电化学基础.ppt

,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,.,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,.,*,新课标人教版选修四化学反应原理,第四章 电化学基础,第一节 原 电 池,.,复习回顾,1,、原电池是,_,的装置。,原电池反应的本质是,_,反应。,将化学能转化为电能,氧化还原反应,2,、如右图所示，组成的原电池：,（,1,）当电解质溶液为稀,H,2,SO,4,时：,Zn,电极是,_,（填,“,正,”,或,“,负,”,）极，,其电极反应为,_,，该反应,是,_,（填,“,氧化,”,或,“,还原,”,，下同）反应；,Cu,电极是,_,极，其电极反应为,_,该反应是,_,反应。,（,2,）当电解质溶液为,CuSO,4,溶液时：,Zn,电极,是,_,极，其电极反应为,_,，,该反应是,_,反应；,Cu,电极是,_,极，,其电极反应为,_,该反应,_,反应,.,负,Zn,2e,-,=Zn,2+,氧化,正,2H,+,+2e,-,=H,2,还原,负,Zn,2e,-,=Zn,2+,氧化,正,Cu,2+,+2e,-,=Cu,还原,.,氧化反应,Zn-2e=Zn,2+,铜锌原电池,电解质溶液,盐桥,失,e,，沿导线传递，有电流产生,还原反应,2H,+,+2e,-,=H,2,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,2H,+,+2e,-,=H,2,Zn-2e,-,=Zn,2+,Zn+2H,+,=Zn,2+,+H,2,Zn+H,2,SO,4,=ZnSO,4,+H,2,(,离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,阳离子,原 电 池 原 理,外电路,内电路,.,与,原 电 池 相关的概念,1.,电路：,外电路,内电路,电子流向：负极流向正极,电流方向：正极流向负极,阴离子流向负极,阳离子流向正极,2.,电极：,正极：电子流入的一极,负极：电子流出的一极,3.,电极反应式：,正极：,2H,+,+2e,-,H,2,负极：,Zn,2e,-,Zn,2+,4.,总反应式：,Zn+2H,+,Zn,2+,+H,2,.,？,提出问题：,上图是我们在必修,2,中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸,的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长,电流就很快减弱，因此不适合实际应用,。,这是什么原因造,成的呢？有没有什么改进措施？,学生讨论：,造成的主要原因,：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。这种作用称为,极化作用。,一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究,为了避免发生这种现象，设计如下图（书,P,71,图,4-1,）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？,.,实验三（书,71,页实验,4-1,）,实验探索,实验现象：,分析,：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？,参考教材,71,页,有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。,取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。,盐桥制法：,1),将热的琼胶溶液倒入,U,形管中,(,注意不要产生裂隙,),，将冷却后的,U,形管浸泡在,KCl,或,NH,4,NO,3,的饱和溶液中即可。,2),将,KCl,或,NH,4,NO,3,的饱和溶液装入,U,形管，用棉花都住管口即可。,.,盐桥的作用：,（,1,）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触,。,得出结论,由于盐桥（如,KCl,）的存在，其中阴离子,Cl,-,向,ZnSO,4,溶液扩散和迁移，阳离子,K,+,则向,CuSO,4,溶液扩散和迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或,CuSO,4,溶液中的,Cu,2+,几乎完全沉淀下来。,若电解质溶液与,KCl,溶液反应产生沉淀，可用,NH,4,NO,3,代替,KCl,作盐桥。,（,2,）平衡电荷。,在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是,靠离子迁移完成,的。,Zn,失去电子形成的,Zn,2+,进入,ZnSO,4,溶液，,ZnSO,4,溶液因,Zn,2+,增多而带正电荷。同时，,CuSO,4,则由于,Cu,2+,变为,Cu,，使得,SO,4,2-,相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。,.,请同学们,思考,：,上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。,ZnSO,4,溶液,CuSO,4,溶液,负极（锌片）：,Zn,2e,-,=Zn,2+,（,氧化反应）,正极（铜片）：,Cu,2+,+2e,-,=Cu,（还原反应）,电池反应（,总化学方程式,）：,Zn+Cu,2+,=Zn,2+,+Cu,电池符号,：,Zn,ZnSO,4,CuSO,4,Cu,负极 盐桥 正极,一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究,?,.,二、由两个半电池组成原电池的工作,原理,（,1,）把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。