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1、新课标人教版选修四化学反应原理,江苏省淮安中学 张正飞2023/10/31,第四章 电化学基础,第一节 原 电 池（第一课时）,1780年，伽伐尼(Galvani,L.)青蛙抽搐实验。,原电池的雏形,理论解释：生物电观点,伏打对生物电观点的质疑（Volta,A.1745-1827）,1800年建立伏打电堆模型。,伏打电池是实用电池的开端。,实验现象：,锌片上有气泡产生而铜片上没有,实验现象：,电流计指针发生偏转，Cu片上有气泡产生,复习回顾,一、原电池是_的装置。原电池反应的本质是_反应。,将化学能转化为电能,氧化还原反应,2、如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀H2SO4时：Zn
2、电极是_（填“正”或“负”）极，其电极反应为_，该反应是_（填“氧化”或“还原”，下同）反应；Cu电极是_极，其电极反应为_,该反应是_反应。,（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时：Zn电极是_极，其电极反应为_，该反应是_反应；Cu电极是_极，其电极反应为_,该反应_反应.,负,Zn 2e-=Zn 2+,氧化,正,2H+2e-=H2,还原,负,Zn 2e-=Zn 2+,氧化,正,Cu2+2e-=Cu,还原,氧化反应,Zn-2e=Zn2+,铜锌原电池,电解质溶液盐桥,失e，沿导线传递，有电流产生,还原反应,2H+2e-=H2,阴离子,阳离子,总反应：,负极,正极,2H+2e-=H2,Zn-2e
3、-=Zn2+,Zn+2H+=Zn2+H2,Zn+H2SO4=ZnSO4+H2,(离子方程式）,（化学方程式）,电极反应,正极：,负极：,（氧化反应）,（还原反应）,阳离子,二、原 电 池 原 理,外电路,内电路,三、原 电 池 相关的概念,1.电路：,外电路,内电路,电子流向：负极流向正极,电流方向：正极流向负极,阴离子流向负极,阳离子流向正极,2.电极：,正极：电子流入的一极,负极：电子流出的一极,3.电极反应式：,正极：2H+2e-H2,负极：Zn2e-Zn2+,4.总反应式：,Zn+2H+Zn2+H2,实验探究形成原电池的条件,（可以）,（可以）,（可以）,（不可以）,形成条件一：活泼性
4、不同的两个电极,负极：较活泼的金属正极：较不活泼的金属、石墨等,第一组实验,（可以）,（不可以）,形成条件二：电极需插进电解质溶液中,第二组实验,实验探究形成原电池的条件,第三组实验,实验探究形成原电池的条件,形成条件三：必须形成闭合回路,（不可以）,（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极。,（2）电极材料均插入电解质溶液中。,（3）两极相连形成闭合电路。,（4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。,四、组成原电池的条件,A,B,C,D,E,F,M,N,1.下列哪几个装置能形成原电池？,O,V,X,V,V,X,X,X,X,V,原电池构成条件,典型例题：,2.一个电池
5、反应的离子方程式是 Zn+Cu2+=Zn2+Cu,该反应的的原电池正确组合是（）,C,原电池构成条件,典型例题：,对锌铜原电 池工作原理的进一步探究,上图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜片置于稀硫酸的原电池，如果用它做电源，不但效率低，而且时间稍长电流就很快减弱，因此不适合实际应用。这是什么原因造成的呢？有没有什么改进措施？,造成的主要原因：由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。,为了避免发生这种现象，设计如下图（书P76图4-1）所示的原电池装置，你能解释它的工作原理吗？,实验三（书76页实验4-1）,实验
6、探索,实验现象：,分析：改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流？盐桥在此的作用是什么？,有盐桥存在时电流计指针发生偏转，即有电流通过电路。取出盐桥，电流计指针即回到零点，说明没有电流通过。,阅读课本77,小知识,盐桥制法：1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙)，将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶液中即可。2)将KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管，用棉花都住管口即可。,盐桥的作用：（1）使整个装置构成通路，代替两溶液直接接触。（2）平衡电荷。,得出结论,由于盐桥（如KCl）的存在，其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩散和迁移，阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和
