原电池和电解池复习课件 ppt课件.ppt

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1、原电池和电解池复习课件,一、原电池与电解池的比较,负极 ：氧化反应,正极 ：还原反应,阳极 ：氧化反应,阴极 ：还原反应,电极反应,形成条件,能量转换,电子流向,化学能转化为电能,电能转化为化学能,阳极流出；阴极流入,工作原理,两个电极;电解质;闭合回路;一般能自发进行氧化还原反应,电源;两个电极;电解质;闭合回路,外电路：电子的定向移动内电路：离子的定向移动,外电路：电子的定向移动内电路：离子的定向移动,阴离子向阳极迁移，阳离子向阴极迁移,阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移,电解和电离有无区别？,电流流入的一极,电流方向,电子流向,反应现象,离子迁移方向,电极质量减少,阴离子移入的一极,电源

2、,电子流出的一极,与电源正极相连的为阳极,二、电极的判断方法,反应类型,发生氧化反应,跟踪演练,判断下列装置是原电池还是电解池？,X,X,负极,原电池,原电池,电解池,电解池,原电池,电解池,电解池,电解池,原电池,原电池,阳极,阳极,阴极,阴极,负极,正极,阳极,阴极,X,盐桥的成分：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。,盐桥的作用：,正极（铜电极）：Cu2+ + 2e- = Cu 负极（锌电极）： Zn - 2e- = Zn2+,电池反应：Zn+ Cu2+ = Cu+ Zn2+（总反应）,Zn,Cu,（1）形成闭合回路,（2）平衡电荷,电极反应：,ZnSO4,H2SO4,A,Z

3、n,Cu,Cu,Zn,H2SO4,A,单液电池,双液电池,双液电池的优点：能产生持续、稳定的电流。,CuSO4,ZnSO4,A,Zn,Cu,【思考】下图装置能否形成原电池？,不能,双液电池的特征：电池反应中的氧化剂（电解质溶液）和还原剂（电极）分别位于不同的池中参加反应的电极通常插在相应的盐溶液中,三、电极反应、电池反应的书写,1、原电池,（遵循谁强谁反应）,ZnSO4,H2SO4,A,Zn,Cu,不同的介质 不同的电极反应,钢铁的析氢腐蚀,钢铁的吸氧腐蚀,H2SO4(aq),(-),(+),(+),(-),锂电池,干电池,纽扣电池,各类电池,蓄电池,化学电池P14,一次电池,二次电池,燃料电

4、池,碱性锌锰电池,铅蓄电池,氢氧燃料电池,锂离子电池,银锌蓄电池,普通锌锰干电池,锌银纽扣电池,将燃料和氧化剂中的化学能直接、连续地转化为电能的发电装置,化学电源,b、锌-锰碱性干电池,总反应:2MnO2 + Zn + H2O = MnOOH+Zn(OH)2,负极(Zn)：Zn 2e- + 2OH-= Zn(OH)2正极(C)：2MnO2 + 2e- + 2H2O =2MnOOH + 2OH-,KOH,a、银锌纽扣电池,(1)干电池,正极：Ag2O、负极：Zn两个电极均参与反应,正极：C、负极：Zn 一个电极均参与反应,a、氢氧燃料电池,用KOH做电解质溶液用H2SO4做电解质溶液用固体氧化钇

5、氧化锆为电解质(高温时允许O2-通过）,(2)燃料电池,两个电极均不参与反应,1、负极失电子,2、守恒原理：质量守恒、电子守恒(但若只写某一极时电子不必守恒),3、共存原理(注意介质的酸碱性),【总结】电极反应的书写注意事项:,生成的离子或物质与电解质要能共存,4、复杂的电极反应式可以由总反应式减去另一较简单的电极反应式得到.,5、溶液中不存在O2-在酸性溶液中它与H+结合成H2O、在碱性或中性溶液中它H2O与结合成OH-，但熔融态电解质中存在O2-,6、Fe-2e-=Fe2+,一种新型燃料电池，它是以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为：负极：正极：电

6、池总反应：,2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -,CH4+ 10OH -8e-= CO32- + 7H2O,CH4+ 2O2 + 2OH -= CO3 2-+ 3 H2O,b、甲烷燃料电池,（2005年广东）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 + 10H2O C通入空气的一极是正极，电极反应为： O2 + 4e = 2O2 D通入丁烷的一极是正极，电极反应为： C4H

7、10 + 26e + 13O2= 4CO2 + 5H2O,BC,（3）充电电池,充电电池又称二次电池，它在放电时所进行的氧化还原反应，在充电时又逆向进行，使生成物恢复原状，如此充放电可循环进行，至一定周期后终止。,正极：PbO2、负极：Pb 两个电极均参与反应,铅蓄电池放电时的电极反应：负极：Pb + SO42-2e-PbSO4正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-PbSO4 + 2H2O,总反应 ：PbO2 + Pb + 4H+ 2SO42- = 2PbSO4 + 2H2O,铅蓄电池充电时的电极反应：阴极： PbSO4 +2e- Pb + SO42-阳极： PbSO4 + 2

8、H2O -2e- PbO2 + 4H+ + SO42-,总反应 ：2PbSO4 + 2H2O = PbO2 + Pb + 4H+ 2SO42-,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,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+

9、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？,【例2】(2007年江苏)某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是A电解过程中，铜 电极上有H2产生B电解初期，主反 应方程式为：Cu+H2S

