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(共22張PPT)
電化學(xué)中隔膜的應(yīng)用與串聯(lián)電池分析
1.通過(guò)比較能夠識(shí)別原電池、電解池，并能解決多池串聯(lián)問(wèn)題。
2.了解含隔膜的電化學(xué)裝置的原理及應(yīng)用。
3.深入理解電解原理中的守恒關(guān)系的應(yīng)用。
*
習(xí)
學(xué)
目
標(biāo)
*
離子交換膜是一種含離子基團(tuán)的、對(duì)溶液里的離子具有選擇透過(guò)能力的高分子膜。因它對(duì)離子具有選擇透過(guò)性，且電化學(xué)性能優(yōu)良，在涉及電化學(xué)的工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應(yīng)用。近幾年全國(guó)卷的高考中，涉及離子交換膜的試題較多，且常考常新，涉及離子交換膜的題目主要考查學(xué)生學(xué)以致用的能力，下面我們一起學(xué)習(xí)一下離子交換膜的應(yīng)用。
情 境 導(dǎo) 入
1．離子交換膜的種類
知識(shí)點(diǎn)一 離子交換膜的應(yīng)用
2．交換膜的功能及工作原理
(1)功能
(2)工作原理(以陽(yáng)離子交換膜為例)：
交換膜上有很多微孔，“孔道”上有許多帶負(fù)電荷的基團(tuán)，陽(yáng)離子可以自由通過(guò)“孔道”，由濃度大的區(qū)域向濃度小的區(qū)域移動(dòng)。陰離子移動(dòng)到“孔道”處，受到“孔道”帶負(fù)電荷基團(tuán)的排斥而不能進(jìn)入“孔道”中，因而不能通過(guò)交換膜。這就是“選擇性”透過(guò)的原因。其構(gòu)造與工作示意圖如圖所示：陰離子交換膜的構(gòu)造和工作原理與此相同，只不過(guò)是“孔道”中帶正電荷基團(tuán)而已。
①能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
②能選擇性的通過(guò)離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用。
知識(shí)點(diǎn)一 離子交換膜的應(yīng)用
3．離子通過(guò)隔膜的定量關(guān)系
4．離子交換膜類型的判斷
(1)通過(guò)隔膜的離子帶的電荷數(shù)等于電路中電子轉(zhuǎn)移數(shù)。
(2)離子遷移：依據(jù)電荷守恒，通過(guò)隔膜的離子數(shù)不一定相等。
根據(jù)電解質(zhì)溶液呈電中性的原則,判斷膜的類型：
（1）首先寫出陰、陽(yáng)兩極上的電極反應(yīng)，依據(jù)電極反應(yīng)式確定該電極附近哪種離子剩余，因該電極附近溶液呈電中性，從而判斷出離子移動(dòng)的方向，進(jìn)而確定離子交換膜的類型，如電解飽和食鹽水時(shí)，陰極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑，則陰極區(qū)域破壞水的電離平衡，OH－有剩余，陽(yáng)極區(qū)域的Na＋穿過(guò)離子交換膜進(jìn)入陰極室，與OH－結(jié)合生成NaOH，故電解食鹽水中的離子交換膜是陽(yáng)離子交換膜。
知識(shí)點(diǎn)一 離子交換膜的應(yīng)用
（2）根據(jù)溶液呈電中性,判斷出離子移動(dòng)的方向,從而確定離子交換膜的類型
離子遷移方向的判斷
①離子從“生成區(qū)”移向“消耗區(qū)”
以電解CO2制HCOOH為例，其原理如圖所示。
右側(cè)：通入CO2，生成HCOOH，發(fā)生還原反應(yīng)，多孔錫作陰極，電極反應(yīng)為CO2＋H＋＋2e－===HCOO－，消耗從左側(cè)遷移過(guò)來(lái)的H＋。
左側(cè)“Pt片”作陽(yáng)極，水電離產(chǎn)生的OH－放電，電極反應(yīng)為2H2O－4e－===O2↑＋4H＋，生成H＋。
離子移動(dòng)方向：H＋通過(guò)陽(yáng)離子交換膜從左側(cè)移向右側(cè)。
知識(shí)點(diǎn)一 離子交換膜的應(yīng)用
知識(shí)點(diǎn)一 離子交換膜的應(yīng)用
1.微生物電解池(MEC)是一種新型的且
能兼顧氫氣或甲烷回收的廢水處理技術(shù),將
電化學(xué)法和生物還原法有機(jī)結(jié)合,MEC具有
很好的應(yīng)用前景。微生物電化學(xué)產(chǎn)甲烷法的
裝置如圖所示。下列有關(guān)說(shuō)法正確的是(　　)
A.“產(chǎn)電菌”極的電勢(shì)比“產(chǎn)甲烷菌”極的低
B.該微生物電解池工作時(shí)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
C.陰極的電極反應(yīng)式為CO2+8e-+8H+===CH4+2H2O
D.若產(chǎn)生1 mol CH4,理論上陽(yáng)極室生成CO2的體積為44.8 L
單膜電解池及分析
C
練一練
知識(shí)點(diǎn)一 離子交換膜的應(yīng)用
2.用一種陰、陽(yáng)離子雙隔膜三室電解槽處理廢水中的 ,模擬裝置如圖所示。下列說(shuō)法正確的是(　　)
A.陽(yáng)極室溶液由無(wú)色變成棕黃色
B.陰極的電極反應(yīng)式為4OH--4e-===
2H2O+O2↑
C.電解一段時(shí)間后,陰極室溶液中的pH
升高
D.電解一段時(shí)間后,陰極室溶液中的溶質(zhì)
一定是(NH4)3PO4
練一練
C
多膜電解池及分析
知識(shí)點(diǎn)一 離子交換膜的應(yīng)用
3.為適應(yīng)可再生能源的波動(dòng)性和間歇性,
我國(guó)科學(xué)家設(shè)計(jì)了一種電化學(xué)裝置,其原理如
下圖所示。當(dāng)閉合K1和K3、打開(kāi)K2時(shí),裝置處
于蓄電狀態(tài);當(dāng)打開(kāi)K1和K3、閉合K2時(shí),裝置處于放電狀態(tài)。放電時(shí),雙極膜中間層中的H2O解離為H+和OH-并分別向兩側(cè)遷移。下列有關(guān)該電化學(xué)裝置工作時(shí)的說(shuō)法不正確的是(　　)
雙極膜電解池及分析
A.蓄電時(shí),碳錳電極附近溶液pH減小
C.放電時(shí),每消耗1 mol MnO2,理論上有4 mol H+由雙極膜向碳錳電極遷移
D.理論上,該電化學(xué)裝置運(yùn)行過(guò)程中不需要補(bǔ)充H2SO4和KOH
C
練一練
知識(shí)點(diǎn)一 離子交換膜的應(yīng)用
(1)含離子交換膜電化學(xué)裝置題的解題步驟
知識(shí)點(diǎn)一 離子交換膜的應(yīng)用
(2)在原電池中應(yīng)用離子交換膜，起到替代鹽橋的作用，一方面能起到平衡電荷、導(dǎo)電的作用，另一方面能防止電解質(zhì)溶液中的離子與電極直接反應(yīng)，提高電流效率；在電解池中使用選擇性離子交換膜的主要目的是限制某些離子(或分子)的定向移動(dòng)，避免電解質(zhì)溶液中的離子或分子與電極產(chǎn)物反應(yīng)，提高產(chǎn)品純度或防止造成危險(xiǎn)等。
(3)定量關(guān)系
外電路電子轉(zhuǎn)移數(shù)=通過(guò)隔膜的陰（陽(yáng)）離子帶的負(fù)（正）電荷數(shù)。
知識(shí)點(diǎn)一 離子交換膜的應(yīng)用
(3)若用鋁條和鎂條分別代替圖中石墨和鐵電極，電解質(zhì)溶液為氫氧化鈉溶液，請(qǐng)寫出原電池負(fù)極的電極反應(yīng)式：________________________。
(2)若開(kāi)始時(shí)K與M連接，則構(gòu)成______，鐵棒發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________；石墨電極產(chǎn)生的現(xiàn)象為_(kāi)__________________。一段時(shí)間后，溶液的pH_____。
