高中化學選修四電化學復習

1、電化學基礎,§1原電池,§2化學電源,§4金屬的電化學腐蝕與防護,電化學基礎,§3電解池,,,,,,,氧化還原反應,化學能轉化為電能，自發進行,電能轉化為化學能，外界能量推動,第四章知識結構,一、原電池,1. 定義：,2.規定：正負極,3.電極反應,4.電子、離子流動方向,5.組成原電池的條件,6、判斷原電池正、負極的方法,7、簡單原電池的設計,Zn2+,e－e－,,,SO42－,SO42－,H

2、+,K+,H2,Zn,K+,Cl－,K+,Cl－,K+,Cl－,K+,Cl－,K+,Cl－,Cl－,K+,K+,Cl－,K+,K+,K+,Cl－,Cl－,K+,Cl－,Cl－,Cl－,ZnSO4溶液,H2SO4溶液,,外電路,,內電路,鹽橋原電池,Zn-2e-=Zn2+,2H+ +2e-=H2↑,下列裝置中屬于原電池的是,把A、B、C、D四塊金屬片浸入稀硫酸中，用導線兩兩相連組成原電池。若A、B相連時，A為負極；C、D相連時，D上產

3、生大量氣泡；A、C相連時，電流由C經導線流向A；B、D相連時，電子由D經導線流向B，則此四種金屬的活動性由強到弱的順序為（ ）① A＞B＞C＞D ② A＞C＞D＞B ③ C＞A＞B＞D ④ B＞A＞C＞D,,依據氧化還原反應：2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)設計的原電池如圖所示。請回答下列問題：(1)電極X的材料是 ；電解質溶

4、液Y是 ；(2)銀電極為電池的 極，發生的電極反應為 ；X電極上發生的電極反應為 ；(3)外電路中的電子是從 電極流向 電極。,銅,銀,正,AgNO3溶液,Ag+ + e- = Ag,Cu - 2e- = Cu2+,Cu,利用鋁片、鐵片、氫氧化鈉

5、溶液、酒精設計一個原電池，并寫出兩個電極上的電極反應式，分析電子流向，溶液中離子的移動方向。,鋁片、銅片、濃硝酸溶液組成的原電池，判斷正負極并寫出兩個電極上的電極反應式，分析電子流向，溶液中離子的移動方向。,二、化學電源,1. 分類,2.一次電池,,鋅錳干電池,紐扣電池,鋰電池,3.二次電池,4.燃料電池,放電過程總反應：,Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l),Pb(s) + SO42-

6、(aq)-2e- =PbSO4 (s),正極：,PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =PbSO4 (s)+2H2O(l),氧化反應,還原反應,負極：,1)放電過程：,鉛蓄電池,pH?,2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq

7、),還原反應,陰極：,陽極：,2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) +4 H+(aq) + SO42-(aq),氧化反應,,接電源負極,,接電源正極,充電過程總反應：,2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),鉛蓄電池的充放電過程：,,放電過程為化學電池！,2)充電過程：,鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質溶液為H2SO4，工作時的反應為 Pb＋PbO2

8、＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O，下列結論不正確的是[ ]A.Pb為負極被氧化 B.外電路有2mol電子轉移時，負極消耗 SO42-為2 molC.溶液的pH不斷減小 D.電解質溶液pH不斷增大,,D,氫氧燃料電池,負極:2H2 - 4e- = 4H+,正極:O2 + 4H++4e- = 2H2O,總反應:2H2 + O2 = 2H2O,電解質溶液為酸性:,電解質溶液為堿性:,負極:2H2 + 4OH- - 4e

9、- = 4H2O,正極:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,總反應:2H2 + O2 = 2H2O,2H2—4e一=4H+,負極:,正極:,（總反應式：2H2+O2===2H2O）,O2+2H2O+4e一=4OH一,電解質溶液為中性:,正、負極 電池總pH變化？,陰陽離子移動方向？,生成水的位置？,負極:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,正極:2O2+4H2O+8e-=8OH-,總反應:CH4+2O2+2OH-

10、=CO32-+3H2O,電解質溶液為堿性,電解質溶液為中性或酸性,總反應: CH4+2O2=CO2+2H2O,負極:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+,正極:2O2+8e-+8H+=4H2O,pH?,甲烷燃料電池,固體電解質（金屬氧化物）,總反應: CH4+2O2=CO2+2H2O,負極: CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O,正極: 2O2+8e-=4O2-,熔融碳酸鹽電解質K2CO3,總反應: CH4+2O2=CO2

11、+2H2O,負極:CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O,正極: 2O2+8e-+4CO2=4CO32-,Al---空氣---海水電池,負極：4Al-12e-=4Al3+,正極：3O2+6H2O+12e=12OH-,總反應：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3,＋,－,三、電解池,1. 定義：,2.規定：陰陽極,3.電極反應,4.電子、離子流動方向,5.組成電解池的條件,6、兩極放電順序,7、電解池實驗現象,8、電解規

12、律,1．下列有關電解池的說法不正確的是(　　)A．電解池是把電能轉化為化學能的裝置B．電解池中陰離子向陰極移動，陽離子向陽極移動C．電解池中與電源正極相連的一極是陽極，發生氧化反應D．電解質溶液的導電過程就是電解質溶液的電解過程,,,,②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時：溶液中陰離子的放電順序是：,陽極：,①活性金屬材料作電極時：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進入溶液,S2－>I－>Br－>Cl－>

13、OH－>NO3－>SO42－>F－,金屬 > S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>NO3－>SO42－>F－,,,陰極：氧化性強的離子先得電子,Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+ >Pb2+ > Sn2+ >Fe2+>Zn2+ 濃度很大時排在H+前面