10、O4=CuSO4+H2C电解一定时间后，石墨电极上有铜析出D整个电解过程中，H的浓度不断增大,BC,【例3】、用石墨作电极电解 100mLH2SO4和 CuSO4的混合溶液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L气体（标准状况下），原混合溶液中Cu2+的物质的量浓度为 （ ） A1mol/L B2mol/L C3 mol/L D4 mol/L,A,例4、在水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+ 、 Na+ 、 SO42- 、 NO3- 、 Cl-，该溶液放在用惰性材料作电极的电解槽中，通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量之比为（ ）A、35.5 ：108 B、16 ：27C、8 ：1D、108

11、：35.5,C,四、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,(1).比较金属活动性强弱.,例1.下列叙述可以说明金属甲比乙活泼性强的是,C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液 中，乙溶解，甲上有H2气放出,B.在氧化还原反应中，甲比乙

12、失去的电子多,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强,C,1.原电池原理应用.,五、原电池原理和电解池原理的应用,(2).比较反应速率.,例2.下列制氢气的反应速率最快的是,C.粗锌和 1mol/L 盐酸,A.纯锌和1mol/L 硫酸,B.纯锌和18 mol/L 硫酸,D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液,D,例3.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.,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

13、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,2、电解原理的应用,1、电解饱和食盐水(P19),（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

14、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：,6

15、O2-12e-= 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？,金属的电化学腐蚀,金属的腐蚀 金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。 本质：金属原子失去电子被氧化的过程。,金属或合金跟有腐蚀性的化学物质直接接触发生氧化还原反应而消耗的过程,不纯金属或合金跟电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程,无电流产生,有微弱电流产生,金属被氧化,较活泼金属被氧化,两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍,金属的腐蚀,铁与氯气,铁器表面生成铁锈铜器表面生成铜绿,金

16、属的电化学腐蚀（以Fe为例）,2H+ 2e- =H2,O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-,Fe - 2e- = Fe2+,4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3nH2O+(3-n) H2O,水膜酸性较强,水膜酸性很弱或中性,吸氧腐蚀比析氢腐蚀更普遍,Fe +2H+=Fe2+ H2,2Fe +O2+2H2O= 2Fe(OH)2,课本P22活动与探究,课本P24交流与讨论,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？,1、在同一电解质溶液中：,小结,（1）、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

17、的腐蚀,（2）、浓度越大，腐蚀越快,2、不同的电解质溶液中：,强电解质弱电解质非电解质,（3）、活泼性不同的两种金属，活泼性差别越大，活泼金属腐蚀的速率越快,例1、下列关于金属腐蚀的说法正确的是（ ）,A、金属在潮湿空气中的腐蚀实质是 M + nH2O = M（OH）n+ n/2H2B、金属的化学腐蚀的实质是 M - ne- = Mn+,电子直接转移给氧化剂C、金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D、在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀,D,例2、以下现象与电化学腐蚀无关的是（ ）,A、黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生 铜绿B、生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C、铁质器件附有铜

18、制配件，在接触处容易 生锈D、银质奖牌久置后表面变暗,D,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

19、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,例1：,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),例2. （2008年广东卷）下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是A.用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1 mol电子转移，则生成1 molNaOHB.当镀锡铁制品的镀层破损时，镶层仍能对铁制品起保护作用C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀是采用了牺牲阳极的阴极保护

20、法D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀,AC,例3.盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜(CH3COO)2Cu，将产生两种影响生成速率的因素，其一是： ， 其二是：,H+与CH3COO结合生成CH3COOH，使H+浓度减小，从而减慢了反应速率。,Zn置换出Cu形成了原电池，从而加快了反应速率,【例4】 （2008年全国I）电解100mL含c（H+）0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是 A.0.10mol/L Ag+ B.0.02mol/L Zn2+ C.0.20mol/L Cu2+ D.0.20mol/L Pb2+,

21、C,例5氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是：H2 + 2NiO(OH) 2Ni (OH)2 ， 根据此反应判断，下列叙述中正确的是（ ）。A电池放电时 ，电池负极周围溶液的pH不断增大 B电池充电时， 镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被还原 D电池充电时，H2是负极,BC,例6.（2006年江苏卷）锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为 负极反应：C6Li xe = C6Li1x xLi+ （C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料） 正极反应：Li1xMO2 xLi+

22、x e = LiMO2 （LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物）下列有关说法正确的是A锂离子电池充电时电池反应为 C6Li Li1xMO2 = LiMO2 C6Li1xB电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子， 金属锂所消耗的质量最小C锂离子电池放电时电池内部Li+向负极移动D锂离子电池充电时阴极反应为 C6Li1xxLi+x e = C6Li,BD,例7. （2008年全国）右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊试液，下列实验现象中正确的是A. 逸出气体的体积a电极的小于b电极的B. 一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C. a

23、电极附近呈红色，b电极附近出现蓝色D. a电极附近呈蓝色，b电极附近出现红色,D,例8、能够使反应Cu+2H2O=Cu(OH)2+H2发生的是（ ）A、铜片作原电池的负极，碳棒做原电池的正极，氯化钠溶液做电解质溶液B、铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀C、用铜片做阴、阳电极，电解硫酸钠溶液D、用铜片做阴、阳电极，电解硫酸铜溶液,【思考】若铜片做阴阳极，电解氢氧化钠溶液的电极反应式？,C,例9（08天津卷）下列叙述正确的是（ ）A在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应B用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2C用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1 mol电子转移，则生成1 molNaOHD镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀,C,正极,负极,H+,SO42-,正极,负极,H+,Na+,OH-,Cl-,NaCl溶液,石墨,铁棒,阳极,阴极,原电池,电解池,