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电化学集体备课

电化学集体备课. 淄博六中高三备课组. 一、学习考试大纲 把握复习方向. 07 大纲要求. 了解 电解池和原电池的工作原理， 能写出电极反应和电池反应方程式 了解 常见化学电源的种类及其 工作原理 理解 金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施. 06 大纲要求. 理解 原电池和电解原理的原理。 初步了解 化学电源。 了解 化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法 了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。. 二、知 识 要 点 分 析. 1 、原电池 2 、化学电源 3 、金属的腐蚀及其防护

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  1. 电化学集体备课 淄博六中高三备课组

  2. 一、学习考试大纲 把握复习方向

  3. 07大纲要求 • 了解电解池和原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式 • 了解常见化学电源的种类及其工作原理 • 理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施

  4. 06大纲要求 • 理解原电池和电解原理的原理。 • 初步了解化学电源。 • 了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀方法 • 了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理。

  5. 二、知 识 要 点 分 析 1、原电池 2、化学电源 3、金属的腐蚀及其防护 4、电解池 5、电解规律及应用

  6. 定义 形成条件 （三点记住） 正负极名称和电子流向判断 （从活泼性比较、电子得失、氧还反应等多角度判断） 工作原理（氧还反应，熟写电极反应式） 原电池 分析各种电池。 比较金属活动性强弱 题型 比较反应速率 比较金属腐蚀的快慢 应用 判断溶液pH变化 腐蚀（定义、本质、类型） 金属的腐蚀和防护 腐蚀防护（常见三种方法）

  7. 负极反应式 正极反应式 化学能 电能 Zn Cu A 稀硫酸 要 点一：原电池 原理 Zn – 2e- = Zn2+ 2H+ + 2e- = H2↑ 发生还原反应 发生氧化反应 电子流入极 电子流出极 正极 负极 材料相对不活泼 材料相对活泼 电解质溶液

  8. 是否金属越活泼，一定作负极？ 负极： Al+ 4OH－—3e- =Al O2－+2H2O 正极：2H2O + 2 e- = H2↑+ 2OH－ 总：2Al+ 2OH－+2H2O =2Al O2－+ 3H2↑ 负极： Cu —2e- = Cu2+ 正极： 2H++NO3－+ e- = NO2 ↑+ H2O 总：Cu + 4H++2NO3－=2NO2 ↑+ Cu2+ + 2H2O 在判断电极及电极反应时要注意考虑介质对其的影响！

  9. 书写电极反应式 1．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； 2．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）；

  10. 要点二、化学电源 将化学能变成电能的装置 1)概念: ①一次电池又称不可充电电池——如：干电池 ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池 2)分类: ①能量转换效率高，供能稳定可靠。 ②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。 3)优点: ③易维护，可在各种环境下工作。 4)电池优劣的判断标准: ①比能量 ［符号(A·h/kg)，(A·h/L)］ 指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少 ②比功率 [符号是W/kg，W/L)] 指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小 ③电池的储存时间的长短

  11. 一次电池 a、干电池(普通锌锰电池） 干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还 填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象。电池内总的反应式为： 4NH4Cl+2Zn+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O 请写出各电极的电极反应。

  12. 练：写出锌锰干电池的电极反应和总化学反应方程式。练：写出锌锰干电池的电极反应和总化学反应方程式。 负极———————————————— 正极———————————————— 总反应——————————————— 通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？_____________________________我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用？ Zn-2e-=Zn2+ 2NH4++2e-=2NH3+H2 Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2 锌筒变软，电池表面变得不平整 MnO2

  13. 碱性锌-锰干电池 电池反应： Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 ［思考］该电池的正负极材料和电解质． 负极： ——Zn Zn + 2OH- - 2e-= Zn(OH)2 正极： ——MnO2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 电解质： KOH

  14. 普通锌锰干电池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊状） 石墨(ＭnO2)(+） 干电池小结 负极: Zn－2e-＝Zn2＋ 正极: 2NH4+＋2e-＝2NH3↑＋H2 ↑ 总电池反应方程式 ：2NH4Cl＋Zn＝ZnCl2＋2NH3↑＋H2↑ 缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液 改进后碱性锌锰电池的优点： 电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。 Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

  15. b、迷你型电池 HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S） Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S） 优点：电压高、稳定，低污染。 用途：手表、相机、心率调节器

  16. c、锂电池 锂电池：（-）Li（S） LiI（晶片） I2(+） 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极：；正极：。 8Li-8e-=8Li+ 3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S 用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。

  17. 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 正极：PbO2 负极：Pb 电解质：H2SO4溶液 2)工作机制 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

  18. ①放电过程 负极： Pb(s) + SO42- (aq)-2e- =PbSO4 (s) 氧化反应 正极： PbO2(s) + 4H+(aq)+SO42- (aq)+2e- =2PbSO4 (s) +2H2O(l) 还原反应 放电过程总反应： Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l) 铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程

