(共19张PPT)
化学电源
山东临清高二化学备课组 孙洪友
［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？
电池
化学电池
太阳能电池
将化学能转换成电能的装置
将太阳能转换成电能的装置
将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置
原子能电池
用途广泛的电池
用于汽车的铅蓄电池和燃料电池
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
小型高性能燃料电池
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，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，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可储存时间的长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多、功率大、储存时间长的电池，其质量好。
思考与交流
化学电池
一次电池
二次电池
燃料电池
氢气、甲醇、天然气、煤气与氧气组成燃料电池
铅蓄电池
锌银蓄电池
镍镉电池
锂离子电池
普通干电池
碱性锌锰电池
锌银纽扣电池
电池中的反应物质进行一次氧化还原反应并放电之后，就不能再次利用。
又称充电电池或蓄电池。放电后经充电可使电池中的活性物质获得再生，恢复工作能力，可多次重复使用。
是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化成电能的化学电源，又称连续电池。
一、一次电池——干电池
(-) Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2,C (+)
负极(Zn)：Zn–2e- =Zn2+
正极(MnO2和C)：
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-
电池总反应：
Zn+2MnO2+2NH4Cl=2MnOOH+Zn(NH3)2Cl2
普通锌锰电池
锌筒
石墨棒
MnO2和C
普通锌锰干电池的结构
NH4Cl、ZnCl2 和 H2O等
1、普通锌锰电池
碱性锌锰电池构造示意图
碱性电池
负极(Zn)：Zn + 2OH- - 2e- = Zn(OH)2
正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e- =2MnOOH+2OH-
电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2
2、碱性锌锰电池：(-) Zn│KOH│MnO2 (+)
优缺点简析：只能使用一次，不能充电；价格较贵；比能量和储存时间有所提高，适用于大电流和连续放电。
3、锌银电池—纽扣电池 (-) Zn│KOH│Ag2O (+)
负极(Zn)：Zn +2OH- -2e- =ZnO+H2O
正极(Ag2O)：Ag2O + H2O+ 2e- = 2Ag+2OH-
电池总反应：Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag
4、锂电池
锂电池是新一代高能电池，目前已研究成功多种锂电池，其中用廉价的r-MnO2作正极活性材料，电解液是LiClO4溶于碳酸丙烯（简称PC）和二甲基氧乙烷（简称DMF）的混合溶剂中，浓度为1mol/L，其浓度比是PC：DME=1:1，电池反应为：
负极的反应：Li - e- = Li +
正极的反应：Li + + MnO2 + e- = LiMnO2
电池总反应：Li + MnO2 = LiMnO2
二、二次电池
1、铅蓄电池 (-) Pb│H2SO4│PbO2 (+)
负极：氧化反应 Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)
正极：还原反应
PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=2PbSO4 (s) +2H2O(l)
总反应：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)
①放电过程
②充电过程
阴极(接电源负极)：还原反应
PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)
阳极(接电源正极)：氧化反应
2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)
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)
充电
放电
铅蓄电池的优缺点简析：
2、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……
三、燃料电池
负极(Pt)：2H2-4e-=4H+
正极(Pt)：O2+4H++4e-=2H2O
电池总反应：2H2+O2=2H2O
1、氢氧燃料电池
① (-) Pt│H2│H+│O2│Pt (+)
②(-) Pt│H2│OH-│O2│Pt (+)
负极(Pt)：2H2- 4e- + 4OH- = 4H2O
正极(Pt)：O2+ 2H2O + 4e- = 4OH-
电池总反应：2H2+O2=2H2O
①氧化剂与还原剂在工作时不断补充；
②反应产物不断排出；
③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。
缺点：附属设备较多、体积较大、
优点：能量转换率高、运行噪音低，清洁。
2、燃料电池的规律
3、燃料电池与前几种电池的差别：
①燃料做负极，助燃剂氧气为正极
