4.0《电化学基础》PPT课件（新人教版-选修4）
文档属性
| 名称 | 4.0《电化学基础》PPT课件（新人教版-选修4） |  | |
| 格式 | zip | ||
| 文件大小 | 2.8MB | ||
| 资源类型 | 教案 | ||
| 版本资源 | 人教版（新课程标准） | ||
| 科目 | 化学 | ||
| 更新时间 | 2012-06-05 16:49:38 | ||
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文档简介
(共147张PPT)
新课标人教版课件系列
《高中化学》
选修4
第四章
《电化学基础》
教学目标
１体验化学能与电能相互转化的过程
２了解常见的化学电源的种类及其工作原理，知道它们在生产、生活和国防中的实际应用。
３了解电解池的工作原理，知道电解在氯碱工业、电镀、电冶金方面的应用。
４解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，知道防护金属腐蚀的方法，并能从实验探究中获得体会。
５通过学习增强保护环境的意识，节约意识。
第四章 电化学基础
第一节
《原电池》
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。
复习回顾
1、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
Cu2++2e- =Cu
阴离子
阳离子
总反应：
负极
正极
Cu2++2e- =Cu
Zn-2e- =Zn2+
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
(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
原 电 池 原 理
外电路
内电路
与原 电 池 相关的概念
1.电路：
外电路
内电路
电子流向：失电子的一极向得电子的一极
电流方向：与电子流动方向相反
阴离子流动方向与电子流动方向一致
阳离子流动方向与电流方向一致
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： Zn－2e-＝ Zn2+
4.总反应式：
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
？提出问题：
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？
学生讨论：
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。
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
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？
硫酸铜
硫酸铜
此电池的优点：
能产生持续、稳定的电流。
实验三（书76页实验4-1）
实验探索
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？
参考《重难点手册》P194-195或教材77页
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。
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。
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。
（2）平衡电荷。
在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。取出盐桥，Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。
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。
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
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
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
二、由两个半电池组成原电池的工作原理
（1）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。
①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。
②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。
（2）探究组成原电池的条件
练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ）
A 移向Zn 极，阴离子移向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
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）
可以
（2）组成原电池的条件
（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。
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
典型例题：
2.一个电池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
A B C D
正极 Zn Cu Cu Fe
负极 Cu Zn Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl
典型例题：
（3）原电池的正负极的判断方法
微观判断
（根据电子流动方向）
电子流出的极
电子流入的极
——负极
——正极
较活泼的电极材料
较不活泼的电极材料
质量增加的电极
工作后
质量减少的电极
——负极
——正极
——正极
——负极
工作后，有气泡冒出的电极为正极
发生氧化反应的极
发生还原反应的极
宏观判断：
①根据电极材料
②根据原电池电极
发生的反应
③根据电极增重还是减重
④根据电极有气泡冒出：
——负极
——正极
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 ( )
A．a > b > c > d B．a > c > d > b
C．c > a > b .> d D．b > 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
（4）电解质溶液和电极材料的选择
①活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极
②金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极
③金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极
④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt
（电池的电极必须导电）
电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。
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，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。
针对习题：优化P96-97 9、10、13题。
１)能自发进行的氧化还原反应
２)通常须两个活性不同的电极
３)电解质溶液
４)还原剂在负极失电子，发生氧化反应，氧化剂在正极得电子,发生还原反应．
1.利用原电池原理设计新型化学电池；
2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；
3.进行金属活动性强弱比较；
4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。
三、原电池的主要应用：
5.解释某些化学现象
(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）
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 ）
原电池原理应用：
(3)比较金属腐蚀的快慢
例3：
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)
原电池原理应用：
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）
0.2
解得：
y ＝0.015 (mol)
x ＝0.015 (mol)
＝
＝3.75× 10﹣ 4(mol/L )
∴pH ＝-lg3.75 ×10－4
＝4 -lg3.75
答：……
－0.015
根据电极反应：
正极：
负极：
Zn－2e-＝Zn2+
2H++2e- ＝H2↑
得：
2 2 22.4
x y 0.168
解：
0.2×0.125×2
c(H+)余
∴
2H+ —— 2e——H2↑
大
0.015
原电池原理应用：
(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，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
原电池原理应用：
已知反应AsO43－+2I－+2H+ AsO３3－+I2+H2O
是可逆反应．设计如图装置，进行下述操作：
(Ⅰ)向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表
指针偏转；(Ⅱ)若改往(B)烧杯中滴加40％NaOH
溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转．
试回答：
(1)两次操作过程中指针为什么会发生偏转
答： 。
(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反 试用平衡移动原理解释此现象．
答：____________________________________________________。
(3)(Ⅰ)操作过程中C1棒上发生的反应为 。
(4)(Ⅱ)操作过程中C2棒上发生的反应为 。
这是原电池，指针偏转是由于电子流过电流表
B中加盐酸，AsO43—发生得电子反应为正极；而当加入NaOH后，AsO33—发生失电子反应，为负极；
2I——2e— =I2
AsO33——2e—+2OH－ = AsO43—+H2O
拓展练习
（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；
2H++2e—=H2↑
Mg－2e—=Mg2+
化学能
电能
Al
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
小 结
１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)。
负极 正极
电子流向
电流流向
（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）
在一 瓣橘子上相隔0.5cm分别插一小铜片
和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接
触耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎”声。能
够从耳机中听到“嘎嘎”声，说明了什么？用
其他金属、水果、液体再试一试。
研 究 性 学 习
铝片
铜片
第四章 电化学基础
第二节
《化学电源》
伏打电池供电量小，电压低，电流不稳定；携带不便实用电池供电量大，电压高，电流稳定；安全、耐用、便携；有特殊用途；便于回收、污染小。
知识点1：化学电池
1)概念:
将化学能变成电能的装置
2)分类:
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
3)优点:
4)电池优劣的判断标准:
比能量(指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少)的大小和电池的储存时间的长短。
锂电池
干电池
叠层电池
纽扣电池
各类电池
知识点2：各类电池
1、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。电极总的反应式为：
4NH4Cl+2Zn+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O
请写出各电极的电极反应。
(一) 一次电池
干电池
负极: Zn－2e-＝Zn2＋
普通锌锰干电池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊状） 石墨(ＭnO2)(+）
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。
H2O+4MnO2＋2Zn＝Zn(OH)2+ZnO＋2Mn2O3
二氧化锰的用途
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
锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为MnO2 ,还原
产物为Mn2O3 ,电解质是KOH溶液，其放电曲线如图所示：
请写出电极反应式并分析其工作原理。该电池有何优点？
优点: 工作电动势稳定
负极：Zn + 2OH－－2e- = Zn(OH)2
正极：2MnO2 + H2O + 2 e- = Mn2O3 + 2OH－
总： Zn + 2MnO2 + H2O = Zn(OH)2 + Mn2O3
2、迷你型电池
优点：电压高、稳定，低污染。
用途：手表、相机、心率调节器
HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S）
Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）
3、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： 。
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。
8Li-8e-=8Li+
3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S
(二)二次电池
1、铅蓄电池
