_化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化

1、 原原 電電 池池第九章第九章 電化學(xué)基礎(chǔ)電化學(xué)基礎(chǔ) 一、原電池的結(jié)構(gòu)及工作原理一、原電池的結(jié)構(gòu)及工作原理1. 1.原電池是原電池是_的裝置的裝置. . 原電池反應(yīng)的本質(zhì)是原電池反應(yīng)的本質(zhì)是_將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 氧氧 化化 還還 原原 反應(yīng)反應(yīng). . 2. 2. 工作原理（以工作原理（以CuZnCuZn原電池為例）原電池為例）(1).(1).當(dāng)電解質(zhì)溶液為當(dāng)電解質(zhì)溶液為CuSOCuSO4 4溶液時(shí)：溶液時(shí)：負(fù)極是負(fù)極是_極，正極是極，正極是_極，極，負(fù)極反應(yīng)為負(fù)極反應(yīng)為_，其電極反應(yīng)為其電極反應(yīng)為_,._,.(2).(2).電子的移動(dòng)方向?yàn)椋弘娮拥囊苿?dòng)方向?yàn)椋?。電流的移動(dòng)方

2、向?yàn)椋弘娏鞯囊苿?dòng)方向?yàn)椋?。 ZnZnZn Zn 2e 2e - - = Zn = Zn 2+2+CuCuCu2+2+ +2e +2e- - =Cu=Cu負(fù)極負(fù)極正極正極正極正極負(fù)極負(fù)極(3).(3).離子的移動(dòng)方向?yàn)椋宏?yáng)離子移向離子的移動(dòng)方向?yàn)椋宏?yáng)離子移向 。陰離子移向陰離子移向 。正極正極負(fù)極負(fù)極二、形成原電池的條件二、形成原電池的條件（可以）（可以）（可以可以）（可以可以）（不可以不可以）形成條件一：形成條件一：活潑性不同的兩個(gè)電極活潑性不同的兩個(gè)電極：負(fù)極負(fù)極:較活較活 潑的金屬潑的金屬.正極正極:較不活潑的金屬、石墨等較不活潑的金屬、石墨等.（可以可以）（不可以不可以）形成條件二：電

3、極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中形成條件二：電極需插進(jìn)電解質(zhì)溶液中.形成條件三：有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)形成條件三：有自發(fā)的氧化還原反應(yīng).（不可以不可以）形成條件四：必須形成閉合回路形成條件四：必須形成閉合回路.鹽橋的作用：鹽橋的作用： 使使ClCl- -向鋅鹽方向移動(dòng)向鋅鹽方向移動(dòng), ,K K+ +向銅鹽方向移動(dòng)向銅鹽方向移動(dòng), ,使使ZnZn鹽鹽和和CuCu鹽溶液一直保持電中鹽溶液一直保持電中性性, ,從而使電子不斷從從而使電子不斷從ZnZn極流向極流向CuCu極。極。裝置裝置1 1中還原劑中還原劑ZnZn與氧化劑與氧化劑CuCu2+2+直接接觸，易造成能量損耗；裝直接接觸，易造成能量損耗；裝置置2 2能

4、避免能量損耗；能避免能量損耗；1.X1.X、Y Y兩種金屬用導(dǎo)線連接置于稀兩種金屬用導(dǎo)線連接置于稀H H2 2SOSO4 4中，發(fā)現(xiàn)中，發(fā)現(xiàn)X X極極 溶解，溶解，Y Y極上有氣泡產(chǎn)生，則極上有氣泡產(chǎn)生，則X X、Y Y的活動(dòng)性誰(shuí)強(qiáng)？的活動(dòng)性誰(shuí)強(qiáng)？X X的金屬性強(qiáng)的金屬性強(qiáng)三、原電池原理的應(yīng)用三、原電池原理的應(yīng)用比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱. .2.2.下列裝置中四塊相同的下列裝置中四塊相同的ZnZn片，放置一段時(shí)間后腐蝕片，放置一段時(shí)間后腐蝕速率由慢到快的順序是速率由慢到快的順序是比較金屬腐蝕的快慢比較金屬腐蝕的快慢. .三、原電池原理的應(yīng)用三、原電池原理的應(yīng)用1 1、比較金屬活動(dòng)性

5、強(qiáng)弱、比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱. .2 2、比較金屬腐蝕的快慢、比較金屬腐蝕的快慢. .下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是下列制氫氣的反應(yīng)速率最快的是( )( )C.C.粗鋅和粗鋅和 1mol/L 1mol/L 鹽酸鹽酸A.A.純鋅和純鋅和1mol/L 1mol/L 硫酸硫酸B.B.純鋅和純鋅和18 mol/L 18 mol/L 硫酸硫酸D.D.粗鋅和粗鋅和1mol/L 1mol/L 硫酸的反應(yīng)中加入幾滴硫酸的反應(yīng)中加入幾滴CuSOCuSO4 4溶液溶液D D 3 3、金屬的防護(hù)、金屬的防護(hù)加快氧化還原反應(yīng)的快慢加快氧化還原反應(yīng)的快慢負(fù)極負(fù)極正極正極Zn-2e-=Zn2+2H+ +2e-=H2還原劑還原劑

