原电池和电解池

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,*,*,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,*,*,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,*,*,原电池原理,1,探究点一原电池的工作原理,2,(1),电极反应式的书写,负极：,_,，电极反应式：,_,。,正极：,_,，电极反应式：,_,。,电池反应：,_,_,_,。,(2),电子移动方向,电子由,_,释放，经,_,沿导线流入,_,，电解质溶液中的,_,移向正极，在其表面得电子被,_,，形成一个闭合回路。,Zn,片,Cu,片,Zn,Cu,2,=Zn,2,Cu,负极,外电路,正极,阳离子,还原,3,1,原电池原理图解,4,以下装置不是原电池的请说明原因，是原电池的请写出电极反应式。,A,A,Zn C Zn Zn,稀,H,2,SO,4,CuSO,4,溶液,负极,Zn -2e =Zn,正极,2H+2e=H,2,- 2+,+ -,两极活泼性相同，尽管发生氧化还原反应，但不产生电流。,5,A,A,C,2,H,5,OH,稀H,2,SO,4,稀H,2,SO,4,不是电解质溶液。,没有形成闭合回路,Cu Zn,Zn Cu,6,2,、原电池的形成条件,(1)活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体）作电,极,。,(2)两电极插入电解质溶液中。,(3)形成闭合回路。（两电极外线用导线连接，可以接用电器,。,形成闭合回路也可以使用盐桥,）,构成前提：,两个电极中至少有一个可以和电解质溶液自发地发生氧化还原反应.,（,4,）氧化还原反应为放热反应。,7,1.成分,：,盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。,2.,作用：,可使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。,导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。,盐桥,8,练习,：,下列哪些装置能构成原电池？,CD,9,3,原电池电极的判断和电极方程式的书写,(1),原电池正负极的判断,PS:,在电解质溶液为氢氧化钠，两极分别为铝、镁时，铝做负极,镁做阳极。,10,2010,宁夏卷,根据图,20,5,可判断出下列离子方程式中错误的是,(,),A,11,探究点二化学电源,1,一次电池,碱性锌,锰干电池,电池反应：,Zn,2MnO,2,2H,2,O=2MnOOH,Zn(OH),2,负极：,_,，正极：,_,，电解质：,KOH,。,负极反应：,_,。,正极反应：,_,。,Zn,MnO,2,Zn,2OH,2e,=Zn(OH),2,12,13,3,燃料电池,(1),燃料电池与前几种电池的差别：氧化剂与还原剂在工作时,；反应产物,；能量转化率高,(,超过,80%),，普通的只有,30%,，有利于节约能源。,(2),氢氧燃料电池,酸性电解质,负极：,；,正极：,；,总反应：,。,不断补充,不断排出,碱性电解质,负极：,；,正极：,；,总反应：,。,14,1,二次电池和燃料电池的几个注意事项,(1),可充电电池,(,二次电池,),充电时，电池正极接电源正极，电池负极接电源负极。,(2),可充电电池,(,二次电池,),放电时负极发生氧化反应，充电时该极,(,阴极,),发生还原反应；放电时正极发生还原反应，充电时该极,(,阳极,),发生氧化反应。,(3),燃料电池的负极为通入燃料的一极，正极为通入助燃剂的一极,(,一般为氧气,),，电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。,15,2,新型电池的分析思路,以新型电池的研制开发为素材对原电池原理的考查高考命题的热点题型，涉及的主要问题有：,(1),正、负极的判断：发生失电子反应的电极是负极，发生得电子反应的电极是正极。,(2),电子的流向和电解质溶液中离子的流向：电流方向：“外电路：从正极流向负极；电源内电路：从负极流向正极。”原电池装置中，外电路电子流向与电流相反，从负极流向正极；电源内电路即电解质溶液，阳离子流向与电流相同，流向正极，阴离子流向与电流方向相反，流向负极。,16,例,2,2010,浙江卷,LiAl/FeS,电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：,2Li,FeS,2e,=Li,2,S,Fe,。,有关该电池的下列说法中，正确的是,(,),B,17,点评,新型电池以其命题背景或情景新颖为特点，往往具有时代感，给人以全新的感觉，但无论如何命题，其考查点都落脚于原电池原理上，该类试题难度不会很大。因此，解决该类试题时，首先不要被其陌生的方程式或情景吓倒，其次，要认真分析题意，找出有用的信息。本题容易忽视总反应方程式而错选,C,。燃料电池也是高考中常见的新试题背景，分析时要注意燃料一定在负极发生氧化反应，还要注意电极方程式的书写与介质的关系。,18,乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，电池总反应为,C,2,H,5,OH,3O,2,2CO,2,3H,2,O,，下列说法错误的是,(,),A,电池工作时，质子向电池的正极迁移,B,电池工作时，电流由,b,极沿导体流向,a,极,C,a,为负极，电极反应式是,C,2,H,5,OH+3H,2,O+12e,-,=2CO,2,+12H,+,D,b,为正极，电极反应式是,4H,+,+O,2,+4e,-,=2H,2,O,C,19,探究点三金属的腐蚀与防护,【,知识梳理,】,1,金属腐蚀,(1),定义：金属与周围的气体,(,或液体,),发生,反应而引起损耗的现象。