②电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。
4、其它燃料电池：烃、肼、甲醇、氨、煤气燃料电池……
减 少 污 染
节 约 资 源
废弃电池的回收利用刻不容缓
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”）；
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；
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)；
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OH-。
练习1、碱性电池具有容量大、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，总反应式为：
Zn s ＋2MnO2 s ＋2H2O l ＝Zn OH 2 s ＋2MnOOH s
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：
2MnO2 s ＋H2O l ＋2e ＝2MnOOH s ＋2OH aq
C 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0 2mol电子，锌的质量理论上减小6 5g
C
练习2、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：
________________________
此时电池内总的反应式 ：
________________________
KOH溶液
CH4
O2
H2O
a b
CH4+10 OH--8e-=CO32-+7H2O
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
b极：2O2+ 4H2O + 8e- =8OH-(共18张PPT)
电化学基础
金属的腐蚀与防护
山东临三中高二化学备课组孙洪友
金属被腐蚀的有什么危害？
思考与归纳
（1）外形、色泽、机械性能发生变化；
（2）影响机器、仪表设备精度和灵敏度，以至报废；
（3）桥梁、建筑物强度降低而坍塌：
（4）地下金属管道泄漏；
（5）轮船船体损坏；
（6）金属腐蚀还可能造成环境污染。
我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的2% ～ 4%，钢铁因腐蚀而报废的数量约占钢铁当年产量的25%-30%。全世界每年因为金属腐蚀造成的直接经济损失约达7000亿美元，是地震、水灾、台风等自然灾害造成损失总和的6倍。
不纯的金属跟电解质溶液接触
时，会发生原电池反应，比较活
泼的金属失电子而被氧化的腐蚀
叫做电化学腐蚀。
一、金属的电化学腐蚀
1、金属腐蚀的本质：是金属或合金与周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。M - ne- = M n+
2、金属腐蚀的类型
（1）化学腐蚀
（2）电化学腐蚀
金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体等直接发生化学反应引起的腐蚀叫做化学腐蚀。
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀 电化学腐蚀
条件
现象
反应
影响因素
腐蚀快慢
相互关系
化学腐蚀和电化学腐蚀同时发生，
但电化学腐蚀更普遍
较活泼的金属被氧化
金属被氧化
有微弱的电流产生
不产生电流
不纯金属或合金跟电
解质溶液接触
金属跟接触的物质反应
随温度升高而加快
与原电池的组成有关
相同条件下较电化学腐蚀慢
较快
活动与探究
3、钢铁生锈原理
[实验4-3]
实验现象：
几分钟后,装置中的导管中水柱上升
讨论，小结：
装置中的导管中水柱上升，说明大试管内气体压强减小， 则装置中有气体参加反应。
钢铁的析氢腐蚀示意图
钢铁的吸氧腐蚀示意图
负极（Fe）： Fe—2e— = Fe2+
正极（C）： 2H++2e— = H2
钢铁在潮湿的空气中为什么易生锈
问题讨论
或2H2O+O2+4e— = 4OH—
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较
Fe2O3 · nH2O
（铁锈）
水膜呈酸性
水膜呈中性或酸性很弱
Fe-2e-=Fe2+
2Fe-4e-=2Fe2+
2H2O+2e-=H2↑+2OH-
O2+2H2O+4e-=4OH-
Fe+2H2O=Fe(OH)2+H2↑
2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3
金属的腐蚀以电化腐蚀为主，
电化腐蚀又以吸氧腐蚀为主(pH≥5.6时)
若pH<5.6时则为析氢腐蚀。
析氢腐蚀 吸氧腐蚀
条件
电极反应 负极Fe(-)
正极C(+)
总反应
联系
H+与CH3COO－结合生成CH3COOH，使H+浓度减小，从而减慢了反应速率
Zn置换出Cu形成了原电池，从而加快了反应速率
盐酸与锌片反应时，若加入可溶性醋酸铜晶体[(CH3COO)2Cu]，将产生两种影响生成速率的因素，其一是：___________________________
_____________________________________，其二是：_______________________________
_____________________________________。
思考与练习
二、金属的防护
(1)在金属表面覆盖保护层——电镀、油漆、钝化等(2)制成合金（不锈钢）——改善金属的内部组织
结构(内因)
(3)电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法、外加
直流电源的阴极保护法
金属发生电化学腐蚀时,是在金属表面形成原电池反应.