7、迁移，分别中和过剩的电荷，保持溶液的电中性，因而放电作用不间断地进行，一直到锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解质溶液与KCl溶液反应产生沉淀，可用NH4NO3代替KCl作盐桥。,请同学们思考：,上述原电池装置是将什么反应的化学能转换成电能的？指出电池的正负极，并分别写出其中负极和正极的电极反应式以及该电池的总反应方程式。,负极（锌片）：Zn 2e-=Zn 2+（氧化反应）,正极（铜片）：Cu2+2e-=Cu（还原反应）,电池反应（总化学方程式）：Zn+Cu2+=Zn 2+Cu,电池符号：Zn ZnSO4 CuSO4 Cu 负极 盐桥 正极,?,五、由两个半电池
8、组成原电池的工作原理,把氧化反应和还原反应分开在不同区域进行，再以适当方式连接，可以获得电流。,在这类电池中，用还原性较强的物质作为负极，负极向外电路提供电子；用氧化性较强的物质作为正极，正极从外电路得到电子。在原电池的内部，两极浸在电解质溶液中，并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。,新课标人教版选修四化学反应原理,江苏省淮安中学 张正飞2023/10/31,第四章 电化学基础,第一节 原 电 池（第二课时）,复习回忆,一、原 电 池 原 理：1、正负极、各发生什么反应：2、电子流方向：3、离子流向：4、原电池反应的本质：,（1）有两种活动性不同的金属（或一种是非金属单质或金属氧化物）作电极
9、。,（2）电极材料均插入电解质溶液中。,（3）两极相连形成闭合电路。,（4）内部条件：能自发进行氧化还原反应。,二、组成原电池的条件,三、什么是盐桥？有何作用？,盐桥的作用：（1）形成闭合回路。（2）平衡电荷。,双液原电池的工作原理,、构造特点：,由两个半电池组成，每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应，电池反应的还原剂与氧化剂分别位于两个半电池中，中间通过盐桥连接形成闭合回路。,、电极反应：,负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）,正极（Cu）：Cu2+2e-=Cu（还原反应）,电池反应：,Zn+Cu2+=Zn2+Cu,3、电子、电流的流向,外电路：,电子由负极（Zn片）流向正极（
10、Cu片）；,电流由正极（Cu片）流向负极（Zn片）；,内电路：,阳离子移向正极（Cu片）阴离子移向负极（Zn片）,、盐桥的作用,通过阴、阳离子的定向移动，在内电路形成电流回路而不中断电流。,、意义：,随开随用，并能长时间产生持续、稳定的电流。,练习：,利用反应Zn+2FeCl3=2FeCl2+ZnCl2，设计一个单液原电池，一个双液原电池（使用盐桥），画出原电池的示意图，并写出电极反应。,参考答案,(+),(-),负极（Zn）：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极（Pt或C）：2Fe3+2e-=2Fe2+（还原反应）,(+),(-),练习,锌铜原电池产生电流时，阳离子（）A 移向Zn 极，阴
11、离子移向Cu 极B 移向Cu 极，阴离子移向Zn 极C 和阴离子都移向Zn极D 和阴离子都移向Cu 极,B,1.某金属能跟稀盐酸作用发出氢气，该金属与锌组成原电池时，锌为负极，此金属是()A.Mg B.Fe C.Al D.Cu,B,2.由铜锌和稀硫酸组成的原电池工作时，电解质溶液的 pH()A.不变 B先变大后变小 C逐渐变大 D.逐渐变小,C,典型例题：,3.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，电流由d到c；a、c相连时，c极上产生大量气泡，b、d相连时，b上有大量气泡产生，则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()Aa b
12、c d Ba c d b Cc a b.d Db d c a,B,4、如图所示，在铁圈和银圈的焊接处，用一根棉线将其悬在盛水的烧杯中，使之平衡；小心的向烧杯中央滴入CuSO4溶液，片刻后可观察到的现象是,(D),A.铁圈和银圈左右摇摆不定B.保持平衡状态C.铁圈向下倾斜，银圈向上倾斜D.银圈向下倾斜，铁圈向上倾斜,请根据氧化还原反应:Cu+2 Fe3+=Cu2+2Fe2+设计成原电池。你有哪些可行方案?,Cu Cu 2e-=Cu2+,比Cu不活泼的金属或石墨2Fe3+2e-=2Fe2+,Fe2(SO4)3、FeCl3等,负极：正极：电解质溶液：,练一练,若是采用烧杯和盐桥装置图，采用的电解质溶
