电解池与原电池对比复习ppt课件.ppt

电化学专题,一、能量转换,电解池和原电池比较,二、形成条件,两种活动性不同的金属作电极（或金属和能导电的非金属等）,电解质溶液中（电极插入其中，活泼的金属和电解质溶液自发的氧化还原反应）,形成闭合回路,两电极接外电源,电极插入电解质溶液中,形成闭合回路,Zn,A,Cu,CuSO4,NaCl,三.电极名称及其判断：,负极：,正极：,阴极：,阳极：,Zn,A,Cu,CuSO4,NaCl,外电路（电子）,原电池 电解池,内电路（离子）,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,Zn,A,Cu,CuSO4,NaCl,练习：下图哪些是原电池，哪些是电解池？,原电池： ； 电解池：。,池型判断,有外加电源一定为电解池，无外加电源一定为原电池；多池组合时，一般含活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下的电解池。,1.写出下列装置的电极反应式，并判断A、B、C溶液PH值的变化。,巩固练习,四.两极反应的规律,原电池 电解池,(1)负极材料失电子以离子的形式进入电解质溶液(可能和电解质溶液中离子反应),(2)电解质溶液中的阳离子在正极得到电子被还原,氧化性强的阳离子首先得到电子被还原.,阴离子在原电池负极能否放电?,(1)阴极材料受保护,溶液中的阳离子在阴极放电,氧化性强的阳离子首先得到电子被还原.,(2)阳极材料若是非惰性电极,则首先被氧化.,阳离子在阴极放电的规律?,阳极材料若是惰性电极(C.Au.Pt.Ti),还原性强的阴离子首先被氧化,阴离子在阳极放电的规律?,电解池阴极得电子顺序： Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）Fe2+Zn2+H+（水）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+,电解池阳极失电子顺序：若电极活泼，首先失电子；若是惰性电极，放电顺序：S2-I-Br-Cl-OH-SO42-,原电池正极得电子顺序： Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）,离子放电顺序：,活性电极（除Au、Pt、石墨外）S2- I- Br - Cl- OH- 含氧酸根 F-,Ag+Fe3+ Hg2+ Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+ Ca2+K+,阳极：,阴极：,注意：阳极材料,水溶液中,浓溶液中,熔融态中,分析以惰性电极电解下列溶液的电极反应和电解反应。（）硝酸银溶液（）氯化铜溶液（）稀硫酸（）氢氧化钠溶液（5）硫酸钠溶液,（1）溶液的PH如何变化？,（2）上述溶液电解结束后，要使溶液和电解前相同需要加入何种物质？,【例1】如何使图中的铁棒上析出铜，而铁的质量不变可以采取哪些措施？,1、右池在工作的时候的有关的极反应式和实验现象,实验现象；,溶液由蓝黄色变成蓝绿色,铁极溶解变细,溶液蓝变浅，渐转变成浅绿色;铜极上有红色铜析出变粗;当溶液中的兰色消失后铜极上有无色无味的气体生成。,五：原电池电极反应书写,注意特殊原电池电极反应！,Fe,C,CuCl2,阳极：,阴极：,电解反应：,如何检验生成的氯气？,2Cl- 2e- =Cl2 ,Cu2+ 2e- =Cu,湿润的淀粉KI试纸变蓝,电解池中有何现象？,阳极区有气泡产生且有刺激性气味，阴极区石墨棒上有一层红色物质生成,2、电解池,（遵循谁强谁反应）,【思考】：若将碳棒改为铜?情况又如何？,铜棒变细铁棒变粗,相当于在铁上镀铜,2、钢铁的吸氧腐蚀原理,电解质溶液呈中性或碱性,3、钢铁的析氢腐蚀原理,电解质溶液呈酸性,比较：钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜呈酸性。,水膜呈中性或酸性很弱。,电极反应,负极,Fe-2e=Fe2+,2Fe-4e=2Fe2+,正极,2H+2e=H2,O2+2H2O+4e=4OH-,总反应:,Fe+2H+=Fe2+ +H2 ,2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,联系,一、能量转换,二、形成条件,三.电极名称及其判断：,四.