：只能使用一次，不能充電；價格較貴；比只能使用一次，不能充電；價格較貴；比能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電。能量和儲存時間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電。20(-) ZnKOHAg2O (+)負極負極(Zn)：Zn +2OH- -2e- =ZnO+H2O正極正極(Ag2O)：Ag2O + H2O+ 2e- = 2Ag+2OH-電池總反應：電池總反應：Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag214、鋰電池 鋰電池是新一代高能電池，目前已研究成功多鋰電池是新一代高能電池，目前已研究成功多種鋰電池，其中用廉價的種鋰電池，其中用廉價的r-MnO2作正極活性材料，作正極活性材料，電解液是電解液是LiClO4溶于碳酸丙烯（簡稱溶于碳酸丙烯（簡稱PC）和二甲基）和二甲基氧乙烷（簡稱氧乙烷（簡稱DMF）的混合溶劑中，濃度為）的混合溶劑中，濃度為1mol/L，其濃度比是其濃度比是PC：DME=1:1，電池反應為：，電池反應為：負極的反應：負極的反應：Li - eLi - e- - = Li = Li + +正極的反應：正極的反應：Li Li + + + MnO+ MnO2 2 + e+ e- - = LiMnO= LiMnO2 2 電池總反應：電池總反應：Li + MnOLi + MnO2 2 = LiMnO= LiMnO2 222(-) PbH2SO4PbO2 (+)負極：負極：氧化反應氧化反應 Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正極：正極：還原反應還原反應 PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO4 (s) +2H2O(l)總反應：總反應： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)放電過程放電過程23充電過程充電過程陰極陰極(接電源負極接電源負極)：還原反應還原反應 PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)陽極陽極(接電源正極接電源正極)：氧化反應氧化反應2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)充電過程總反應：充電過程總反應： 2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)鉛蓄電池的充放電過程：鉛蓄電池的充放電過程：2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)充電充電放電放電鉛蓄電池的優(yōu)缺點簡析：鉛蓄電池的優(yōu)缺點簡析：2、其它二次電池：其它二次電池：鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子蓄電池子電池、聚合物鋰離子蓄電池24負極負極(Pt)：2H2-4e-=4H+正極正極(Pt)：O2+4H+4e-=2H2O電池總反應：電池總反應：2H2+O2=2H2O (-) PtH2H+O2Pt (+)(-) PtH2OH-O2Pt (+)負極負極(Pt)：2H2- 4e- + 4OH- = 4H2O正極正極(Pt)：O2+ 2H2O + 4e- = 4OH-電池總反應：電池總反應：2H2+O2=2H2O25氧化劑與還原劑在工作時不斷補充；氧化劑與還原劑在工作時不斷補充；反應產(chǎn)物不斷排出；反應產(chǎn)物不斷排出；能量轉(zhuǎn)化率高能量轉(zhuǎn)化率高(超過超過80%)，普通的只有，普通的只有30%，有利，有利于節(jié)約能源。于節(jié)約能源。 缺點：缺點：附屬設備較多、體積較大、附屬設備較多、體積較大、 優(yōu)點：優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)換率高、運行噪音低，清潔。能量轉(zhuǎn)換率高、運行噪音低，清潔。 2、燃料電池的規(guī)律、燃料電池的規(guī)律3、燃料電池與前幾種電池的差別：、燃料電池與前幾種電池的差別：燃料做負極，助燃劑氧氣為正極燃料做負極，助燃劑氧氣為正極電極材料一般不參加化學反應，只起傳導電子的作用。電極材料一般不參加化學反應，只起傳導電子的作用。