13、液又是什么？试画出原电池的装置简图。,(1)比较金属活动性强弱。,例1：,下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是,C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；,A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中，乙溶解，甲 上有H2气放出；,B.在氧化还原反应中，甲比乙失去的电子多；,D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；,（C）,六、原电池原理应用：,(2)比较反应速率,例2：,下列制氢气的反应速率最快的是,粗锌和 1mol/L 盐酸；,B.,A.,纯锌和1mol/L 硫酸；,纯锌和18 mol/L 硫酸；,C.,粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。,D.,（D）,(3)比较金属腐蚀的快
14、慢,例3：,下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(2),(1),(3),例4：,下列装置中四块相同的Zn片，放置一段时间后腐蚀速率由慢到快的顺序是,(4),(2),(1),(3),(4)判断溶液pH值变化,例5：,在Cu-Zn原电池中，200mLH2SO4 溶液的浓度为0.125mol/L,若工作一段时间后，从装置中共收集到 0.168L升气体，则流过导线的电子为 mol,溶液的pH值变_？（溶液体积变化忽略不计）,大,0.015,(5)原电池原理的综合应用,例6：市场上出售的“热敷袋”的主要成分为铁屑、炭粉、木屑、少量氯化钠和水等。“热敷袋”启用之前用塑料袋使其与空气隔绝，启用时，
15、打开塑料袋轻轻揉搓就会放出热量。使用完后，会发现有大量铁锈存在。“热敷袋”是利用 放出热量。2)炭粉的主要作用是。3)加入氯化钠的主要作用是。4)木屑的作用是。,铁被氧化,与铁屑、氯化钠溶液构成原电池，加速铁屑的氧化,氯化钠溶于水、形成电解质溶液,使用“热敷袋”时受热均匀,（1）若烧杯中溶液为稀硫酸，则观察到的现象。两极反应式为：正极；负极。该装置将 能转化为 能。（2）若烧杯中溶液为氢氧化钠溶液，则负极为，总反应方程为。,镁逐渐溶解，铝极上有气泡冒出，电流表指针发生偏转；,Al,Mg2e=Mg2+,化学能,电能,2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2,2H+2e=H2,小 结,
16、定义:,（1）由两个半电池组成的锌铜原电池的工作原理,原电池,把化学能转化成电能的装置。,2、原电池的工作原理较活泼的金属发生氧化反应,电子从较活泼的金属(负极)通过外电路流向较不活泼的金属(正极)。,（2）形成原电池的条件,（3）原电池的正负极的判断方法,（4）电极材料的选择（电池的电极必须导电）,新课标人教版选修四化学反应原理,江苏省淮安中学 张正飞2023/10/31,第四章 电化学基础,（一课时）,第二节 化学电源,用途广泛的电池,用于汽车的铅蓄电池和燃料电池,化学电池,用途广泛的电池,用于“神六”的太阳能电池,笔记本电脑专用电池,手机专用电池,摄像机专用电池,各式各样的纽扣电池,阅读
17、课文P79页并回答系列问题：,1、化学电池与其它能源相比有哪些优点？,2、判断电池的优劣标准主要是什么？,3、目前化学电池主要分哪几大类？,能量转换效率高、供能稳定可靠、使用方便、易于维护、并可在各种环境下工作,单位质量或单位体积所能输出电能的多少，即比能量的大小；输出功率的大小即比功率的大小以及电池的存储时间的长短,化学电池,一次电池,二次电池,燃料电池,碱性锌锰电池,铅蓄电池,氢氧燃料电池,锂离子电池,锌银蓄电池,普通干电池,锌银纽扣电池,一、一次电池,锌锰电池、锌银电池、锂电池,1、正负极材料,碱性锌锰电池,正极：MnO2,负极：Zn,2、工作机制,负极：,Zn+2OH-2e-=Zn(O
18、H)2,正极：,2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-,氢氧化氧锰,碱性锌锰电池构造示意图,氧化反应,还原反应,电解质：KOH,总反应：,Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOHZn(OH)2,3、优缺点简析,缺点：,多数只能一次使用，不能充电；价格较贵,优点：,比能量和储存时间有所提高，适用于大电流 和连续放电,其它一次电池,锌银电池、锂电池,锌银电池（纽扣电池）,正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH,负极：Zn+2OH 2e-=ZnO+H2O,总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag,二、二次电池,铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池,铅蓄电池,1、正负极材料,正