(1)若開(kāi)始時(shí)K與N連接，則構(gòu)成______，鐵棒發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)______________；石墨電極產(chǎn)生的現(xiàn)象為_(kāi)______________。
1．一池兩用
用如圖所示裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)：
原電池
Fe－2e－===Fe2＋
有無(wú)色氣泡生成
電解池
2H＋＋2e－===H2↑
有淡黃綠色氣泡生成
增大
知識(shí)點(diǎn)二 多池串聯(lián)分析
2．多池串聯(lián)
(1)判斷電池類型
知識(shí)點(diǎn)二 多池串聯(lián)分析
①有外接電源時(shí)，各電池均為電解池。
②無(wú)外接電源時(shí)，燃料電池、鉛酸蓄電池等作電源，則其他裝置為電解池。
③無(wú)外接電源時(shí)，有活潑性不同的兩電極的一般為原電池，活潑性相同或均為惰性電極的一般為電解池。
④根據(jù)電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷。
(2)常用解題步驟
知識(shí)點(diǎn)二 多池串聯(lián)分析
例：根據(jù)如圖所示，回答下列問(wèn)題
(1)甲池是______，乙池是將___
能轉(zhuǎn)化為 能的裝置。
原電池
電
化學(xué)
(2)寫出甲、乙、丙池中各電極的電極名
稱和電極反應(yīng)式。
提示　A極：負(fù)極，CH4－8e－＋10OH－=== ＋7H2O
B極：正極，2O2＋8e－＋4H2O=== 8OH－
Cu極：陽(yáng)極，Cu－2e－===Cu2＋
Ag極：陰極，Cu2＋＋2e－=== Cu
Pt(Ⅰ)極：陽(yáng)極，2Cl－－2e－=== Cl2↑
Pt(Ⅱ)極：陰極，Mg2＋＋2H2O＋2e－=== H2↑＋Mg(OH)2↓
知識(shí)點(diǎn)二 多池串聯(lián)分析
4.假設(shè)圖中原電池產(chǎn)生的電壓、電流強(qiáng)度均能滿足電解、電鍍要求，即為理想化。①～⑧為各裝置中的電極編號(hào)。下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是
A.當(dāng)K閉合時(shí)，甲裝置在電路中作電源
B.當(dāng)K斷開(kāi)時(shí)，乙裝置鋅片溶解，有氫氣產(chǎn)生
C.當(dāng)K閉合后，整個(gè)電路中電子的流動(dòng)方向?yàn)棰邸冢虎佟啵虎摺蓿虎荨?br/>D.當(dāng)K閉合后，甲、乙裝置中pH變大，丙裝置中pH不變
B
練一練
知識(shí)點(diǎn)二 多池串聯(lián)分析
*
有“膜”條件下離子定向移動(dòng)方向的判斷方法
【課 堂 小 結(jié)】
B
隨 堂 訓(xùn) 練
C
隨 堂 訓(xùn) 練
3.如圖裝置閉合電鍵時(shí)，電流表的指針將發(fā)生偏轉(zhuǎn)。試回答下列問(wèn)題：
(1)A池是 ，Zn的電極名稱是 ；
B池是 ，Pt的電極名稱是 。
原電池
負(fù)極
電解池
陽(yáng)極
(2)寫出下列有關(guān)反應(yīng)：
Zn極的電極反應(yīng)式： ；
Pt極的電極反應(yīng)式：______________________。
Zn－2e－===Zn2＋
2H2O－4e－===4H＋＋O2↑
(3)B池中的總反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。
(4)如果要用B池給鐵片鍍上一層Cu，則B池應(yīng)作何改進(jìn)：____________
。
Pt換成Cu，C換
成Fe片
隨 堂 訓(xùn) 練(共25張PPT)
金屬的腐蝕與防護(hù)
1．了解金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的本質(zhì)，知道金屬腐蝕的危害。
了解析氫腐蝕與吸氧腐蝕，會(huì)書寫電極反應(yīng)方程式。
了解防止金屬腐蝕的措施，能用電化學(xué)原理解釋金屬腐蝕的現(xiàn)象。
能根據(jù)電化學(xué)原理選擇并設(shè)計(jì)金屬防護(hù)的措施，進(jìn)一步增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。
習(xí)
學(xué)
目
標(biāo)
情 境 導(dǎo) 入
一、金屬的腐蝕
知識(shí)點(diǎn)一 金屬的腐蝕
3．分類
知識(shí)點(diǎn)一 金屬的腐蝕
知識(shí)點(diǎn)一 金屬的腐蝕
①析氫腐蝕
水膜酸性環(huán)境中
②吸氧腐蝕
水膜酸性很弱或呈中性
知識(shí)點(diǎn)一 金屬的腐蝕
鐵銹生成
通常兩種腐蝕同時(shí)存在，但吸氧腐蝕更普遍
類型 析氫腐蝕 吸氧腐蝕
條件
電極反應(yīng) 負(fù)極
正極
總反應(yīng)式
聯(lián)系 更普遍
水膜酸性較強(qiáng)(pH≤4.3)
水膜酸性很弱或呈中性
Fe－2e－===Fe2＋
吸氧腐蝕
2H＋＋2e－===H2↑
O2＋2H2O＋4e－===4OH－
Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑
2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2
知識(shí)點(diǎn)一 金屬的腐蝕
思考：金屬腐蝕快慢與哪些因素有關(guān)呢？如何比較呢？
(兩極材料的活動(dòng)性差別越大，氧化還原反應(yīng)的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速度越快)
(電解池的陽(yáng)極 > 原電池的負(fù)極 > 化學(xué)腐蝕 > 原電池的正極 > 電解池的陰極)
(強(qiáng)電解質(zhì)中>弱電解質(zhì)中>非電解質(zhì)中)
4.判斷金屬腐蝕快慢的規(guī)律
知識(shí)點(diǎn)一 金屬的腐蝕
(無(wú)保護(hù)措施的金屬腐蝕>有一定保護(hù)措施的金屬腐蝕>犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法引起的金屬腐蝕>有外加電流的陰極保護(hù)法引起的金屬腐蝕)
知識(shí)點(diǎn)一 金屬的腐蝕
山西40噸唐代鐵牛，鎮(zhèn)守黃河1200年未生銹實(shí)屬罕見(jiàn)
據(jù)專家分析，鐵牛1200年來(lái)沒(méi)有被河水侵蝕，一是因?yàn)楣糯そ吃阼T造鐵牛的過(guò)程中，注重了防腐蝕、防生銹的工藝；二是因?yàn)闅v朝歷代的當(dāng)?shù)匕傩斩甲⒅乇Ｗo(hù)鐵牛，長(zhǎng)期進(jìn)行防銹維護(hù)。這些鐵牛不僅是歷史的見(jiàn)證者，也是文化的傳承者。
知識(shí)點(diǎn)二 金屬的防護(hù)
思考角度
切斷原電池反應(yīng)
電化學(xué)保護(hù)
改變金屬材料組成
在金屬表面覆蓋保護(hù)層
金屬防護(hù)的本質(zhì)：阻止 M-ne-=Mn+ 的發(fā)生
思考與討論
根據(jù)金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)M-ne-=Mn+，你能提出金屬的防護(hù)方法嗎？
知識(shí)點(diǎn)二 金屬的防護(hù)
一、金屬的防護(hù)
1. 改變金屬材料的組成
不銹鋼高壓鍋
知識(shí)點(diǎn)二 金屬的防護(hù)
2.在金屬表面覆蓋保護(hù)層
在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，將金屬制品與周圍物質(zhì)隔開(kāi)。
在鋼鐵制品的表面噴涂油漆、礦物性油脂或覆蓋搪瓷、塑料等；
用電鍍等方法在鋼鐵表面鍍上一層鋅、錫、鉻、鎳等金屬；
①非金屬保護(hù)層
②金屬保護(hù)層
用化學(xué)方法在鋼鐵部件表面進(jìn)行發(fā)藍(lán)處理(生成一層致密的四氧化三鐵薄膜)
利用陽(yáng)極氧化處理鋁制品的表面，使之形成致密的氧化膜而鈍化
③發(fā)藍(lán)處理
④鈍化處理
搪瓷
包裹塑料
涂礦物性油脂
