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,*,第四章 电化学基础,一、原电池、电解池工作原理,1.,原电池原理：通过自发氧化还原反应把化学能转化为电能。,2.,电解原理：连接电源，使电流通过电解质溶液在阴阳两极上被迫发生非自发氧化还原反应，从而把电能转化为化学能。,阳极,（内电路,）,阴极,（内电路）,C,C,H,2,SO,4,溶液,阳极,阴极,+,e,e,电源,正极,负极,Cu,Zn,H,2,SO,4,溶液,e,e,H,+,SO,4,2,H,+,SO,4,2,氧化反应,:,Zn-2e,-,=Zn,2,+,还原反应,:,2H,+,+2e,-,=H,2,还原反应,:,2H,+,+2e,-,=H,2,氧化反应,:,4OH,+4e,-,=O,2,+2H,2,O,原电池,电解池,OH,OH,原电池,电解池,定义,形成,条件,电极名称,电极判断,电极反应,得失电子,电子流向,化学能转变成电能的装置。,将电能转变成化学能的装置。,活动性不同两电极,（燃料电池电极除外）,电解质溶液（有选择性）,两电极必须插入电解质溶液中,（或两电极相靠）形成,闭合,回路,两电极接直流电源（,两电极活,动性可相同，也可不同,）,电解质溶液（任意）,两电极必须插入电解质溶液中,形成,闭合,回路,负极：,较活泼金属,正极：,较不活泼金属,(,或能导电的非金属等,),阳极,：电源,正极,相连,阴极,：电源,负极,相连,负极（,内电路为,阳极,）：发生 氧化反应（,失电子,）,正极（,内电路为,阴极,）：发生还原反应（溶液中的,阳离子,移向正极,得电子）,阳极：,发生氧化反应（,电极,或溶,液中的,阴离子,移向阳极,失电子,）,阴极,：发生还原反应（溶液中的,阳离子,移向阴极,失电子,）,负极 正极,负极 阴极；阳极 正极,池型,电解池,电镀池,（应用电解原理）,铜的精炼池,（应用电解原理）,装置,特征,电极,反应,溶液的浓度,阳极,:M-,ne,-=,M,n,+,阴极,:,M,n+,+ne,-,=M,阳极,、,阴极,和电解质溶液,阳极,:,镀层金属,(M),阴极：镀件,电镀液：含镀层金属,离子,(,M,n,+,),阳极,:,粗铜,(,含,Zn,、,Fe,、,Ni,、,Ag,、,Pt,、,Au,等,),阴极,:,精铜,电解液,:CuSO,4,溶液,阳极,:(,活性电极,先放电,),易放电,阴离子首先放电,阴极,:,的阳离子,首先放电,阳极,:Cu,2e,-,=Cu,2+,（,Zn-2e,-,=Zn,2+,Fe-2e,-,=Fe,2+,等）,阴极,:Cu,2+,+2e,-,=Cu,（,Ag,、,Pt,、,Au,成为,“阳极泥”）,改变,不变,变小,电解原理的应用：,原电池原理的应用,各种化学电源,1.,普通锌锰电池,2.,碱性锌锰电池,3.,铅蓄电池,4.,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,+2H,2,O+4e,-,=4OH,-,2H,2,-4e,-,=4H,+,O,2,+4H,+,+4e,-,=4H,2,O,2H,2,+4OH,-,-4e,-,=4H,2,O,O,2,+2H,2,O+4e-=4OH,-,4,、电极反应的书写,书写规律,:,原电池或电解池的两电极反应式之和即为总反应式；,书写方法,:,总反应式减去一电极反应式即为另一个电极反应式。,对于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验；,书写注意事项,:,一看电极材料,;,二看环境介质,;,三看附加条件与信息。,5,、电解计算,难点：燃料电池电极反应式的书写,可充电电池电极反应式的书写,O,2,2Cu4Ag4H,2H,2,2Cl,2,4OH,.,电子守恒法,.pH,值的计算,阴极上析出,1molH,2,表示有,2molH,离子放电，则溶液中增加,2molOH,-,离子；若阳极上析出,1molO,2,表示溶液中,4molOH,-,离子放电，则溶液中,4molH,离子。,电解原理的应用,1,、氯碱工业反应原理,阳极：,2Cl,-2e-=Cl,2,，,阴极：,2H,+,+2e,-,=H,2,2NaCl+2H,2,O=2NaOH+H,2,+Cl,2,2.,电镀池,阳极：,镀层金属,阴极：,待镀金属制品,(,镀件）,电镀液：,含有镀层金属离子的电解质,3,、电解精炼反应原理,(,电解精炼铜,),粗铜中含,Zn,、,Fe,、,Ni,、,Ag,、,Pt,、,Au,等,阳极,(,粗铜,),：,Cu-2e,-,=Cu,2+,，,（,Zn-2e-,=Zn,2+,，,Fe-2e,-,=Fe,2+,等）,阴极,(,精铜,),：,Cu,2+,+2e,-,=Cu,电解液：可溶性铜盐溶液，如,CuSO,4,。,Zn,2,、,Ni,2,等 阳离子得电子能力小于,Cu,2+,而留在电解质溶液中。