19、极：PbO2,负极：Pb,2、工作机制,电解质：H2SO4溶液,铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程,阅读课文P81页并回答下列问题：常见的二次电池有哪些？它们的电极反应怎样写？,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：,放电过程,铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程,2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2
20、(s)+2H2SO4(aq),充电过程,PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq),还原反应,阴极：,阳极：,2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+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,充电,3、优缺点简析,缺点：,比能量低、笨重、废弃电池污染环境,优点：,可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、价格低廉,其它二次电池,镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子蓄电池,（2004年江苏高考）碱
21、性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电流总反应式为：Zns2MnO2sH2OlZnOH2sMn2O3s下列说法错误的是A 电池工作时，锌失去电子B 电池正极电极反应式为：2MnO2sH2Ol2eMn2O3s2OHaqC 电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极D 外电路中每通过02 mol电子，锌的质量理论上减小65 g,答案：C,三、燃料电池,氢氧燃料电池，烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池,酸性氢氧燃料电池,1、正负极材料,正极室：通氧气,负极室：通氢气,电解质：H2SO4溶液,（氧化剂）,（燃料）,使用铂电极,2、工作机制,2H2-4e-
22、=4H+,负极：,正极：,O2+4H+4e-=2H2O,总反应：,2H2+O2=2H2O,3、优缺点简析,缺点：,体积较大、附属设备较多,优点：,能量转换率高、清洁、对环境友好,书写电极反应式应注意以下几点：,1电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；,3负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如4价的C在酸性溶液中以CO2形式存在，在碱性溶液中以CO32形式存在）；,2将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；,4溶液中不存在O2：在酸性溶液中它与H结合成H2O、在碱性或中性溶液中它与水结合成
23、OH；,练习：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为2H2-4e-=4H+，则其正极反应式为_ _。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-，则其负极反应可表示为 _。,O2+4e-+4H+=2H2O,2H2-4e-+4OH-=4H2O,练习、氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式：，
24、此时电池内总的反应式：。,KOH溶液,CH4,O2,H2O,a b,CH4+10OH-8e-=CO32-+7H2O,CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O,减 少 污 染节 约 资 源,小结：,化学电源,1、一次电池,2、二次电池,3、燃料电池,锌锰干电池,铅蓄电池,氢氧燃料电池,掌握每一类典型电池的正负极、电极反应；了解每一类电池的优缺点；对其它电池有初步的认识,新课标人教版选修四化学反应原理,江苏省淮安中学 张正飞2023/10/31,第四章 电化学基础,（第一课时）,第三节电解池,听写电极反应,1、碱性锌锰电池：负极：正极：总反应：2、锌银电池：负极：正极：总反应：,3、铅蓄电池
25、：负极：正极：总反应：4、酸性燃料电池：负极：正极：总反应：5、碱性燃料电池：负极：正极：总反应：,氢气,氧气,+,原理分析-我们来一起想一想,1、纯水中有哪些微粒？2、在接通电源时，哪极电势高，微粒如何运动？3、H2是怎么产生的？O2又会是如何产生的？,H+、OH-、H2O,H+向负极移动、OH-向正极移动。,H+H2 OH-O2,实质,2H+2e-=H2,4OH-4e-=O2+2H2O,（发生还原反应-阴极）,（发生氧化反应-阳极）,H2O H+OH-,实践探究,1、向氯化铜溶液中通入直流电,A：理论先行,思考1：氯化铜溶液中含有哪些微粒?思考2：在通电时这些微粒各向什么区移动？思考3：猜