鍍鉻
知識(shí)點(diǎn)二 金屬的防護(hù)
3. 電化學(xué)保護(hù)法
知識(shí)點(diǎn)二 金屬的防護(hù)
（1）犧牲陽(yáng)極法（原電池原理保護(hù)）
知識(shí)點(diǎn)二 金屬的防護(hù)
知識(shí)點(diǎn)二 金屬的防護(hù)
實(shí)驗(yàn)二：將1 g 瓊脂加入250 mL燒杯中，再加入50 mL飽和食鹽水和150 mL水。攪拌、加熱煮沸，使瓊脂溶解。稍冷后，趁熱把瓊脂溶液分別倒入兩個(gè)培養(yǎng)皿中，各滴入5～6滴酚酞溶液和K3[Fe(CN)6]溶液，混合均勻。
取兩個(gè)2～3 cm的鐵釘，用砂紙擦光。如圖(a)所示，將裹有鋅皮的鐵釘放入上述的一個(gè)培養(yǎng)皿中；如圖(b)所示，將纏有銅絲的鐵釘放入另一個(gè)培養(yǎng)皿中。觀察并解釋實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。
(a)裹有鋅皮的鐵釘
(b)纏有銅絲的鐵釘
知識(shí)點(diǎn)二 金屬的防護(hù)
鐵釘?shù)穆懵恫糠种車霈F(xiàn)特征藍(lán)色，銅絲附近變紅
裹有鋅片的鐵釘，鋅片逐漸溶解，鐵釘附近溶液變紅色
知識(shí)點(diǎn)二 金屬的防護(hù)
（2）外加電流法（電解池原理保護(hù)）
外加電流法是把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備（如鋼閘門）作為陰極，用惰性電極作為輔助陽(yáng)極，兩者均放在電解質(zhì)溶液（如海水）里，外接直流電源。通電后，調(diào)整外加電壓，強(qiáng)制電子流向被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備，使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近零。在這個(gè)系統(tǒng)中，鋼鐵設(shè)備被迫成為陰極而受到保護(hù)。
知識(shí)點(diǎn)二 金屬的防護(hù)
思考與討論：
知識(shí)點(diǎn)二 金屬的防護(hù)
金屬的腐蝕與防護(hù)
金屬的腐蝕
化學(xué)腐蝕
電化學(xué)腐蝕
1）析氫腐蝕
2）吸氧腐蝕
金屬的防護(hù)
金屬表面覆蓋保護(hù)層
改變金屬材料的組成
電化學(xué)保護(hù)法
1）犧牲陽(yáng)極法
2）外加電流法
【課 堂 小 結(jié)】
C
隨 堂 訓(xùn) 練
C　
隨 堂 訓(xùn) 練
C　
隨 堂 訓(xùn) 練(共22張PPT)
原電池的工作原理
1．認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。
2．了解原電池的工作原理，能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池 。
3．能正確書寫電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。
習(xí)
學(xué)
目
標(biāo)
Cu
Zn
稀硫酸
-
-
Zn2+
H+
H+
SO42-
寫出原電池中的總反應(yīng)方程式和電極反應(yīng)式，并標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移和離子遷移的方向。
總反應(yīng)方程式：
Zn+H2SO4==ZnSO4+H2↑
電極反應(yīng)：
負(fù)極：Zn-2e-==Zn2+（氧化反應(yīng)）
正極：2H++2e-==H2↑（還原反應(yīng)）
e-
負(fù)極
氧化反應(yīng)
正極
還原反應(yīng)
角度1
電極反應(yīng)
角度2
粒子遷移
外電路
電子遷移：
負(fù)→正
內(nèi)電路
離子遷移：
陽(yáng)離子：
移向正極
陰離子：
移向負(fù)極
情 境 導(dǎo) 入
根據(jù)原電池工作原理，預(yù)測(cè)下面裝置能否形成原電池。
如果能，寫出總反應(yīng)方程式、電極反應(yīng)式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移方向和離子遷移方向，并預(yù)測(cè)能觀察到的現(xiàn)象。
e-
電極反應(yīng)：
負(fù)極：Zn - 2e- = Zn2+
正極：Cu2+ + 2e- = Cu
總反應(yīng)：
Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+
Zn2+
Cu2+
知識(shí)點(diǎn)一 原電池裝置的改造
實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：銅片、鋅片表面均附著紅色固體，電流表指針偏轉(zhuǎn)，但電流逐漸衰減。
相同：銅片表面附著紅色固體，電流表指針偏轉(zhuǎn)。
不同：鋅片表面附著紅色固體電流逐漸衰減
1.觀察并記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，其中哪些與預(yù)測(cè)一致，哪些與預(yù)測(cè)不同？
2.分析“鋅片表面附著紅色固體，電流逐漸衰減” 的原因。
Zn片
現(xiàn)象 原因
鋅片表面附著紅色固體
電流逐漸衰減
問(wèn)題探究
知識(shí)點(diǎn)一 原電池裝置的改造
解決問(wèn)題的關(guān)鍵：還原劑Zn與氧化劑CuSO4不直接接觸
該裝置能量轉(zhuǎn)化率低的原因是什么？如何解決？
知識(shí)點(diǎn)一 原電池裝置的改造
兩個(gè)溶液間缺少離子導(dǎo)體，無(wú)法形成閉合回路。
為什么沒(méi)有電流？該如何解決？
鹽橋
一種凝膠態(tài)的離子導(dǎo)體
鹽橋中通常裝有含KCl飽和溶液的瓊膠， K+和Cl-可在其中自由移動(dòng)。
知識(shí)點(diǎn)一 原電池裝置的改造
CuSO4溶液
Cu
Zn2+
Cu2+
Cl-
K+
鹽橋中的離子遷移進(jìn)入兩側(cè)電解質(zhì)溶液，聯(lián)通了兩側(cè)電解質(zhì)溶液，從而形成閉合回路。
ZnSO4溶液
e-
Zn
e-
負(fù)極
氧化反應(yīng)
正極
還原反應(yīng)
+
-
鹽橋的作用：形成閉合回路；平衡兩側(cè)的電荷，溶液呈電中性；
避免電極與電解質(zhì)溶液的直接接觸，減少電流的衰減。
知識(shí)點(diǎn)一 原電池裝置的改造
原電池 雙液電池 單液電池
電極反應(yīng)
電極材料
離子導(dǎo)體
電子導(dǎo)體
正極：銅片;負(fù)極：鋅片
正極：銅片;負(fù)極：鋅片
導(dǎo)線
導(dǎo)線
知識(shí)點(diǎn)一 原電池裝置的改造
原電池的構(gòu)成要素
還原劑-氧化反應(yīng)、氧化劑-還原反應(yīng)
電極反應(yīng)
基本要素
電極材料
進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移的場(chǎng)所
離子導(dǎo)體
內(nèi)電路，實(shí)現(xiàn)離子定向遷移
電子導(dǎo)體
外電路，實(shí)現(xiàn)電子定向轉(zhuǎn)移
知識(shí)點(diǎn)一 原電池裝置的改造
原電池的工作原理示意圖
知識(shí)點(diǎn)一 原電池裝置的改造
1．某原電池裝置如圖所示。下列有關(guān)敘述中正確的是(　　)
(鹽橋中裝有含瓊膠的KCl飽和溶液)
A．Fe作正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
B．工作一段時(shí)間后，兩燒杯中溶液pH均不變
C．負(fù)極反應(yīng)：2H＋＋2e－==H2↑
D．工作一段時(shí)間后，NaCl溶液中c(Cl－)增大
D
練一練
知識(shí)點(diǎn)一 原電池裝置的改造
1．加快氧化還原反應(yīng)的速率
（1）原理：在原電池中,氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)分別在兩極進(jìn)行,使溶液中粒子運(yùn)動(dòng)相互間的干擾減少,使反應(yīng)速率增大.