4、其它燃料電池：、其它燃料電池：烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料烴、肼、甲醇、氨、煤氣燃料電池電池26廢棄電池的回收利用刻不容緩廢棄電池的回收利用刻不容緩27書寫電極反應式應注意以下幾點：書寫電極反應式應注意以下幾點：28課堂總結(jié)1 1、僅有一個電極材料參與反應的原電池：、僅有一個電極材料參與反應的原電池：負極：負極：M-xe=MM-xe=Mx x+ +正極：析氫或吸氧或析出不活潑金屬正極：析氫或吸氧或析出不活潑金屬2 2、兩個電極均參與反應的原電池、兩個電極均參與反應的原電池 （如蓄電池，紐扣電池）（如蓄電池，紐扣電池）電極材料：金屬為負極，金屬化合物為正極電極材料：金屬為負極，金屬化合物為正極29電子得失均由兩電極本身發(fā)生電子得失均由兩電極本身發(fā)生電極反應需考慮電解質(zhì)溶液的參與電極反應需考慮電解質(zhì)溶液的參與 3 3、電極材料本身均不參與反應的電池（燃料電池）、電極材料本身均不參與反應的電池（燃料電池）兩電極材料均為惰性電極兩電極材料均為惰性電極負極可燃性氣體失電子，正極助燃性氣體得負極可燃性氣體失電子，正極助燃性氣體得 電子電子電極反應考慮電解質(zhì)溶液電極反應考慮電解質(zhì)溶液30練習練習1、堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。鋅因而得到廣泛應用。鋅-錳堿性電池以氫氧化鉀溶錳堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，總反應式為：液為電解液，總反應式為： Zn s 2MnO2 s 2H2O l Zn OH 2 s 2MnOOH s 下列說法錯誤的是（下列說法錯誤的是（ ）A 電池工作時，鋅失去電子電池工作時，鋅失去電子B 電池正極電極反應式為：電池正極電極反應式為： 2MnO2 s H2O l 2e 2MnOOH s 2OH aq C 電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極D 外電路中每通過外電路中每通過02mol電子，鋅的質(zhì)量理論上電子，鋅的質(zhì)量理論上減小減小65gC31練習練習2、氫氣是燃料電池最簡單的燃料，雖然使氫氣是燃料電池最簡單的燃料，雖然使用方便，卻受到價格和來源的限制。常用的燃用方便，卻受到價格和來源的限制。常用的燃料往往是某些碳氫化合物，如：甲烷、汽油等。料往往是某些碳氫化合物，如：甲烷、汽油等。請寫出將圖中氫氣換成甲烷時所構(gòu)成的甲烷燃請寫出將圖中氫氣換成甲烷時所構(gòu)成的甲烷燃料電池中料電池中a極的電極反應式：極的電極反應式：_此時電池內(nèi)總的反應式此時電池內(nèi)總的反應式 ：_KOH溶液溶液CH4O2H2Oa bCH4+10 OH-8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2Ob極：極：2O2+ 4H2O + 8e- =8OH-322 2、熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，、熔融鹽燃料電池具有較高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用因而受到重視，可用LiLi2 2COCO3 3和和NaNa2 2COCO3 3的熔的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，融鹽混合物作電解質(zhì)，COCO為陽極燃氣，空為陽極燃氣，空氣與氣與COCO2 2的混合氣為陰極燃氣，制得在的混合氣為陰極燃氣，制得在6565下工作的燃料電池，完成有關的電池下工作的燃料電池，完成有關的電池反應式：反應式：負極反應式：負極反應式：2CO+2CO2CO+2CO3 32-2-=4CO=4CO2 2+4e+4e正極反應式：正極反應式：總反應式：總反應式：O2+4e-+2CO2=2CO32-2CO+O2=2CO2333.3.鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能鋰電池是一代新型高能電池，它以質(zhì)量輕、能量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰量高而受到了普遍重視，目前已研制成功多種鋰電池，某種鋰電池的總反應為電池，某種鋰電池的總反應為Li + MnOLi + MnO2 2=LiMnO=LiMnO2 2, ,下列說法正確的是（下列說法正確的是（ ）A A、 LiLi是正極，電極反應為是正極，電極反應為Li Li e e- - = Li= Li+ +B B、 LiLi是負極，電極反應為是負極，電極反應為Li Li e e- - = Li= Li+ +C C、 LiLi是負極，電極反應為是負極，電極反應為MnOMnO2 2 + e+ e- - = MnO= MnO2 2 D D、 LiLi是負極，電極反應為是負極，電極反應為Li Li 2e2e- - = Li= Li2+2+B34第三節(jié)第三節(jié) 電解池電解池35(1)將兩根碳棒分別浸入盛有將兩根碳棒分別浸入盛有CuCl2溶液溶液U型管，浸型管，浸一會兒取出；一會兒取出；(2)用導線連接兩根碳棒后再浸入用導線連接兩根碳棒后再浸入CuCl2溶液一段溶液一段時間；時間；(3)浸入浸入CuCl2溶液的兩根碳棒分別跟直流電源的正溶液的兩根碳棒分別跟直流電源的正極和負極相連接，把濕潤極和負極相連接，把濕潤KI試紙放在與直流電源的試紙放在與直流電源的正極相連的電極附近正極相連的電極附近,過一段時間。過一段時間。濕潤濕潤KI試紙變藍色的試紙變藍色的36結(jié)論結(jié)論:CuCl2(aq) Cu + Cl2電解電解Cu 2+ +2Cl- Cu + Cl2電解電解陰極陰極陽極陽極37 (1) (1)通電前，氯化銅溶液里主要存在哪通電前，氯化銅溶液里主要存在哪些離子？這些離子的運動情況怎樣？些離子？這些離子的運動情況怎樣？ (2)(2)通電后，這些離子的運動情況有什通電后，這些離子的運動情況有什么改變？么改變？ (3)(3)當離子定向運動到電極表面上時，當離子定向運動到電極表面上時，發(fā)生了什么變化？發(fā)生了什么變化？38一、電解原理一、電解原理l電解：電解：電流通過電解質(zhì)溶液（或熔化的電流通過電解質(zhì)溶液（或熔化的電解質(zhì)）而在陰、陽兩極引起氧化還原反電解質(zhì)）而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。應的過程。l電解池：電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置叫把電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置叫做電解池做電解池( (電解槽電解槽) )。l電解池組成條件：電解池組成條件：直流電源直流電源電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液電極電極(常用惰性電極：常用惰性電極：Pt、Au或石墨或石墨)成閉合回路。成閉合回路。陽極陽極陰極陰極CuCl2溶液溶液394、電極反應、電極反應陽極：陽極： 2Cl- - 2e- = Cl2陰極：陰極： Cu2+ + 2e- = Cu（氧化反應）（氧化反應）（還原反應）（還原反應）電解電解CuCl2溶液的化學方程式：溶液的化學方程式：Cu 2+ +2Cl- Cu + Cl2電解電解40 電源負極電源負極 電解池陰極電解池陰極 溶液中的陽離子向陰極移動并溶液中的陽離子向陰極移動并在陰極獲得電子，同時溶液中在陰極獲得電子，同時溶液中的陰離子向陽極移動的陰離子向陽極移動. 在陽極表面失去電子在陽極表面失去電子 電子沿陽極回到電源正極電子沿陽極回到電源正極41(1)陽極上的放電陽極上的放電順序：順序： 活性材料電極活性材料電極(除除Pt、Au、 C外的金屬外的金屬) S S2-2-II- -BrBr- -ClCl- -OHOH- - 非還原性含氧酸根離子非還原性含氧酸根離子FF- -Ag+ HgHg2+2+ Fe3+ Cu2 + H+ Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ Al3+ Mg2+(2) 陰極上陰極上的放電順序：的放電順序：注注:（1）與金屬活動性順序相反）與金屬活動性順序相反 （2）注意）注意Fe2+、Fe3+的位置的位置 （3）H+前的離子一般不考慮放電，當前的離子一般不考慮放電，當 C(Zn2+)C(H+),Zn2+可放電可放電.42電解質(zhì)電解質(zhì)溶液中離子溶液中離子陰極陰極產(chǎn)物產(chǎn)物陽極陽極產(chǎn)物產(chǎn)物電解過電解過程溶液程溶液PH值值H2SO4HClNaOHNaClK2SO4CuCl2CuSO4H+ OH- SO42-H+ OH- Cl-Na+ H+ OH-Na+ Cl- H+ OH-K+ SO42- H+ OH-Cu2+ Cl- H+ OH-Cu2+ SO42- H+ OH-H2O2H2Cl2H2O2H2Cl2H2O2CuCl2CuO2減小減小增大增大增大增大增大增大不變不變減小減小思考與練習：思考與練習： 寫出電極反應式及電解總寫出電極反應式及電解總反應方程式反應方程式 ( (惰性電極，溶液惰性電極，溶液) )43陽極：陽極：陰極：陰極：放出有刺激性氣味的氣體，能放出有刺激性氣味的氣體，能使?jié)駶櫟氖節(jié)駶櫟腒IKI淀粉試紙變藍淀粉試紙變藍放出無色、無味氣體，附放出無色、無味氣體，附近溶液變紅近溶液變紅2Cl2e=Cl2 【氧化反應【氧化反應】 2H+2e=H2 【還原反應【還原反應】2NaCl+2H2O 2NaOH+H2+Cl2【演示實驗【演示實驗】以惰性材料作電極，以惰性材料作電極，電解滴有幾滴酚酞的飽和食鹽水，并以濕潤的淀粉電解滴有幾滴酚酞的飽和食鹽水，并以濕潤的淀粉KIKI試試紙檢驗陽極產(chǎn)物，觀察實驗現(xiàn)象。紙檢驗陽極產(chǎn)物，觀察實驗現(xiàn)象。電解飽和食鹽水反應原理：電解飽和食鹽水反應原理：1.電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣和氫氣通電通電(Cl、OH- 、H+ 、Na+)4445電解精煉銅原理：電解精煉銅原理：粗銅的溶解與純銅的生成：粗銅的溶解與純銅的生成：陽極（粗銅）：陽極（粗銅）：Cu 2e- = Cu2+陰極（純銅）：陰極（純銅）： Cu2+ + 2e- = Cu比銅活潑的金屬：比銅活潑的金屬：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；只溶解，不析出；比銅不活潑的金屬：比銅不活潑的金屬：Au、Pt不溶解，而以單質(zhì)沉不溶解，而以單質(zhì)沉積形成陽極泥；積形成陽極泥；電解質(zhì)溶液中電解質(zhì)溶液中CuSO4的濃度基本不變。的濃度基本不變。46 利用電解的原理在金利用電解的原理在金屬表面上鍍上一層其屬表面上鍍上一層其它金屬或合金的過程。它金屬或合金的過程。（1 1）陽極：陽極：鍍層金屬。鍍層金屬。 陰極：陰極：待鍍的金屬待鍍的金屬 電鍍液：電鍍液：用含有鍍層金屬離子的溶液。用含有鍍層金屬離子的溶液。 電鍍過程中電鍍液的濃度保持不變電鍍過程中電鍍液的濃度保持不變（2 2）實質(zhì)：）實質(zhì)：陽極參加反應的電解陽極參加反應的電解（3 3）陰極必須可以導電，且表面潔凈、光滑陰極必須可以導電，且表面潔凈、光滑（4 4）為了使鍍層均勻、美觀，電鍍液中鍍層離子的濃為了使鍍層均勻、美觀，電鍍液中鍍層離子的濃 度時刻保持穩(wěn)定，常制成絡離子度時刻保持穩(wěn)定，常制成絡離子47 電解電解熔融鹽熔融鹽是冶煉像是冶煉像Na、Ca、Mg、Al等活等活潑金屬的幾乎是唯一可行的工業(yè)方法。潑金屬的幾乎是唯一可行的工業(yè)方法。(1)鈉的冶煉鈉的冶煉 電解熔融的電解熔融的NaCl陽極：陽極：2Cl-2e-=Cl2陰極：陰極：2Na+2e-=2Na總反應：總反應：2NaCl(熔融熔融) 2Na+Cl2通電通電冶煉金屬冶煉金屬: Mn+ne-=M48(2)鋁的冶煉鋁的冶煉電解熔融的電解熔融的Al2O3煙罩煙罩陽極陽極C電解質(zhì)電解質(zhì)熔融態(tài)鋁熔融態(tài)鋁鋼殼鋼殼鋼導電棒鋼導電棒耐火材料耐火材料陰極陰極C陰極：陰極： 4Al3+12e-=4Al陽極：陽極： 6O2-12e-=3O2總反應：總反應： 2Al2O3(熔融熔融) 4Al+3O2鋁電解槽鋁電解槽 通電通電 Na3AlF6491、如圖所示裝置，指出、如圖所示裝置，指出A、B池的名稱、電極名稱、池的名稱、電極名稱、電極反應式、二池電極反應式、二池pH值的值的變化情況。變化情況。A池池:原電池原電池B池池:電解池電解池a負極負極:Zn-2e-=Zn2+b正極正極:2H+ +2e-=H2工作一段時間后溶液工作一段時間后溶液pH增大增大c c陽極陽極:4OH:4OH- -4e-4e- - = 2H= 2H2 2O+OO+O2 2d d陰極陰極:Cu:Cu2+2+ +2e +2e- - = Cu= Cu工作一段時間后溶液工作一段時間后溶液pH減小減小502、將兩支惰性電極插入、將兩支惰性電極插入500 ml AgNO3溶液中，通電溶液中，通電一會，電解液的一會，電解液的pH值由值由6.0變?yōu)樽優(yōu)?.0(設電解時沒有氫設電解時沒有氫氣放出且電解液體積不變氣放出且電解液體積不變)，則電極上析出銀的質(zhì)量，則電極上析出銀的質(zhì)量為多少克為多少克?