  19. 放电 充电 ①充电过程 接电源负极 阴极： PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应 接电源正极 阳极： PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42-(aq) 氧化反应 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： 2PbSO4(s)+2H2O(l) Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq )

  20. 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……

  21. 正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为： 2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 写出电极反应式。 充电 放电 银锌蓄电池 1970-1975, 开发了先进的银锌、镍镉电池技术。 1975-1983, 为美国海军生产潜水艇用银锌电池。 1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。 1998-1992, 为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。

  22. 充电 放电 银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为： 2Ag+Zn(OH)2 Ag2O+Zn+H2O 此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ） D A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn 电极反应： 负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2 正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-

  23. NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 放电 充电 镉镍电池 负极材料：Cd； 正极材料：涂有NiO2， 电解质：KOH溶液。 反应式如下： 写出电极反应式。 特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。

  24. 充电 放电 镍—镉可充电电池可发生如下反应： Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Cd+2NiO(OH)+2H2O 由此可知，该电池的负极材料是 （ A） A. Cd B.NiO(OH) C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2 电极反应： 负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2 正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-

  25. 燃料电池 大有发展前景的燃料电池 燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的大致情况如下：

  26. （-）Ni（多孔） KOH（溶液） NiO2 (+） 燃料电池 优点：能量转化率高，可持续使用，对环境友好 用途：宇宙飞船，应用前景广阔 负极 : 2H2+4OH-－4e-＝4H2O 正极 : O2+2H2O＋4e-＝4OH- 总反应方程式 ： 2H2＋O2＝2H2O

  27. 燃 料 电 池 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H++ 4e-= 2H2O 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-

  28. 固体燃料电池 2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O O2 + 4e-= 2O2－ 2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H++ 4e-= 2H2O

  29. Pt电极 O2 H2 KOH 氢氧燃料电池模拟 氢氧燃料电池 航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反应。 若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应

  30. 若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应 将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为____，这一极的电极反应为___________________；通入氧气的一极为_______，电极反应为 __________________________________，总反应为__________________________。 负极 CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O 正极 O2+4e-+2H2O=4OH- CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

  31. 要点三：金属的腐蚀与防护 金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程，即为金属的腐蚀。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。 ⑴化学腐蚀与电化腐蚀 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

  32. ⑵析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例） 水膜酸性较强 （pH＜4.3） 水膜酸性很弱或中性 电 极 反 应 负 极 Fe-2e— = Fe2+ 正 极 2H++2e- =H2↑ O2+2H2O+4e- =4OH— Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

  33. （3）金属防护的几种重要方法 ①改变金属内部的组织结构，制成合金。 ②在金属表面覆盖保护层。 ③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。 【特别提示】 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

  34. 金属腐蚀的危害和防腐的意义 　　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停工、减产和爆炸等造成的间接损失。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。

  35. 金属腐蚀的危害和防腐的意义 　　另外，新技术、新产品乃至新工业的产生往往也需要首先克服由腐蚀带来的问题。历史上，在找到了耐稀硫酸的铅材后，铅室法硫酸工业才得以发展起来；发明了不锈钢以后，生产和应用硝酸的工业才蓬勃兴起；实施登月计划中，也曾遇到过一个严重的腐蚀问题：用钛合金制成的盛N2O4（氧化剂）的容器在试验中几小时就破裂了，经查是应力腐蚀所致。后来经过反复试验，在氧化剂中加入缓蚀剂控制应力腐蚀，才实现了人类登上月球的计划。在现代新技术、新产品的发展中，也需要不断地解决各种新的、越来越困难的腐蚀问题。

  36. 要点四、电解池 1、电解原理 2、离子放电顺序 3、电解规律 4、电解质溶液中pH值的变化

  37. e- e- 电解 电解:CuCl2 Cu+Cl2 ↑ 1.电解原理 电子流向 还原反应 氧化反应 阳极 2Cl--2 e- =Cl2↑ 阴极 Cu2++ 2e-=2Cu↓ 阴离子移向 阳离子移向 CuCl2溶液

  38. 2.离子放电顺序 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。 阳极： ①活性材料作电极时： 金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不放电。 ②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电 顺序（由难到易）是： S2->I->Br->Cl->OH->NO3 ->SO42-(等含氧酸根离子）>F- 阴极: 活性电极不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。 阳离子在阴极上放电顺序是： Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+

  39. 3.电解规律 实例 电极反应 浓度 PH值 复原 CuCl2 电解 阴极 阳极 氯 气 铜 CuCl2溶液 阳极：2Cl--2 e- =Cl2↑ 增大 减小 CuCl2 阴极：Cu2++ 2e-=2Cu↓ CuCl2 Cu+Cl2 ↑