（2）應(yīng)用：實(shí)驗(yàn)室用鋅與稀硫酸反應(yīng)制氫氣時(shí)加入少量CuSO4溶液或常用粗鋅能使產(chǎn)生H2的速率加快.原因是粗鋅中的在雜質(zhì)和鋅.稀硫酸形成原電池,加快了鋅的腐蝕,使產(chǎn)生H2的速率加快.
知識(shí)點(diǎn)二 原電池原理的應(yīng)用
2.比較金屬活潑性強(qiáng)弱
兩種金屬分別作原電池的兩極時(shí)，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑
原理
一般原電池中，活潑金屬作負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，不活潑金屬正極，發(fā)生還原反應(yīng)
實(shí)例
A極溶解，B極上有氣泡產(chǎn)生。由原電池原理可知，金屬活動(dòng)性A>B
知識(shí)點(diǎn)二 原電池原理的應(yīng)用
4.設(shè)計(jì)原電池的一般思路
(1)將已知氧化還原反應(yīng)拆分成兩個(gè)半反應(yīng)
知識(shí)點(diǎn)二 原電池原理的應(yīng)用
氧化反應(yīng)：還原劑－ne－=氧化產(chǎn)物
還原反應(yīng)：氧化劑＋ne－==還原產(chǎn)物
正極反應(yīng)式＋負(fù)極反應(yīng)式→電池總反應(yīng)式
(2)根據(jù)總反應(yīng)式并結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)，找出正、負(fù)極材料及電解質(zhì)溶液。
知識(shí)點(diǎn)二 原電池原理的應(yīng)用
①電極材料的選擇：選活潑性較強(qiáng)的金屬作負(fù)極，活潑性較弱的金屬或能導(dǎo)電的惰性材料作正極。
②電解質(zhì)溶液的選擇：電解質(zhì)溶液一般要能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，可參照總反應(yīng)式選擇電解質(zhì)溶液。
以Fe＋CuSO4=FeSO4＋Cu為例。
知識(shí)點(diǎn)二 原電池原理的應(yīng)用
1.①在用鋅粒與稀鹽酸反應(yīng)制取氫氣時(shí),往往向反應(yīng)液中滴加幾滴硫酸 銅溶液,結(jié)果發(fā)現(xiàn)反應(yīng)加快,這是什么原因
提示:因?yàn)殇\與銅離子發(fā)生置換反應(yīng)生成了少量的銅單質(zhì),附在鋅的表面構(gòu)成了銅鋅原電池,從而加快反應(yīng)速率。
②若純鋅與粗鋅(含F(xiàn)e、C等)分別與同濃度的稀硫酸反應(yīng)制取H2,哪種方法產(chǎn)生H2的速率快
2. X、Y、Z、W四種金屬片進(jìn)入稀鹽酸中,用導(dǎo)線連接,可以組成原電池,實(shí)驗(yàn)結(jié)果如下圖所示:則四種金屬的活潑性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)開(kāi)_____________
Z>Y>X>W
活動(dòng)性：Z > Y
活動(dòng)性：Y > X
活動(dòng)性：Z > W
活動(dòng)性：X> W
練一練
知識(shí)點(diǎn)二 原電池原理的應(yīng)用
提示:粗鋅。粗鋅中Zn、Fe、C與稀硫酸形成原電池,加快了反應(yīng)速率。
【課 堂 小 結(jié)】
1．下列裝置中，電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)的是
A ． B． C． D．
D
隨 堂 訓(xùn) 練
2.控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I- 2Fe2＋＋I(xiàn)2 設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池。下列判斷錯(cuò)誤的是
A．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中的石墨電極為正極
B．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中的石墨電極上I-發(fā)生氧化反應(yīng)
C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)
D．電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙
中的石墨電極為負(fù)極
D
隨 堂 訓(xùn) 練
3.設(shè)計(jì)原電池裝置證明Fe3＋的氧化性比Cu2＋強(qiáng)。
（1）寫出能說(shuō)明氧化性Fe3＋大于Cu2＋的離子方程式：___________。
（2）若要將上述反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池，電極反應(yīng)式分別是：
①負(fù)極：___________
②正極：___________。
（3）畫出裝置圖，指出電極材料和電解質(zhì)溶液：
①不含鹽橋 ②含鹽橋
【答案】（1）2Fe3＋＋Cu=2Fe2＋＋Cu2＋
（2）Cu-2e-=Cu2＋ 2Fe3＋＋2e-=2Fe2＋
隨 堂 訓(xùn) 練(共21張PPT)
電解原理的應(yīng)用
1．了解電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用。
2．認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量?jī)?chǔ)存中的具體應(yīng)用。
*
習(xí)
學(xué)
目
標(biāo)
氯氣和燒堿是重要的化工原料。
Cl2
NaOH
工業(yè)上利用電解飽和食鹽水制氯氣和燒堿，稱為氯堿工業(yè)。
情 境 導(dǎo) 入
一、電解飽和食鹽水
C
C
NaCl溶液
陰極(+e-)
(-e-)陽(yáng)極
Na+
Cl-
OH-
H+ Na+
Cl- OH-
H+
>
>
電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式 產(chǎn)物
陽(yáng)極
陰極
總反應(yīng) ——
2H2O +2e-= H2↑+2OH-
Cl2
2Cl- - 2e- = Cl2↑
H2、NaOH
如何檢驗(yàn)？
Cl2:濕潤(rùn)的 淀粉-KI試紙
H2: 收集并點(diǎn)燃
NaOH: 酚酞
【思考】根據(jù)電解原理，分析使用惰性電極電解食鹽水時(shí)，如何制得氯氣和燒堿？
氯氣
氫氣
2Cl- +2H2O = Cl2↑+ H2↑+2OH-
知識(shí)點(diǎn)一 電解飽和食鹽水
副反應(yīng)：
Cl2 H2
NaOH
混合爆炸！
反應(yīng)!