解解: : n(H+)的增加量等于的增加量等于n(OH-)的減少量的減少量4AgNO3 +2H2O 4HNO3 +O2 (陽極陽極)+4Ag(陰極陰極)1mol108g(10-3-10-6) 0.5m(Ag) m(Ag)=0.054(g)電解51兩電極接直流電源兩電極接直流電源電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路活潑性不同的兩電極活潑性不同的兩電極電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液形成閉合回路形成閉合回路自發(fā)反應自發(fā)反應形形成成條條件件將電能轉(zhuǎn)變成將電能轉(zhuǎn)變成化學能的裝置化學能的裝置將化學能轉(zhuǎn)變將化學能轉(zhuǎn)變成電能的裝置成電能的裝置定定義義裝裝置置實實例例電解池電解池原電池原電池裝裝置置鍍層金屬接電源正極鍍層金屬接電源正極, ,待鍍金屬接電源負極待鍍金屬接電源負極電鍍液必須含有鍍層電鍍液必須含有鍍層金屬的離子金屬的離子應用電解原理在某些金應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬表面鍍上一層其他金屬的裝置屬的裝置電鍍池電鍍池52電源負極電源負極電解池陰極電解池陰極 (溶液中陰陽離子導電溶液中陰陽離子導電)電解池陽極電解池陽極電源正極電源正極電電子子流流向向陽極：陽極：氧化反應，溶液中氧化反應，溶液中的陰離子失電子或電極金的陰離子失電子或電極金屬失電子屬失電子陰極：陰極：還原反應，溶液中還原反應，溶液中的陽離子得電子的陽離子得電子負極：負極：氧化反應，金屬氧化反應，金屬 失電子失電子正極：正極：還原反應，溶液還原反應，溶液 中的陽離子得電子中的陽離子得電子電電極極反反應應陽極：陽極：與電源正極相連與電源正極相連陰極：陰極：與電源負極相連與電源負極相連負極：負極：較活潑金屬較活潑金屬正極：正極：較不活潑金屬較不活潑金屬 （或能導電的非金屬）（或能導電的非金屬）電電極極名名稱稱電解池電解池原電池原電池裝裝置置負極負極 正極正極導線導線陽極：陽極：氧化反應，氧化反應，金屬電極失電子金屬電極失電子陰極：陰極：還原反應，還原反應，溶液中的陽離子得溶液中的陽離子得電子電子陽極：陽極：必須是鍍層必須是鍍層金屬金屬陰極：陰極：鍍件鍍件電鍍池電鍍池與電解池相同與電解池相同53第四節(jié)第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕與防護金屬的電化學腐蝕與防護54知識總結(jié)知識總結(jié)金屬陽離子金屬陽離子失失e-氧化反應氧化反應3、金屬腐蝕的類型、金屬腐蝕的類型化學腐蝕化學腐蝕電化腐蝕電化腐蝕析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕（常見普遍）（常見普遍）一、金屬腐蝕一、金屬腐蝕金屬原子金屬原子2、金屬腐蝕的本質(zhì)：、金屬腐蝕的本質(zhì)：1、金屬腐蝕：、金屬腐蝕：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)生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。55化學腐蝕與電化腐蝕的比較化學腐蝕與電化腐蝕的比較:化學腐蝕化學腐蝕電化腐蝕電化腐蝕條件條件現(xiàn)象現(xiàn)象本質(zhì)本質(zhì)聯(lián)系聯(lián)系金屬跟非金屬單質(zhì)直金屬跟非金屬單質(zhì)直接接觸接接觸不純金屬或合金不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液接觸跟電解質(zhì)溶液接觸無電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生有有微弱電流微弱電流產(chǎn)生產(chǎn)生金屬被氧化金屬被氧化較活潑金屬被氧化較活潑金屬被氧化兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍56鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3 nH2O（鐵銹鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕吸氧腐蝕條件條件水膜呈水膜呈酸性酸性。水膜呈水膜呈中性中性或或酸性很弱或堿性酸性很弱或堿性。