26、想在通电时在阳极和阴极各会发生什么样的电极反应？产物可能是哪些？,阳离子：Cu2+H+阴离子：Cl-OH-,Cu2+H+向阴极区移动；Cl-OH-向阳极区移动,Cl-Cl2 OH-O2,H2O H+OH-,CuCl2 Cu2+2Cl-,阴极区：,Cu2+Cu H+H2,阳极区：,实践探究,1、向氯化铜溶液中通入直流电,B:实践检验,实验:将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入U型管的CuCl2溶液中，再接通12V直流电,观察现象。约35min后切断电源。,现象,阳极-,有气泡产生,O2?Cl2?,如何检验?,阴极-,有红色的固体,Cu,解释,阳极-,阴极-,2Cl-2e-=Cl2,C
27、u2+2e-=Cu,2Cl-+Cu2+=Cl2+Cu,总反应式：,通电,归纳总结,2、装置名称：,3、电解本质：,阳极（和原电池正极相连）：发生氧化反应阴极（和原电池负极相连）：发生还原反应,将电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽,4、电解产物：,（反思）,a：决定于放电能力,阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。,1、电解CuCl2：,一、电解原理：,活性材料作电极时：（根据金属活动性）金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：,S 2-SO32-I-Br-Cl-OH-NO3-SO
28、42-(等含氧酸根离子）F-,阳极：,离子放电顺序：,放电顺序：就是看失电子能力,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+,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。,阴极:,阳离子在阴极上放电顺序是：,水电离产生时浓度极小,(实验事实),b：决定于离子浓度,放电顺序：就是看得电子能力,例以石墨碳棒为电极，请写出分别电解下列溶液时,在阴、阳两极上发生的电极反应式及总的化学方程式。(1)NaCl溶液:(2)CuSO4溶液:,想一想、做做看,阳极：4OH-4e-2H2O+O2(4H2O 4H+4OH-)阴极：
29、2Cu2+4e-2Cu,电解,总反应式：2Cu2+2H2OCu+O2+4H+,阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2H+2e-=H2(2H2O 2H+2OH-),总反应方程式：2Cl-+2H2O=Cl2+H2+2OH-,电解,1、溶液中哪些微粒？2、阳极区有哪些离子？阴极区又有哪些离子？3、哪个离子先放电？,想一想，H+应该在哪一极生成？,OH-在哪一极？,1.分析溶液中存在的所有离子（包括水的电离）、并分成阳离子组和阴离子组。2.根据放电规律，阳离子在阴极发生还原反应，而阴离子在阳极发生氧化反应，完成电极反应式。（注意得失电子守恒）3.由阴阳两电极反应式，合并得总反应式。（弱电解质的须保持分子
30、形式）,写电极反应【方法小结】,掌握方法事半功倍哟！,练习：以石墨作电极，电解下列溶液，写出电极反应及电解总反应式。（1）AgNO3溶液（2）Na2SO4溶液,该自己独立思考啦!,阳极：4OH-4e-=2H2O+O2(4H2O=4H+4OH-）阴极：4Ag+4e-=4Ag总反应式：4Ag+2H2O=4Ag+O2+4H+,阳极：4OH-4e-=2H2O+O2(4H2O=4H+4OH-）阴极：4H+4e-=2H2 总反应式：2H2O=O2+2H2,通电,通电,1、原电池与电解池的比较,课后作业-归纳与比较,、以碳棒为电极，电解下列物质的水溶液时，在阴、阳两极上分别是什么离子放电？总结有什么特点或规
31、律？,课后作业-训练与思考,第一组:HCl、CuCl2第二组:NaCl、CuSO4第三组:Na2SO4、H2SO4、NaOH,、指出下列装置的名称、电极名称，写出电极反应式，并表示出电子移动方向。,课后作业-思考与训练,e-如何流向?,e-,?池,?池,?极,?极,?极,?极,智慧在思维中升华,这一堂课我们主要学习了用惰性电极电解水溶液的反应原理及变化规律。假如我们用较为活泼的金属做为电极来电解，结果一样吗？除了电解水溶液外，有一类物质在何状态下也能发生电离？是否也能发生电解？我们学习过这一类电解吗？请举几例。,通电时离子和电子的移动方向,H+,OH-,电极电势高,电极电势低,H2,O2,+,
32、H2O H+OH-,通电时离子和电子的移动方向,Cu2+H+,OH-Cl-,电极电势高,电极电势低,+,电极产物反思1,为什么不是氧气呢？,为什么不产生氢气呢？,说明：得失电子的能力不同,失电子能力：,Cl-OH-,得电子能力：,Cu2+H+,实践探究,2、向氯化锌溶液中通入直流电,ZnCl2溶液,。,Zn,Cl2,为什么不放出H2？,Zn2+H+,+,当c(Zn2+)c(H+)时Zn2+优先于H+先得到电子,阳极气体的检验,O2的检验Cl2的检验,（黄绿色）,（变蓝）,（下层呈紫色）,（复燃）,带火星的木条,看气体颜色,湿润的淀粉碘化钾试纸,气体通入碘化钾溶液后用四氯化碳 萃取,此法较为简捷