两极反应的规律,五、池型判断,六：原电池电极反应书写,Zn,A,Cu,CuSO4,NaCl,复习,电池反应方程式,2MnO2+2NH4+ Zn=Mn2O3+2NH3+H2O+Zn2+,2MnO2 + 2NH4+ + 2e- = Mn2O3 + 2NH3 + H2O,干电池（普通锌锰电池）,Zn 2e- = Zn2+,4、原电池的应用-化学电源,阅读课本P-14：普通锌锰碱性电池，写电极反应,(1)一次电池,2MnO2+2H2O+Zn=2MnOOH+Zn(OH)2,负极：,正极：,碱性锌锰电池,Zn2e+2OH= Zn(OH)2,2MnO2+2H2O+2e =2MnOOH+2OH,、银锌电池纽扣电池,Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag,负极_ 正极_电解质溶液_负极：正极：,Zn,Ag2O,KOH溶液,Zn+2OH-2e=Zn（OH）2,Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH,、海水电池,负极,正极,4Al-12e- =4Al3+,3O2+6H2O+12e- =12OH-,4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,负极材料为铝，正极材料为石墨。溶有氧气的海水作电解质溶液。,、锂电池,锂电池的负极反应均为常用于心脏起搏器的一种微型锂电池，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酸氯(SOCl2)中组成 。,负极反应：8Li-8e-=8Li+,正极反应：3SOCl2+8e-=SO3 2-+ 2S +6Cl-,总反应： 8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3 +2S,.充电电池： 充电电池又称二次电池铅蓄电池：在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中。,正极：PbO2+4H+SO42-+2e-=PbSO4+2H2O,负极：Pb+ SO42- - 2e- = PbSO4,正极：,总反应式：,负极：,Cd+2OH2eCd(OH)2,2NiOOH+H2O+2e2Ni(OH)2+2OH,、镍镉电池,阳极：,阴极：,放电,充电,Cd(OH)2 2e Cd+2OH,2NiOOH+H2O+2e2Ni(OH)2+2OH,总反应：,、镍氢电池,正极：,负极：,H2+2OH2e2H2O,2NiOOH+2H2O+2e2Ni(OH)2+2OH,放电,阳极：,阴极：,2H2O+2e H2+2OH,2Ni(OH)2+2OH2e2NiOOH+2H2O,充电,总反应：,、钠硫电池,正极：,负极：,2Na2e 2Na+,xS+2eSx2,一种高能电池，以熔融的钠、硫为两极，以Na+ 导电的Al2O3陶瓷作为固体电解质，电池内的主要反应：,.氢氧燃料电池：它是一种高效、环境的发电装置。它的电极材料一般为活性电极，具有很强的催化活性，如铂电极，活性炭电极等。,2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2OO2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,总反应：2H2 + O22H2O（碱性介质）,若为酸性介质呢？,(3).燃料电池：,、甲醇燃料电池CH3OH为_极 氧气为_极电解质溶液为NaOH溶液负极：_正极：_总方程式： _,负极,正极,2CH3OH-12e-+16OH- = 2CO32-+12H2O,3O2+6H2O+12e- = 12OH-,2CH3OH+3O2+4OH- = 2CO32-+6H2O,若为酸性介质呢？,、熔融盐燃料电池,CO-2e-+CO32-=2CO2,O2+4e-+2CO2=2CO32-,总方程式：2CO+O2=CO2,负极:,正极:,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质， CO为负极燃气， 空气与 CO2的混合气体为正极助燃气，制得在 650下工作的燃料电池。,肼空气燃料电池是一种碱性燃料电池，电解质溶液是20%30%的KOH溶液，肼空气燃料电池,2.肼（N2H4）又称联氨，是一种可燃性的液体，可用作火箭燃料。,N2H4+4OH4e=4H2O+N2,、肼空气燃料电池,负极,正极,总反应: N2H4+O2=N2+2H2O,O2+4e+2H2O=4OH-,原电池反应的分析小结,（2）由反应分析：,（1）由电极分析：,七：电解池电极反应书写,CuCl2,CuSO4,AgNO3,Na2SO4,NaOH,H2SO4,CuCl2,八、根据离子反应设计原电池或电解池,（1）Fe + 2Fe 3+ = 3Fe 2+ 负极材料： 负极材料：电解质溶液：,Fe,Cu 或惰性电极（如碳棒、Au、Pt）,可溶性铁盐,(2)依探究双液电池的工作原理，请将Cu+2AgNO3=Cu(NO3)2+2Ag 设计一个能持续产生电流的原电池装置,画出装置图并写出电极反应式,（3）Cu + 