高中化學(xué)選修四電化學(xué)復(fù)習(xí)

1、電化學(xué)基礎(chǔ),§1原電池,§2化學(xué)電源,§4金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù),電化學(xué)基礎(chǔ),§3電解池,,,,,,,氧化還原反應(yīng),化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，自發(fā)進(jìn)行,電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，外界能量推動(dòng),第四章知識(shí)結(jié)構(gòu),一、原電池,1. 定義：,2.規(guī)定：正負(fù)極,3.電極反應(yīng),4.電子、離子流動(dòng)方向,5.組成原電池的條件,6、判斷原電池正、負(fù)極的方法,7、簡(jiǎn)單原電池的設(shè)計(jì),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(nèi)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(dǎo)線兩兩相連組成原電池。若A、B相連時(shí)，A為負(fù)極；C、D相連時(shí)，D上產(chǎn)

3、生大量氣泡；A、C相連時(shí)，電流由C經(jīng)導(dǎo)線流向A；B、D相連時(shí)，電子由D經(jīng)導(dǎo)線流向B，則此四種金屬的活動(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)椋?）① A＞B＞C＞D ② A＞C＞D＞B ③ C＞A＞B＞D ④ B＞A＞C＞D,,依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如圖所示。請(qǐng)回答下列問題：(1)電極X的材料是 ；電解質(zhì)溶

4、液Y是 ；(2)銀電極為電池的 極，發(fā)生的電極反應(yīng)為 ；X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)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(shè)計(jì)一個(gè)原電池，并寫出兩個(gè)電極上的電極反應(yīng)式，分析電子流向，溶液中離子的移動(dòng)方向。,鋁片、銅片、濃硝酸溶液組成的原電池，判斷正負(fù)極并寫出兩個(gè)電極上的電極反應(yīng)式，分析電子流向，溶液中離子的移動(dòng)方向。,二、化學(xué)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(yīng)：,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(yīng),還原反應(yīng),負(fù)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(yīng),陰極：,陽極：,2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) +4 H+(aq) + SO42-(aq),氧化反應(yīng),,接電源負(fù)極,,接電源正極,充電過程總反應(yīng)：,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(xué)電池！,2)充電過程：,鉛蓄電池的兩極分別為Pb、PbO2，電解質(zhì)溶液為H2SO4，工作時(shí)的反應(yīng)為 Pb＋PbO2

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

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

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

11、+2H2O,負(fù)極:CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O,正極: 2O2+8e-+4CO2=4CO32-,Al---空氣---海水電池,負(fù)極：4Al-12e-=4Al3+,正極：3O2+6H2O+12e=12OH-,總反應(yīng)：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3,＋,－,三、電解池,1. 定義：,2.規(guī)定：陰陽極,3.電極反應(yīng),4.電子、離子流動(dòng)方向,5.組成電解池的條件,6、兩極放電順序,7、電解池實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象,8、電解規(guī)

12、律,1．下列有關(guān)電解池的說法不正確的是(　　)A．電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置B．電解池中陰離子向陰極移動(dòng)，陽離子向陽極移動(dòng)C．電解池中與電源正極相連的一極是陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)D．電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液的電解過程,,,,②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時(shí)：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(shí)：金屬在陽極失電子被氧化成陽離子進(jìn)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(qiáng)的離子先得電子,Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+ >Pb2+ > Sn2+ >Fe2+>Zn2+ 濃度很大時(shí)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(duì)應(yīng)陽離子氧化性越強(qiáng)，越容易得電子。,只考慮熔融態(tài)放電,電解規(guī)律（惰性電極）小結(jié),陽極：S2- > I- > Br- > Cl- >

15、; OH- > 含氧酸根 > F-,Ⅰ與Ⅲ區(qū)：電解本身型 如CuCl2 、HClⅠ與Ⅳ區(qū)：放氫生堿型 如NaClⅡ與Ⅲ區(qū)：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3Ⅱ與Ⅳ區(qū)：電解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH,陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+,練習(xí)：,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(zhì)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(jì)算的基本原則,1.陽極失去的電子數(shù)=陰極得到的電子數(shù)2.串聯(lián)電路中通過各電解池的電子總數(shù)相等3.電源輸出的電子總數(shù)和電解池中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等,,,,,,,,,,,０．４

18、ｍｏｌＣｕＳＯ４和０．４ｍｏｌＮａＣｌ溶于水，配成１Ｌ溶液，用惰性電極進(jìn)行電解，當(dāng)一個(gè)電極得到０．３ｍｏｌＣｕ時(shí)，另一個(gè)電極上生成的氣體在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積是Ａ．５．６Ｌ　　　　　　　Ｂ．６．７２ＬＣ．１．３４４Ｌ　　　　?。模保保玻?,４．用石墨作電極，電解1mol/L下列物質(zhì)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(gè)鉑電極插入500ml CuSO4溶液中

19、，進(jìn)行電解。通電一定時(shí)間后，某一電極增重0.064g（設(shè)電解時(shí)該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液的體積變化），此時(shí)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(fù)極,減小,不變,0.025mol/L,四、電解原理的應(yīng)用,1. 氯堿工業(yè),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(gè)進(jìn)口、4個(gè)出口,電解池、電解精煉池、電鍍池的比較,將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。,應(yīng)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(zhì)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(fù)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(fù)極相連,陽極：鍍層金屬；陰極：鍍件,陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng),陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng),應(yīng)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(fù)極②電解質(zhì)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(yīng)陰極：還原反應(yīng),五、金屬的電化學(xué)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(fā)生氧化還原反應(yīng)而腐蝕損耗的過程。,①化學(xué)腐蝕,金屬與接觸到的干燥氣體

22、（O2、Cl2、SO2）或非電解質(zhì)液體（石油）等發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕,②電化學(xué)腐蝕,不純金屬與電解質(zhì)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(xué)腐蝕類型,①析氫腐蝕,發(fā)生條件：,酸性,負(fù)極Fe：,Fe-2e-=Fe2+,正極C：,2H++2e-=H2↑,總反應(yīng):,Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑,②吸氧腐蝕,發(fā)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(fù)極Fe：,正極C：,總反應(yīng):,,課堂練習(xí),1、如圖, 水槽中試管內(nèi)有一枚鐵釘，放置數(shù)天觀察：,（1）,若液面上升，則溶液呈 性，發(fā)生

24、 　　　腐蝕,電極反應(yīng)式為：負(fù)極： ,正極：,若液面下降，則溶液呈 性，發(fā)生　　　腐蝕，電極反應(yīng)式為：負(fù)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(yīng)時(shí)，讓被保護(hù)金屬做正極，不反應(yīng)，起到保護(hù)作用；而活潑金屬反應(yīng)受到腐蝕。,金屬的電化學(xué)防腐,1、犧牲陽極的陰極保護(hù)法,將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，使被保護(hù)的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕。,,,,,,2、外加電流的

26、陰極保護(hù)法,金屬腐蝕快慢的規(guī)律：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下： 電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)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(hù)法＞犧牲負(fù)極的正極保護(hù)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(shí)，由快到慢的順序是（ ） A.4>2&g