飽和食鹽水
C
C
陰極
陽(yáng)極
Na+
Cl-
OH-
H+
氯氣
氫氣
NaOH
陽(yáng)極室
陰極室
陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子和水分子通過(guò),可阻止陰離子和氣體通過(guò)
作用：a. 防止Cl2和H2混合而引起爆炸;
b. 避免Cl2與NaOH反應(yīng)生成NaClO，影響NaOH的產(chǎn)量和質(zhì)量。
【思考】若不用離子交換膜，電解一段時(shí)間后，將電解液充分混合，能獲得何種物質(zhì)？
Cl2 + 2OH- = Cl- +ClO- + H2O
制取漂白液
【思考】此裝置是否能實(shí)現(xiàn)工業(yè)上大批量、安全穩(wěn)定生產(chǎn)氯氣和燒堿呢？
知識(shí)點(diǎn)一 電解飽和食鹽水
知識(shí)拓展
知識(shí)點(diǎn)一 電解飽和食鹽水
電 解 飽 和 食 鹽 水
液堿
濕氫氣
濕氯氣
NaOH
含氯漂白劑
Cl2
H2
HCl
有機(jī)合成
造紙
玻璃
肥皂
紡織
印染
有機(jī)合成
氯化物合成
農(nóng)藥
鹽酸
有機(jī)合成
金屬冶煉
氯堿工業(yè)產(chǎn)品及其應(yīng)用
知識(shí)點(diǎn)一 電解飽和食鹽水
1.在新冠肺炎疫情期間，“84”消毒液是環(huán)境消毒液之一。某學(xué)生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時(shí)，為使Cl2被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置。c、d都為石墨電極。
完成下列填空：
(1)a為電源的 (填“正”“負(fù)”“陰”或“陽(yáng)”，下同)極，c為電解池的 極。
負(fù)
陽(yáng)
(2)d電極的電極反應(yīng)式： ，
電解產(chǎn)生消毒液的總化學(xué)方程式為 。
2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
為充分混合反應(yīng)，下端產(chǎn)生Cl2，上端產(chǎn)生NaOH
練一練
知識(shí)點(diǎn)一 電解飽和食鹽水
電鍍
電鍍與生產(chǎn)生活
概念：利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金。
二、電鍍
知識(shí)點(diǎn)二 電鍍
目的：使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力，增加表面硬度和美觀。鍍層金屬一般是
在空氣或溶液中不易發(fā)生變化的金屬
(如鉻、鎳、銀、合金如黃銅)
材料 電極反應(yīng)式
陽(yáng)極
陰極
電鍍液 ——
請(qǐng)應(yīng)用電解原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案，在鐵釘上鍍銅。
Cu2+ +2e-＝Cu
Cu－2e-＝Cu2+
銅板
鐵釘
CuSO4溶液
銅板
(鍍件)
CuSO4溶液
電鍍過(guò)程中，電鍍液組分（如濃度、酸堿性）是否發(fā)生變化？
無(wú)需補(bǔ)充電鍍液
鐵釘
Cu2+ +2e－＝Cu
Cu－2e-＝Cu2+
知識(shí)點(diǎn)二 電鍍
黃銅礦
粗銅（含有鋅、鐵、鎳、銀、金、鉑等微量雜質(zhì)）
精銅
【思考】粗銅中含Cu約98.5%，還含有Fe、Ag、Au等雜質(zhì)，怎么用電解的方法得到純銅？請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)。
【資料】一般火法冶煉得到的粗銅中含有多種雜質(zhì)（如鋅、鐵、銀、金等），這種粗銅的導(dǎo)電性遠(yuǎn)不能滿足電氣工業(yè)的要求，如果用以制電線，就會(huì)大大降低電線的導(dǎo)電能力。因此必須利用電解的方法精煉粗銅。
知識(shí)點(diǎn)二 電鍍
*
陽(yáng)極
粗銅
CuSO4溶液
陰極
＋
－
Cu
Fe
Zn
Ni
Ag
Au
精銅
電解精煉銅原理
Cu2＋
Fe2＋
Zn2＋
Ni2＋
H＋
SO42－
Ag、Au
H＋
e-
e-
陰極：Cu2++2e- = Cu
【思考】電解一段時(shí)間后，Cu2+的濃度有何變化？
略減小，不斷補(bǔ)充CuSO4溶液
陽(yáng)極泥
【思考】陰極增重與陽(yáng)極減重相等嗎？
不相等
知識(shí)點(diǎn)二 電鍍
電解池、電解精煉池、電鍍池的比較
電解池 電解精煉池 電鍍池
定義
形成
條件
電極
名稱
電極
反應(yīng)
將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置。
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
陽(yáng)極：電源正極相連
陰極：電源負(fù)極相連
陽(yáng)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(yáng)極：不純金屬；
陰極：純金屬
陽(yáng)極：氧化反應(yīng)
陰極：還原反應(yīng)
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(yáng)極：鍍層金屬；
陰極：鍍件
陽(yáng)極：氧化反應(yīng)
陰極：還原反應(yīng)
知識(shí)點(diǎn)二 電鍍
練一練
2.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（ ）
（已知氧化性：Fe2+＜Ni2+＜Cu2+）
A.陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2+ + 2e- = Ni
B.電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等
C.電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2+ 和Zn2+
D.電解后，電解槽底部的陽(yáng)極泥中只有Cu和Pt
D
知識(shí)點(diǎn)二 電解規(guī)律
【思考】電解飽和食鹽水得不到單質(zhì)鈉，工業(yè)上是如何以氯化鈉為原料制備鈉的呢？
電冶金的本質(zhì)：Mn+ + ne- = M
(1)金屬鈉的制取(電解熔融氯化鈉)
2NaCl（熔融）=== 2Na ＋ Cl2↑
電解
陽(yáng)極: 2Cl-- 2e- = Cl2 ↑
陰極：2Na++ 2e- = 2Na
石墨電極
石墨電極
【思考】電解熔融NaCl的方法可制備金屬鈉，金屬M(fèi)g、Al如何制備呢？
二、電冶金
知識(shí)點(diǎn)三 電冶金
(2)電解熔融的氯化鎂：（制取金屬鎂）
陽(yáng)極：2Cl - －2e- = Cl2↑
陰極：Mg2+ + 2e- = Mg
總反應(yīng)：MgCl2(熔融) === Mg + Cl2 ↑
電解
陽(yáng)極：6O2- －12e- =3O2↑
陰極：4Al3+ + 12e- = 4Al
總反應(yīng)：2Al2O3(熔融) === 4Al + 3O2 ↑
電解
冰晶石
【思考】工業(yè)制取鎂，用的氯化鎂而不用氧化鎂？制取鋁時(shí)，用的是氧化鋁而不用
氯化鋁？
原因：因?yàn)檠趸V的熔點(diǎn)比氯化鎂高很多，能耗較高 ；氯化鋁是共價(jià)化合物，
共價(jià)化合物為分子晶體，不能電解。而氧化鋁是離子化合物，可電解。
助熔劑：冰晶石(Na3AlF6 六氟合鋁酸鈉)降低Al2O3的熔點(diǎn)
知識(shí)點(diǎn)三 電冶金
3.海水提鎂的最后一步是將氯化鎂電解獲取金屬鎂，下列有關(guān)該電解過(guò)程的敘述中，正確的是(　　)
A．兩個(gè)電極必須都用惰性電極
B．陽(yáng)極可以用金屬電極，陰極必須是惰性電極
C．電解熔融狀態(tài)的氯化鎂
D．電解氯化鎂的水溶液
C
練一練
知識(shí)點(diǎn)三 電冶金
電解原理的應(yīng)用
電鍍
電冶金
電鍍：
電解飽和食鹽水
陰極—待鍍金屬， 陽(yáng)極—鍍層金屬
陰極—精銅， 陽(yáng)極—粗銅
2Cl- - 2e- = Cl2↑
陽(yáng)極
陰極
2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-