6、(Zn)失去電失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)子，發(fā)生氧化反應(yīng)氧化劑氧化劑(H+)在銅在銅極上得到電子，極上得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)發(fā)生還原反應(yīng)還原劑失去的還原劑失去的電子從鋅極流電子從鋅極流出出流入銅極流入銅極.經(jīng)外電路經(jīng)外電路Zn2+H+電流方向電流方向SO42-根據(jù)電極材料判斷根據(jù)電極材料判斷ZnCu稀硫酸稀硫酸ZnFeA稀硫酸稀硫酸CZnFeCA稀硫酸稀硫酸A稀硫酸稀硫酸A負(fù)極負(fù)極: 較活潑的金屬較活潑的金屬正極正極: 較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體較不活潑的金屬或非金屬導(dǎo)體-+-+-+-+考點(diǎn)考點(diǎn)1-1-電極的判斷電極的判斷根據(jù)電子或電流流動(dòng)方向判斷（外電路）：根據(jù)電子或電流流動(dòng)方向判斷（外電路）：

7、電子從負(fù)極流出電子從負(fù)極流出 沿導(dǎo)線沿導(dǎo)線 流入正極流入正極電流從正極流出電流從正極流出 沿導(dǎo)線沿導(dǎo)線 流入負(fù)極流入負(fù)極根據(jù)離子的定向移動(dòng)方向（內(nèi)電路）根據(jù)離子的定向移動(dòng)方向（內(nèi)電路）陽(yáng)離子向正極移動(dòng)陽(yáng)離子向正極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)根據(jù)電極反應(yīng)判斷根據(jù)電極反應(yīng)判斷失電子的反應(yīng)失電子的反應(yīng)氧化反應(yīng)氧化反應(yīng)負(fù)極負(fù)極得電子的反應(yīng)得電子的反應(yīng)還原反應(yīng)還原反應(yīng)正極正極結(jié)合參考資料結(jié)合參考資料151頁(yè)頁(yè)考點(diǎn)考點(diǎn)2-2-電極方程式的書寫電極方程式的書寫（1）一原則：遵循原子守恒、電荷守恒）一原則：遵循原子守恒、電荷守恒（2）三步驟：）三步驟：步驟一：寫出總反應(yīng)式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移步驟一：寫出總反

8、應(yīng)式，標(biāo)出電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目的方向和數(shù)目步驟二：找出正負(fù)極，并分析溶液的酸步驟二：找出正負(fù)極，并分析溶液的酸堿性堿性步驟三：步驟三：寫電極反應(yīng)式寫電極反應(yīng)式負(fù)極：還原劑負(fù)極：還原劑ne-= 氧化產(chǎn)物氧化產(chǎn)物正極：氧化劑正極：氧化劑 +ne- = 還原產(chǎn)物還原產(chǎn)物以以CuZn稀硫酸原電池為例稀硫酸原電池為例考點(diǎn)考點(diǎn)2-2-電極方程式的書寫電極方程式的書寫（3）三技巧：）三技巧：技巧一：電極反應(yīng)如較難書寫，可先寫出較技巧一：電極反應(yīng)如較難書寫，可先寫出較易的電極反應(yīng)，再用總反應(yīng)減去較易電極反易的電極反應(yīng)，再用總反應(yīng)減去較易電極反應(yīng)即得較難的電極反應(yīng)。應(yīng)即得較難的電極反應(yīng)。如如151問題思考問題思

9、考2技巧二：溶液酸堿性不同，技巧二：溶液酸堿性不同，O、H元素的寫法元素的寫法不同。不同?！舅芤褐袩o水溶液中無O2-；酸性溶液中不出現(xiàn)；酸性溶液中不出現(xiàn)OH-；堿性溶液中不出現(xiàn)；堿性溶液中不出現(xiàn)H+】技巧三：要注意電極產(chǎn)物與電解質(zhì)是否反應(yīng)技巧三：要注意電極產(chǎn)物與電解質(zhì)是否反應(yīng)以氫氧燃料電池（稀硫酸或氫氧化鈉為介質(zhì)）為例以氫氧燃料電池（稀硫酸或氫氧化鈉為介質(zhì)）為例練習(xí)：練習(xí)：1、寫出甲烷氧氣燃料電池（稀硫酸或氫氧化鈉為介、寫出甲烷氧氣燃料電池（稀硫酸或氫氧化鈉為介質(zhì)）的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)質(zhì)）的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)2、寫出以、寫出以Al、Mg和氫氧化鈉溶液組成原電池的電極反應(yīng)和和氫氧化鈉溶液組成原