正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。
铅蓄电池
特点：电压高稳定，可反复使用，安全、方便、可靠。铅易产生氢气损耗，充电时需加水。
用途：汽车电源
负极 Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4↓
正极 PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-＝2PbSO4↓＋2H2O
总反应方程式：
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
放电
充电
铅蓄电池（原电池）工作时，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,
由此可以判断：
（1）原电池的电极材料：正极为_____
负极为_____
（2）两极的电极反应式：
正极为__________________
负极为_______________________
（3）工作一段时间后，蓄电池里电解质溶液的pH______（填变大、变小、不变）
PbO2
Pb
PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O
Pb-2e-+SO42-=PbSO4
变大
充电
放电
2、银锌蓄电池
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
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。
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
放电
充电
此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）
A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
D
电极反应：
负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
3、镉镍电池
NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2
放电
充电
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。
镍—镉可充电电池可发生如下反应：
Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池的负极材料是
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
放电
充电
A. Cd
（ A ）
B. NiO(OH)
D. Ni(OH)2
C. Cd(OH)2
电极反应：
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
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：
(三)燃料电池
氢氧燃料电池
This fuel cell was used to supply electricity for the Apollo Space Program
燃料电池
优点：能量转化率高，可持续使用，不污染环境
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
（-）Ni（多孔） KOH（溶液） NiO2 (+）
燃 料 电 池
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
酸性 负极
正极
中性 负极
正极
碱性 负极
正极
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
固体燃料电池
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
负极
正极
负极
正极
2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O
O2 + 4e-= 2O2－
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
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。
氢氧燃料电池
若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应
Pt电极
H2
O2
氢氧燃料电池模拟
KOH
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
若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应
电池的用途
电子钟表 、袖珍记数器 照相机、手机、摄像机、电动工具、电动自行车、家用电脑等。
迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已 投入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢材料作为 负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其 成为一种绿色环保电池。 锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作 正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此一个 锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电碱锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起 来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池 的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用P—N结的光电效应，把太阳光能直接转换成电 能，满足用户需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无 噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域广泛采用。
绿色电池种种
电池的发展方向
光电池使用方便,特别是近年来 微小型半导体逆变器迅速发展,促使其应用更加快捷.美,日,欧和发展中国家都制定出庞大的 光伏技术发展计划,开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产 业.目前已有80多个
国家和地区形成
商业化,半商业化
生产能力,年均增
长达16,市场开拓
从 空间转向地面
系统应用。
课 堂 总 结
1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：
负极：M-xe=Mx+
正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属
2、两个电极均参与反应的原电池
（如蓄电池，纽扣电池）
①电极材料：金属为负极，金属化合物为正极．
②电子得失均由两电极本身发生．
③电极反应需考虑电解质溶液的参与．
3、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）
①两电极材料均为惰性电极．
②负极－可燃性气体失电子，正极－助燃性气体得
电子．
③电极反应考虑电解质溶液．
1、在含有H2S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了
Ag2S），原因是银发生了 （填析氢或吸氧）腐蚀，其电极反应式为：负极 正极 ，最终在表面生成Ag2S的离子反应方程式为 ．为了除去银器表面Ag2S，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好．过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程．
巩 固 练 习
Al-3e-=Al3+
Ag2S+2e-=2Ag+S2-
2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S
2、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在65℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
负极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e
正极反应式：
总反应式：
O2+4e-+2CO2=2CO32-
2CO+O2=2CO2
3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ ）
A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+
B、 Li是负极，电极反应为Li － e- = Li+
C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 –
D、 Li是负极，电极反应为Li －2e- = Li2+
B
4、1991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20到50倍。运用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。
负极 正极
4Al-12e=4Al3+
3O2+6H2O+12e=12OH-
不活泼金属或碳
Cu
5已知：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2利用这一反应，试设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解质溶液，然后填空：
正极 ，电极反应
负极 ，电极反应
2Fe3++2e=2Fe2+
Cu-2e=Cu2+
6、已知：铅蓄电池充电完毕后，电池中硫酸的密度为 1，放电完毕后，溶液的密度变为 2。又铅蓄电池充电时的反应：
2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4
法拉第常数：F=96500C/mol
⑴写出铅蓄电池使用时所产生的总反应式及两电极上的半反应。
⑵已知充放电完毕后，溶液的密度是下列两个数据：1.10g/cm3,相当于含14.35%(质量)的硫酸，1.28g/cm3,相当于含36.87% (质量)的硫酸请指出分别 1， 2对应于哪一个数据？
⑶用什么方法可以确定什么时候该充电什么时候该停止充电？
⑷按方程式计算生成及消耗的水和硫酸的质量。
⑸计算一个电容量为4.32×106C的蓄电池中需加多少硫酸？
⑹用久了的铅蓄电池会对环境造成污染，为什么？
充电
第四章 电化学基础
第三节
《电解池》
思考回忆
1、电解质是指在_____________能够导电的化合物。
2、电离是指电解质在_____________或__________
状态下离解成____________的过程。
3、原电池是_____________ 的装置 。
4、写出下列物质的电离方程式
CuCl2
H2O
NaHSO4
CH3COONH4
水溶液或熔融状态下
水溶液
熔融
自由移动离子
把化学能转化为电能
一、电解原理
演示试验
实验微观解释
结论：电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作______________运动；在外电源的作用下（直流电)，改作_________移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解，电离是__________的前提。
自由
定向
电解
直流电源
电极
电解质
电极反应
阴极:
阳极:
总反应:
Cu2+
Cl–
Cu2+ + 2e ＝ Cu
2Cl－－2e ＝Cl2↑
Cu2+ + 2Cl－
电解
CuCl2
（还原反应）
（氧化反应）
电解
被还原
得e
失e
被氧化
（放出Cl2↑）
（析出Cu）
电解氯化铜原理
CuCl2 ＝ Cu2++2Cl–
I
I
阴极
阳极
e
e
正极
负极
电 源
Cu +Cl2↑
Cu +Cl2↑
（氧化还原反应）
1、电解原理
在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子在阴阳两极发生氧化还原反应的过程，叫电解。
⑴
电流是发生氧化—还原反应的根源、动力。
⑵
阴阳离子在做定向运动导电的同时，也就在两极发生了氧化还原反应，生成了新物质；
而金属导电是由自由电子的定向运动形成，无反应发生，无新物质生成，两者有本质区别。
定义：
把电能转化为化学能的装置。
组成：
两个电极、
电解质溶液、
直流电源
电极
阳极：
与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。
阴极：
与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。
惰性电极：
C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极，
本身都不反应。
活泼电极：
Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,做阳极，
本身被氧化溶解。
电 解 池
电极材料
2、
3、构成电解池的条件：
①直流电源；
与电源负极相连的电极为阴极
与电源正极相连的电极为阳极
②电极
③电解质溶液或熔融电解质；
④ 形成闭合的回路
4.电解池电极反应规律（阳氧阴还）
(1)阴极：得电子，还原反应
①电极本身不参加反应
②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子
(2)阳极：失电子，氧化反应
①若为金属（非惰性）电极，电极失电子
②若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子
重点
要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。
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。
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入溶液，阴离子不容易在电极上放电。
