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电化学基础,§1原电池,§2化学电源,§4金属的电化学腐蚀与防护,电化学基础,§3电解池,,,,,,,氧化还原反应,化学能转化为电能，自发进行,电能转化为化学能，外界能量推动,第四章知识结构,一、原电池,1. 定义：,2.规定：正负极,3.电极反应,4.电子、离子流动方向,5.组成原电池的条件,6、判断原电池正、负极的方法,7、简单原电池的设计,Zn2+,e－
e－,,,SO42－,SO42－,H+,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,,外电路,,内电路,盐桥原电池,Zn-2e-=Zn2+,2H+ +2e-=H2↑,下列装置中属于原电池的是,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，D上产生大量气泡；
A、C相连时，电流由C经导线流向A；
B、D相连时，电子由D经导线流向B，
则此四种金属的活动性由强到弱的顺序为（ ）① A＞B＞C＞D ② A＞C＞D＞B
③ C＞A＞B＞D ④ B＞A＞C＞D,,依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。
请回答下列问题：
(1)电极X的材料是 ；
电解质溶液Y是 ；
(2)银电极为电池的 极，
发生的电极反应为 ；
X电极上发生的电极反应为 ；
(3)外电路中的电子是从 电极流向 电极。,铜,银,正,AgNO3溶液,Ag+ + e- = Ag,Cu - 2e- = Cu2+,Cu,利用铝片、铁片、氢氧化钠溶液、酒精设计一个原电池，并写出两个电极上的电极反应式，分析电子流向，溶液中离子的移动方向。,铝片、铜片、浓硝酸溶液组成的原电池，判断正负极并写出两个电极上的电极反应式，分析电子流向，溶液中离子的移动方向。,二、化学电源,1. 分类,2.一次电池,,锌锰干电池,纽扣电池,锂电池,3.二次电池,4.燃料电池,放电过程总反应：,Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l),Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s),正极：,PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =PbSO4 (s)+2H2O(l),氧化反应,还原反应,负极：,1)放电过程：,铅蓄电池,pH?,2PbSO4(s)+2H2O(l)
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq),还原反应,阴极：,阳极：,2PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) +4 H+(aq) + SO42-(aq),氧化反应,,接电源负极,,接电源正极,充电过程总反应：,2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq),铅蓄电池的充放电过程：,,放电过程为化学电池！,2)充电过程：,铅蓄电池的两极分别为Pb、PbO2，电解质溶液为H2SO4，工作时的反应为 Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O，下列结论不正确的是[ ]
A.Pb为负极被氧化
B.外电路有2mol电子转移时，负极消耗 SO42-为2 mol
C.溶液的pH不断减小
D.电解质溶液pH不断增大,,D,氢氧燃料电池,负极:2H2 - 4e- = 4H+,正极:O2 + 4H++4e- = 2H2O,总反应:2H2 + O2 = 2H2O,电解质溶液为酸性:,电解质溶液为碱性:,负极:2H2 + 4OH- - 4e- = 4H2O,正极:O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,总反应:2H2 + O2 = 2H2O,2H2—4e一=4H+,负极:,正极:,（总反应式：2H2+O2===2H2O）,O2+2H2O+4e一=4OH一,电解质溶液为中性:,正、负极 电池总pH变化？,阴阳离子移动方向？,生成水的位置？,负极:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-,总反应:CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O,电解质溶液为碱性,电解质溶液为中性或酸性,总反应: CH4+2O2=CO2+2H2O,负极:CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+,正极:2O2+8e-+8H+=4H2O,pH?,甲烷燃料电池,固体电解质（金属氧化物）,总反应: CH4+2O2=CO2+2H2O,负极: CH4-8e-+4O2-=CO2+2H2O,正极: 2O2+8e-=4O2-,熔融碳酸盐电解质K2CO3,总反应: CH4+2O2=CO2+2H2O,负极:CH4-8e-+4CO32-=5CO2+2H2O,正极: 2O2+8e-+4CO2=4CO32-,Al---空气---海水电池,负极：4Al-12e-=4Al3+,正极：3O2+6H2O+12e=12OH-,总反应：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3,＋,－,三、电解池,1. 定义：,2.规定：阴阳极,3.电极反应,4.电子、离子流动方向,5.组成电解池的条件,6、两极放电顺序,7、电解池实验现象,8、电解规律,1．下列有关电解池的说法不正确的是( )
A．电解池是把电能转化为化学能的装置
B．电解池中阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动
C．电解池中与电源正极相连的一极是阳极，发生氧化反应
D．电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程,,,,②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序是：,阳极：,①活性金属材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液,S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>NO3－>SO42－>F－,金属 > S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>NO3－>SO42－>F－,,,阴极：氧化性强的离子先得电子,Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+