點(diǎn)燃法檢驗(yàn)H2
酚酞溶液檢驗(yàn)堿性
濕潤(rùn)淀粉KI試紙
檢驗(yàn)Cl2
電解精煉銅
【課 堂 小 結(jié)】
1 ．依據(jù)下圖判斷，下列敘述正確的是(　　)
A．Ⅰ是原電池，Ⅱ是電鍍裝置
B．Ⅰ、Ⅱ裝置中鋅極上均發(fā)生氧化反應(yīng)
C．Ⅱ、Ⅲ裝置中，銅極均發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解
D．Ⅱ、Ⅲ裝置中Cu2＋ 濃度基本不變
A
隨 堂 訓(xùn) 練
2、關(guān)于下列各圖的說(shuō)法中，正確的是（ ）
A．①中陰極處能產(chǎn)生使?jié)駶?rùn)淀粉KI試紙變藍(lán)的氣體
B．②中待鍍鐵制品應(yīng)與電源正極相連
C．③中電子由b極流向a極
D．④中的離子交換膜可以避免生成的Cl2與NaOH溶液反應(yīng)
D
隨 堂 訓(xùn) 練
3.NaClO2(亞氯酸鈉)是常用的消毒劑和漂白劑，工業(yè)上可采用電解法制備，工作原理如圖所示。下列敘述正確的是( )
A.若直流電源為鉛酸蓄電池，則b極為Pb
B.陽(yáng)極反應(yīng)式為ClO2＋e－===
C.交換膜左側(cè)NaOH 的物質(zhì)的量不變，氣體X為Cl2
D.制備18.1 g NaClO2時(shí)理論上有0.2 mol Na＋由交換
膜左側(cè)向右側(cè)遷移
C
隨 堂 訓(xùn) 練(共22張PPT)
電解原理
1．認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。
2．了解電解池的工作原理，認(rèn)識(shí)電解在實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化和能量?jī)?chǔ)存中的具體應(yīng)用。
*
習(xí)
學(xué)
目
標(biāo)
Zn
Cu
CuCl2溶液
原電池中的能量轉(zhuǎn)化方式是什么？
化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能
電解過(guò)程中能量轉(zhuǎn)化方式又是什么呢？
情 境 導(dǎo) 入
1.電解池的定義
把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置
2.電解池的構(gòu)成條件
(1)直流電源
陰極:與電源負(fù)極相連 [還原反應(yīng)]
陽(yáng)極:與電源正極相連 [氧化反應(yīng)]
(2)陰、陽(yáng)電極
(3)電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)
(4)形成閉合回路
一、電解原理
知識(shí)點(diǎn)一 電解原理
通電前：
CuCl2
Cu2+
+
2Cl-
通電時(shí)：
向陰極遷移
向陽(yáng)極遷移
↑
2Cl-2e-=
Cl2
氧化反應(yīng)
放電順序
Cl- ＞ OH-
Cu2++2e-=Cu2+
還原反應(yīng)
Cu2+ ＞ H+
放電順序
H2O
H+
OH-
+
思考：電解CuCl2溶液生成Cu和Cl2的原理是什么？
總反應(yīng)：
↑
Cu2+ +2Cl- Cu + Cl2
電解
知識(shí)點(diǎn)一 電解原理
3.電解
使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液（熔融電解質(zhì)）而在陽(yáng)極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫做 電解。
電解過(guò)程可以看作外接電源提供的電能，借助電解池將還原劑的電子轉(zhuǎn)移給了氧化劑
知識(shí)點(diǎn)一 電解原理
②一定是電解質(zhì)溶液中陽(yáng)離子“爭(zhēng)”得電子
4.電解池電極放電順序
(1)陰極：得電子，還原反應(yīng)
①電極本身不參加反應(yīng)
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+ >H+（水）> Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
陽(yáng)離子在陰極上放電順序是：
陽(yáng)離子
知識(shí)點(diǎn)一 電解原理
②若為惰性電極，電解質(zhì)溶液中陰離子“爭(zhēng)”失電子
(2)陽(yáng)極：失電子，氧化反應(yīng)
①若為金屬（非惰性）電極，電極失電子
金屬在陽(yáng)極失電子被氧化成陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，陰離子不容易在電極上放電。
S 2->SO32->I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42-(等含氧酸根離子）>F-
陰離子的放電順序是：
石墨電極、金電極、鉑電極
陰離子
4.電解池電極放電順序
知識(shí)點(diǎn)一 電解原理
陽(yáng)極
陰極
氧
氣
銅
陽(yáng)極: 2H2O - 4e- = 4H+ +O2 ↑
陰極：2Cu2++ 4e- = 2Cu
CuSO4溶液
總反應(yīng)：2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
CuSO4 = Cu2+ + SO42-
H2 O H+ + OH-
練一練
下圖是電解硫酸銅溶液，請(qǐng)寫出電極反應(yīng)式
知識(shí)點(diǎn)一 電解原理
陽(yáng)極：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ與Ⅲ區(qū)：電解本身型 如CuCl2 、HCl
Ⅰ與Ⅳ區(qū)：放氫生堿型 如NaCl
Ⅱ與Ⅲ區(qū)：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3
Ⅱ與Ⅳ區(qū)：電解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH
陰極：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+ >（H+） >Al3+>Mg2+>Na+
知識(shí)點(diǎn)二 電解規(guī)律
陽(yáng)極：2H2O－4e－＝ 4H+ +O2↑
陰極：4H+ +4e－＝2H2 ↑
1.電解水型
（1）含氧酸
如電解H2SO4、HNO3等溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：
總反應(yīng)：2H2O O2↑ +2H2↑
電解
電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，若要恢復(fù)原來(lái)的濃度，只需加入一定量的水即可。
二、電解規(guī)律
知識(shí)點(diǎn)二 電解規(guī)律
陽(yáng)極： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑
陰極： 4H2O +4e－＝2H2 ↑+ 4OH－
電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，若要恢復(fù)原來(lái)的濃度，只需加入一定量的水即可。
如電解NaOH、KOH等溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：
總反應(yīng)：2H2O O2↑ +2H2↑
電解
（2）強(qiáng)堿
知識(shí)點(diǎn)二 電解規(guī)律
陽(yáng)極： 2H2O－4e－＝ 4H+ +O2↑
陰極： 4H2O +4e－＝2H2 ↑+ 4OH－
如電解Na2SO4、KCO3等溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：
總反應(yīng)：2H2O O2↑ +2H2↑
電解
（3）氫前金屬含氧酸鹽
電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)增大，若要恢復(fù)原來(lái)的濃度，只需加入一定量的水即可。
知識(shí)點(diǎn)二 電解規(guī)律
2.電解本身