10、電池的電極反應(yīng)和總反應(yīng)?？偡磻?yīng)。已知氧化還原反應(yīng)已知氧化還原反應(yīng):Fe+2FeCl:Fe+2FeCl3 3 =3FeCl=3FeCl2 2, ,利用這一反應(yīng)利用這一反應(yīng)設(shè)計(jì)一個(gè)原電池設(shè)計(jì)一個(gè)原電池, ,畫出示意圖畫出示意圖, ,標(biāo)出電極材料標(biāo)出電極材料, ,電解質(zhì)溶電解質(zhì)溶液液, ,寫出電極反應(yīng)式。寫出電極反應(yīng)式。AFeC正正 極：極：負(fù)負(fù) 極極：總反應(yīng)：總反應(yīng)：Fe-2eFe-2e- -FeFe2+2+2Fe2Fe3+3+2e+2e- - 2Fe2Fe2+2+2Fe2Fe3+3+Fe+Fe3Fe3Fe2+2+FeCFeCl3AFeCl2FeCl3三、原電池的設(shè)計(jì)三、原電池的設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)原電池的思

11、路設(shè)計(jì)原電池的思路:1 1、還原劑和氧化產(chǎn)物為、還原劑和氧化產(chǎn)物為負(fù)極負(fù)極的半電池的半電池2 2、氧化劑和還原產(chǎn)物為、氧化劑和還原產(chǎn)物為正極正極的半電池的半電池3 3、根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液、根據(jù)電極反應(yīng)確定合適的電極材料和電解質(zhì)溶液外電路外電路用導(dǎo)線連通用導(dǎo)線連通, ,可以接用電器，可以接用電器，內(nèi)電路內(nèi)電路是將電極浸是將電極浸入電解質(zhì)溶液中入電解質(zhì)溶液中, ,并通過并通過鹽橋鹽橋溝通內(nèi)電路溝通內(nèi)電路4 4、畫出裝置示意圖、畫出裝置示意圖三、原電池的設(shè)計(jì)三、原電池的設(shè)計(jì)練習(xí)：練習(xí)：1 1、利用、利用Fe+CuFe+Cu2+2+=Fe=Fe2+2+Cu+Cu設(shè)計(jì)一個(gè)原電池設(shè)

12、計(jì)一個(gè)原電池, ,畫出畫出示意圖示意圖, ,寫出電極反應(yīng)。寫出電極反應(yīng)。負(fù)極：負(fù)極：Fe 2e- =Fe2+ 正極：正極：Cu2+ +2e- =Cu CuFeCuSO4FeSO4FeCuCuSO4A AB BC CD D正極正極ZnZnCuCuCuCuFeFe負(fù)極負(fù)極CuCuZnZnZnZnZnZn電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液CuClCuCl2 2H H2 2SOSO4 4CuSOCuSO4 4HClHCl3.Cu3.Cu、FeFe作兩極，濃硝酸作電解質(zhì)溶液的原電池中：作兩極，濃硝酸作電解質(zhì)溶液的原電池中：.Cu.Cu作作_極極, , .Fe.Fe作作_極極電極反應(yīng)式是：負(fù)極電極反應(yīng)式是：負(fù)極_ 正極

13、正極_總反應(yīng)式是：總反應(yīng)式是：_負(fù)負(fù)正正CuCu-2e-2e- -=Cu=Cu2+2+ 2NO2NO3 3- -+4H+4H+ +2e+2e- -=2NO=2NO2 2 +2H+2H2 2O OCu+4HNOCu+4HNO3 3( (濃濃)=Cu(NO)=Cu(NO3 3) )2 2+2NO+2NO2 2 +2H+2H2 2O O以以Al、Mg和氫氧化鈉溶液組成原電池：和氫氧化鈉溶液組成原電池：電極反應(yīng)為：（負(fù)極）電極反應(yīng)為：（負(fù)極）Ale- +OH- = AlO2- + H2O （正極）（正極）H2O +e- = OH-2根據(jù)金屬材料的相對(duì)活潑性判斷電極的正負(fù)時(shí)，根據(jù)金屬材料的相對(duì)活潑性判斷

