电解质溶液课件.ppt

根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2。但选择恰当电极材料 和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四 种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是,B,化学能转化为电能电池,普通干电池,钮扣电池,笔记本电脑 专用电池,摄像机专用电池,“神六”用太阳能电池,手机电池,探究一：锌与硫酸铜反应的能量变化,现象:,有红色物质析出,温度计显示温度上升.,结论:,Zn+Cu2+Zn2+Cu,设疑:化学能转化成了热能.我们能否试着将其转化成电能呢?,探究方案：将锌粒加入硫酸铜溶液中，测量溶液温度的变化，分析能量变化情况。,锌粒溶解,探究二：,请设计实验将该反应所释放的能量转化为电能,现象:,锌片变薄,铜上有红色物质析出,电流计指针发生偏转.,结论:,Zn Zn2+2e-,Cu2+2e-Cu,实施你所设计的实验.,第3节 化学能转化为电能电池,一.原电池工作原理,1.原电池:把化学能转化为电能的装置称为原电池,“电子从Zn极(负极)流出，流入Cu极（正极）”,失e-氧化反应阴离子向负极移动,得e-还原反应阳离子向正极移动,正极（铜电极）：Cu2+2e-Cu 负极（锌电极）：Zn Zn2+2e-,电池反应：Zn+Cu2+=Cu+Zn2+（总反应）,2、电极反应、电池反应的书写,迁移应用,书本P21？,如果将上述装置中的硫酸铜换成稀硫酸又怎样呢？,负极(镁片)：Mg Mg2+2e-正极(锌片)：Zn2+2e-Zn,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一：活泼性不同的两个电极,负极：一般，较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等,第一组实验,（可以）,（不可以）,形成条件二：合适的电解质溶液；,第二组实验,实验探究形成原电池的条件,第三组实验,实验探究形成原电池的条件,形成条件三：必须形成闭合回路,（不可以）,（可以）,3.构成原电池的条件,(1)前提条件：能够自发进行的氧化还原反应,(2)有两个活动性不同的金属作电极,(3)合适的电解质溶液,(4)形成闭合电路,下图装置如何改装能形成原电池?,阅读课本关于盐桥的知识，了解盐桥及其用途,盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。,这种装置能将化学能转变为电能，也可以称为原电池。,盐桥的作用：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。,Zn 2e-=Zn2+,2H+2e-=H2,负极反应式,正极反应式,发生氧化反应,电子流出极,负极,材料相对活泼,发生还原反应,电子流入极,正极,材料相对不活泼,电解质溶液,化学能 电能,电解质溶液,负极,正极,e,电子流入得到电子还原反应（阴极）,电子流出失去电子氧化反应（阳极）,电解质溶液,e,阴极,阳极,阳离子得电子发生还原反应,电极材料或阴离子失电子发生氧化反应,原电池与电解池的比较,精析精练P17,阳离子,阴离子,阳离子,阴离子,原电池,电解池,按下图装置进行实验，并回答下列问题,判断装置的名称：A池为_ B池为_锌极为_极，电极反应式为_铜极为_极，电极反应式为_石墨棒C1为_极，电极反应式为_石墨棒C2附近发生的实验现象为_当C2极析出224mL气体（标准状态时，锌的质量变化（增加或减少）_g.CuSO4溶液的质量变化了（增加或减少了）_ g,思考题1：,请根据反应 Fe+2Fe 3+=3Fe 2+设计一个原电池，画出装置图,思考题1：,请根据反应 Cu+2Fe 3+=Cu2+2Fe 2+设计一个原电池，画出装置图,把a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两相连组成原电池。若a、b相连时，a为负极；c、d相连时，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为：()Aa b c d Ba c d b Cc a b.d Db d c a,B,思考题2：,思考题3：判断下列原电池的正负极，并写出总反应式和电极反应式。,浓硝酸,氢氧化钠溶液,Al,Mg,(1)Mg作_极,Al作_极电极反应式是：负极_ 正极_总反应式是_,2Al+2NaOH+6H2O=2NaAl(OH)4+3H2,负,正,Al-3e-+4OH-=Al(OH)4-,(2)Cu作_极,Fe作_极电极反应式是：负极_ 正极_总反应式是_,Cu+4HNO3(浓)=Cu(NO3)2+2NO2+2H2O,负,正,Cu-2e-=Cu2+,NO3-+2H+e-=NO2+H2O,6H2O+6e-=6OH-+3H2,4.按下图接通线路，反应一段时间后，回答下列问题（假设所提供的电能可以保证电解反应进行）（1）U型管内和ab烧杯各发生什么现象?写出有关反应的化学方程式。（2）如果小烧杯中有0.508克碘析出，问大烧杯中，负极减轻多少克?,5.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。,原电池,化学电源是能够实际应用的原电池,二、化学电源,作为化学电源的电池有 电池、.电池和 电池等,一次电池只能 电不能 电，使用后即，因此可能造成。可充电电池也称为 电池，可以反复 电和 电，是电池发展的一个重要方向。,一次,可充电充电,燃料,放,充,弃去,环境污染,二次,充,放,二、认识几种电池,锂电池,干电池,叠层电池,纽扣电池,各类电池,1.干电池（普通锌锰电池）,写出电极反应方程式：,负极：,正极：,Zn 2e-=Zn2+,2MnO2+2NH4+2e-=Mn2O3+2NH3+H2O,已知反应总的方程式,2MnO2+2NH4+Zn=Mn2O3+2NH3+H2O+Zn2+,碱性锌锰干电池以氢氧化钾代替氯化铵做电解质，结构如图138所示，,其电极反应为：,钮扣电池：不锈钢制成由正极壳和负极盖组成的小圆盒，盒内靠正极一端填充由Ag2O和少量石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金作负极活性材料电解质溶液为浓KOH溶液，已知电池内Zn的氧化产物为ZnO。,银-锌电池,负极：Zn,正极：Ag2O,总反应：,+2OH-2e-=ZnO+H2O,+H2O+2e-=2Ag+2OH-,Ag2O+Zn=ZnO+2Ag,负极：Al 正极：O2 总反应式为：,以海水电池为能源的航海标志灯,海水电池,这种电池的能量比普通干电池高20-50倍！