14、 >H+ > Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 水中H+先放電,金屬越不活潑的對應陽離子氧化性越強，越容易得電子。,只考慮熔融態放電,電解規律（惰性電極）小結,陽極：S2- > I- > Br- > Cl- >

15、; OH- > 含氧酸根 > F-,Ⅰ與Ⅲ區：電解本身型 如CuCl2 、HClⅠ與Ⅳ區：放氫生堿型 如NaClⅡ與Ⅲ區：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3Ⅱ與Ⅳ區：電解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH,陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+,練習：,H2SO4NaOHN

16、a2SO4,H2O,增大,增大,增大,增大,減小,不變,加H2O,加H2O,加H2O,HClCuCl2,HClCuCl2,減小,減小,增大,增大,加HCl加CuCl2,NaClCuSO4,電解質和水,部分離子濃度減小,部分離子濃度減小,增大,減小,加HCl,加CuO,陽極:4OH--4e- =2H2O+O2↑陰極: 4H++ 4e- =2H2 ↑,陽: 2Cl--2e - =Cl2 ↑陰: 2H++ 2e - =H

17、2 ↑,陽: 2Cl--2e - =Cl2 ↑陰: Cu 2++ 2e - = Cu,陽: 2Cl--2e - =Cl2 ↑陰: 2H++ 2e - =H2 ↑,陽: 4OH--4e- =2H2O+O2↑陰: 2Cu 2++ 4e- =2 Cu,電解原理計算的基本原則,1.陽極失去的電子數=陰極得到的電子數2.串聯電路中通過各電解池的電子總數相等3.電源輸出的電子總數和電解池中轉移的電子總數相等,,,,,,,,,,,０．４

18、ｍｏｌＣｕＳＯ４和０．４ｍｏｌＮａＣｌ溶于水，配成１Ｌ溶液，用惰性電極進行電解，當一個電極得到０．３ｍｏｌＣｕ時，另一個電極上生成的氣體在標準狀況下的體積是Ａ．５．６Ｌ　　　　　　?。拢叮罚玻蹋茫保常矗矗獭　　　　。模保保玻?,４．用石墨作電極，電解1mol/L下列物質的溶液，溶液的PH值保持不變的是A．HCl B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl,５．將兩個鉑電極插入500ml CuSO4溶液中

19、，進行電解。通電一定時間后，某一電極增重0.064g（設電解時該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液的體積變化），此時溶液中氫離子濃度約為A．4×10－3 mol/L B．2×10－3 mol/L C．1×10－3 mol/L D．1×10－7 mol/L,,,負極,減小,不變,0.025mol/L,四、電解原理的應用,1. 氯堿工業,2.電鍍,3.精煉銅,4.電冶金,,,Cl2,Cl

20、2,Cl—,H2,H+,OH—,,,,,,,淡鹽水,NaOH溶液,精制飽和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,離子交換膜,,陽極室,,陰極室,1道膜、2個進口、4個出口,電解池、電解精煉池、電鍍池的比較,將電能轉變成化學能的裝置。,應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置。,①兩電極接直流電源②電極插人電解質溶液③形成閉合回路,①鍍層金屬接電源正極待鍍金屬接電源負極②電鍍液須含有鍍層金屬的離子,陽極：電源正極相連陰極

21、：電源負極相連,陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件,陽極：氧化反應陰極：還原反應,陽極：氧化反應陰極：還原反應,應用電解原理將不純的金屬提純的裝置。,①不純金屬接電源正極純的金屬接電源負極②電解質溶液須待提純金屬的離子,陽極：不純金屬；陰極：純金屬,陽極：氧化反應陰極：還原反應,五、金屬的電化學腐蝕,1、金屬腐蝕,2、金屬腐蝕類型,是指金屬或合金跟接觸的氣體或液體發生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。,①化學腐蝕,金屬與接觸到的干燥氣體

22、（O2、Cl2、SO2）或非電解質液體（石油）等發生化學反應而引起的腐蝕,②電化學腐蝕,不純金屬與電解質溶液接觸，形成原電池，使金屬失去電子被氧化,2、金屬的電化學腐蝕類型,①析氫腐蝕,發生條件：,酸性,負極Fe：,Fe-2e-=Fe2+,正極C：,2H++2e-=H2↑,總反應:,Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑,②吸氧腐蝕,發生條件：,中性、堿性,常見,,Fe2O3 · nH2O,（鐵銹）,2Fe-4e-=2

23、Fe2+,O2+2H2O+4e-=4OH—,2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,負極Fe：,正極C：,總反應:,,課堂練習,1、如圖, 水槽中試管內有一枚鐵釘，放置數天觀察：,（1）,若液面上升，則溶液呈 性，發生

24、 　　　腐蝕,電極反應式為：負極： ,正極：,若液面下降，則溶液呈 性，發生　　　腐蝕，電極反應式為：負極： 正極： 。,（2）,中性或堿性,吸氧,Fe–2e-＝

25、Fe2+,O2+2H2O+4e-＝4OH－,酸性,析氫,Fe–2e-＝Fe2+,2H++2e-＝H2↑,,,,,,,,,原理 ：,形成原電池反應時，讓被保護金屬做正極，不反應，起到保護作用；而活潑金屬反應受到腐蝕。,金屬的電化學防腐,1、犧牲陽極的陰極保護法,將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。,,,,,,2、外加電流的

26、陰極保護法,金屬腐蝕快慢的規律：在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢規律如下： 電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學腐蝕＞有防腐措施的腐蝕  防腐措施由好到壞的順序如下： 外接電源的陰極保護法＞犧牲負極的正極保護法＞有一般防腐條件的腐蝕＞無防腐條件的腐蝕,如下圖所示，各容器中盛有海水，鐵在其中被腐蝕時，由快到慢的順序是（ ） A.4>2&g