14、電極的正負(fù)時(shí)，還應(yīng)考慮電解質(zhì)的酸堿性和特性。還應(yīng)考慮電解質(zhì)的酸堿性和特性。燃料電池燃料電池化學(xué)電池一次電池燃料電池二次電池活性物質(zhì)消耗到一定程度就不能再用了。也叫干電池放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生。又稱充電電池或蓄電池。連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的電池堿性鋅錳電池堿性鋅錳電池普通普通鋅錳鋅錳干電池干電池鋅銀紐扣電池鋅銀紐扣電池鉛蓄電池鉛蓄電池鋰離子電池鋰離子電池銀鋅蓄電池銀鋅蓄電池氫氧燃料、甲烷燃?xì)溲跞剂稀⒓淄槿剂想姵仉姵?、甲醇料電池電池、甲醇燃料電池等燃料電池?.1.銀鋅鈕扣電池銀鋅鈕扣電池. . 鈕扣電池鈕扣電池: :不銹鋼制成一個(gè)不銹鋼制成一個(gè)由正極殼和負(fù)極蓋組成

15、的小圓盒由正極殼和負(fù)極蓋組成的小圓盒, ,盒內(nèi)靠正極一端填充由盒內(nèi)靠正極一端填充由AgAg2 2O O和少和少量石墨組成的正極活性材料量石墨組成的正極活性材料, ,負(fù)負(fù)極蓋一端填充鋅汞合金作負(fù)極活極蓋一端填充鋅汞合金作負(fù)極活性材料性材料, ,電解質(zhì)溶液為濃電解質(zhì)溶液為濃KOHKOH溶液溶液, ,電池內(nèi)電池內(nèi)ZnZn的氧化產(chǎn)物為的氧化產(chǎn)物為Zn(OH)Zn(OH)2 2. .負(fù)極：負(fù)極：Zn+ 2OHZn+ 2OH- - -2e-2e- - =Zn(OH)=Zn(OH)2 2 正極正極 ： AgAg2 2O+HO+H2 2O+2eO+2e- -=2Ag+2OH=2Ag+2OH- - 總反應(yīng)式總反

16、應(yīng)式 ：Zn+AgZn+Ag2 2O+HO+H2 2O=Zn(OH)O=Zn(OH)2 2+2Ag+2Ag2.2.干電池干電池( (堿性鋅錳電池）堿性鋅錳電池）. .2Zn+2MnO2Zn+2MnO2 2+2H+2H2 2O = Zn(OH)O = Zn(OH)2 2 + 2MnOOH+ 2MnOOH負(fù)極負(fù)極( (鋅筒鋅筒) )：Zn-2eZn-2e- - + 2OH+ 2OH- - = Zn(OH)= Zn(OH)2 2正極正極( (石墨石墨) ) ： 2H2H2 20+2MnO0+2MnO2 2 +2e +2e- - =2MnOOH +2OH=2MnOOH +2OH- -3.3.二次電池二

17、次電池-鉛蓄電池鉛蓄電池. .(1)(1)正負(fù)極材料和電解液正負(fù)極材料和電解液. .正極正極:PbO:PbO2 2負(fù)極負(fù)極:Pb:Pb(2)(2)工作機(jī)制工作機(jī)制. .電解質(zhì)電解質(zhì):H:H2 2SOSO4 4溶液溶液 鉛蓄電池為典型的可充電電池鉛蓄電池為典型的可充電電池, ,其電極反應(yīng)分為放電和充其電極反應(yīng)分為放電和充電兩個(gè)過程電兩個(gè)過程. .放電過程總反應(yīng)放電過程總反應(yīng):Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4=2PbSO=2PbSO4 4+2H+2H2 2O O Pb + SOPb + SO4 42-2- -2e -2e- - =PbSO =PbSO4 4 正極正極:

18、PbOPbO2 2 + 4H + 4H+ +SO+SO4 42-2- +2e +2e- - =PbSO =PbSO4 4 +2H +2H2 2O O負(fù)極負(fù)極:放電過程為原電池放電過程為原電池充電過程充電過程-電解電解PbSOPbSO4 4+2e+2e- -=Pb+SO=Pb+SO4 42-2- 陰極陰極( (接電源負(fù)極接電源負(fù)極):):陽(yáng)極陽(yáng)極(接電源正極接電源正極):PbSOPbSO4 4+2H+2H2 2O-2eO-2e- -=PbO=PbO2 2+4H+4H+ +SO+SO4 42-2-充電過程總反應(yīng)：充電過程總反應(yīng)：2PbSO2PbSO4 4+2H+2H2 2O=Pb+PbOO=Pb+

19、PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4鉛蓄電池的充放電過程：鉛蓄電池的充放電過程：Pb+PbOPb+PbO2 2+2H+2H2 2SOSO4 4 2PbSO 2PbSO4 4+2H+2H2 2O O放電放電充電充電如何判斷鉛蓄電池是否需要充電？如何判斷鉛蓄電池是否需要充電？根據(jù)硫酸密度的大小進(jìn)行判斷根據(jù)硫酸密度的大小進(jìn)行判斷. .(3)(3)優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)析優(yōu)缺點(diǎn)簡(jiǎn)析. .缺點(diǎn)：缺點(diǎn)： 比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境比能量低、笨重、廢棄電池污染環(huán)境. .優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、可重復(fù)使用、電壓穩(wěn)定、使用方便、安全可靠、價(jià)格低廉價(jià)格低廉. .3.3.鋰電池也叫鋰