2HCl = CuCl2 + H2,电解规律（惰性电极）小结,阳极：S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根 F-,与区：电解本身型 如CuCl2 、HCl与区：放氢生碱型 如NaCl与区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3与区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH,阴极：Ag+Fe3+Cu2+H+Fe2+Zn2+（H+）Al3+Mg2+Na+,电解Na2SO4溶液的分析,阴极,阳极,氧气,氢气,阳极: 4OH- 4e- = 2H2O+O2,阴极: 4H + 4e- = 2H2,变大,不变,加H2O,如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液时其电极反应式为：,阳极 ： 4OH4e2H2O +O2,阴极： 4H+ +4e2H2 ,电解后溶液中溶质的质量分数增大，若要恢复原来的浓度，只需加入一定量的水即可。,用惰性电极电解电解质溶液规律,(1)电解水型：,电解CuCl2溶液的分析,阴极,阳极,氯气,铜,阳极：2Cl-2 e- =Cl2,阴极：Cu2+ 2e-=2Cu,减小,-,加CuCl2,如电解盐酸、CuCl2溶液等,电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质(通入一定量的HCl气体),阳极： 2Cl 2eCl2,阴极： 2H+ +2e H2 ,电解盐酸,(2)电解本身：,电解CuSO4溶液的分析,阴极,阳极,氧气,铜,阴极：Cu2+ 2e-=Cu,减小,加CuO,阳极: 4OH- 4e- = 2H2O+O2,减小,如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。,阳极 ： 4OH4e2H2O +O2,阴极： 2Cu2+ +4e2Cu,电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需加入一定量金属氧化物。,电解CuSO4溶液,(3)放氧生酸型：,电解NaCl溶液的分析,阴极,阳极,氢气,氯气,阳极: 2Cl- 2e- = Cl 2,阴极: 2H + 2e- = H2,减小,增大,加HCl,如电解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。,电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的HCl气体。,阳极 (C)： 2Cl 2eCl2,阴极 (C)： 2H+ +2e H2 ,(4)放氢生碱型：,1）电解电解质本身：不活泼金属的卤化物、氢卤酸（不含氟化物）电解本身型如CuCl2。2）电解水：活泼金属含氧酸盐、含氧酸、强碱溶液的电解。电解水型（Na2SO4、 H2SO4 、NaOH）3）混合电解：活泼金属卤化物、不活泼金属含氧酸盐溶液的电解放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3放氢生碱型 如NaCl,小结：电解质溶液的电解规律,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡盐水,NaOH溶液,精制饱和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,离子交换膜,阳极室,阴极室,a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢氧化钠的产量,电解饱和食盐水,电解原理的应用,1、电解饱和食盐水,（1）请写出电极反应式和电解反应以石墨为电极,在工业生产中，用阳离子交换膜将阴极区与阳极区隔开，使阴极区的OH-不能进入阳极区，为什么要这么做？,Cl 在阳极失电子生成Cl2， OH-进入阳极区会与Cl2反应，既减少Cl2的产量，又会生成NaClO,使产品不纯且干扰电解。,2、 电镀,定义,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。,装置(以铜上镀银为例),结果：“一多一少一不变”,阴极待镀金属或镀件 阳极镀层金属电镀液含有镀层金属离子的溶液,阳极：,2Ag2e- = 2Ag+,阴极：,2Ag+ 2e- =2Ag,【铜上镀锌？】,3、铜的电解精炼：,粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等),阳极：,Zn - 2e- = Zn2+Fe - 2e- =Fe2+Ni - 2e- = Ni2+Cu - 2e- = Cu2+,Zn Fe Ni CuAg Au,阴极: Cu2+ + 2e- = Cu,阳极泥,问：电解完后，CuSO4溶液的浓度有何变化？,硫酸铜溶液,结果：“一多一少一基本不变”,基本不变,阳极-粗铜，阴极-纯铜,4、 活泼金属的制备,特别活泼的金属钠、镁、铝等只能通过电解的方法制取,阳极：,6O2-12e-= 3O2,阴极：,4Al3+ 12e=4Al,总方程式：,思考：,1.为什么不电解熔融的AlCl3 ？,2.工业上制金属镁是电解氧化镁还是电解熔融的氯化镁？,2、电解池的应用-电解工业,、氯碱工业,（1）原料的选择（2）电极反应的书写,原料：Al2O3阳极：6O2-12e-=3O2阴极：4Al3+12e-=4Al,:铝的冶炼,:钠的冶炼,阴极析出紫红色的铜，,CuSO4 的浓度是否改变？为什么？,阴极：Cu2+2e-=Cu , 阳极：Cu-2e-=Cu2+、Fe-2e-= Fe2+、 阳极泥（银等铜后不活泼金属）,两极的现象：,两极的反应：,基本不改变，由反应式可知,：铜的电解精炼,镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子,阳极 Zn2e - =Zn2+,阴极 Zn2+2e - =Zn,电镀液的浓度不变,粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液,阳极 Zn2e - =Zn2 + Cu-2e - =Cu 2+等,阴极 Cu 2+ + 2e = Cu,溶液中溶质浓度基本不变，定期除杂质,比较：精炼铜、电镀铜的区别,电镀概念：,利用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程。,形成条件,电解时镀层金属作阳极镀件作阴极含镀层金属离子的溶液作电解质溶液用直流电源,:电镀工业,小结：常见电化学反应的分析方法,第1步：根据反应池的组成特点，确定反应池的类型和电极名称。,第2步：由反应池的类型，分析电路中的电子流向和溶液中离子的种类和移动方向。,第3步：由电极的性质和离子的放电能力大小，确定参加电极反应的物质。,第4步：根据参与反应的物质，确定所发生的电极反应和电极产物,第5步：通过电极反应分析溶液中和电极上所发生的变化情况。,电极上：电解产物的种类和数量上的变化。,溶液中：溶质种类、溶液浓度、PH值等的变化。,九：金属的防腐,外加电流的阴极保护法,牺牲的负极的正极保护法,1.下列装置暴露空气中一段时间,铁的腐蚀由快到慢 顺序 .,Fe,Fe,C,Fe,Zn,A(海水),B(海水),C(海水),D(海水),(天然水),F(天然水),G(海水),小结：金属腐蚀快慢的判断,金属的电化学防护,（1）改变金属内部的组织结构：制成合金(如不 锈钢） （2）表面保护：在金属表面涂上矿物性油脂或油漆，覆盖塑料 或搪瓷在金属表面镀上抗腐蚀金属如Zn、Sn、Cr、 Ni等金属用化学方法使其表面形成一层致密的氧化膜 如铝片不用特殊保存（3）电化学保护法，即将金属作为原电池的正极 或电解池的阴极而受到保护。,金属防护的几种重要方法,原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。,牺牲阳极的阴极保护法,(利用原电池原理),此法常用于保护海轮外壳及石油管道等,外加电源的阴极保护法：,(利用电解原理),此法主要用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀,小结,在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：防腐措施由好到坏的顺序如下：,电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀,外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法有一般防腐条件保护无防腐条件,下列各情况下，其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 。,(5),(2),(1),(3),(4),讨论与交流,在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀,下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是,(4),(2),(1),(3),(3).比较金属腐蚀的快慢.,(1)改变金属的内部组织结构：如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢。,D,4.金属的防护,