33、方便,新课标人教版选修四化学反应原理,江苏省淮安中学 张正飞2023/10/31,第四章 电化学基础,（第二课时）,第三节电解池,1、以石墨作电极，电解下列溶液，写出电极反应及电解总反应式？总结有什么特点或规律？,课前训练,第一组:HCl、H2SO4第二组:NaCl、CuCl2第三组:Na2SO4、CuSO4第四组：AgNO3、NaOH,2、指出下列装置的名称、电极名称，写出电极反应式，并表示出电子移动方向。,课前训练,e-如何流向?,e-,?池,?池,?极,?极,?极,?极,二、电解原理的应用,1、电解饱和食盐水反应原理,思考:（1）电解池的两极各产生什么现象?若在两极附近均滴加酚酞试液，会
34、有什么现象?（2）怎样初步检验两极产物的生成?,在U型管里装入饱和食盐水，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极。接通直流电源,1.电解食盐水,现象：阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉KI溶液变阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红,阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：2H+2e-=H2总式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2(条件:通电),（1）生产设备名称：离子交换膜电解槽阴极：碳钢 阳极：钛阳离子交换膜：只允许阳离子通过(Cl、OH离子和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。（2）离子交换膜的作用：a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸；b、避免氯气和氢氧化钠反应生成，而影响氢氧化钠的产量。
35、,氯碱工业:离子交换膜法制烧碱,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,粗盐的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜,精制食盐水,杂质的除去过程：,粗盐水,含少量Ca2+.Mg2+,精制盐水,2.铜的电解精炼,粗铜 含杂质(Zn Fe Ni Ag Au 等),纯铜,粗铜,阳极：,Zn Zn2+2e-Fe Fe2+2e-Ni Ni2+2e-Cu Cu2+2e-,Zn Fe Ni CuAg Au,阴极:Cu2+2e-Cu,阳极泥,问：电解完后，
36、CuSO4溶液的浓度有何变化？,CuSO4溶液,3.电镀,电镀：电镀是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程，,电极：阳极镀层金属 或惰性电极 阴极待镀金属制品,电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。,溶液中CuSO4的浓度保持不变或变小,阳极：6O2-12 e-=3O2 阴极：4Al3+12e-=4Al,4.冶炼铝,原理:,助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充,二、电解原理的应用（工业生产）,1、电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。,2、电镀,电极反应式,阳极：,2Cl-2e-=Cl2,阴极：,2H+2e-=H2,总反应：,
37、2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2+H2,阳极：镀层金属电镀液：含有镀层金 属的电解质阴极：待镀金属制品,归纳总结,电镀应用于铜的电解精练,电极反应式阴极（纯铜）:Cu2+2e-=Cu(还原反应)阳极（粗铜）:Cu-2e-=Cu2+(氧化反应),Zn-2e-=Zn2+Ni-2e-=Ni2+,阳极泥:相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥,3、电冶金,制取金属钠,电解熔融状态的氯化钠。,阳极：,2Cl-2e-=Cl2,阴极：,2Na+2e-=2Na,总反应：,2NaCl(熔融)2Na+Cl2,思考交流,试比较电解饱和食盐水与电解熔融氯化钠的异同(提示:比较电解质、电解装置、
38、电极反应、电解产物）,小结,与电源正极相连,阳极,阴极,与电源负极相连,发生氧化反应,阳离子移向,阴离子移向,发生还原反应,1、电源、电极、电极反应关系,2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金,练习,1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。,2100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）。A加入适量的6mol/L的盐酸 B加入数滴氯化铜溶液C加入适量蒸馏水 D加入适量的氯化钠溶液,B,电解原理应用（做题中）,1、电子守恒规律应用。2、电解池的工作的原理,以石墨作电极，电解下列溶液，写出电极反应及电解总反应式？总结有什么特点
39、或规律？,第一组:HCl、H2SO4第二组:NaCl、CuCl2第三组:Na2SO4、CuSO4第四组：AgNO3、NaOH,1、用两只惰性电极插入100mLCuSO4溶液中，通电电解。当溶液的pH值由60下降到20(电解过程中溶液体积变化忽略不计)，阴极析出铜的质量（）16 32 64 1282、用惰性电极电解M(NO3)的水溶液，当阴极上增重ag时，在阳极上同时产生b L氧气(标准状况)，从而可知M的相对原子质量是A.B.C.D.,1、电子守恒规律应用。,3、1LK2SO4、CuSO4的混合溶液中，c（SO42-）=2molL1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到（标准
40、状况下）22.4L气体，则原溶液中c（K）为A0.5molL1B1molL1C1.5molL1D2molL1,D,4.用两支惰性电极插入50mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的PH值从6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略)，电极上析出银的质量大约是：A、27mg B、54mg C、108mg D、216mg,B,2、电解池的工作的原理,.用铂电极电解下表中各组物质的水溶液，电解一段时间以后，甲、乙两池中溶液的pH值均减小，而在和两极，电极产物的物质的量之比为14的是 甲 乙 A B C D甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4乙 Cu
41、SO4 AgNO3 HCl HNO3,B,.为下图所示装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，b极附近溶液呈红色。下列说法正确的是AX是正极，Y是负极BX是负极，Y是正极CCuSO4溶液的PH值逐渐减小DCuSO4溶液的PH值不变,AC,4、如图,当线路接通时,发现M(用石蕊试液浸润过的滤纸)端显蓝色，端显红色，且知甲中电极材料是锌、银，乙中电极材料是铂、铜，且乙中两电极不反应。（1）甲、乙分别是什么装置？（2）写出A、B、C、D的电极名称以及电极材料和电极反应式。,新课标人教版选修四化学反应原理,江苏省淮安中学 张正飞2023/10/31,第四章 电化学基础,（一课时）,第四节金属的电化
42、学腐蚀与防护,以石墨作电极，电解下列水溶液，写出电极反应及电解总反应式？,课前训练,第一组:HCl第二组:NaOH第三组:CuSO4第四组：NaCl,金属腐蚀我国作为世界上钢铁产量最多的国家（2005年全国生产钢材37117.02万吨），每年被腐蚀的铁占到我国钢铁年产量的十分之一，因为金属腐蚀而造成的损失占到国内生产总值的2%4%；约合人民币：3000亿元（2005年我国国内生产总值将达15万亿元）。根据各国调查结果，一般说来，金属腐蚀所造成的经济损失大致为该国国民生产总值的4%左右。另据国外统计，金属腐蚀的年损失远远超过水灾、火灾、风灾和地震（平均值）损失的总和，在这里还不包括由于腐蚀导致的
43、停工、减产和爆炸等造成的间接损失。,阅读：你有何感想？,金属腐蚀的主要害处，不仅在于金属本身的损失，更严重的是金属制品结构损坏所造成的损失比金属本身要大到无法估量。腐蚀不仅造成经济损失，也经常对安全构成威胁。国内外都曾发生过许多灾难性腐蚀事故，如飞机因某一零部件破裂而坠毁；桥梁因钢梁产生裂缝而塌陷；油管因穿孔或裂缝而漏油，引起着火爆炸；化工厂中储酸槽穿孔泄漏，造成重大环境污染；管道和设备跑、冒、滴、漏，破坏生产环境，有毒气体如Cl2、H2S、HCN等的泄漏，更会危及工作人员和附近居民的生命安全。,面对这样惊人的数据和金属腐蚀危害事实，大家有没有想过，铁怎么会被腐蚀？怎样防腐？,阅读课本P90-
44、P91,1、什么是金属腐蚀？有哪些类别？2、化学腐蚀和哪些因素有关？3、什么是电化学腐蚀？有哪些类别？分别发生哪些电极反应？,知识总结,金属阳离子,失e-,氧化反应,（三）金属腐蚀的类型,化学腐蚀,电化腐蚀,一、金属的电化学腐蚀,金属原子,（二）金属腐蚀的本质：,（一）金属腐蚀：,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。,M ne-Mn+,1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。影响因素：和接触物质的氧化性及温度有关。2、电化学腐蚀：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。,知识总结,电化学腐蚀的类型