20、離子電池鋰電池也叫鋰離子電池 鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金鋰電池是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料、為負(fù)極材料、使用非水電解質(zhì)溶液使用非水電解質(zhì)溶液的的電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大電池。最早出現(xiàn)的鋰電池來自于偉大的發(fā)明家愛迪生。的發(fā)明家愛迪生。 由于鋰金屬的化學(xué)特性非?；顫娪捎阡嚱饘俚幕瘜W(xué)特性非常活潑,使得鋰金屬的加工、保存、使用使得鋰金屬的加工、保存、使用,對(duì)環(huán)對(duì)環(huán)境要求非常高。所以境要求非常高。所以,鋰電池長(zhǎng)期沒有鋰電池長(zhǎng)期沒有得到應(yīng)用。得到應(yīng)用。 隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展隨著二十世紀(jì)微電子技術(shù)的發(fā)展,小型化的設(shè)備日益增多小型化的設(shè)備日益增多,對(duì)電源提出了對(duì)電源提出了很高的要求。鋰電

21、池隨之進(jìn)入了大規(guī)很高的要求。鋰電池隨之進(jìn)入了大規(guī)模的實(shí)用階段。模的實(shí)用階段。 燃料電池燃料電池是利用是利用氫氣、天然氣、甲醇?xì)錃?、天然氣、甲醇等燃料與等燃料與氧氣氧氣或空氣或空氣進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出來的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成進(jìn)行電化學(xué)反應(yīng)時(shí)釋放出來的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化成電能的一類原電池。電能的一類原電池。 目前燃料電池的目前燃料電池的能量轉(zhuǎn)化率近能量轉(zhuǎn)化率近80%80%, ,約為火力發(fā)電的約為火力發(fā)電的2 2倍倍. .這是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的廢熱太多這是因?yàn)榛鹆Πl(fā)電中放出的廢熱太多. .燃料電池燃料電池沒沒有噪聲及硫、氮氧化物等廢氣污染有噪聲及硫、氮氧化物等廢氣污染; ;燃料電池發(fā)明于燃料電池發(fā)明于1

22、919世紀(jì)世紀(jì)3030年代末年代末, ,經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn)經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)、改進(jìn), ,到到2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代才開年代才開始進(jìn)入實(shí)用階段。始進(jìn)入實(shí)用階段。電解液電解液 H2O氫氧燃料電池氫氧燃料電池2e-2e-氫氣氫氣氧氣氧氣H+ OH-A 負(fù)極負(fù)極 正極正極O2H2H2O原電池電極反應(yīng)式的書寫注意事項(xiàng)原電池電極反應(yīng)式的書寫注意事項(xiàng)(1)(1)電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng)電極反應(yīng)是一種離子反應(yīng), ,遵循書寫離子反應(yīng)的所遵循書寫離子反應(yīng)的所 有規(guī)則（如有規(guī)則（如“拆拆”、“平平”）. .(4)(4)要注意電極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)要注意電極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液發(fā)生反應(yīng)(2)(2)將兩極反

23、應(yīng)的電子得失數(shù)配平后將兩極反應(yīng)的電子得失數(shù)配平后, ,相加得到總反應(yīng)相加得到總反應(yīng), , 總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng)總反應(yīng)減去一極反應(yīng)即得到另一極反應(yīng). .(3)(3)負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn)負(fù)極失電子所得氧化產(chǎn)物和正極得電子所得還原產(chǎn) 物物, ,與溶液的酸堿性有關(guān)（如與溶液的酸堿性有關(guān)（如4 4價(jià)的價(jià)的C C在在酸性酸性溶液中溶液中 以以COCO2 2形式存在形式存在, ,在在堿性堿性溶液中以溶液中以COCO3 32 2形式存在形式存在).).(5)(5)溶液中不存在溶液中不存在O O2 2: :在酸性溶液中它與在酸性溶液中它與H H結(jié)合成結(jié)合成H H2 2O O

24、、 在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成在堿性或中性溶液中它與水結(jié)合成OHOH；電池的污染和回收電池的污染和回收1.1.電池中含有大量的重金屬、酸、堿等物質(zhì)電池中含有大量的重金屬、酸、堿等物質(zhì) 2.2.一粒小小的鈕扣電池可污染一粒小小的鈕扣電池可污染600600立方米水，立方米水， 相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量相當(dāng)于一個(gè)人一生的飲水量 一節(jié)一號(hào)電池爛在地里一節(jié)一號(hào)電池爛在地里, ,能使一平方米的能使一平方米的 土地失去利用價(jià)值土地失去利用價(jià)值, ,并造成永久性公害。并造成永久性公害。 3.3.電池的回收電池的回收 減減 少少 污污 染染節(jié)節(jié) 約約 資資 源源陰極陰極【復(fù)習(xí)回顧復(fù)習(xí)回顧】：1.通電前溶液中