,在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。,在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。,（,2,）探究,组成原电池的条件,练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（）,A,移向,Zn,极，阴离子移向,Cu,极,B,移向,Cu,极，阴离子移向,Zn,极,C,和阴离子都移向,Zn,极,D,和阴离子都移向,Cu,极,B,.,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：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：电极需插进电解质溶液中；,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,.,（,2,）,组成原电池的条件,（,1,）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。,（,2,）电极材料均插入电解质溶液中。,（,3,）两极相连形成闭合电路。,（,4,）内部条件：能自发进行氧化还原反应。,.,A,B,C,D,E,F,M,N,1.,下列哪几个装置能形成原电池？,O,V,X,V,V,X,X,X,V,原电池构成条件,典型例题：,V,.,2.,一个电池反应的离子方程式是,Zn+Cu,2+,=Zn,2+,+Cu,该反应的的原电池正确组合是（）,C,原电池构成条件,A,B,C,D,正极,Zn,Cu,Cu,Fe,负极,Cu,Zn,Zn,Zn,电解质溶液,CuCl,2,H,2,SO,4,CuSO,4,HCl,典型例题：,.,（,3,）原电池的正负极的判断方法,(,参考第二教材,P118),微观判断,（根据电子流动方向,）,电子流出的极,电子流入的极,负极,正极,较活泼的电极材料,较不活泼的电极材料,质量增加的电极,工作后,质量减少的电极,负极,正极,正极,负极,工作后，有气泡冒出的电极为正极,发生氧化反应的极,发生还原反应的极,宏观判断,：,根据电极材料,根据原电池电极,发生的反应,根据电极增重还是减重,根据电极有气泡冒出：,负极,正极,.,1.,某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是,(),A.Mg B.Fe C.Al D.Cu,B,2.,由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的,pH(),A.,不变,B,先变大后变小,C,逐渐变大,D.,逐渐变小,C,典型例题：,.,3.,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,(),A,a b c d B,a c d b,C,c a b.d D,b d c a,B,.,4,、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线,将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯,中央滴入,CuSO,4,溶液，片刻后可观察到的现象是,(,D,),A.,铁圈和银圈左右摇摆不定,B.,保持平衡状态,C.,铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜,D.,银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜,.,（,4,）电解质溶液和电极材料的选择,活泼性不同 的两种金属。,如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极,金属和非金属。,如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极,金属和化合物。,如铅蓄电池，铅版作负极，,PbO,2,作正极,惰性电极。,如氢氧燃料电池中，两根电极均可用,Pt,（电池的电极必须导电）,电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。,.,请根据氧化还原反应,:,Cu+2 Fe,3+,=Cu,2+,+2Fe,2+,设计成原电池。,你有哪些可行方案,?,Cu,Cu 2e,-,=Cu,2+,比,Cu,不活泼的金属或石墨,2Fe,3+,+2e,-,=2Fe,2+,Fe,2,(SO,4,),3,、,FeCl,3,等,负极：,正极：,电解质溶液：,练一练,若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。,.,),能自发进行的氧化还原反应,),通常须两个活性不同的电极,),电解质溶液,),还原剂在负极失电子，发生氧化反应，氧化剂在正极得电子,发生还原反应,.,1.,利用原电池原理设计新型化学电池；,2.,改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；,3.,进行金属活动性强弱比较；,4.,电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。,三、原电池的主要应用：,5.,解释某些化学现象,.,(1),比较金属活动性强弱。