,(2),本质：金属原子,而被氧化,(3),氧化还原,失电子,化学腐蚀,电化学腐蚀,20,牺牲阳极保护法,2,金属的防护方法,(1),加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。,(2),电化学防护,原电池原理。,(,阴极,),：被保护的金属设备。,(,阳极,),：比被保护的金属活泼的金属。,电解原理。,：被保护的金属设备。,：惰性电极。,正极,负极,外加电流阴极保护法,阴极,阳极,21,水泥,玻璃,条件,金属在较强的酸性溶液中,金属在中性或酸性,很弱的溶液中,电极,反应,负极,(Fe),：,Fe,2e,Fe2,正极,(C),：,2H,2e,H,2,负极,(Fe),：,2Fe,4e,2Fe,2,正极,(C),：,2H,2,O,O,2,4e,4OH,发生,情况,相对较少,腐蚀速率一般较快,非常普遍,腐蚀速率一般较慢,联系,两种腐蚀常相继发生，吸氧腐蚀为主,1,析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较,22,2.,金属腐蚀的快慢顺序,一般来说可用下列原则进行判断：,(1),电解原理引起的腐蚀,(,金属作阳极,),原电池原理引起的腐蚀,化学腐蚀,有防护措施的腐蚀。,(2),对同一金属来说：强电解质溶液中的腐蚀,弱电解质溶液中的腐蚀,非电解质溶液中的腐蚀。,(3),对同一电解质溶液来说：一般浓度越大，金属的腐蚀越快。,23,例,3,2010,上海卷,铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质，某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中,(,如图,20,7,所示,),。数天后，他观察到的现象是,(,),A,铁屑不生锈，试管内液面上升,B,铁屑不生锈，试管内液面高度不变,C,铁屑生锈，试管内液面上升,D,铁屑生锈，试管内液面高度不变,图,20,7,C,24,如图,20,8,所示装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有,pH,4,的雨水和生铁片。观察：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是,(,),C,25,电解池,26,探究点一氯气的性质,【,知识梳理,】,1,电解：电流通过电解质溶液,(,或熔融电解质,),而在阴、阳两极引起,_,反应的过程。正确理解电解的概念应注意以下三点：电解质溶液导电的过程就是,_,的过程；电解是非自发地将,_,能转化为,_,能；电流是,_,流电。,氧化还原,电解,电,化学,直,27,2,电解池：把电能转化为化学能的装置。,(1),电解池的构成条件,(,见图,21,1),：,外加直流电源；,与电源相连的两个电极；,电解质溶液或熔化的电解质。,(2),电极名称和电极材料,电极名称,阳极：接电源正极的为阳极，发生,_,反应；,阴极：接电源负极的为阴极，发生,_,反应。,电极材料,惰性电极：,C,、,Pt,、,Au,等，仅导电，不参与反应；,活性电极：,Fe,、,Cu,、,Ag,等，既可以导电，又可以参与电极反应。,图,21,1,氧化,还原,28,【,要点深化,】,1,电解原理图解,29,2,离子放电顺序,(1),阳极：活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。,惰性材料作电极,(Pt,、,Au,、石墨等,),时：溶液中阴离子的放电顺序,(,由易到难,),是：,S,2,I,Br,Cl,OH,含氧酸根离子。,(2),阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。,阳离子在阴极上的放电顺序是：,Ag,Fe,3,Cu,2,H,Fe,2,Zn,2,Al,3,Mg,2,Na,。,30,例,1,2010,全国卷,图,21,3,是一个用铂丝作电极，电解稀的,MgSO,4,溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。,(,指示剂的,pH,变色范围：,6.8,8.0,，酸色,红色，碱色,黄色,),回答下列问题：,(1),下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是,_(,填编号,),；,A,管溶液由红变黄,B,管溶液由红变黄,A,管溶液不变色,B,管溶液不变色, ,31,用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，,有爆鸣声，管口有蓝色火焰,(2),写出,A,管中发生反应的反应式：,_,_,；,(3),写出,B,管中发生反应的反应式：,_,_,；,(4),检验,a,管中气体的方法是,_,_,；,32,(5),检验,b,管中气体的方法是,_,_,；,用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星,的木条伸入试管内会复燃,(6),电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内，观察到的现象是,_,；,溶液呈红色，白色沉淀溶解,(,或大部分溶解,),点评,有关电解的试题关键是弄清电解的原理：阴、阳两极及两极发生的反应。本题容易忽视阴极反应的后续反应，即生成的氢氧根离子与原溶液中的镁离子生成沉淀。