>Pb2+ > Sn2+ >Fe2+>Zn2+ 浓度很大时排在H+前面
>H+ > Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
水中H+先放电,金属越不活泼的对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。,只考虑熔融态放电,电解规律（惰性电极）小结,阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-,Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 如CuCl2 、HCl
Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl
Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH,阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+,练习：,H2SO4
NaOH
Na2SO4,H2O,增大,增大,增大,增大,减小,不变,加H2O,加H2O,加H2O,HCl
CuCl2,HCl
CuCl2,减小,减小,增大,增大,加HCl
加CuCl2,NaCl
CuSO4,电解质和水,部分离子浓度减小,部分离子浓度减小,增大,减小,加HCl,加CuO,阳极:
4OH--4e- =2H2O+O2↑
阴极:
4H++ 4e- =2H2 ↑,阳: 2Cl--2e - =Cl2 ↑
阴: 2H++ 2e - =H2 ↑,阳: 2Cl--2e - =Cl2 ↑
阴: Cu 2++ 2e - = Cu,阳: 2Cl--2e - =Cl2 ↑
阴: 2H++ 2e - =H2 ↑,阳: 4OH--4e- =2H2O+O2↑
阴: 2Cu 2++ 4e- =2 Cu,电解原理计算的基本原则,1.阳极失去的电子数=阴极得到的电子数
2.串联电路中通过各电解池的电子总数相等
3.电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等,,,,,,,,,,,０．４ｍｏｌＣｕＳＯ４和０．４ｍｏｌＮａＣｌ溶于水，配成１Ｌ溶液，用惰性电极进行电解，当一个电极得到０．３ｍｏｌＣｕ时，另一个电极上生成的气体在标准状况下的体积是
Ａ．５．６Ｌ Ｂ．６．７２Ｌ
Ｃ．１．３４４Ｌ Ｄ．１１．２Ｌ,,４．用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的PH值保持不变的是
A．HCl B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl,５．将两个铂电极插入500ml CuSO4溶液中，进行电解。通电一定时间后，某一电极增重0.064g（设电解时该电极无氢气析出，且不考虑水解和溶液的体积变化），此时溶液中氢离子浓度约为
A．4×10－3 mol/L B．2×10－3 mol/L C．1×10－3 mol/L D．1×10－7 mol/L,,,负极,减小,不变,0.025mol/L,四、电解原理的应用,1. 氯碱工业,2.电镀,3.精炼铜,4.电冶金,,,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,,阴极室,1道膜、2个进口、4个出口,电解池、电解精炼池、电镀池的比较,将电能转变成化学能的装置。,应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。,①两电极接直流电源
②电极插人电解质溶液
③形成闭合回路,①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极
②电镀液须含有镀层金属的离子,阳极：电源正极相连
阴极：电源负极相连,阳极：镀层金属；
阴极：镀件,阳极：氧化反应
阴极：还原反应,阳极：氧化反应
阴极：还原反应,应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。,①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极
②电解质溶液须待提纯金属的离子,阳极：不纯金属；
阴极：纯金属,阳极：氧化反应
阴极：还原反应,五、金属的电化学腐蚀,1、金属腐蚀,2、金属腐蚀类型,是指金属或合金跟接触的气体或液体发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。,①化学腐蚀,金属与接触到的干燥气体（O2、Cl2、SO2）或非电解质液体（石油）等发生化学反应而引起的腐蚀,②电化学腐蚀,不纯金属与电解质溶液接触，形成原电池，使金属失去电子被氧化,2、金属的电化学腐蚀类型,①析氢腐蚀,发生条件：,酸性,负极Fe：,Fe-2e-=Fe2+,正极C：,2H++2e-=H2↑,总反应:,Fe + 2H+ =Fe2+ + H2 ↑,②吸氧腐蚀,发生条件：,中性、碱性,常见,,Fe2O3 · nH2O,（铁锈）,2Fe-4e-=2Fe2+,O2+2H2O+4e-=4OH—,2Fe+2H2O+O2= 2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,负极Fe：,正极C：,总反应:,,课堂练习,1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察：,（1）,若液面上升，则溶液呈 性，发生
腐蚀,电极反应式为：负极： ,
正极：,若液面下降，则溶液呈 性，发生 腐蚀，电极反应式为：负极：
正极： 。,（2）,中性或碱性,吸氧,Fe–2e-＝Fe2+,O2+2H2O+4e-＝4OH－,酸性,析氢,Fe–2e-＝Fe2+,2H++2e-＝H2↑,,,,,,,,,原理 ：,形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。,金属的电化学防腐,1、牺牲阳极的阴极保护法,将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。,,,,,,2、外加电流的阴极保护法,金属腐蚀快慢的规律：
在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：
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
防腐措施由好到坏的顺序如下：
外接电源的阴极保护法＞牺牲负极的正极保护法＞有一般防腐条件的腐蚀＞无防腐条件的腐蚀,如下图所示，各容器中盛有海水，铁在其中
被腐蚀时，由快到慢的顺序是（ ）
A.4>2>1>3 B.2>1>3>4
C.4>2>3>1 D.3>2>4>1,A,
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