,例,1,：,下列叙述中，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,H,2,气放出,；,B.,在氧化,还原反应中，甲比乙失去的电子多,；,D.,同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（,C,）,原电池原理应用：,.,(2),比较反应速率,例,2,：,下列制氢气的反应速率最快的是,粗锌和,1mol/L,盐酸；,B.,A.,纯锌和,1mol/L,硫酸；,纯锌和,18 mol/L,硫酸；,C.,粗锌和,1mol/L,硫酸的反应中加入几滴,CuSO,4,溶液。,D.,（,D,）,原电池原理应用：,.,(3),比较金属腐蚀的快慢,例,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),原电池原理应用：,.,例,4,：,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),.,(4),判断溶液,pH,值变化,例,5,：,在,Cu-Zn,原电池中，,200mLH,2,SO,4,溶液的浓度为,0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到,0.168L,升气体，则流过导线的电子为,mol,溶液的,pH,值变,_,？（溶液体积变化忽略不计）,0.2,解得：,y,0.015(mol),x,0.015(mol),3.75 10,4,(mol/L),pH,-lg3.75 10,4,4-lg3.75,答：,0.015,根据电极反应：,正极：,负极：,Zn,2e,-,Zn,2+,2H,+,+2e,-,H,2,得：,2 2 22.4,x,y,0.168,解：,0.20.1252,c,(H,+,),余,2H,+,2eH,2,大,0.015,原电池原理应用：,.,(5),原电池原理的综合应用,例,6,：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。,“热敷袋”是利用,放出热量。,2),炭粉的主要作用是,。,3),加入氯化钠的主要作用是,。,铁被氧化,与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化,氯化钠溶于水、形成电解质溶液,原电池原理应用：,.,拓展练习,（,1,）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的,现象。,两极反应式为：正极,；,负极,。,该装置将,能转化为,能。,（,2,）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，,则正极为,，,总反应方程为,。,镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；,2H,+,+2e,=H,2,Mg,2e,=Mg,2+,化学能,电能,Al,2Al+2NaOH+2H,2,O=2NaAlO,2,+3H,2,.,小 结,定义,:,（,1,）由两个半电池组成的锌铜原电池的工作原理,原电池,把化学能转化成电能的装置。,2,、原电池的工作原理,较活泼的金属发生,氧化反应,电子从较活泼的金属,(,负极,),通过外电路流向较不活泼的金属,(,正极,),。,负极 正极,电子流向,电流流向,（,2,）,形成原电池的条件,（,3,）原电池的正负极的判断方法,（,4,）电极材料的选择（电池的电极必须导电）,.,在一 瓣橘子上相隔,0.5cm,分别插一小铜片,和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接,触耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎”声。能,够从耳机中听到“嘎嘎”声，说明了什么？用,其他金属、水果、液体再试一试。,研 究 性 学 习,铝片,铜片,.,新课标人教版选修四化学反应原理,24 十月 2025,第四章 电化学基础,第二节 化学电源,.,化学电源,学与问,在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？,电池,化学电池,太阳能电池,原子能电池,将化学能转换成电能的装置,将太阳能转换成电能的装置,将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置,碱性锌锰电池、锌银电池、铅蓄电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等。,广泛应用于通讯、交通、文化、办公及家用电子产品。高科技、军事、生产行业也有特殊应用。,.,【,思考,】,目前化学电池主要分为哪几个大类？,在性能等方面它们各有什么特点？,产生电能的基本原理是什么？,化学电池与其他能源相比有哪些优点？,判断电池的优劣标准主要是什么？,.,知识点,1,：化学电池,1),概念,:,将化学能变成电能的装置,2),分类,:,一次电池又称不可充电电池,如：干电池,二次电池又称充电电池,蓄电池,燃料电池,3),优点,:,4),电池优劣的判断标准,:,能量转换效率高，供能稳定可靠。,可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。,易维护，可在各种环境下工作。,比能量,符号,(,W,h/kg),，,(,W,h/L),指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少,比功率,符号是,W/kg,，,W/L),指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小,电池的储存时间的长短,.,1,、干电池,(,普通锌锰电池）,干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充,NH,4,Cl,、,ZnCl,2,和淀粉作电解质溶液，还,填充,MnO,2,的黑色粉末吸收正极放出的,H,2,，防止产生极化现象。