25、有哪些離子？通電前溶液中有哪些離子？陽(yáng)離子：陽(yáng)離子：CuCu2+2+、 H H+ +； 陰離子：陰離子：ClCl- -、 OHOH- -. .CuCu2+2+ H H+ +向陰極區(qū)移動(dòng)；向陰極區(qū)移動(dòng)； ClCl- - OH OH- -向陽(yáng)極區(qū)移動(dòng)向陽(yáng)極區(qū)移動(dòng). .陰極和陽(yáng)極如何確定？陰極和陽(yáng)極如何確定？與電源正極相連的為陽(yáng)極與電源正極相連的為陽(yáng)極, ,與負(fù)極相連的為陰極與負(fù)極相連的為陰極. .電解電解CuClCuCl2 22.通電后兩個(gè)電極上有何實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？通電后兩個(gè)電極上有何實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象？陽(yáng)極陽(yáng)極:產(chǎn)生刺激性氣味氣體產(chǎn)生刺激性氣味氣體, ,并能使?jié)駶?rùn)的并能使?jié)駶?rùn)的KI-KI-淀粉試紙變藍(lán)淀粉試紙變

26、藍(lán)(Cl(Cl2 2).).陰極：陰極：碳棒上有一層紅色的銅析出碳棒上有一層紅色的銅析出. .通電后這些離子如何移動(dòng)？通電后這些離子如何移動(dòng)？3.寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式寫出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式.陽(yáng)極：陽(yáng)極： 2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2 陰極：陰極： CuCu2+2+2e+2e- -=2Cu=2Cu總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：4.CuCl4.CuCl2 2溶液的濃度如何變化？如何恢復(fù)成原溶液？溶液的濃度如何變化？如何恢復(fù)成原溶液？濃度降低濃度降低.加入加入CuCl2固體固體.陽(yáng)極陽(yáng)極一、電解池的工作原理一、電解池的工作原理. .1. 1.電解：電解： 使電流通過電解質(zhì)溶液而在

27、陰陽(yáng)兩極發(fā)生氧化還使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極發(fā)生氧化還原的過程原的過程.2. 2.電解池：電解池： 借助氧化還原反應(yīng)借助氧化還原反應(yīng),把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置.3. 3.電子的流向：電子的流向： 電子從外加電源的負(fù)極流出電子從外加電源的負(fù)極流出,流到電解池的流到電解池的陰極陰極,再?gòu)年?yáng)極流回電源正極再?gòu)年?yáng)極流回電源正極.5. 5.離子放電順序離子放電順序. .(2)(2)陽(yáng)極陽(yáng)極: :若為惰性電極若為惰性電極,則陰離子放電則陰離子放電,放電順序?yàn)椋悍烹婍樞驗(yàn)椋喝魹榛钚噪姌O若為活性電極, ,則電極本身失去電子而放電則電極本身失去電子而放電. .因?yàn)榛钚噪姌O的還原性大

28、于一切的陰離子因?yàn)榛钚噪姌O的還原性大于一切的陰離子. .(3)(3)陰極陰極: :4. 4.離子定向移動(dòng)的方向：離子定向移動(dòng)的方向：陽(yáng)離子運(yùn)動(dòng)到陽(yáng)離子運(yùn)動(dòng)到 陰極陰極陰離子運(yùn)動(dòng)到陰離子運(yùn)動(dòng)到 陽(yáng)極陽(yáng)極陰極陰極:_:_電子電子, ,發(fā)生發(fā)生_反應(yīng)反應(yīng), ,離子離子_越強(qiáng)越強(qiáng), ,反應(yīng)越容易。反應(yīng)越容易。_電子電子, ,發(fā)生發(fā)生_反應(yīng)反應(yīng), ,離子離子_ _ _越強(qiáng)越強(qiáng), ,反應(yīng)越容易。反應(yīng)越容易。失失氧化氧化還原性還原性得得還原還原氧化性氧化性通電前通電前,Na,Na+ + Cl Cl- - 在在 _運(yùn)動(dòng)。運(yùn)動(dòng)。通電后通電后,Na,Na+ +向向_極極( (與電源與電源_相連相連) )移動(dòng)，移動(dòng)