②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：
S 2->I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42->F-
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)> Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+
注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，浓度大时按H+,浓度小时按（H+）
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。
阳离子在阴极上放电顺序是：
阳极：
阴极:
想一想：
若以铜为阳极,铁为阴极,电解
氯化铜溶液，情况又如何？
分析电解反应的一般思路：
明确溶液中存在哪些离子
根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物
阴阳两极附近有哪些离子
5
电极反应式、电解方程式的书写：
例：
写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式，
方 法
阴极：
阳极：
③、最后使得失数相等，两极反应相加得总方程式；
电解
电解
＞
阴极：
阳极：
4OH－ －4e＝O2↑+2H2O
2Cu2+＋4e＝2Cu
OH－ SO4 2－
H+ Cu2+
H2O H++OH－
CuSO4 ＝ Cu2++ SO4 2－
①、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：
②、然后写电极反应式 ：
2Cu＋O2↑+4H+
或 2CuSO4+2H2O
（电解化学方程式）
2Cu＋O2↑+2H2SO4
2Cu2++2H2O
（电解离子方程式）
＜
练习：完成下列溶液的电极反应。
(以石墨为电极电解)
硫酸溶液：
盐酸：
NaOH溶液:
CuBr2溶液：
KCl溶液：
CuSO4溶液：
Na2SO4溶液：
阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
阴极：4H+ + 4e- = 2H2↑
总反应：
2H2O 2H2↑ + O2↑
阳极：
2Cl - - 2e- == Cl2↑
阴极：
2H+ + 2e- == H2 ↑
2HCl H2 ↑+ Cl2↑
总反应：
阳极：Cu – 2e- = Cu 2+
阴极：Cu 2+ + 2e- = Cu
阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
阴极：2Cu 2+ + 4e- = 2Cu
总反应：
2CuSO4 + 2H2O
2Cu + 2H2SO4 + O2↑
电解规律（惰性电极）小结
阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 如CuCl2 、HCl
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
阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+
电解质溶液用惰性电极电解的示例：
电解
类型 举 例 电极反应 溶液PH
变化 溶液复原方法
物质类别 实例
仅溶剂
水电解
仅溶质
电解
溶质和
溶剂同
时电解
含氧酸
H2SO4
强碱
NaOH
活泼金属的含氧酸盐
Na2SO4
无氧酸
HCl
阳极：4OH-→4e-=O2+2H2O
阴极：4H+ + 4e- = 2H2↑
减小
增大
不变
H2O
阳极：2Cl- → 2e-=Cl2↑
阴极：2H++2e- = H2↑
增大
HCl
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
阳极：2Cl- → 2e- =Cl2↑
阴极：Cu2++2e- = Cu
减少
CuCl2
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
CuSO4
阳极：4OH- → 4e- =O2↑+2H2O
阴极：2Cu2++4e- = 2Cu
减小
CuO
（ A ）
（B）
（C）
（D）
Hg(NO3)2
AgNO3
AgNO3
NaHSO4
Ag
Cu
Cu
C
Pt
Pt
Ag
Fe
1.判断A、B、C、D属于原电池的是——，属于电解池的是——；并写出下列装置的电极反应式。
练习
(D)
ABC
2.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是
A.P是电源的正极
B.F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2↑
C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应
D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变
B
3.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①和④两极，电极产物的物质的量之比为1︰2的是
甲 乙
A B C D
甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4
乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3
甲
乙
D
4.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
A．X是正极，Y是负极
B．X是负极，Y是正极
C．CuSO4溶液的pH值逐渐减小
D．CuSO4溶液的pH值不变
a
X Y
b
Pt
Cu
CuSO4溶液
NaCl和酚酞溶液
AC
装置
原电池
电解池
实例
原理
形成条
电极名称
电子流向
电流方向
电极反应
能量转化
应用
发生氧化还原反应，从而形成电流
电流通过引起氧化还原反应
两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应
电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）
由电极本身决定
正极：流入电子 负极：流出电子
由外电源决定
阳极：连电源正极 阴极：连电源负极
（外电路）负极 → 正极
电源负极→阴极→阳极→电源正极
（外电路）正极→负极
电源正极→阳极→阴极→电源负极
负极：Zn - 2e- =Zn2+（氧化反应）
正极：2H+ + 2e- =H2↑（还原原应）
阳极：2 CI- - 2e- = CI2 ↑(氧化反应)
阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应)
化学能→ 电能
电能→化学能
设计电池、金属防护
氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼
铜锌原电池
电解氯化铜
二、电解原理的应用
1.电解食盐水
思考:
（1）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子 这些离子的运动情况怎样？
（2）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？（3）通电后，溶液中的离子运动发生了什么变化？
（4）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？
（5）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初步检验两极产物的生成
阳极：湿润的淀粉－KI试纸
阴极：酚酞试液
现象：
阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉－KI试纸变蓝
阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红
实验装置
阳极：2Cl--2e- =Cl2↑
阴极：2H++2e- =H2↑
总式：2NaCl+2H2O=＝2NaOH+H2↑+Cl2↑
通电
电解饱和食盐水可以制造烧碱、氯气和氢气。
（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。
氯碱工业:离子交换膜法制烧碱
－
+
Cl2
Cl2
Cl—
H2
Na+
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
金属钛网
阴 极
碳钢网
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
一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。
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，CuSO4溶液的浓度有何变化？
CuSO4溶液
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，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。
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，
铁片
铜片
硫酸铜溶液
①电极：
阳极——镀层金属 或惰性电极
阴极——待镀金属制品
②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
4、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 ↑
电解熔融氯化钠制钠
阳极：6O2--12 e- =3O2↑
阴极：4Al3+ + 12e- =4Al
冶炼铝
通电
总式：2Al2O3 4Al+3O2 ↑
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
思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3
阳极C
电解质
烟罩
熔融态铝
钢壳
钢导电棒
阴极C
耐火材料
冶炼铝设备图
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、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
电解池、电解精炼池、电镀池的比较
电解池 电解精炼池 电镀池
定义
形成
条件
电极
名称
电极
反应
将电能转变成化学能的装置。
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。
①两电极接直流电源
②电极插人电解质溶液
③形成闭合回路
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
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
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。
①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极
②电解质溶液须待提纯金属的离子
阳极：不纯金属；
阴极：纯金属
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
练习
分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。
1．下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）。
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快
D．与电源负极相连的是电解槽的阴极
2．100mL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
3．用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的PH值保持不变的是（ ）。
A．HCl B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl
4．下列关于铜电极的叙述，不正确的是（ ）。
A．铜锌原电池中铜是正极
B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极
C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极
B
B
C
D
1. a 、b哪一极为正极？
2. 若要给铁叉镀锌，
a极选用什么材料？
选择何种溶液？
思考:
e-
金属性强弱的判断
已知①M+N2+=M2++N ②Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐，阴极先析出M ③N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应：E2++2e-=E，N-2e-=N2+，则四种金属活泼性由强到弱为
答案：P>M>N>E
工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4
1.电解时,应以 作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会 ,
2.阳极反应式为 ,
3.总电解反应式为 .
2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑
答案:Fe 增大 MnO42—_e- =MnO4—
电解计算——电子守恒法
例一 ： 铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(标况)气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.
解析：阳极 4OH--4e-=2H2O+O2↑
阴极 Cu2++2e- =Cu↓ 2H++2e- =H2↑
阳极转移电子的物质的量为: 0.5×4 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即产生H+ 2mol.
阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0
生成H2转移的电子:0.5 ×2=1mol,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol.