电极总的反应式为：,Zn+2MnO,2,+2NH,4,Cl=ZnCl,2,+Mn,2,O,3,+2NH,3,+H,2,O,请写出各电极的电极反应。,一、一次电池,.,练：写出,锌锰干电池,的电极反应和总化学反应方程式。,负极,正极,总反应,通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？,_,我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？,Zn-2e,-,=Zn,2+,2NH,4,+,+2e,-,=2NH,3,+H,2,，,H,2,+2MnO,2,=Mn,2,O,3,+H,2,O,锌筒变软，电池表面变得不平整,MnO,2,Zn+2MnO,2,+2NH,4,Cl=ZnCl,2,+Mn,2,O,3,+2NH,3,+H,2,O,.,碱性锌,-,锰干电池,负极：,正极：,电池反应：,电解质：,KOH,Zn,MnO,2,Zn+2OH,-,-2e-,=Zn(OH),2,2MnO,2,+2H,2,O+2e,-,=2MnOOH+2OH,-,Zn+2MnO,2,+2H,2,O=2MnOOH+Zn(OH),2,思考,该电池的正负极材料和电解质,.,干电池,负极,:Zn,2e,-,Zn,2,普通锌锰干电池：,（,-,）,Zn ZnCl,2,、,NH,4,Cl,（糊状）,石墨,(,nO2,),(+,）,正极,:2NH,4,+,2e,-,2NH,3,H,2,总电池反应方程式：,2NH,4,Cl,Zn,ZnCl,2,2NH,3,H,2,缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液,改进后碱性锌锰电池的优点：,电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。,二氧化锰的用途,Zn+2MnO,2,+2H,2,O=2MnOOH+Zn(OH),2,.,2,、迷你型电池,优点：电压高、稳定，低污染。,用途：手表、相机、心率调节器,HgO,（,S,）,+Zn,（,S,）,=Hg,（,l,）,+ZnO,（,S,）,Ag,2,O,（,S,）,+Zn,（,S,）,=2Ag,（,l,）,+ZnO,（,S,）,.,3,、锂电池,锂电池：,（,-,）,Li,（,S,）,LiI,（晶片）,I,2,(+,）,锂亚硫酰氯电池,(Li-SOCl,2,),：,8Li+3SOCl,2,=6LiCl+Li,2,SO,3,+2S,负极：,；正极：,。,用途：质轻、高能,(,比能量高,),、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。,8Li-8e,-,=8Li,+,3SOCl,2,+8e,-,=6Cl,-,+SO,3,2-,+2S,.,铅蓄电池、,镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池,1.,铅蓄电池,1),正负极材料,正极：,PbO,2,负极：,Pb,2),工作,机制,电解质：,H,2,SO,4,溶液,铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程,二、二次电池,.,放电过程总反应：,Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,=2PbSO,4,(s)+2H,2,O,Pb(s)+SO,4,2-,-2e,-,=PbSO,4,(s),正极：,PbO,2,(s)+4H,+,+SO,4,2-,+2e,-,=2PbSO,4,(s),+2H,2,O,氧化反应,还原反应,负极：,放电过程,铅蓄电池充电的反应则是上述反应的,逆过程,.,Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,2PbSO,4,(s)+2H,2,O(l),充电过程,PbSO,4,(s)+2e,-,=Pb(s)+SO,4,2-,还原反应,阴极：,阳极：,2PbSO,4,(s)+2H,2,O-2e,-,=PbO,2,(s)+H,+,+SO,4,2-,氧化反应,接电源负极,接电源正极,充电过程总反应：,2PbSO,4,(s)+2H,2,O(l)=Pb(s)+PbO,2,(s)+2H,2,SO,4,铅蓄电池的充放电过程：,放电,充电,.,3),优缺点简析,缺点：,比能量低、笨重、废弃电池污染环境,优点：,可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉,其它二次电池,镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池,.,2,、银锌蓄电池,正极壳填充,Ag,2,O,和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液,KOH,。反应式为：,2Ag+Zn(OH),2,Zn+Ag,2,O+H,2,O,写出电极反应式。,充电,放电,1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。,1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。,1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。,1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。,.,银,-,锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：,2Ag+Zn(OH),2,Ag,2,O+Zn+H,2,O,放电,充电,此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）,A.Ag B.Zn(OH),2,C.Ag,2,O D.Zn,D,电极反应：,负极：,Zn-2e,-,+2OH,-,=Zn(OH),2,正极：,Ag,2,O+2e,-,+H,2,O=2Ag+2OH,-,.,3,、镉镍电池,NiO,2,+Cd+2H,2,O Ni(OH),2,+Cd(OH),2,放,电,充电,负极材料：,Cd,；,正极材料：,涂有,NiO,2,，,电解质：,KOH,溶液。,反应式如下：,写出电极反应式。,特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。,.,镍,镉可充电电池可发生如下反应：,Cd+2NiO(OH)+2H,2,O,由此可知，该电池的负极材料是,Cd(OH),2,+2Ni(OH),2,放电,充电,A.Cd,（,A,）,B.,NiO(OH),D.Ni(OH),2,C.Cd(OH),2,电极反应：,负极：,Cd-2e,-,+2OH,-,=Cd(OH),2,正极：,2NiO(OH)+2e,-,+2H,2,O=2Ni(OH),2,+2OH,-,.,大有发展前景的燃料电池,燃料电池,是利用,氢气、天然气、甲醇,等燃料与,氧气或空气,进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前,燃料电池的能量转化率可达近,80%,，约为火力发电的,2,倍,。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的,噪声,及硫氧化物、氮氧化物等,废气污染都接近零,；,燃料电池发明于,19,世纪,30,年代末，经反复试验、改进，到,20,世纪,60,年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的,大致情况如下：,(,三,),燃料电池,.,氢氧燃料电池,.,新型燃料电池,燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池,.,燃料电池,优点：能量转化率高，可持续使用，,对环境友好,用途：宇宙飞船，应用前景广阔,负极,:2H,2,+4OH,-,4e,-,4H,2,O,正极,:O,2,+2H,2,O,4e,-,4OH,-,总反应方程式：,2H,2,O,2,2H,2,O,.,燃 料 电 池,介质,电池反应,：,2H,2,+,=2H,2,O,酸性,负极,正极,中性,负极,正极,碱性,负极,正极,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,2H,2,+4OH,-,-4e,-,=4H,2,O,O,2,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,.,固体燃料电池,介质,电池反应：,2H,2,+,=2H,2,O,负极,正极,负极,正极,2H,2,-4e,-,+2O,2,=2H,2,O,O,2,+4e,-,=2O,2,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+4H,+,+4e,-,=2H,2,O,.,航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用,Pt,做电极，,KOH,溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反应。,氢氧燃料电池,若将氢气换成甲烷，,写出各电极的电极反应,Pt,电极,H,2,O,2,氢氧燃料电池模拟,KOH,.,将铂丝插入,KOH,溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为,_,，这一极的电极反应为,_,；通入氧气的一极为,_,，电极反应为,_,，总反应为,_,_,。,负极,CH,4,-8e,-,+10OH,-,=CO,3,2-,+7H,2,O,正极,O,2,+4e,-,+2H,2,O=4OH,-,CH,4,+2O,2,+2KOH=K,2,CO,3,+3H,2,O,若将氢气换成甲烷，,写出各电极的电极反应,.,书写电极反应式应注意以下几点：,1,电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如,“,拆,”,、,“,平,”,）；,3,负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如,4,价的,C,在,酸性溶液中,以,CO,2,形式存在，在,碱性溶液中,以,CO,3,2,形式存在）；,2,将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；,.,课堂总结,1,、仅有一个电极材料参与反应的原电池：,负极：,M-xe=M,x+,正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属,2,、两个电极均参与反应的原电池,（如蓄电池，纽扣电池）,电极材料：金属为负极，金属化合物为正极,.,电子得失均由两电极本身发生,电极反应需考虑电解质溶液的参与,3,、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）,两电极材料均为惰性电极,负极可燃性气体失电子，正极助燃性气体得,电子,电极反应考虑电解质溶液,.,1,、在含有,H,2,S,气体的空气中，银器表面易变黑（生成了,Ag,2,S,），为了除去银器表面,Ag,2,S,，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程,巩 固 练 习,Al-3e,-,=Al,3+,Ag,2,S+2e,-,=2Ag+S,2-,2Al+3Ag,2,S+6H,2,O=6Ag+2Al(OH),3,+3H,2,S,.,2,、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用,Li,2,CO,3,和,Na,2,CO,3,的熔融盐混合物作电解质，,CO,为阳极燃气，空气与,CO,2,的混合气为阴极燃气，制得在,65,下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：,负极反应式：,2CO+2CO,3,2-,=4CO,2,+4e,正极反应式：,总反应式：,O,2,+4e,-,+2CO,2,=2CO,3,2-,2CO+O,2,=2CO,2,.,3.,锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为,Li+MnO,2,=LiMnO,2,下列说法正确的是（）,A,、,Li,是正极，电极反应为,Li,e,-,=Li,+,B,、,Li,是负极，电极反应为,Li,e,-,=Li,+,C,、,Li,是负极，电极反应为,MnO,2,+e,-,=MnO,2,D,、,Li,是负极，电极反应为,Li,2e,-,=Li,2+,B,.,4,、,1991,年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高,20,到,50,倍。运用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。,负极 正极,4Al-12e=4Al,3+,3O,2,+6H,2,O+12e=12OH,-,不活泼金属或碳,Cu,5,已知：,Cu+2FeCl,3,=2FeCl,2,+CuCl,2,利用这一反应，试设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解质溶液，然后填空：,正极 电极反应,负极 电极反应,2Fe,3+,+2e=2Fe,2+,Cu-2e=Cu,2+,.,6,、已知：铅蓄电池充电完毕后，电池中硫酸的密度为,1,，放电完毕后，溶液的密度变为,2,。又铅蓄电池充电时的反应：,2PbSO,4,+2H,2,O Pb+PbO,2,+2H,2,SO,4,法拉第常数：,F=96500C/mol,写出铅蓄电池使用时所产生的总反应式及两电极上的半反应。,已知充放电完毕后，溶液的密度是下列两个数据：,1.10g/cm,3,相当于含,14.35%(,质量,),的硫酸，,1.28g/cm,3,相当于含,36.87%(,质量,),的硫酸请指出分别,1,，,2,对应于哪一个数据？,用什么方法可以确定什么时候该充电什么时候该停止充电？,按方程式计算生成及消耗的水和硫酸的质量。,计算一个电容量为,4.3210,6,C,的蓄电池中需加多少硫酸？,用久了的铅蓄电池会对环境造成污染，为什么？,充电,.,新课标人教版选修四化学反应原理,24 十月 2025,第四章 电化学基础,第三节 电解池,（,3,课时）,.,思考回忆,1,、电解质是指在,_ _ _,能够导电的化合物。,2,、电离是指电解质在,_,或,_,状态下离解成,_,的过程。,3,、原电池是,_ _,的装置。,4,、写出下列物质的电离方程式,CuCl,2,H,2,O,NaHSO,4,CH,3,COONH,4,水溶液或熔融状态下,水溶液,熔融,自由移动离子,把化学能转化为电能,.,一、电解原理,演示试验,实验微观解释,结论：,电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作,_,运动；在外电源的作用下（,直流电,),，改作,_,移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化,还原反应，即被电解，电离是,_,的前题。,自由,定向,电解,.,直流电源,电极,电解质,电极反应,阴极,:,阳极,:,总反应,:,Cu,2+,Cl,Cl,Cu,2+,+2e,Cu,2Cl,2e,Cl,2,Cu,2+,+2Cl,电解,CuCl,2,（,还原,反应）,（,氧化,反应）,电解,被还原,得,e,失,e,被氧化,（放出,Cl,2,）,（析出,Cu,）,电解氯化铜原理,CuCl,2,Cu,2+,+2Cl,I,I,阴极,阳极,e,e,正极,负极,电 源,Cu +Cl,2,Cu +Cl,2,（,氧化还原,反应）,.,1,、电解原理,在外加,直流电源,的作用下，电解质的,阴阳离子,在阴阳,两极,发生,氧化还原反应,的过程，叫电解。,电流是发生氧化,还原反应的根源、动力。,阴阳离子在做定向运动导电的同时，也就在两极发生了氧化还原反应，生成了新物质；,而金属导电是由自由电子的定向运动形成，无反应发生，无新物质生成，两者有本质区别。,明,确,.,定义：,把,电能,转化为,化学能,的装置。,组成：,两个电极、,电解质溶液、,直流电源,电极,阳极,：,与外电源,正极,相连的电极，,出,电子，,氧化,反应。,阴极,：,与外电源,负极,相连的电极，,进,电子，,还原,反应。,惰性,电极：,C,、,Pt,、,Au,等，不论做阴极、阳极，,本身都不反应。,活泼,电极：,Fe,、,Cu,、,Ag,等,做,阴极,本身,不反应,做,阳极,，,本身,被氧化,溶解。,电 解 池,电极材料,2,、,.,3,、构成电解池的条件：,直流电源；,与电源负极相连的电极为阴极,与电源正极相连的电极为阳极,电极,电解质溶液或熔融电解质；,形成闭合的回路,.,4.,电解池电极反应规律（阳氧阴还）,(1),阴极：得电子，还原反应,电极本身不参加反应,一定是电解质溶液中阳离子,“,争,”,得电子,(2),阳极：失电子，氧化反应,若为金属（非惰性）电极，电极失电子,若为惰性电极，电解质溶液中阴离子,“,争,”,失电子,.,重点,要判断电极反应的产物，必须掌握离子的,放电顺序,。,阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。,.,离子放电顺序：,阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。,活性材料作电极时：,金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。,用惰性电极,(Pt,、,Au,、石墨、钛等,),时：,溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：,S,2-,SO,3,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,NO,3,-,SO,4,2-,(,等含氧酸根离子）,F,-,Ag,+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,Pb,2+,Sn,2+,Fe,2+,Zn,2,+,(,H,+,),Al,3+,Mg,2+,Na,+,Ca,+,K,+,注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，相同时按,H,+,不同时按（,H,+,）,无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。,阳离子在阴极上放电顺序是：,阳极：,阴极,:,.,想一想：,若,以,铜为阳极,铁为阴极,电解氯化铜溶液，情况又如何？,.,分析电解反应的一般思路：,明确溶液中存在哪些离子,根据,阳极氧化,，,阴极还原,分析得出产物,阴阳两极附近有哪些离子,.,5,电极反应式、电解方程式的书写：,例：,写出用石墨做电极电解,CuSO,4,溶液的电极反应式及总的电解方程式，,方 法,阴极：,阳极：,、,最后使得失数相等，两极半反应相加得总方程式,；,电解,电解,阴极：,阳极：,4OH,4e,O,2,+2H,2,O,2Cu,2+,4e,2Cu,OH,SO,4,2,H,+,Cu,2+,H,2,O H,+,+OH,CuSO,4,Cu,2+,+SO,4,2,、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：,、然后写电极反应式：,2Cu,O,2,+4H,+,或,2CuSO,4,+2H,2,O,（,电解化学方程式,）,2Cu,O,2,+2H,2,SO,4,2Cu,2+,+2H,2,O,（,电解离子方程式,）,.,练习：完成下列溶液的电极反应。,(,以石墨为电极电解,),硫酸溶液,：,盐酸,：,NaOH,溶液,:,CuBr,2,溶液：,KCl,溶液：,CuSO,4,溶液,：,Na,2,SO,4,溶液：,.,阳极：,4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极：,4H,+,+4e,-,=2H,2,总反应：,2H,2,O 2H,2,+O,2,.,阳极：,2Cl,-,-2e,-,=Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,=H,2,2HCl,H,2,+,Cl,2,总反应：,.,阳极：,Cu 2e,-,=Cu,2+,阴极：,Cu,2+,+2e,-,=Cu,.,阳极：,4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,阴极：,2Cu,2+,+4e,-,=2Cu,总反应：,2CuSO,4,+,2H,2,O,2Cu+2,H,2,SO,4,+O,2,.,电解规律（惰性电极）小结,阳极：,S,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,含氧酸根,F,-,与,区：电解本身型 如,CuCl,2,、,HCl,与,区：放氢生碱型 如,NaCl,与,区：放氧生酸型 如,CuSO,4,、,AgNO,3,与,区：电解水型 如,Na,2,SO,4,、,H,2,SO,4,、,NaOH,阴极：,Ag,+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,Fe,2+,Zn,2+,（,H+,）,Al,3+,Mg,2+,Na,+,.,电解质溶液用惰性电极电解的示例,：,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,仅溶剂,水电解,仅溶质,电解,溶质和,溶剂同,时电解,含氧酸,H,2,SO,4,强碱,NaOH,活泼金属的含氧酸盐,Na,2,SO,4,无氧酸,HCl,阳极：,4OH,-,4e-=O,2,+2H,2,O,阴极：,4H,+,+4e,-,=2H,2,减小,增大,不变,H,2,O,阳极：,2Cl,-,2e-=Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,=,H,2,增大,HCl,不活泼金属的无氧酸盐,CuCl,2,阳极：,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极：,Cu,2+,+2e,-,=,Cu,减少,CuCl,2,活泼金属的无氧酸盐,NaCl,阳极：,2Cl,-,2e,-,=Cl,2,阴极：,2H,+,+2e,-,=,H,2,增大,HCl,不活泼金属的含氧酸盐,CuSO,4,阳极：,4OH,-,4e,-,=O,2,+2H,2,O,阴极：,2Cu,2+,+4e,-,=,2Cu,减小,CuO,.,（,A,）,（,B,）,（,C,）,（,D,）,Hg(NO,3,),2,AgNO,3,AgNO,3,NaHSO,4,Ag,Cu,Cu,C,Pt,Pt,Ag,Fe,1.,判断,A,、,B,、,C,、,D,属于