金属活动顺序排在,Cu,后的,Ag,、,Pt,、,Au,等失电子能力小于,Cu,，,以金属单质沉积于阳极，成为“阳极泥”。,4.,铝的冶炼,实验装置,二 电解池中离子的反应顺序,阴极,:,得电子，发生还原反应，常见阳离子放电顺序：,阳极,:,失,电子,发生,氧化,反应,当阳极为金属电极时，,金属电极,优先放电。,当阳极为惰性电极时,常见阴离子放电顺序：,Ag,+,Fe,3+,Cu,2+,H,+,(,由酸提供,),Pb,2+,Sn,2+,Fe,2+,Zn,2,+,H,+,(,由水提供,),Al,3+,Mg,2+,Na,+,Ca,+,K,+,(,只在熔融状态下放电,),S,2-,SO,3,2-,I,-,Br,-,Cl,-,OH,-,含氧酸根离子,(NO,3,-,、,SO,4,2-,等）,F,-,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,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,放氢生碱型,放氧生酸型,2H,2,O 2H,2,+O,2,电解,电解,水型,电解,溶质,电,解,溶,质,和,水,阴阳极产物的化合物,三、,电解池及原电池的应用,-,金属的防护,1,）金属腐蚀快慢的判断,电解原理引起的腐蚀,原电池原理引起的腐蚀,化学腐蚀,有防腐蚀措施的腐蚀,同一种金属的腐蚀：,强电解质,弱电解质,非电解质,2,）金属的防护方法,改变金属内部结构,覆盖保护层,电化学保护法,外加电源的阴极保护法,牺牲负极的正极保护法,原电池、电解池的区分关键看,是否有外接电源；,有,外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池,。,电解池、电镀池和精炼池的区分关键看,阳极材料和电解质溶液,。,【,说明,】,：多池组合时,一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。,2.,多池组合判断,：,无外电源：,一池为原电池，其余为电解池；,有外电源：,全部为电解池或电镀池、精炼池,一,.,怎样区分原电池、电解池、电镀池和精炼池？,常见题型：,1.,单池判断,：,练习,1.,请观察下列实验装置图，指出各装置的名称。,电解池,电镀池,NaCl,溶液 硫酸溶液,原电池,Cu,Zn,C,Cu,Fe,Fe,粗Cu,CuSO,4,溶液,精Cu,精炼池,A,B,C,D,CuSO,4,溶液,（A）,（B）,（C）,（D）,CuSO,4,AgNO,3,AgNO,3,NaHSO,4,Ag,Cu,Cu,C,Pt,Pt,Ag,Fe,2.,写出下列装置的极反应，并判断,A,、,B,、,C,溶液,PH,值的变化。,电解池,原电池,电解池,电解池,负极,正极,阴极,阳极,e,-,3.,下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验,数天后,数天后,图一,图二,（,1,）上述两装置中铁钉发生变化的共性是：,（,2,）图一说明原溶液呈 性，铁钉发生 腐蚀，电极反应为：,（,3,）图二说明原溶液呈 性，铁钉发生 腐蚀，,电极反应为：,发生了原电池反应,中性或弱碱,吸氧,负极：,Fe-2e=Fe,2+,;,正极,:2H,2,O+O,2,+2e,-,=4OH,-,负极：,Fe-2e,-,=Fe,2+,；正极：,2H,+,+2e,-,=H,2,较强酸性,析氢,4.,如下图两个电解槽中，,A,、,B,、,C,、,D,均为石墨电极。如果电解过程中共有,0.02mol,电子通过，下列叙述中正确的是,(),A.,甲烧杯中,A,极上最多可析出铜,0.64g,B.,甲烧杯中,B,极上电极反应式为：,4OH,-,-4e,-,=2H,2,O+O,2,C.,乙烧杯中滴入酚酞试液，,D,极附近变红,D.,乙烧杯中,C,极上发生还原反应,C,1.,原电池正、负极的确定,(1),活泼金属一般作负极；,(2),电子流出,的一极或电流流入的一极为负极；,(3),在内电路中,阴离子,移向的电极为负极，阳离子移向的电极为正极。,(4),发生氧化反应,(,还原剂中元素化合价,升高,),的一极为负极。,此外还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象（如电极溶解、减重，电极周边溶液或指示剂的变化等）来判断。,二、原电池与电解池电极的确定,2.,电解池 阴、阳极的判断,可根据电极与电源两极相连的顺序判断,阴极：,与直流电源的,负极,相连接的电解池中的电极。,阳极：,与直流电源的,正极,直接连接的电极。,若是惰性电极（,Pt,、,Au,、,C,、,Ti),，,在该极上，溶液中还原性强的,阴离子,首先,失去电子被氧化；,若是活性电极，,电极材料参与反应,，自身失去电子被氧化而溶入溶液中。,