電極反應電極反應負極負極Fe(- )Fe-2e-=Fe2+2Fe-4e-=2Fe2+正極正極C(+)2H+2e-=H2O2+2H2O+4e-=4OH-總反應總反應:Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系聯(lián)系57課堂練習課堂練習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,電極反應式為：負極：電極反應式為：負極： ,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，電極反應式為：性，發(fā)生腐蝕，電極反應式為：負極：負極： 正極：正極： 。（2）中性或堿性中性或堿性 吸氧吸氧Fe2e-Fe2+O2+2H2O+4e-4OH酸性酸性析氫析氫Fe2e-Fe2+2H+2e-H2 58原理原理 ：形成原電池反應時，讓形成原電池反應時，讓被保護金屬被保護金屬做做正正極極，不反應，起到保護作用；而，不反應，起到保護作用；而活潑金活潑金屬反應受到腐蝕屬反應受到腐蝕。1.1.犧牲陽極保護法犧牲陽極保護法二、金屬的電化學保護二、金屬的電化學保護 59犧牲陽極犧牲陽極的的陰極保護法陰極保護法示意圖示意圖602.2.外加電流法外加電流法 將將被保護金屬被保護金屬與另一與另一附加電極附加電極作為電解池的作為電解池的兩個極，使兩個極，使被保護的金屬被保護的金屬作為作為陰極陰極，在外加直流，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。輔助陽極輔助陽極（不溶性）（不溶性）外加電流外加電流的的陰極保護法陰極保護法示意圖示意圖61金屬防護的幾種重要方法金屬防護的幾種重要方法在金屬表面覆蓋保護層。在金屬表面覆蓋保護層。 改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金。改變金屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，制成合金。 電化學保護法，即將金屬作為原電池的電化學保護法，即將金屬作為原電池的正極或電解池的陰極而受到保護。正極或電解池的陰極而受到保護。 小結(jié)小結(jié)622 2、20002000年年5 5月，保利集團在香港拍賣會上花費月，保利集團在香港拍賣會上花費30003000多多萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、萬港幣購回在火燒圓明園時流失的國寶：銅鑄的牛首、猴首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主猴首和虎首，普通銅器時間稍久容易出現(xiàn)銅綠，其主要成分是要成分是CuCu2 2(OH)(OH)2 2COCO3 3 這三件這三件17601760年銅鑄的國寶在年銅鑄的國寶在240 240 年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因年后看上去仍然熠熠生輝不生銹，下列對起原因的分析，最可能的是的分析，最可能的是A、它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；、它們的表面都電鍍上了一層耐腐蝕的黃金；B、環(huán)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解、環(huán)境污染日趨嚴重，它們表面的銅綠被酸雨溶解洗去；洗去；C、銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化；、銅的金屬活動性比氫小，因此不宜被氧化；D、它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金；、它們是含一定比例金、銀、錫、鋅的合金；（ D ）課堂練習課堂練習63探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個更易被腐探究一：鍍鋅鐵皮和鍍錫鐵皮哪個更易被腐蝕？為什么？蝕？為什么？探究二、純鋅和粗鋅哪個更易和酸反應？如探究二、純鋅和粗鋅哪個更易和酸反應？如果向酸中再加入硫酸銅又會什么現(xiàn)象？果向酸中再加入硫酸銅又會什么現(xiàn)象？643.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(5) (2) (1) (3) (4)課堂練習課堂練習