O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－
计算关系式：
例二 ： 用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ ）
A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L
A
阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol
则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A
例三 ： 某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)x·nH2O，式量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：
①金属M的相对原子质量及 x、n 值；
②电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。
Mx+ + xe- = M
0.005mol 0.01mol 0.32g
所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3
产生H+为0.01mol，pH=1
1.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的
A
练 习
2. 根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：
Cu + 2H2O=Cu(OH)2↓+ H2↑。但选择恰当电极材料
和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四
种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是
A B C D
阳极 石墨 Cu Cu Cu
阴极 石墨 石墨 Fe Pt
电解液 CuSO4溶液 Na2SO4溶液 H2SO4溶液 H2O
B
3.（2005江苏14）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是
A. 放电时负极反应为：Zn－2e ＋2OH ＝Zn(OH)2
B. 充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e ＋5OH ＝＋4H2O
C. 放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化
D. 放电时正极附近溶液的碱性增强
分析：本题主要考查原电池与电解池的反应原理，放电时负极发生氧化反应：Zn－2e ＋2OH ＝Zn(OH)2，正极发生还原反应：+3e ＋4H2O ＝Fe(OH)3＋5OH ，电极附近溶液碱性增强，D正确，C不正确，在充电时阳极发生反应：Fe(OH)3－3e ＋5OH ＝＋4H2O，B正确。选C。
4.（2002年上海）某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是
A、a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B、a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C、a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl D、a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
分析： 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应是：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，副反应为：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，则可推知使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl溶液，其中起消毒作用的是NaClO溶液。电解过程中阴极产生H2，结合图示，消毒液发生器的液体上部空间充满的是H2，故电源a极是负极，b为正极。所以答案为B。
第四章 电化学基础
第四节
《金属电化学腐蚀
与防护》
金属的电化学腐蚀与防护
铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。
铁作负极（阳极）被腐蚀腐蚀速率较快。
实验一：（按下图进行实验）请比较下列现象的异？
图一
金属的腐蚀
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。
一、金属的电化学腐蚀
1、化学腐蚀与电化腐蚀
化学腐蚀 电化腐蚀
条件 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
现象 无电流产生 有微弱电流产生
本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化
联系 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
一、金属的电化学腐蚀
实验二：按下图进行对比实验
图二
A
无离子水
A
A
（往水中吹二氧化碳制得碳酸溶液）
指针无偏转
指针偏转
指针偏转
负极： Fe - 2e- = Fe2+
正极： 2H++ 2e- =H2
溶液反应：
Fe2++ 2OH- =Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
请写出下列电极方程式？
A
A
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
H2O
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
电压 0.204V 1.433V
条件
正极
负极
溶液
2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）
2H++ 2e- =H2
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
Fe - 2e- = Fe2+
Fe2++ 2OH- =Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或中性
铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？
铜器上的铁铆钉为什么特别容易生锈？
练习
银质奖章较长时间后变黑， 形成黑锈，可以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一段时间后，黑锈就被除去,而银不会损失。
（1）形成黑锈的原因：
（2）除锈的原理：
4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O
负极： 2Al -6e- = 2Al3+
正极： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S2-
2Al3+ +3S2-+6H2O=3H2S +2Al(OH)3
2Al +3Ag2S+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 +6Ag
P85实验4-3
一、金属的电化学腐蚀
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
小结
①改变金属内部的组织结构，制成合金(如不锈钢）。 ②在金属表面覆盖保护层。如油漆、油脂等，电镀Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。
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。
二、金属的电化学防护
1、金属防护的几种重要方法
原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。
二、金属的电化学防护
2、、牺牲阳极的阴极保护法： P86
二、金属的电化学防护
3、、外加电源的阴极保护法： P86
辅助阳极（不溶性）
金属的电化学防护
小结
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＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
例：
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)
改变金属的内部组织结构 防腐
2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费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
（ D ）
A.
C.
铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；
B.
D.
它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；
环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；
它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；
练 习
新课标人教版课件系列
《高中化学》
选修4
第四章
《电化学基础》
教学目标
１体验化学能与电能相互转化的过程
２了解常见的化学电源的种类及其工作原理，知道它们在生产、生活和国防中的实际应用。
３了解电解池的工作原理，知道电解在氯碱工业、电镀、电冶金方面的应用。
４解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，知道防护金属腐蚀的方法，并能从实验探究中获得体会。
５通过学习增强保护环境的意识，节约意识。
第四章 电化学基础
第一节
《原电池》
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。
复习回顾
1、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
Cu2++2e- =Cu
阴离子
阳离子
总反应：
负极
正极
Cu2++2e- =Cu
Zn-2e- =Zn2+
Zn+Cu2+=Zn2++Cu
Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu
(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
原 电 池 原 理
外电路
内电路
与原 电 池 相关的概念
1.电路：
外电路
内电路
电子流向：失电子的一极向得电子的一极
电流方向：与电子流动方向相反
阴离子流动方向与电子流动方向一致
阳离子流动方向与电流方向一致
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： Zn－2e-＝ Zn2+
4.总反应式：
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
？提出问题：
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？
学生讨论：
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。
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
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？
硫酸铜
硫酸铜
此电池的优点：
能产生持续、稳定的电流。
实验三（书76页实验4-1）
实验探索
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？