電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)(通入一定量的HCl氣體)
陽(yáng)極： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑
陰極： 2H+ + 2e－＝ H2 ↑
（1）無(wú)氧酸
如電解鹽酸時(shí)其電極反應(yīng)式為：
總反應(yīng)：2HCl Cl2↑ + H2↑
電解
知識(shí)點(diǎn)二 電解規(guī)律
2.電解本身
電解后溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度，需加入一定量的溶質(zhì)(加入一定量的CuCl2固體)
陽(yáng)極： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑
陰極： Cu2+ + 2e－＝Cu
如電解CuCl2溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：
總反應(yīng)：CuCl2 Cl2↑ + Cu
電解
（2）氫后金屬無(wú)氧酸鹽
知識(shí)點(diǎn)二 電解規(guī)律
如電解CuSO4溶液、AgNO3溶液等。
陽(yáng)極： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑
陰極： 2Cu2+ +4e－＝2Cu
電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度，需加入一定量金屬氧化物。
電解CuSO4溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：
3.放氧生酸
氫后金屬含氧酸鹽
總反應(yīng)： 2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2↑ +2H2SO4
電解
知識(shí)點(diǎn)二 電解規(guī)律
4.放氫生堿
如電解NaCl、KCl、MgCl2 、AlCl3 溶液等。
電解后原溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)減小，若要恢復(fù)原來(lái)的組成和濃度，需通入一定量的HCl氣體。
陽(yáng)極 ： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑
陰極 ： 2H+ +2e－＝ H2 ↑
氫前金屬無(wú)氧酸鹽
總反應(yīng)：2NaCl+2H2O 2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
電解
電解NaCl溶液時(shí)其電極反應(yīng)式為：
知識(shí)點(diǎn)二 電解規(guī)律
練一練
2.電解CuCl2與NaCl的混合溶液(惰性電極)，陰極上和陽(yáng)極上最先析出的物質(zhì)為（ ）
A．H2和Cl2 B．Cu和Cl2
C．H2和O2 D．Cu和O2
B
知識(shí)點(diǎn)二 電解規(guī)律
【課 堂 小 結(jié)】
1.下列關(guān)于電解池的敘述中正確的是(　　)
A．電解池中的閉合回路僅由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成
B．電子從電源的負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向電解池的陽(yáng)極，從電解池的陰極經(jīng)導(dǎo)線流向電源的正極
C．在電解質(zhì)溶液中，陰離子向陰極移動(dòng)，陽(yáng)離子向陽(yáng)極移動(dòng)
D．相同時(shí)間內(nèi)，陽(yáng)離子在陰極上得到的電子數(shù)與陰離子在陽(yáng)極上失去的電子數(shù)相等
D
隨 堂 訓(xùn) 練
選項(xiàng) a極板 b極板 X電極 Z溶液
A 鋅 石墨 負(fù)極 CuSO4
B 石墨 石墨 負(fù)極 NaOH
C 銀 鐵 正極 AgNO3
D 銅 石墨 負(fù)極 CuCl2
2.如圖中X、Y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無(wú)色無(wú)味氣體放出。符合這一情況的是表中的( )
A
隨 堂 訓(xùn) 練
3.如圖所示的電解池中，a、b、c、d都是石墨電極，通電一段時(shí)間后，a、b、c、d各電極反應(yīng)式分別是：a：______________，b：________________，c：______________，d：__________________，并計(jì)算各電極生成的氣體或固體的物質(zhì)的量之比是___________。
Cu2＋＋2e－=Cu
4Ag＋＋4e－=4Ag
2H2O－4e－=O2↑＋4H＋
2∶2∶4∶1
2Cl－－2e－=Cl2↑
隨 堂 訓(xùn) 練(共21張PPT)
化學(xué)電源
1.了解和學(xué)習(xí)電池的分類、優(yōu)點(diǎn)及適用范圍。
2.了解幾類化學(xué)電源的構(gòu)造、原理。(重點(diǎn))
3.掌握原電池電極方程式及總反應(yīng)方程式的書寫。(難點(diǎn))
*
習(xí)
學(xué)
目
標(biāo)
各種化學(xué)電源
*
情 境 導(dǎo) 入
結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單
一次電池
反復(fù)使用
二次電池
連續(xù)工作
燃料電池
新型電池
電池的研發(fā)
判斷電池優(yōu)劣的主要標(biāo)準(zhǔn)
①比能量：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積所能輸出電能的多少，單位是(W·h)·kg－1或(W·h)·L－1。
②比功率：?jiǎn)挝毁|(zhì)量或單位體積所能輸出功率的大小，單位是W·kg－1或W·L－1。
③電池可儲(chǔ)存時(shí)間的長(zhǎng)短。
*
情 境 導(dǎo) 入
化學(xué)電源是將化學(xué)能變成電能的裝置。原電池是化學(xué)電源的雛形，常分為如下三類：
化學(xué)電源
一次電池
二次電池
燃料電池
又叫干電池，活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì))消耗到一定程度，就不能繼續(xù)使用了
又稱可充電電池或蓄電池，放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，可以重復(fù)使用
一種連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源，如氫氧燃料電池
*
情 境 導(dǎo) 入
*
普通鋅錳干電池是最早進(jìn)入市場(chǎng)的實(shí)用干電池。因其電解質(zhì)溶液用淀粉糊固定化，稱為干電池。
回顧普通鋅錳干電池
構(gòu)造示意圖
一次電池是放電后不可充電的電池
堿性干電池
銀鋅電池
主要反應(yīng)為：
Times
正極：2MnO2＋2H＋＋2e－===2MnO(OH)
知識(shí)點(diǎn)一 一次電池
分析普通鋅錳干電池長(zhǎng)期占據(jù)市場(chǎng)和現(xiàn)在逐漸被替代的可能原因。
A
Zn
石墨棒
NH4Cl
MnO2
NH4Cl
ZnCl2
單液電池
優(yōu)點(diǎn)：結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、價(jià)格低廉。
缺點(diǎn)：會(huì)發(fā)生自放電。
*
知識(shí)點(diǎn)一 一次電池
堿性鋅錳干電池結(jié)構(gòu)
金屬外殼
Zn粉和
KOH混合物
銅針
MnO2和
KOH混合物
堿性干電池
容量高，能大電流連續(xù)放電。還具有優(yōu)良的低溫性能、儲(chǔ)存性能和防漏性能。
*
知識(shí)點(diǎn)一 一次電池
*
電極活性物質(zhì):
Zn粉、高活性電解MnO2
電極材料：增大相對(duì)面積
離子導(dǎo)體:
高導(dǎo)電性的KOH溶液
減小電池內(nèi)阻
加快反應(yīng)速率
大電流
高電壓
普通電池與堿性鋅錳干電池的比較
知識(shí)點(diǎn)一 一次電池
*