29、，ClCl- -向向_極極( (與電源與電源_相連相連) )移動(dòng)。移動(dòng)。電子從電源負(fù)極流向電子從電源負(fù)極流向_極極, ,電極反應(yīng)電極反應(yīng)為為_,_,發(fā)生發(fā)生_反應(yīng)。反應(yīng)。電子從電解池陽(yáng)極流向電子從電解池陽(yáng)極流向_極極, ,電極反應(yīng)電極反應(yīng)為為_,_,發(fā)生發(fā)生_反應(yīng)。反應(yīng)?？偡磻?yīng)為總反應(yīng)為_。 陰陰無規(guī)則自由無規(guī)則自由負(fù)極負(fù)極陽(yáng)陽(yáng)正極正極電解池陰電解池陰2NaCl 2Na+Cl2NaCl 2Na+Cl2 2 通電 氧化氧化還原還原電源正電源正2Na2Na+ + + 2e+ 2e- - =2Na=2Na2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2電解池形成的條件：電解池形成的條件： a.a

30、.有與直流電源相連的兩極有與直流電源相連的兩極 b.b.電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì) c.c.形成閉合回路形成閉合回路2H2H+ +2e2e- -=H=H2 2 （還原反應(yīng)）（還原反應(yīng)） 2Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2（氧化反應(yīng)）（氧化反應(yīng)） 有氣泡有氣泡滴加酚酞滴加酚酞溶液溶液紅色紅色有氣泡，有氣泡，刺激性氣味，刺激性氣味，濕潤(rùn)的碘化鉀濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)淀粉試紙變藍(lán) 1.電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水通電2NaCl+2H2O = 2NaOH + Cl2 + H2 二、電解原理的應(yīng)用二、電解原理的應(yīng)用 想一想想一想: :在電解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)中在電

31、解飽和食鹽水的實(shí)驗(yàn)中, ,電解產(chǎn)電解產(chǎn)物之間可能發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)？物之間可能發(fā)生哪些化學(xué)反應(yīng)？生成生成NaClO ,使使NaOH不純不純H2和和Cl2混合遇火發(fā)生爆炸混合遇火發(fā)生爆炸 (1)(1)生產(chǎn)設(shè)備名稱生產(chǎn)設(shè)備名稱: : 陽(yáng)離子交換膜電解槽陽(yáng)離子交換膜電解槽 陽(yáng)離子交換膜陽(yáng)離子交換膜: : 只允許陽(yáng)離子通過只允許陽(yáng)離子通過, ,把把 電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室。 (2)(2)離子交換膜的作用：離子交換膜的作用： a.a.防止防止ClCl2 2和和H H2 2混合而引起爆炸混合而引起爆炸 b.b.避免避免ClCl2 2與與NaOHNaOH反應(yīng)生成反應(yīng)生成NaClON

32、aClO影響影響NaOHNaOH的產(chǎn)量。的產(chǎn)量。(3) (3) 生產(chǎn)流程生產(chǎn)流程一、原電池與電解池的比較一、原電池與電解池的比較整理與歸納：負(fù)極負(fù)極 ：氧化反應(yīng)：氧化反應(yīng)正極正極 ：還原反應(yīng)：還原反應(yīng)陽(yáng)極陽(yáng)極 ：氧化反應(yīng)：氧化反應(yīng)陰極陰極 ：還原反應(yīng)：還原反應(yīng)電極反應(yīng)電極反應(yīng)形成條件形成條件能量轉(zhuǎn)換能量轉(zhuǎn)換電子流向電子流向化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能負(fù)極正極負(fù)極正極陽(yáng)極流出；陰極流入陽(yáng)極流出；陰極流入裝置裝置舉例舉例 離子的遷移離子的遷移方向方向陰離子向陽(yáng)極遷移陰離子向陽(yáng)極遷移陽(yáng)離子向陰極遷移陽(yáng)離子向陰極遷移陰離子向負(fù)極遷移陰離子向負(fù)極遷移陽(yáng)離子向正極遷移陽(yáng)

33、離子向正極遷移 1、明確電極反應(yīng)實(shí)質(zhì)：（、明確電極反應(yīng)實(shí)質(zhì)：（。）。） 2、注意陽(yáng)極材料是否為活性電極：、注意陽(yáng)極材料是否為活性電極： 3、分析電解質(zhì)中的離子、分析電解質(zhì)中的離子 4、應(yīng)用放電順序：、應(yīng)用放電順序： 5、用電荷守恒、質(zhì)量守恒配平反應(yīng)式、用電荷守恒、質(zhì)量守恒配平反應(yīng)式若為活性電極，金屬材料本身失電子，變?yōu)殛?yáng)離子；若為活性電極，金屬材料本身失電子，變?yōu)殛?yáng)離子；如為惰如為惰性（性（PtPt、C)C)電極，則為電解質(zhì)中陰離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。電極，則為電解質(zhì)中陰離子失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。Ag+Hg2+Cu2+H+ (酸酸)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(水）水） Al3+Mg2+