,3e-=Al3+,4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3,+2H2O+4e-=4OH-,2、蓄电池,铅蓄电池,正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。,铅蓄电池是二次电池，能放电又能充电。放电是原电池原理；充电是电解原理,PbSO4+2e-=Pb+SO42-,PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H+SO42-,负极接电源的负极成阴极：,正极接电源的正极成阳极：,3、新型燃料电池,原理相同：工作时发生的仍然是氧化还原反应特点：工作时氧化剂和还原剂是从外界不断输入的，同时将电极产物不断排出电池。燃料电池是名副其实的把能源中燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换器”。能量转换率很高。,燃料电池,3.氢氧燃料电池,交流研讨 图1-3一10为一种氢氧燃料电池结构示意图，电解质溶液为KOH溶液，电极材料为石墨，氢气和氧气(或空气)源源不断地通到电极上。,碱性氢氧燃料电池的电极反应：,电池反应为：,燃料电池优点:,能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点,酸性氢氧燃料电池的电极反应：,电池反应为：,H2SO4,CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,练 习,氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：，此时电池内总的反应式：。,3,三、金属的腐蚀与防护,铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。,铁作负极（阳极）被腐蚀腐蚀速率较快。,实验一：（按下图进行实验）请比较下列现象的异？,图一,金属表面与周围的物质发生化学反应或因电化学作用而遭到的破坏，称为金属腐蚀。,化学腐蚀,电化学腐蚀,1、金属的腐蚀的电化学原理,（1）化学腐蚀与电化腐蚀,1、金属的腐蚀的电化学原理,实验二：按下图进行对比实验,图二,A,指针无偏转,指针偏转,指针偏转,负极：Fe-2e-=Fe2+,正极：2H+2e-=H2,溶液反应：Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4 Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O,正极：O2+2H2O+4e-=4OH-,请写出下列电极方程式？,A,A,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,1、金属腐蚀的电化学原理,（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）,2H+2e-=H2,O2+2H2O+4e-=4OH-,Fe-2e-=Fe2+,Fe2+2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n)H2O,水膜酸度较高,水膜酸性很弱或中性,菜刀不是纯铁，含有非金属或 金属杂质,刀面上的水膜溶有微量的CO2和O2，使水膜显弱酸性或中性,形成微小原电池：,思考：为什么菜刀用完必须擦干净，否则容易生锈？,铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？,铜器上的铁铆钉为什么特别容易生锈？,练习,银质奖章较长时间后变黑，形成黑锈，可以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一段时间后，黑锈就被除去,而银不会损失。（1）形成黑锈的原因：（2）除锈的原理：,4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O,1、金属的腐蚀的电化学原理,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,小结,改变金属内部的组织结构，制成合金(如不锈钢）。在金属表面覆盖保护层。如油漆、油脂等，电镀Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。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。,2、金属的防护,（1）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。,2、金属的防护,（2）牺牲阳极的阴极保护法：P29,二、金属的电化学防护,（3）外加电源的阴极保护法：P30,2、金属的防护,交流探讨：P29,小结,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 防腐措施由好到坏的顺序如下：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,例题1,1.下列试管中的铁钉腐蚀最快的是(),D,例题2,2,A、三个烧杯中分别盛有相同物质的量浓度的稀硫酸。（）中反应的离子方程式为（）中Sn极上的电极反应为Sn极附近溶液的PH(增大、减少、不变）（）中被腐蚀的金属是，电池反应为比较、中铁被腐蚀的速率，由快到慢的顺序是,增大,Zn,BAc,3.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),改变金属的内部组织结构 防腐,2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是,（D）,A.,C.,铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；,B.,D.,它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；,环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；,它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；,练习 2,思考题:如下装置能否构成原电池(既是否有电流通过),在 Cu-Zn 原电池中，200 mL H2SO4 溶液的浓度为 1.25mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到 2.24L 升气体，则流过导线的电子为mol，溶液的pH值为_？（溶液体积变化忽略不计）,