45、,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,为什么铁在干燥的空气中不易生锈，在潮湿的空气中却易生锈？,钢铁表面形成的微小原电池示意图,钢铁的析氢腐蚀示意图,钢铁的吸氧腐蚀示意图,思考：你能写出它们的电极反应式？,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜呈酸性,水膜呈中性或酸性很弱或碱性,电极反应,负极Fe(-),Fe-2e-=Fe2+,2Fe-4e-=2Fe2+,正极C(+),2H+2e-=H2,O2+2H2O+4e-=4OH-,总反应:,Fe+2H+=Fe2+H2,2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)2,4Fe(OH)
46、2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,联系,思考与交流,1、铁锈的成份是什么？是怎样形成的？2、将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡一下，放入如图所示的具支试管中几分钟后，导管中的水柱上升了，你知道为什么吗？,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,Fe2e-Fe2+,O2+2H2O+4e-4OH,酸性,析氢,Fe2e-Fe2+,2H+2e-H2,请大家根据铁生锈的原理，思考应采取什么措施防止铁生锈？,请大
47、家阅读课本92-93,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。,1、牺牲阳极保护法,二、金属的电化学保护,牺牲阳极的阴极保护法示意图,2、外加电流法 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。,外加电流的阴极保护法示意图,除此以外还有其它防护方法？,二、金属防护的几种重要方法在金属表面覆盖保护层。改变金属内部的组织结构，制成合金。电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。,小结,2、2000年5月，保利集团在香
48、港拍卖会上花费3000多万港币购回在火烧圆明园时流失的国宝：铜铸的牛首、猴首和虎首，普通铜器时间稍久容易出现铜绿，其主要成分是Cu2(OH)2CO3这三件1760年铜铸的国宝在240 年后看上去仍然熠熠生辉不生锈，下列对起原因的分析，最可能的是A、它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；B、环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；C、铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；D、它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；,（D）,课堂练习,探究一：镀锌铁皮和镀锡铁皮哪个更易被腐蚀？为什么？探究二、纯锌和粗锌哪个更易和酸反应？如果向酸中再加入硫酸铜又会什么现象？,祝同学们学习进步 再见,新课标人教
49、版选修四化学反应原理,江苏省淮安中学 张正飞2023/10/31,第四章 电化学基础,（一课时）,复习习题课,复习回忆,1、金属腐蚀有哪些类型？2、写出吸氧腐蚀和析氢腐蚀的电极反应？,化学腐蚀与电化腐蚀的比较:,金属跟非金属单质直接接触,不纯金属或合金跟电解质溶液接触,无电流产生,有微弱电流产生,金属被氧化,较活泼金属被氧化,两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍,归纳总结,钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较,Fe2O3 nH2O,（铁锈）,通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,条件,水膜呈酸性。,水膜呈中性或酸性很弱或碱性。,电极反应,负极Fe(-),Fe-2e-=Fe2+,2Fe
50、-4e-=2Fe2+,正极C(+),2H+2e-=H2,O2+2H2O+4e-=4OH-,总反应:,Fe+2H+=Fe2+H2,2Fe+2H2O+O2=2 Fe(OH)2,4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3,联系,1.下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是,(5),(2),(1),(3),(4),课堂练习,2、第四节9题,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阳极的阴极保护法有一般防腐条件的腐蚀无防腐条件的腐蚀,小结,3、盐酸与锌片反应时，若加入可溶性