正極：2MnO2 + 2e- + 2H2O 2MnO(OH) + 2OH-
正極
金屬外殼
離子型導(dǎo)電隔膜
負(fù)極
銅針
e-
Zn粉
KOH
混合物
MnO2
KOH
混合物
+
-
負(fù)極：Zn - 2e- + 2OH- Zn(OH)2
小結(jié) 一次電池
總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2H2O = 2MnO(OH)+Zn(OH)2
0
+4
+3
+2
資料：堿性干電池增大了正負(fù)極間的相對(duì)面積，用高導(dǎo)電性的氫氧化鉀溶液替代了氯化銨、氯化鋅溶液，鋅也變成粉末狀，同時(shí)采用了反應(yīng)活性更高的電解二氧化錳粉
知識(shí)點(diǎn)一 一次電池
*
二次電池又稱可充電電池或蓄電池，是一類放電后可以再充電而反復(fù)使用的電池。
回顧鉛蓄電池
鉛酸蓄電池的構(gòu)造示意圖
稀硫酸
鉛蓄電池優(yōu)點(diǎn)：
電壓穩(wěn)定、使用方便、
安全可靠、價(jià)格低廉
知識(shí)點(diǎn)二 二次電池
正極：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e- = PbSO4 + 2H2O
負(fù)極：Pb + SO42- - 2e- = PbSO4
總反應(yīng)：
1.鉛酸蓄電池
鉛酸蓄電池的構(gòu)造示意圖
總反應(yīng)：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O
鉛蓄電池的電極反應(yīng)物(Pb、PbO2)和放電后的產(chǎn)物(PbSO4)均以固體形式附著在電極材料表面。
Pb
PbSO4
負(fù)極
PbO2
PbSO4
正極
放
電
充
電
放
電
充
電
目的：使電極反應(yīng)物和產(chǎn)物富集在電極材料表面，充、放電時(shí)可以循環(huán)轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)電池重復(fù)使用。
知識(shí)點(diǎn)二 二次電池
*
負(fù)極 LixCy
電極 電極反應(yīng)
負(fù)極 嵌鋰石墨(______)：
正極 鈷酸鋰( )：
總反應(yīng)
LixCy
LixCy－xe－=xLi＋＋Cy
LiCoO2
Li1－xCoO2＋xLi＋＋xe－=LiCoO2
LixCy＋Li1－xCoO2 LiCoO2＋Cy
放電時(shí)，Li＋從石墨中脫嵌移向正極，嵌入鈷酸鋰晶體中，充電時(shí)，Li＋從鈷酸鋰晶體中脫嵌，由正極回到負(fù)極，嵌入石墨中。這樣在放電、充電時(shí)，鋰離子往返于電池的正極、負(fù)極之間完成化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化。
2.鋰離子電池
知識(shí)點(diǎn)二 二次電池
負(fù)極：2H2 - 4e- 4H+
正極：O2 + 4H+ + 4e- 2H2O
燃料電池是一種連續(xù)的將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電源。
稀硫酸
氫氧燃料電池工作原理示意圖
① 燃料和氧化劑連續(xù)的由外部供給，生成物不斷地被排出，可以連續(xù)不斷地提供電能。
② 電池內(nèi)部的電極材料和離子導(dǎo)體在工作過(guò)程中不發(fā)生改變，使燃料電池可以持續(xù)工作。
1.構(gòu)造與工作原理
氫氧燃料電池汽車
知識(shí)點(diǎn)三 燃料電池
能量轉(zhuǎn)換:所有的燃燒均為放熱反應(yīng)，若能量以電的形式向外釋放，則形成燃料電池，所以燃料電池的總方程式類似燃燒的總方程式，只不過(guò)條件不同而已。
理論上來(lái)說(shuō)，所有的燃燒反應(yīng)均可設(shè)計(jì)成燃料電池，所以燃料電池的燃料除氫氣外，還有烴、肼、甲醇、氨、煤氣等氣體或液體，且能量轉(zhuǎn)化率超過(guò)80%，由燃料電池組合成的發(fā)電站被譽(yù)為“綠色發(fā)電站”。
知識(shí)點(diǎn)三 燃料電池
第四步　最后據(jù)氫原子守恒配平H2O的化學(xué)計(jì)量數(shù)
2.燃料電池電極反應(yīng)式的書寫
第一步　確定生成物
故CH4的最終產(chǎn)物為CO32-和H2O；
第二步　確定價(jià)態(tài)變化及電子轉(zhuǎn)移
知識(shí)點(diǎn)三 燃料電池
燃料電池電極反應(yīng)式書寫的注意事項(xiàng)
(1)燃料電池的總反應(yīng)相當(dāng)于燃料的燃燒，書寫總反應(yīng)方程式時(shí)，要注意產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液是否發(fā)生反應(yīng)，若能反應(yīng)，電解質(zhì)溶液要寫在總反應(yīng)方程式中。
(2)燃料電池正極反應(yīng)的本質(zhì)是氧氣得電子發(fā)生還原反應(yīng)，
即O2＋4e－=2O2－，產(chǎn)生的O2－存在形式與電解質(zhì)溶液的酸堿性和電解質(zhì)的狀態(tài)有著密切的關(guān)系。
(3)書寫燃料電池的電極反應(yīng)式，一定要注意電解質(zhì)的酸堿性。堿性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)H＋；酸性溶液電極反應(yīng)式不能出現(xiàn)OH－。
知識(shí)點(diǎn)三 燃料電池
*
電池類型 原理 工藝及目的
一次電池
二次電池
燃料電池
原電池原理
加入隔膜分隔氧化劑與還原劑，減少電池自損耗。
原電池及
電解池原理
將相關(guān)活性物質(zhì)富集在電極材料表面，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)循環(huán)轉(zhuǎn)化。
原電池原理
燃料和氧化劑連續(xù)由外部提供，保持電極材料和離子導(dǎo)體穩(wěn)定，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)工作。
使用后的廢棄電池中含有大量的重金屬、酸和堿等有害物質(zhì)，隨處
丟棄會(huì)給土壤、水源等造成嚴(yán)重的污染。廢棄電池要進(jìn)行回收利用。
【課 堂 小 結(jié)】
*
1.下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是( )
A.氧化還原反應(yīng)所釋放的化學(xué)能，是化學(xué)電源的能量來(lái)源
B.化學(xué)電源中的負(fù)極材料不一定參加電極反應(yīng)
C.二次電池的充電和放電過(guò)程是可逆反應(yīng)
D.丟棄廢舊電池不但會(huì)污染環(huán)境，而且是資源的極大浪費(fèi)
C
隨 堂 訓(xùn) 練
2.電子表和電子計(jì)算器的電源通常用微型銀—鋅電池，其電極分別是Ag2O和Zn，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，總反應(yīng)式為
Ag2O＋H2O＋Zn=Zn(OH)2＋2Ag。下列說(shuō)法正確的是( )
A.Ag2O是正極，Zn是負(fù)極
B.Zn是正極，Ag2O是負(fù)極
C.工作時(shí)，電池負(fù)極區(qū)溶液pH增大
D.工作時(shí)，電子由Ag2O極經(jīng)外電路流向Zn極
A
隨 堂 訓(xùn) 練
4.將兩個(gè)鉑電極放置在KOH溶液中，然后分別向兩極通入CO和O2，即可產(chǎn)生電流，稱為燃料電池，下列敘述正確的是( )
①通入CO的電極為正極；
②正極的電極反應(yīng)式是O2＋2H2O＋4e－=4OH－；
③通入CO的電極反應(yīng)式是2CO＋O2－4e－=2CO2；
B
⑤放電時(shí)溶液中的陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng)；
⑥放電時(shí)溶液中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)。
A.①③⑤ B.②④⑥ C.④⑤⑥ D.①②③
隨 堂 訓(xùn) 練

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