参考《重难点手册》P194-195或教材77页
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。
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。
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。
（2）平衡电荷。
在整个装置的电流回路中，溶液中的电流通路是靠离子迁移完成的。取出盐桥，Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液，ZnSO4溶液因Zn2+增多而带正电荷。同时，CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ，使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性，这两种因素均会阻止电子从锌片流向铜片，造成电流中断。
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。
ZnSO4溶液 CuSO4溶液
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
一、对锌铜原电 池工作原理的进一步探究
二、由两个半电池组成原电池的工作原理
（1）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。
①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。
②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。
（2）探究组成原电池的条件
练习：锌铜原电池产生电流时，阳离子（ ）
A 移向Zn 极，阴离子移向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
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）
可以
（2）组成原电池的条件
（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。
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
典型例题：
2.一个电池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
A B C D
正极 Zn Cu Cu Fe
负极 Cu Zn Zn Zn
电解质溶液 CuCl2 H2SO4 CuSO4 HCl
典型例题：
（3）原电池的正负极的判断方法
微观判断
（根据电子流动方向）
电子流出的极
电子流入的极
——负极
——正极
较活泼的电极材料
较不活泼的电极材料
质量增加的电极
工作后
质量减少的电极
——负极
——正极
——正极
——负极
工作后，有气泡冒出的电极为正极
发生氧化反应的极
发生还原反应的极
宏观判断：
①根据电极材料
②根据原电池电极
发生的反应
③根据电极增重还是减重
④根据电极有气泡冒出：
——负极
——正极
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 ( )
A．a > b > c > d B．a > c > d > b
C．c > a > b .> d D．b > 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
（4）电解质溶液和电极材料的选择
①活泼性不同 的两种金属。如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极
②金属和非金属。如锌锰干电池，锌作负极，石墨棒作正极
③金属和化合物。如铅蓄电池，铅版作负极，PbO2作正极
④惰性电极。如氢氧燃料电池中，两根电极均可用Pt
（电池的电极必须导电）
电解质溶液一般要能够与负极发生反应。但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行，则左右两个烧杯中的电解质溶液应 与电极材料具有相同的阳离子。
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，采用的电解质溶液又是什么？试画出原电池的装置简图。
针对习题：优化P96-97 9、10、13题。
１)能自发进行的氧化还原反应
２)通常须两个活性不同的电极
３)电解质溶液
４)还原剂在负极失电子，发生氧化反应，氧化剂在正极得电子,发生还原反应．
1.利用原电池原理设计新型化学电池；
2.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；
3.进行金属活动性强弱比较；
4.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。
三、原电池的主要应用：
5.解释某些化学现象
(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）
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 ）
原电池原理应用：
(3)比较金属腐蚀的快慢
例3：
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)
原电池原理应用：
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）
0.2
解得：
y ＝0.015 (mol)
x ＝0.015 (mol)
＝
＝3.75× 10﹣ 4(mol/L )
∴pH ＝-lg3.75 ×10－4
＝4 -lg3.75
答：……
－0.015
根据电极反应：
正极：
负极：
Zn－2e-＝Zn2+
2H++2e- ＝H2↑
得：
2 2 22.4
x y 0.168
解：
0.2×0.125×2
c(H+)余
∴
2H+ —— 2e——H2↑
大
0.015
原电池原理应用：
(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，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
原电池原理应用：
已知反应AsO43－+2I－+2H+ AsO３3－+I2+H2O
是可逆反应．设计如图装置，进行下述操作：
(Ⅰ)向(B)烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安培表
指针偏转；(Ⅱ)若改往(B)烧杯中滴加40％NaOH
溶液，发现微安培表指针向前述相反方向偏转．
试回答：
(1)两次操作过程中指针为什么会发生偏转
答： 。
(2)两次操作过程中指针偏转方向为什么会相反 试用平衡移动原理解释此现象．
答：____________________________________________________。
(3)(Ⅰ)操作过程中C1棒上发生的反应为 。
(4)(Ⅱ)操作过程中C2棒上发生的反应为 。
这是原电池，指针偏转是由于电子流过电流表
B中加盐酸，AsO43—发生得电子反应为正极；而当加入NaOH后，AsO33—发生失电子反应，为负极；
2I——2e— =I2
AsO33——2e—+2OH－ = AsO43—+H2O
拓展练习
（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；
2H++2e—=H2↑
Mg－2e—=Mg2+
化学能
电能
Al
2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑
小 结
１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)。
负极 正极
电子流向
电流流向
（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）
在一 瓣橘子上相隔0.5cm分别插一小铜片
和铝片，把铜片和铝片的另一端通过导线接
触耳机的两极，试试能否听到“嘎嘎”声。能
够从耳机中听到“嘎嘎”声，说明了什么？用
其他金属、水果、液体再试一试。
研 究 性 学 习
铝片
铜片
第四章 电化学基础
第二节
《化学电源》
伏打电池供电量小，电压低，电流不稳定；携带不便实用电池供电量大，电压高，电流稳定；安全、耐用、便携；有特殊用途；便于回收、污染小。
知识点1：化学电池
1)概念:
将化学能变成电能的装置
2)分类:
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
3)优点:
4)电池优劣的判断标准:
比能量(指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少)的大小和电池的储存时间的长短。
锂电池
干电池
叠层电池
纽扣电池
各类电池
知识点2：各类电池
1、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。电极总的反应式为：
4NH4Cl+2Zn+2MnO2=[Zn(NH3)4]Cl2+ZnCl2+Mn2O3+H2O
请写出各电极的电极反应。
(一) 一次电池
干电池
负极: Zn－2e-＝Zn2＋
普通锌锰干电池：（-）Zn ZnCl2、NH4Cl（糊状） 石墨(ＭnO2)(+）
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。
H2O+4MnO2＋2Zn＝Zn(OH)2+ZnO＋2Mn2O3
二氧化锰的用途
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
锌锰碱性电池是一种新型的干电池。正极材料为MnO2 ,还原
产物为Mn2O3 ,电解质是KOH溶液，其放电曲线如图所示：
请写出电极反应式并分析其工作原理。该电池有何优点？
优点: 工作电动势稳定
负极：Zn + 2OH－－2e- = Zn(OH)2
正极：2MnO2 + H2O + 2 e- = Mn2O3 + 2OH－
总： Zn + 2MnO2 + H2O = Zn(OH)2 + Mn2O3
2、迷你型电池
优点：电压高、稳定，低污染。
用途：手表、相机、心率调节器
HgO（S）+Zn（S）=Hg（l）+ZnO（S）
Ag2O（S）+Zn（S）=2Ag（l）+ZnO（S）
3、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： 。
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。
8Li-8e-=8Li+
3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+2S
(二)二次电池
1、铅蓄电池
正极材料上涂有棕褐色的PbO2，负极材料是海绵状的金属铅，两极浸在H2SO4溶液中。写出电极反应式。
铅蓄电池
特点：电压高稳定，可反复使用，安全、方便、可靠。铅易产生氢气损耗，充电时需加水。
用途：汽车电源
负极 Pb＋SO42-－2e-＝PbSO4↓
正极 PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-＝2PbSO4↓＋2H2O
总反应方程式：
Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O
放电
充电
铅蓄电池（原电池）工作时，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O,
由此可以判断：
（1）原电池的电极材料：正极为_____
负极为_____
（2）两极的电极反应式：
正极为__________________
负极为_______________________
（3）工作一段时间后，蓄电池里电解质溶液的pH______（填变大、变小、不变）
PbO2
Pb
PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O
Pb-2e-+SO42-=PbSO4
变大
充电
放电
2、银锌蓄电池
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
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。
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
放电
充电
此电池放电时，负极上发生反应的物质是（ ）
A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
D
电极反应：
负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
3、镉镍电池
NiO2+Cd+2H2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2
放电
充电
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。
镍—镉可充电电池可发生如下反应：
Cd+2NiO(OH)+2H2O
由此可知，该电池的负极材料是
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
放电
充电
A. Cd
（ A ）
B. NiO(OH)
D. Ni(OH)2
C. Cd(OH)2
电极反应：
负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-
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：
(三)燃料电池
氢氧燃料电池
This fuel cell was used to supply electricity for the Apollo Space Program
燃料电池
优点：能量转化率高，可持续使用，不污染环境
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
（-）Ni（多孔） KOH（溶液） NiO2 (+）
燃 料 电 池
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
酸性 负极
正极
中性 负极
正极
碱性 负极
正极
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
固体燃料电池
介质 电池反应： 2H2 +Ｏ２ = 2H2O
负极
正极
负极
正极
2H2 - 4e- +2O2－= 2H2O
O2 + 4e-= 2O2－
2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
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。
氢氧燃料电池
若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应
Pt电极
H2
O2
氢氧燃料电池模拟
KOH
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
若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应
电池的用途
电子钟表 、袖珍记数器 照相机、手机、摄像机、电动工具、电动自行车、家用电脑等。
迅猛发展的绿色环保电池是指近年来研制、开发和已 投入使用的高性能、无污染电池。金属氢化物镍电池与镉镍电池有相同的工作电压(12伏)，但由于采用了稀土合金或TiNi合金储氢材料作为 负极活性物质，取代了致癌物质镉，使其 成为一种绿色环保电池。 锂离子蓄电池系由碳作负极，嵌锂的金属氧化物作 正极和有机电解质构成，其工作电压为36伏，因此一个 锂离子电池相当三个镉镍或金属氢化物镍电池。可充电碱锰电池是在碱性锌锰原电池基础上发展起 来的，由于应用了无汞化的锌粉及新型添加剂，不仅保持了原电池 的电流放电特性，而且能充电使用几十次至几百次。太阳能电池利用P—N结的光电效应，把太阳光能直接转换成电 能，满足用户需要。这种发电具有无需燃料、无污染、无 噪声、运行简单可靠、减少维护、建设周期短等特点，已被空间和无常规能源的地域广泛采用。
绿色电池种种
电池的发展方向
光电池使用方便,特别是近年来 微小型半导体逆变器迅速发展,促使其应用更加快捷.美,日,欧和发展中国家都制定出庞大的 光伏技术发展计划,开发方向是大幅度提高光电池转换效率和稳定性,降低成本,不断扩大产 业.目前已有80多个
国家和地区形成
商业化,半商业化
生产能力,年均增
长达16,市场开拓
从 空间转向地面
系统应用。
课 堂 总 结
1、仅有一个电极材料参与反应的原电池：
负极：M-xe=Mx+
正极：析氢或吸氧或析出不活泼金属
2、两个电极均参与反应的原电池
（如蓄电池，纽扣电池）
①电极材料：金属为负极，金属化合物为正极．
②电子得失均由两电极本身发生．
③电极反应需考虑电解质溶液的参与．
3、电极材料本身均不参与反应的电池（燃料电池）
①两电极材料均为惰性电极．
②负极－可燃性气体失电子，正极－助燃性气体得
电子．
③电极反应考虑电解质溶液．
1、在含有H2S气体的空气中，银器表面易变黑（生成了
Ag2S），原因是银发生了 （填析氢或吸氧）腐蚀，其电极反应式为：负极 正极 ，最终在表面生成Ag2S的离子反应方程式为 ．为了除去银器表面Ag2S，可采用如下方法：在一个铝制的容器中放入食盐溶液，将银器浸入食盐溶液，使银器与铝接触良好．过一段时间，银器表面变为银白色，并闻到臭鸡蛋的气味，观察到有少量白色絮状沉淀生成，请用电极反应式和离子方程式表示上述过程．
巩 固 练 习
Al-3e-=Al3+
Ag2S+2e-=2Ag+S2-
2Al+3Ag2S+6H2O=6Ag+2Al(OH)3+3H2S
2、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在65℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
负极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e
正极反应式：
总反应式：
O2+4e-+2CO2=2CO32-
2CO+O2=2CO2
3.锂电池是一代新型高能电池，它以质量轻、能量高而受到了普遍重视，目前已研制成功多种锂电池，某种锂电池的总反应为Li + MnO2=LiMnO2,下列说法正确的是（ ）
A、 Li是正极，电极反应为Li － e- = Li+
B、 Li是负极，电极反应为Li － e- = Li+
C、 Li是负极，电极反应为MnO2 + e- = MnO2 –
D、 Li是负极，电极反应为Li －2e- = Li2+
B
4、1991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20到50倍。运用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。
负极 正极
4Al-12e=4Al3+
3O2+6H2O+12e=12OH-
不活泼金属或碳
Cu
5已知：Cu+2FeCl3=2FeCl2+CuCl2利用这一反应，试设计一个原电池，画出示意图，标明电极材料名称，电解质溶液，然后填空：
正极 ，电极反应
负极 ，电极反应
2Fe3++2e=2Fe2+
Cu-2e=Cu2+
6、已知：铅蓄电池充电完毕后，电池中硫酸的密度为 1，放电完毕后，溶液的密度变为 2。又铅蓄电池充电时的反应：
2PbSO4+2H2O Pb+PbO2+2H2SO4
法拉第常数：F=96500C/mol
⑴写出铅蓄电池使用时所产生的总反应式及两电极上的半反应。
⑵已知充放电完毕后，溶液的密度是下列两个数据：1.10g/cm3,相当于含14.35%(质量)的硫酸，1.28g/cm3,相当于含36.87% (质量)的硫酸请指出分别 1， 2对应于哪一个数据？
⑶用什么方法可以确定什么时候该充电什么时候该停止充电？
⑷按方程式计算生成及消耗的水和硫酸的质量。
⑸计算一个电容量为4.32×106C的蓄电池中需加多少硫酸？
⑹用久了的铅蓄电池会对环境造成污染，为什么？
充电
第四章 电化学基础
第三节
《电解池》
思考回忆
1、电解质是指在_____________能够导电的化合物。
2、电离是指电解质在_____________或__________
状态下离解成____________的过程。
3、原电池是_____________ 的装置 。
4、写出下列物质的电离方程式
CuCl2
H2O
NaHSO4
CH3COONH4
水溶液或熔融状态下
水溶液
熔融
自由移动离子
把化学能转化为电能
一、电解原理
演示试验
实验微观解释
结论：电解质通电前在水溶液中自由移动的阴、阳离子作______________运动；在外电源的作用下（直流电)，改作_________移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化—还原反应，即被电解，电离是__________的前提。
自由
定向
电解
直流电源
电极
电解质
电极反应
阴极:
阳极:
总反应:
Cu2+
Cl–
Cu2+ + 2e ＝ Cu
2Cl－－2e ＝Cl2↑
Cu2+ + 2Cl－
电解
CuCl2
（还原反应）
（氧化反应）
电解
被还原
得e
失e
被氧化
（放出Cl2↑）
（析出Cu）
电解氯化铜原理
CuCl2 ＝ Cu2++2Cl–
I
I
阴极
阳极
e
e
正极
负极
电 源
Cu +Cl2↑
Cu +Cl2↑
（氧化还原反应）
1、电解原理
在外加直流电源的作用下，电解质的阴阳离子在阴阳两极发生氧化还原反应的过程，叫电解。
⑴
电流是发生氧化—还原反应的根源、动力。
⑵
阴阳离子在做定向运动导电的同时，也就在两极发生了氧化还原反应，生成了新物质；
而金属导电是由自由电子的定向运动形成，无反应发生，无新物质生成，两者有本质区别。
定义：
把电能转化为化学能的装置。
组成：
两个电极、
电解质溶液、
直流电源
电极
阳极：
与外电源正极相连的电极，出电子，氧化反应。
阴极：
与外电源负极相连的电极，进电子，还原反应。
惰性电极：
C、Pt、Au等，不论做阴极、阳极，
本身都不反应。
活泼电极：
Fe、Cu、Ag等,做阴极本身不反应,做阳极，
本身被氧化溶解。
电 解 池
电极材料
2、
3、构成电解池的条件：
①直流电源；
与电源负极相连的电极为阴极
与电源正极相连的电极为阳极
②电极
③电解质溶液或熔融电解质；
④ 形成闭合的回路
4.电解池电极反应规律（阳氧阴还）
(1)阴极：得电子，还原反应
①电极本身不参加反应
②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子
(2)阳极：失电子，氧化反应
①若为金属（非惰性）电极，电极失电子
②若为惰性电极，电解质溶液中阴离子“争”失电子
重点
要判断电极反应的产物，必须掌握离子的放电顺序。
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。
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。
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入溶液，阴离子不容易在电极上放电。
②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由易到难）是：
S 2->I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42->F-
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)> Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+
注：当离子浓度相差较大时，放电顺序要发生变化，浓度大时按H+,浓度小时按（H+）
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。
阳离子在阴极上放电顺序是：
阳极：
阴极:
想一想：
若以铜为阳极,铁为阴极,电解
氯化铜溶液，情况又如何？
分析电解反应的一般思路：
明确溶液中存在哪些离子
根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物
阴阳两极附近有哪些离子
5
电极反应式、电解方程式的书写：
例：
写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式，
方 法
阴极：
阳极：
③、最后使得失数相等，两极反应相加得总方程式；
电解
电解
＞
阴极：
阳极：
4OH－ －4e＝O2↑+2H2O
2Cu2+＋4e＝2Cu
OH－ SO4 2－
H+ Cu2+
H2O H++OH－
CuSO4 ＝ Cu2++ SO4 2－
①、首先分析、比较出阴阳极的放电离子：
②、然后写电极反应式 ：
2Cu＋O2↑+4H+
或 2CuSO4+2H2O
（电解化学方程式）
2Cu＋O2↑+2H2SO4
2Cu2++2H2O
（电解离子方程式）
＜
练习：完成下列溶液的电极反应。
(以石墨为电极电解)
硫酸溶液：
盐酸：
NaOH溶液:
CuBr2溶液：
KCl溶液：
CuSO4溶液：
Na2SO4溶液：
阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
阴极：4H+ + 4e- = 2H2↑
总反应：
2H2O 2H2↑ + O2↑
阳极：
2Cl - - 2e- == Cl2↑
阴极：
2H+ + 2e- == H2 ↑
2HCl H2 ↑+ Cl2↑
总反应：
阳极：Cu – 2e- = Cu 2+
阴极：Cu 2+ + 2e- = Cu
阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2↑
阴极：2Cu 2+ + 4e- = 2Cu
总反应：
2CuSO4 + 2H2O
2Cu + 2H2SO4 + O2↑
电解规律（惰性电极）小结
阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F-
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 如CuCl2 、HCl
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
阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+
电解质溶液用惰性电极电解的示例：
电解
类型 举 例 电极反应 溶液PH
变化 溶液复原方法
物质类别 实例
仅溶剂
水电解
仅溶质
电解
溶质和
溶剂同
时电解
含氧酸
H2SO4
强碱
NaOH
活泼金属的含氧酸盐
Na2SO4
无氧酸
HCl
阳极：4OH-→4e-=O2+2H2O
阴极：4H+ + 4e- = 2H2↑
减小
增大
不变
H2O
阳极：2Cl- → 2e-=Cl2↑
阴极：2H++2e- = H2↑
增大
HCl
不活泼金属的无氧酸盐
CuCl2
阳极：2Cl- → 2e- =Cl2↑
阴极：Cu2++2e- = Cu
减少
CuCl2
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
CuSO4
阳极：4OH- → 4e- =O2↑+2H2O
阴极：2Cu2++4e- = 2Cu
减小
CuO
（ A ）
（B）
（C）
（D）
Hg(NO3)2
AgNO3
AgNO3
NaHSO4
Ag
Cu
Cu
C
Pt
Pt
Ag
Fe
1.判断A、B、C、D属于原电池的是——，属于电解池的是——；并写出下列装置的电极反应式。
练习
(D)
ABC
2.如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关叙述正确的是
A.P是电源的正极
B.F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2↑
C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电极均参加了反应
D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变
B
3.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①和④两极，电极产物的物质的量之比为1︰2的是
甲 乙
A B C D
甲 KOH H2SO4 Na2SO4 CuSO4
乙 CuSO4 AgNO3 HCl HNO3
甲
乙
D
4.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
A．X是正极，Y是负极
B．X是负极，Y是正极
C．CuSO4溶液的pH值逐渐减小
D．CuSO4溶液的pH值不变
a
X Y
b
Pt
Cu
CuSO4溶液
NaCl和酚酞溶液
AC
装置
原电池
电解池
实例
原理
形成条
电极名称
电子流向
电流方向
电极反应
能量转化
应用
发生氧化还原反应，从而形成电流
电流通过引起氧化还原反应
两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应
电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）
由电极本身决定
正极：流入电子 负极：流出电子
由外电源决定
阳极：连电源正极 阴极：连电源负极
（外电路）负极 → 正极
电源负极→阴极→阳极→电源正极
（外电路）正极→负极
电源正极→阳极→阴极→电源负极
负极：Zn - 2e- =Zn2+（氧化反应）
正极：2H+ + 2e- =H2↑（还原原应）
阳极：2 CI- - 2e- = CI2 ↑(氧化反应)
阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应)
化学能→ 电能
电能→化学能
设计电池、金属防护
氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼
铜锌原电池
电解氯化铜
二、电解原理的应用
1.电解食盐水
思考:
（1）通电前，饱和食盐水中存在哪些离子 这些离子的运动情况怎样？
（2）在电解装置中可否选用铜作阴、阳极的电极材料，为什么？（3）通电后，溶液中的离子运动发生了什么变化？
（4）通电后，溶液中的在阴、阳放电的是什么离子？
（5）电解后，在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么？怎样初步检验两极产物的生成
阳极：湿润的淀粉－KI试纸
阴极：酚酞试液
现象：
阳极：有气泡产生，使湿润的淀粉－KI试纸变蓝
阴极：有气泡产生，滴加酚酞溶液变红
实验装置
阳极：2Cl--2e- =Cl2↑
阴极：2H++2e- =H2↑
总式：2NaCl+2H2O=＝2NaOH+H2↑+Cl2↑
通电
电解饱和食盐水可以制造烧碱、氯气和氢气。
（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。
氯碱工业:离子交换膜法制烧碱
－
+
Cl2
Cl2
Cl—
H2
Na+
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
金属钛网
阴 极
碳钢网
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
一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、铁、镍、银、金等），这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。
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，CuSO4溶液的浓度有何变化？
CuSO4溶液
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，它是电解原理的又一重要应用。电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。
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，
铁片
铜片
硫酸铜溶液
①电极：
阳极——镀层金属 或惰性电极
阴极——待镀金属制品
②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
4、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 ↑
电解熔融氯化钠制钠
阳极：6O2--12 e- =3O2↑
阴极：4Al3+ + 12e- =4Al
冶炼铝
通电
总式：2Al2O3 4Al+3O2 ↑
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
思考:工业上为什么用电解熔融氧化铝的方法冶炼铝而不用AlCl3
阳极C
电解质
烟罩
熔融态铝
钢壳
钢导电棒
阴极C
耐火材料
冶炼铝设备图
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、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
电解池、电解精炼池、电镀池的比较
电解池 电解精炼池 电镀池
定义
形成
条件
电极
名称
电极
反应
将电能转变成化学能的装置。
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。
①两电极接直流电源
②电极插人电解质溶液
③形成闭合回路
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
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
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
应用电解原理将不纯的金属提纯的装置。
①不纯金属接电源正极纯的金属接电源负极
②电解质溶液须待提纯金属的离子
阳极：不纯金属；
阴极：纯金属
阳极：氧化反应
阴极：还原反应
练习
分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。
1．下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）。
A．把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡
B．把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁
C．把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快
D．与电源负极相连的是电解槽的阴极
2．100mL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
3．用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的PH值保持不变的是（ ）。
A．HCl B．NaOH C．Na2SO4 D．NaCl
4．下列关于铜电极的叙述，不正确的是（ ）。
A．铜锌原电池中铜是正极
B．用电解法精炼粗铜时，粗铜作阳极
C．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极
D．电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极
B
B
C
D
1. a 、b哪一极为正极？
2. 若要给铁叉镀锌，
a极选用什么材料？
选择何种溶液？
思考:
e-
金属性强弱的判断
已知①M+N2+=M2++N ②Pt极电解相同浓度P和M的硫酸盐，阴极先析出M ③N与E有导线相连放入E的硫酸盐溶液,电极反应：E2++2e-=E，N-2e-=N2+，则四种金属活泼性由强到弱为
答案：P>M>N>E
工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4溶液制KMnO4
1.电解时,应以 作阴极，电解过程中阴极附近溶液pH将会 ,
2.阳极反应式为 ,
3.总电解反应式为 .
2K2MnO4+2H2O=2KMnO4+2KOH+H2↑
答案:Fe 增大 MnO42—_e- =MnO4—
电解计算——电子守恒法
例一 ： 铂电极电解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通电一段时间,两极均产生11.2L(标况)气体.求电解后溶液的pH,并确定析出铜的物质的量.
解析：阳极 4OH--4e-=2H2O+O2↑
阴极 Cu2++2e- =Cu↓ 2H++2e- =H2↑
阳极转移电子的物质的量为: 0.5×4 = 2mol,消耗4OH- 2mol,即产生H+ 2mol.
阴极生成0.5molH2,消耗H+ 1mol;所以溶液中C(H+)=1mol/L pH=0
生成H2转移的电子:0.5 ×2=1mol,故还有1mole- 用于还原Cu2+,可析出铜为0.5mol.
O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－
计算关系式：
例二 ： 用石墨电极电解100mL H2SO4与CuSO4的混合液，通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（ ）
A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4mol/L
A
阳极O2为0.1mol，电子为0.4mol
则H2为0.1mol，所以Cu为0.1mol，浓度为A
例三 ： 某硝酸盐晶体化学式为M(NO3)x·nH2O，式量为242，将1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液，用惰性电极进行电解。当有0.01 mol 电子转移时，溶液中金属离子全部析出，此时阴极增重0.32g。求：
①金属M的相对原子质量及 x、n 值；
②电解溶液的pH（溶液体积仍为100mL）。
Mx+ + xe- = M
0.005mol 0.01mol 0.32g
所以：x = 2 ；M = 64 ；n = 3
产生H+为0.01mol，pH=1
1.右图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的
A
练 习
2. 根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：
Cu + 2H2O=Cu(OH)2↓+ H2↑。但选择恰当电极材料
和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四
种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是
A B C D
阳极 石墨 Cu Cu Cu
阴极 石墨 石墨 Fe Pt
电解液 CuSO4溶液 Na2SO4溶液 H2SO4溶液 H2O
B
3.（2005江苏14）高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是
A. 放电时负极反应为：Zn－2e ＋2OH ＝Zn(OH)2
B. 充电时阳极反应为：Fe(OH)3－3e ＋5OH ＝＋4H2O
C. 放电时每转移3 mol电子，正极有1 mol K2FeO4被氧化
D. 放电时正极附近溶液的碱性增强
分析：本题主要考查原电池与电解池的反应原理，放电时负极发生氧化反应：Zn－2e ＋2OH ＝Zn(OH)2，正极发生还原反应：+3e ＋4H2O ＝Fe(OH)3＋5OH ，电极附近溶液碱性增强，D正确，C不正确，在充电时阳极发生反应：Fe(OH)3－3e ＋5OH ＝＋4H2O，B正确。选C。
4.（2002年上海）某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是
A、a为正极，b为负极；NaClO和NaCl B、a为负极，b为正极；NaClO和NaCl
C、a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl D、a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl
分析： 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应是：2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑，副反应为：2NaOH+Cl2=NaCl+NaClO+H2O，则可推知使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液的主要成分是NaClO和NaCl溶液，其中起消毒作用的是NaClO溶液。电解过程中阴极产生H2，结合图示，消毒液发生器的液体上部空间充满的是H2，故电源a极是负极，b为正极。所以答案为B。
第四章 电化学基础
第四节
《金属电化学腐蚀
与防护》
金属的电化学腐蚀与防护
铁与酸反应，铁被腐蚀。腐蚀速率较慢。
铁作负极（阳极）被腐蚀腐蚀速率较快。
实验一：（按下图进行实验）请比较下列现象的异？
图一
金属的腐蚀
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。
一、金属的电化学腐蚀
1、化学腐蚀与电化腐蚀
化学腐蚀 电化腐蚀
条件 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
现象 无电流产生 有微弱电流产生
本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化
联系 两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍
一、金属的电化学腐蚀
实验二：按下图进行对比实验
图二
A
无离子水
A
A
（往水中吹二氧化碳制得碳酸溶液）
指针无偏转
指针偏转
指针偏转
负极： Fe - 2e- = Fe2+
正极： 2H++ 2e- =H2
溶液反应：
Fe2++ 2OH- =Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O =4 Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
正极： O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
请写出下列电极方程式？
A
A
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
H2O
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
电压 0.204V 1.433V
条件
正极
负极
溶液
2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）
2H++ 2e- =H2
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-
Fe - 2e- = Fe2+
Fe2++ 2OH- =Fe(OH)2
4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4Fe(OH)3
2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n) H2O
水膜酸性较强
水膜酸性很弱或中性
铜板上的铁铆钉为什么特别容易生锈？
铜器上的铁铆钉为什么特别容易生锈？
练习
银质奖章较长时间后变黑， 形成黑锈，可以采用抛光的方法恢复光泽，抛光的简单方法是：将变质的奖章放入盛有食盐的铝锅中，放置一段时间后，黑锈就被除去,而银不会损失。
（1）形成黑锈的原因：
（2）除锈的原理：
4Ag+2H2S+O2=2Ag2S+2H2O
负极： 2Al -6e- = 2Al3+
正极： 3Ag2S + 6e- = 6Ag+3S2-
2Al3+ +3S2-+6H2O=3H2S +2Al(OH)3
2Al +3Ag2S+6H2O=3H2S +2Al(OH)3 +6Ag
P85实验4-3
一、金属的电化学腐蚀
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
小结
①改变金属内部的组织结构，制成合金(如不锈钢）。 ②在金属表面覆盖保护层。如油漆、油脂等，电镀Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。
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。
二、金属的电化学防护
1、金属防护的几种重要方法
原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。
二、金属的电化学防护
2、、牺牲阳极的阴极保护法： P86
二、金属的电化学防护
3、、外加电源的阴极保护法： P86
辅助阳极（不溶性）
金属的电化学防护
小结
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＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件
例：
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)
改变金属的内部组织结构 防腐
2000年5月，保利集团在香港拍卖会上花费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
（ D ）
A.
C.
铜的金属活动性比氢小，因此不宜被氧化；
B.
D.
它们的表面都电镀上了一层耐腐蚀的黄金；
环境污染日趋严重，它们表面的铜绿被酸雨溶解洗去；
它们是含一定比例金、银、锡、锌的合金；
练 习