34、Na+ Ca2+K+完成下列溶液的電極反應(yīng)完成下列溶液的電極反應(yīng)(以石墨為電極電解以石墨為電極電解)硫酸溶液：硫酸溶液：NaOHNaOH溶液溶液: : NaNa2 2SOSO4 4溶液：溶液：鹽酸鹽酸： CuBrCuBr2 2溶液：溶液：KClKCl溶液溶液：CuSOCuSO4 4溶液：溶液：陽(yáng)極：陽(yáng)極：4OH4OH- -4e-4e- -=2H=2H2 2O+OO+O2 2陰極：陰極：4H4H+ +4e+4e- -=2H=2H2 2總反應(yīng)總反應(yīng)： 通 電 2H2H2 2O 2HO 2H2 2+ O+ O2 22Cl2Cl- -2e-2e- -=Cl=Cl2 2 2H2H+ + + 2e+ 2e

35、- - = H = H2 2陽(yáng)極陽(yáng)極: :陰極陰極: :總反應(yīng)：總反應(yīng)：通電通電2KCl+2H2KCl+2H2 2O=2KOH+ClO=2KOH+Cl2 2+H+H2 2 2Cl 2Cl- -+ 2H+ 2H2 2O=2OHO=2OH- - +Cl+Cl2 2+H+H2 2 通電通電陽(yáng)極：陽(yáng)極：4OH4OH- - - 4e - 4e- - = 2H = 2H2 2O + OO + O2 2陰極：陰極：2Cu2Cu2+2+ + 4e + 4e- - = 2Cu = 2Cu 通電 2CuSO2CuSO4 4+2H+2H2 2O O2Cu+2H2Cu+2H2 2SOSO4 4+O+O2 2電解水型電

36、解水型電解電解質(zhì)型電解電解質(zhì)型放氧生酸型放氧生酸型陰極陰極: Cu2+ + 2e- = Cu 陽(yáng)極陽(yáng)極: Cu - 2e- = Cu2+三、電解原理的應(yīng)用三、電解原理的應(yīng)用-銅的電解精煉銅的電解精煉思考：陽(yáng)極溶解銅的質(zhì)量等于陰極析出銅的質(zhì)量嗎？思考：陽(yáng)極溶解銅的質(zhì)量等于陰極析出銅的質(zhì)量嗎？原理原理: :應(yīng)用電解原理在某些應(yīng)用電解原理在某些金屬或非金屬材料金屬或非金屬材料表面鍍上表面鍍上 一層其他金屬或合金的過程一層其他金屬或合金的過程. . 三、電解原理的應(yīng)用三、電解原理的應(yīng)用-電鍍電鍍陰極陰極: :待鍍件待鍍件 陽(yáng)極陽(yáng)極: :鍍層金屬鍍層金屬電鍍液電鍍液: :含鍍層金屬離子的溶液含鍍層金屬離

37、子的溶液電鍍銅原理電鍍銅原理CuSOCuSO4 4溶液溶液銅銅片片待鍍待鍍件件目的目的: :使金屬增強(qiáng)抗腐蝕的能力使金屬增強(qiáng)抗腐蝕的能力, , 增加美觀和表面硬度。增加美觀和表面硬度。濃度保持不變濃度保持不變陽(yáng)極陽(yáng)極:Cu - 2e:Cu - 2e- - = Cu= Cu2+2+ 陰極陰極:Cu:Cu2+2+ + 2e + 2e- - = Cu= Cu電極反應(yīng)電極反應(yīng)(1).(1).電解熔融狀態(tài)的氯化鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉. .陽(yáng)極陽(yáng)極: :2Cl-2e- =Cl2陰極陰極: :2Na+ + 2e- =2Na總反應(yīng)式：總反應(yīng)式： 2NaCl(2NaCl(熔融熔融) 2Na + Cl) 2Na

38、+ Cl2 2電解電解(2).(2).冶煉鋁冶煉鋁. .陽(yáng)極陽(yáng)極: :陰極陰極: :總反應(yīng)式：總反應(yīng)式：6O2-12 e- =3O24Al3+ + 12e- =4Al通電通電2Al2O3 4Al+3O2 注意注意: :反應(yīng)過程中使用冰晶石反應(yīng)過程中使用冰晶石(Na(Na3 3AlFAlF6 6) )作為熔劑作為熔劑, , 使使AlAl2 2O O3 3在較低的溫度下熔化在較低的溫度下熔化思考：思考：1.1.為什么不電解熔融的為什么不電解熔融的AlClAlCl3 3 ？2.2.工業(yè)上制金屬鎂是電解氧化鎂還是電解熔融的氯化鎂？工業(yè)上制金屬鎂是電解氧化鎂還是電解熔融的氯化鎂？三、電解原理的應(yīng)用三、電解原理的應(yīng)用-金屬冶煉金屬冶煉(1)(1)生產(chǎn)設(shè)備名稱生產(chǎn)設(shè)備名稱: