人教版高中化學(xué)選修四第四單元電化學(xué)基礎(chǔ)

第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)原電池思考題1、鋅片和銅片插入稀硫酸的現(xiàn)象是什么？2、鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，現(xiàn)象是什么？3、銅片為什么有氣泡產(chǎn)生？4、如何檢驗證明是那種情況?5、電子流向如何？6、該裝置實現(xiàn)了怎樣的能量轉(zhuǎn)化?1、原電池的構(gòu)成條件把化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置——原電池①兩極：正極：負(fù)極：較不活潑的金屬或非金屬(如石墨)較活潑的金屬②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路下列裝置中屬于原電池的是氧化反應(yīng)Zn－2e－＝Zn2＋電解質(zhì)溶液失e－,沿導(dǎo)線傳遞，有電流產(chǎn)生還原反應(yīng)2H＋＋2e－＝H2↑陰離子陽離子負(fù)極正極Zn－2e－＝Zn2＋2H＋＋2e－＝H2↑Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑(離子方程式）Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2↑（化學(xué)方程式）電極反應(yīng)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：（氧化反應(yīng)）（還原反應(yīng)）鋅——銅原電池2、原電池反應(yīng)原理①粒子流向電子：負(fù)極→正極電流：正極→負(fù)極溶液中陰離子→負(fù)極溶液中陽離子→正極②電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)活潑金屬失電子變陽離子正極：還原反應(yīng)溶液中離子得電子總反應(yīng)：負(fù)極金屬與電解液的離子反應(yīng)3、化學(xué)電池的反應(yīng)本質(zhì)氧化還原反應(yīng)原電池將自發(fā)的氧化還原反應(yīng)分割為氧化、還原兩個反應(yīng)在負(fù)、正兩極同時不同地進(jìn)行，正負(fù)兩極上進(jìn)出電子總數(shù)相等。根據(jù)電子守恒原理進(jìn)行計算練習(xí)1、判斷下列哪些裝置構(gòu)成了原電池？若不是，請說明理由；若是，請指出正負(fù)極名稱，并寫出電極反應(yīng)式.①②③(×)(×)(∨)2H＋＋2e＝H2↑負(fù)極：總反應(yīng)：正極：Zn－2e＝Zn2＋Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑⑤④(∨)(∨)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：正極：負(fù)極：總反應(yīng)：Zn－2e－＝Zn2＋2H＋＋2e－＝H2↑Zn＋2H＋＝Zn2＋＋H2↑Fe－2e－＝Fe2＋Cu2＋＋2e－＝CuFe＋Cu2＋＝Fe2＋＋CuFe＋CuSO4＝Cu＋FeSO4⑦⑥(×)(∨)負(fù)極：正極：總反應(yīng)：Zn－2e－＝Zn2＋Cu2＋＋2e－＝CuZn＋Cu2＋＝Zn2＋＋Cu或Zn＋CuSO4＝ZnSO4＋Cu2、如圖所示，在鐵圈和銀圈的焊接處，用一根棉線將其懸在盛水的燒杯中，使之平衡；小心的向燒杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可觀察到的現(xiàn)象是(D)A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定；B.保持平衡狀態(tài)；C.鐵圈向下傾斜；D.銀圈向下傾斜；等質(zhì)量的兩份鋅粉a、b，分別加入過量的稀H2SO4，同時向a中加入少量的CuSO4溶液，下列圖表示產(chǎn)生H2的體積（V）與時間（t）的關(guān)系，其中正確的是：

DX、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硫酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時，Y為負(fù)極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為A、X＞Y＞ZB、X＞Z＞YC、Y＞X＞ZD、Y＞Z＞XC把A、B、C、D四塊金屬片用導(dǎo)線兩兩相連，浸入稀硫酸中組成原電池。若A、B相連時，A為負(fù)極；C、D相連時，D上產(chǎn)生大量氣泡；A、C相連時，電流由C經(jīng)導(dǎo)線流向A；B、D相連時，電子由D經(jīng)導(dǎo)線流向B，則此4種金屬的活動性由強到弱的順序為A、A＞B＞C＞DB、A＞C＞D＞BC、C＞A＞B＞DD、B＞A＞C＞DB4、原電池電極反應(yīng)的書寫方法③正極反應(yīng)②負(fù)極反應(yīng)①總反應(yīng)負(fù)極金屬與電解質(zhì)溶液的離子反應(yīng)負(fù)極金屬失電子變成陽離子的反應(yīng)總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第二節(jié)化學(xué)電源一、一次電池1、堿性鋅錳電池放電之后不能充電(內(nèi)部的氧化還原反應(yīng)不可逆)一次電池堿性鋅錳干電池總反應(yīng)：2MnO2＋2H2O＋Zn＝Zn(OH)2＋2MnOOH負(fù)極是Zn、正極是MnO2

、電解質(zhì)是KOH正極：2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－負(fù)極：Zn＋2OH－－2e－＝Zn(OH)22、銀鋅紐扣電池總反應(yīng)：Ag2O＋Zn＝ZnO＋2Ag負(fù)極是Zn、正極是Ag2O、電解質(zhì)是KOH正極：Ag2O＋H2O＋2e－＝2Ag＋2OH－負(fù)極：Zn＋2OH－－2e－＝ZnO+H2O

二、二次電池能量：化學(xué)能電能放電充電蓄電池放電過程工作原理正極：PbO2PbO2＋2e－＋SO42－＋4H

＋＝PbSO4＋2H2O負(fù)極：PbPb－2e－＋SO42－＝PbSO4總反應(yīng)：

Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4＋2H2O

（難溶于水）2PbSO4＋2H2OPb＋PbO2＋2H2SO4放電充電放電過程為化學(xué)電池！鎳鎘電池：負(fù)極：Cd正極：NiO(OH)電解質(zhì)：KOH鎳鎘電池應(yīng)用：收錄機、無線對講機、電子閃光燈、電動剃須刀等缺點：如不會回收會嚴(yán)重污染環(huán)境鋰鋰電池：可充電的綠色電池負(fù)極：應(yīng)用：常用在電話機、照相機、汽車、計算機等中，此外在工業(yè)、醫(yī)學(xué)、軍事上也有廣泛的應(yīng)用。三、燃料電池燃料O2

電解質(zhì)溶液電極材料：多孔性鎳、鉑電解質(zhì)溶液：KOH等強堿、H2SO4等強酸、NaCl等鹽溶液1、燃料電池的構(gòu)成②再寫正極反應(yīng)：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－酸性①先寫總反應(yīng)：燃料在氧氣中的燃燒2、燃料電池的電極反應(yīng)的書寫若有CO2生成，且電解質(zhì)為強堿時，考慮CO2+2OH—=CO32—+H2OO2＋4H+＋4e－＝2H2O堿性③最后寫負(fù)極反應(yīng)：總反應(yīng)減去正極反應(yīng)常見燃料：H2、NH3、CO、CH4、CH3OH等第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)電解池下列屬于原電池裝置的是B裝置會出現(xiàn)怎么樣的現(xiàn)象呢？一、電解原理1、電解池的構(gòu)成條件把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置，又叫電解池①兩極陰極：陽極：與電源負(fù)極相連與電源正極相連②電解質(zhì)溶液③形成閉合回路兩極材料可同可不同石墨、Au或Pt作為電極時稱惰性電極④直流電源2、電解池的反應(yīng)原理還原反應(yīng)Cu2＋＋

2e－＝Cu電解質(zhì)溶液氧化反應(yīng)2Cl－－2e－＝Cl2↑陰離子

陰極

陽極石墨||石墨正極負(fù)極陽離子←e—↓e—↑e—←e—2Cl－＋Cu2＋＝Cu+Cl2↑電解總反應(yīng)：①粒子流向電子：電流：溶液中陰離子溶液中陽離子②電極反應(yīng)陽極：氧化反應(yīng)電極金屬或溶液陰離子失電子陰極：還原反應(yīng)溶液陽離子得電子變單質(zhì)總反應(yīng)：陰陽極反應(yīng)相加2、電解池的反應(yīng)原理陽極→正極

負(fù)極→陰極正極→陽極陰極→負(fù)極放電放電陽氧陰還→陽極→陰極3、電解池中離子放電順序金屬＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根＞F－金屬要求活動性Ag以前①陽極：②陽極：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋較大濃度時先于H＋放電3、電解池中離子放電順序金屬＞S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－

金屬要求活動性Ag以前①陽極：②陽極：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋4、電解反應(yīng)的書寫①找出溶液中所有離子②按放電順序?qū)懗鲫庩枠O反應(yīng)③加和得到總反應(yīng)若H+、OH－由水電離則總反應(yīng)中需將其變成H2O所有總反應(yīng)的條件均為電解練習(xí)電解池原電池電極材料電極名稱電極反應(yīng)能量變換電子流向特征可以相同可以不同不同陰陽極由外電源決定與電源負(fù)極相連的為陰極與電源正極相連的為陽極正負(fù)極由電極材料決定活潑性較強的金屬做負(fù)極陽極：氧化反應(yīng)陰極：還原反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)正極：還原反應(yīng)電能→化學(xué)能化學(xué)能→電能有外加電源本身是電源，外接用電器負(fù)→陰陽→正負(fù)→導(dǎo)線→正下列裝置是否屬于電解池？若是，寫出電極反應(yīng)練習(xí)：類型實例電極反應(yīng)實際電解對象電解質(zhì)溶液濃度溶液PH電解質(zhì)溶液復(fù)原電解水型電解電解質(zhì)型電解電解質(zhì)和水型H2SO4NaOHNa2SO4H2O增大增大增大增大減小不變加H2O加H2O加H2OHClCuCl2HClCuCl2減小減小增大增大加HCl加CuCl2NaClCuSO4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-=H2↑陽:2Cl--2e-=Cl2↑陰:Cu2++2e-=Cu陽:2Cl--2e-=Cl2↑陰:2H++2e-=H2↑陽:4OH--4e-=2H2O+O2↑陰:2Cu2++4e-=2Cu二、電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水制燒堿、氯氣、氫氣工業(yè)上用電解飽和食鹽水溶液的方法來制取NaOH、Cl2和H2，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品，稱為氯堿工業(yè)陽：2Cl－

—2e－=Cl2↑陰：2H++2e－

=H2↑總：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑電解2、電鍍是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的過程電鍍液：含鍍層金屬離子的溶液①定義②裝置陽極：鍍層金屬（與電源正極相連）陰極：待鍍金屬制品（與電源負(fù)極相連）陽極：（鍍層）M—ne—=Mn+陰極：（待鍍）Mn++ne—=M③電極反應(yīng)3、電冶金①對象：鈉、鈣、鎂、鋁這樣的活潑金屬②電解液：熔融的態(tài)電解質(zhì)③實例2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑電解2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑電解冰晶石不能用AlCl3代替Al2O3冰晶石用來降低Al2O3熔點第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防腐金屬腐蝕我國作為世界上鋼鐵產(chǎn)量最多的國家（2005年全國生產(chǎn)鋼材37117.02萬噸），每年被腐蝕的鐵占到我國鋼鐵年產(chǎn)量的十分之一，因為金屬腐蝕而造成的損失占到國內(nèi)生產(chǎn)總值的2%~4%；約合人民幣：3000億元（2005年我國國內(nèi)生產(chǎn)總值將達(dá)15萬億元）。根據(jù)各國調(diào)查結(jié)果，一般說來，金屬腐蝕所造成的經(jīng)濟(jì)損失大致為該國國民生產(chǎn)總值的4%左右。另據(jù)國外統(tǒng)計，金屬腐蝕的年損失遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過水災(zāi)、火災(zāi)、風(fēng)災(zāi)和地震（平均值）損失的總和，在這里還不包括由于腐蝕導(dǎo)致的停工、減產(chǎn)和爆炸等造成的間接損失。閱讀：你有何感想？金屬腐蝕的主要害處，不僅在于金屬本身的損失，更嚴(yán)重的是金屬制品結(jié)構(gòu)損壞所造成的損失比金屬本身要大到無法估量。腐蝕不僅造成經(jīng)濟(jì)損失，也經(jīng)常對安全構(gòu)成威脅。國內(nèi)外都曾發(fā)生過許多災(zāi)難性腐蝕事故，如飛機因某一零部件破裂而墜毀；橋梁因鋼梁產(chǎn)生裂縫而塌陷；油管因穿孔或裂縫而漏油，引起著火爆炸；化工廠中儲酸槽穿孔泄漏，造成重大環(huán)境污染；管道和設(shè)備跑、冒、滴、漏，破壞生產(chǎn)環(huán)境，有毒氣體如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更會危及工作人員和附近居民的生命安全。面對這樣驚人的數(shù)據(jù)和金屬腐蝕危害事實，大家有沒有想過，鐵怎么會被腐蝕？怎樣防腐？一、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（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-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4O