下面的变式题则对电解原理及应用做了较全面的考查。,33,变式题,下列叙述错误的是,(,),A.,钢铁表面发生吸氧腐蚀时，钢铁表面水膜的,pH,增大,B.,电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解的铜的质量比阴极析出的铜的质量少,C.,在镀件上电镀锌，用锌作阳极,D.,工作时，在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子过程,D,34,探究点二电解规律,【,知识梳理,】,项目,物质,类别,代表物,被电解,物质,阴极,产物,阳极,产物,电解方程式,浓度变化,pH,溶液复原,加入物质,电解类型,含氧酸,H,2,SO,4,H,2,O,电解,水型,可溶性碱,NaOH,H,2,O,活泼金属,含氧酸盐,Na,2,SO,4,H,2,O,不变,无氧酸,HCl,HCl,电解,自身型,不活泼金属,无氧酸盐,CuCl,2,CuCl,2,活泼金属,无氧酸盐,NaCl,NaCl,H,2,O,NaCl,浓度减小，,有,NaOH,生成,放氢生碱型,不活泼金属,含氧酸盐,CuSO,4,CuSO,4,H,2,O,CuSO,4,浓度减小，,有,H,2,SO,4,生成,放氧生,酸型,增大,降抵,增大,升高,增大,H,2,O,减小,升高,减小,升高,升高,降低,CuO,35,【,要点深化,】,离子的放电顺序与电解规律的关系,如果金属做阳极,(,除金、铂外,),，金属优先失去电子形成对应的金属阳离子进入溶液，电解质溶液中的阴离子不失电子。如果阳极为惰性电极，则两极按照下列顺序放电：,实验室制取、收集纯净干燥,Cl,2,的装置如下,36,离子区域,电解类型,溶液酸碱性变化规律,实例,与,区,电解质本身被电解,溶液变稀，酸碱性变化根据具体溶质而定,CuCl,2,、,HCl,与,区,电解质和水被电解,碱性增强,NaCl,与,区,电解质和水被电解,酸性增强,CuSO,4,、,AgNO,3,与,区,电解水型,溶液被浓缩，酸碱性变化根据具体溶质而变,Na,2,SO,4,、,H,2,SO,4,、,NaOH,37,例,2,在如图,21,4,所示的装置中，电极均为石墨电极，通电一段时间后，发现,a,电极附近溶液呈红色，甲、乙两池中溶液的,pH,均减小，而和两极电极产物的物质的量之比为,12,，则下表中各组物质的水溶液符合上述条件的是,(,),图,21,4,C,A,B,C,D,甲,KOH,H,2,SO,4,CuSO,4,NaNO,3,乙,CuSO,4,AgNO,3,HNO,3,HCl,38,变式题,将,0.3 mol NaCl,和,0.1 mol H,2,SO,4,溶于一定量的水中配成溶液，用石墨作电极电解该溶液时，根据电极产物，可分为三个阶段，下列说法正确的是,(,),阴极始终只析出,H,2,第一阶段相当于电解,NaCl,溶液,第一阶段相当于电解,HCl,溶液,第二阶段相当于电解,NaCl,溶液,第二阶段相当于电解,HCl,溶液,第三阶段相当于电解,Na2SO4,溶液,A,B,C,D,A,39,探究点三电解原理的应用,【,知识梳理,】,电解食盐水,电解,NaCl(,熔融,),电镀锌,电解精炼铜,装置示,意图,略,阴极反应,Zn,2,2e,Zn,_ (,精铜,),阳极反应,_(,粗铜,),电解总,反应,2NaCl_,无,无,说明,(1),阴极室与阳极室应用隔膜分开,(2),食盐水需经净化，除去,Mg,2,、,Ca,2,、,SO,等离子,电解法冶炼金属常见的有：,Na,、,Mg,、,Al,，用的分别是熔融,NaCl,、熔融,MgCl,2,、熔融,Al,2,O,3,(1)_,必须作阴极,(2)_,作阳极,(3),用含,_,的溶液作电镀液,(1)_,作阳极，溶解下来,(2)_,作阴极,(3),电解质溶液常用,_,40,1,原电池与电解池的区别与联系,原电池,电解池,能量,转化,化学能电能,电能化学能,反应,特征,自发进行的反应,非自发进行的反应,电极,名称,由电极本身决定,负极：相对较活泼金属,正极：相对不活泼金属,(,或非金属,),由电源决定,阴极：与负极相连,阳极：与正极相连,电极,反应,负极：氧化反应,正极：还原反应,阴极：还原反应,阳极：氧化反应,装置,特征,无电源，两极不同,有电源，两极可以相同，也可以不同,41,原电池,电解池,电子,流向,溶液中,离子,流向,阴离子负极，阳离子正极,阴离子阳极，阳离子阴极,举例,Zn,CuSO,4,=Cu,ZnSO,4,联系,两者均发生氧化还原反应,42,2.,电化学的有关计算,(1),原电池和电解池的计算包括：两极产物的定量计算、溶液,pH,的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等。,(2),计算方法,根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。,根据总反应式计算：先写出电极反应式再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。,根据关系式计算：依据得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。,43,例,3,2010,海南卷改编,利用电解法可将含有,Fe,、,Zn,、,Ag,、,Pt,等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是,(,),电解时以精铜作阳极,电解时阴极发生还原反应,粗铜连接电源负极，其电极反应是,Cu,2e,Cu,2,电解后，电解槽底部会形成含少量,Ag,、,Pt,等金属的阳极泥,A,B,C,D,B,44,变式题,B,45,