  40. 实例 实例 电极反应 电极反应 浓度 浓度 PH值 PH值 复原 复原 Na2SO4 Na2SO4 电解 2H2O 2H2 ↑+O2 ↑ 阴极 阳极 氧气 氢 气 Na2SO4溶液 阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2↑ 不 变 加 Na2SO4 阴极:4H ++ 4e- = 2H2 ↑ 变大

  41. 实例 电极反应 浓度 PH值 复原 NaCl 电解 阳极 阴极 氯气 氢 气 NaCl溶液 阳极: 2Cl-- 2e- = Cl 2↑ 增 大 加 HCl 减小 阴极: 2H ++ 2e- = H2 ↑ 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2 ↑+ Cl2 ↑

  42. 阳极 阴极 氧 气 铜 CuSO4溶液 阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2↑ 加 CuO 阴极：Cu2++ 2e-=Cu↓ 减小 减小 电解 2CuSO4+2H2O === 2Cu ↓+O2↑+ 2H2SO4

  43. 电解规律（惰性电极）小结 Ⅱ Ⅰ Ⅲ Ⅳ 阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F- 阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 如CuCl2 Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4、NaOH

  44. 电解质溶液用惰性电极电解的示例： 含氧酸 H2SO4 减小 阳极：4OH—-4e— =O2↑+2H2O 阴极：4H++4e—=2H2↑ 强碱 NaOH 增大 H2O 活泼金属的含氧酸盐 Na2SO4 不变 阳极：2Cl—-2e—=Cl2↑ 阴极：2H++2e—=H2↑ 无氧酸 HCl 增大 HCl 不活泼金属的无氧酸盐 阳极：2Cl—-2e—=Cl2↑ 阴极：Cu2++2e—=Cu↓ CuCl2 CuCl2 增大 活泼金属的无氧酸盐 NaCl 阳极：2Cl—-2e—=Cl2↑ 阴极：2H++2e—=H2↑ 增大 HCl 不活泼金属的含氧酸盐 阳极：4OH—-4e— =O2↑+2H2O 阴极：2Cu2++4e—=2Cu↓ 减小 CuO CuSO4

  45. 要点五:电解原理的应用 1、镀铜反应原理 阳极(纯铜)：Cu-2e—=Cu2+，阴极(镀件)：Cu2++2e—=Cu， 电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4 . 2、氯碱工业反应原理 阳极：2Cl--2e- =Cl2↑，阴极：2H++2e- =H2↑ 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑ 3、电解精炼反应原理(电解精炼铜) 粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等 阳极(粗铜)：Cu-2e- = Cu2+， （Zn-2e- = Zn2+， Fe-2e- = Fe2+，等） 阴极(精铜)： Cu2++2e- =Cu↓， 电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4。 Zn2＋、Ni2＋等 阳离子得电子能力小于Cu2+而留在电解质溶液中。金属活动顺序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失电子能力小于Cu，以金属单质沉积于阳极，成为“阳极泥”。

  46. 总结:原电池、电解池、电镀池的比较 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。 化学能转变成电能的装置。 将电能转变成化学能的装置。 ①镀层金属接电源正极待镀金属接电源负极 ②电镀液须含有镀层金属的离子 ①活动性不同两电极 ②电解质溶液 ③形成闭合回路 ①两电极接直流电源 ②电极插入电解质溶液 ③形成闭合回路 负极：较活泼金属； 正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等) 阳极：电源正极相连 阴极：电源负极相连 阳极：镀层金属； 阴极：镀件 负极：氧化反应 正极：还原反应 阳极：氧化反应 阴极：还原反应 阳极：氧化反应 阴极：还原反应

  47. 【知识概括】 一个反应：氧化还原反应两个转化：化学能和电能的相互转化三个条件：原电池、电解池的形成条件四个池子：原电池、电解池、 电镀池、精炼池

  48. 三、高考考点分析： 电化腐蚀基本原理的应用 电极种类和电极产物的判断 根据氧化还原反应书写电极反应式 2007年命题趋势 根据电子守恒计算电极产物的量 根据电极反应判断金属活动性强弱 判断电解池或原电池中电解质溶液的酸碱性变化情况 加强对新科技电池的考查 实物图、图表类问题的分析 ☆综合应用

  49. 考点1、电化腐蚀基本原理的应用 1、如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： 中性或碱性 吸氧 （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： ； Fe–2e-＝Fe2+ O2+2H2O+4e-＝4OH－ 析氢 酸性 （2）若液面下降，则溶液呈性，发生 腐蚀,电极反应式为：负极：, 正极： ； Fe–2e-＝Fe2+ 2H++2e-＝H2↑

  50. 2、 分析右图，按要求写出有关反应方程式： （1）、铁棒上的电极反应式为： （2）、碳棒上的电极反应式为： （3）、溶液中发生反应的化学方程式： 2Fe–4e-＝2Fe2+ O2+2H2O+4e-＝4OH- 2Fe+2H2O+O2= 2 Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3

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