1、牺牲阳极的阴极保护法
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。
2、外加电流的阴极保护法
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。
辅助阳极（不溶性）
烤蓝
涂机油
烤漆
涂凡士林
镀锌
镀铬
[思考与交流]
你知道自行车的金属部件采用了什么样的防护措施吗
镀锌镍
方法 防腐效果 价格
镀塑 差 便宜
涂油漆 一般 便宜
镀锡 好 中等
镀铬 好 昂贵
镀锌 很好 中等
使用不锈钢 很好 昂贵
铁器烤蓝 好 中等
金属常用防腐蚀方法的比较
1、相同温度下，下列制氢气的反应速率最快的是
A.纯锌和1mol/L 硫酸
B.纯锌和18 mol/L 硫酸
C.纯锌和1mol/L 硫酸，再滴加几滴硫酸铜溶液
D.粗锌和18mol/L 硫酸
2、下列叙述中，可以说明金属甲比乙活泼性强的是
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
C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极
D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性弱
C
D
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)
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)
金属腐蚀的快慢程度：
电解池的阳极＞
原电池的负极＞
化学腐蚀＞
原电池的正极＞
电解池的阴极
海水
C
Fe
+
—(共49张PPT)
第四章 电化学基础
原电池原理
山东临清三中 高二化学备课组孙洪友
火力发电过程
化学能
机械能
发电机
燃烧
蒸汽
电能
热能
火力发电有哪些弊端呢？
(氧化还原反应)
可燃物
火力发电虽然是我国的主要供电方式,但从上面分析可知，火力发机械设备复杂,能效不高，污染较大，且是不可再生能源，很显然不符合“科学发展观”的基本要求。
必须通过一定的装置
电化学：指研究化学能与电能之间相互转
换的装置、过程和效率的科学。
过程及装置分按电化学反应
2. 借助电流而发生反应及装置 (如:电解池)
｛
1. 产生电流的化学反应及装置 (如:原电池等)
1780年，意大利生物学家伽伐尼(Galvani,L.) 在做青蛙的解剖实验时发现有青蛙抽搐现象。
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。
形形色色的电池
新华社伦敦3月12日电 英国锡里斯电力公司成功研制出功率为1千瓦的环保燃料电池，可以充当家用“电站”，为普通家庭提供电力和热水。这种新型燃料电池可以制造成体积非常小，甚至可以握在掌心里。这是电池世界的又一创举！
《中国环境报》消息:
2006年3月12日，
英国成功研制出微型家用“电站”
在CuSO4溶液中放入一片Zn，将发生下列氧化还原反应：
Zn(s) + Cu2+(aq) == Zn2+(aq) + Cu(s)
1、原电池
[实验4-1] 注意实验装置及现象
（1）电流表发生偏转；
（2）铜片上有铜析出，锌片不断溶解；
（3）取出盐桥，指针回零点。
这时电子直接从Zn原子传递给Cu2+，使Cu2+在Zn片上还原而析出金属Cu，同时Zn氧化为Zn2+，进入溶液。这个反应同时有热量放出，这是化学能转化为电能的结果，但对外得不到电流。
锌铜原电池装置示意图
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
SO42－
SO42－
SO42－
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
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Cu
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电子
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Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
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+
-
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Cu2＋
Cu2＋
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Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
SO42－
SO42－
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Cu
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电子
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Cu2＋
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Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
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Cu
Zn
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Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
SO42－
SO42－
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Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
SO42－
SO42－
Zn2＋
Zn2＋
电子
Zn2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
SO42－
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SO42－
SO42－
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Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
SO42－
SO42－
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Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
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Zn2＋
Zn2＋
Cu
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e
Zn2＋
Zn2＋
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SO42－
SO42－
SO42－
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Cu2＋
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SO42－
Zn2＋
Zn2＋
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Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
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SO42－
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Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
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-
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SO42－
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Cu2＋
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Zn2＋
Cu
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Zn2＋
Zn2＋
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Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
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-
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Zn
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e
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SO42－
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Zn2＋
Zn2＋
电流计发生偏转
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Cu2＋
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Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
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Cu2＋
Cu2＋
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-
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Zn2＋
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Zn2＋
电流计发生偏转
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Cu2＋
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Zn2＋
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Zn2＋
电流计发生偏转
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
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Zn2＋
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Zn2＋
Zn2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
Cu2＋
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SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
Zn2＋
Zn2＋
Cu
Zn
e
e
e
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
e
e
e
e
e
e
e
Zn2＋
Zn2＋
SO42－
SO42－
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
+
-
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
Zn2＋
Zn2＋
Cu
Zn
e
e
e
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
e
e
e
e
e
e
e
Zn2＋
Zn2＋
SO42－
SO42－
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
+
-
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
Zn2＋
Zn2＋
Cu
Zn
e
e
e
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
e
e
e
e
e
e
e
Zn2＋
Zn2＋
SO42－
SO42－
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
+
-
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
Zn2＋
Zn2＋
Cu
Zn
e
e
e
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
e
e
e
e
e
e
e
Zn2＋
Zn2＋
SO42－
SO42－
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
+
-
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
Cu
Zn
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
+
-
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
Cu
Zn
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
Zn2＋
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
SO42－
+
-
1、原电池的定义：
2、原电池反应的本质：
3、构成原电池的条件：
将化学能转化为电能的装置叫做原电池。
氧化还原反应
①两个活动性不同的金属（或其中一种为
非金属，即作导体用）作电极。
②电解质溶液
③形成闭合回路
④在这种电解质溶液中能自发地进行氧化还原反应（内部条件）
原电池是由两个半电池组成的
A
B
C
D
E
F
M
N
下列哪几个装置能形成原电池？
O
V
X
V
V
X
X
X
V
V
思考与练习
电池反应：
Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+（离子方程式）
Zn + CuSO4 = ZnSO4 + Cu （化学方程式）
正极（铜电极）：Cu2+ + 2e- Cu
负极（锌电极）：Zn - 2e- Zn2+
4、电极反应：
半电池中的反应就是半反应，即电极反应。
氧化反应
还原反应
6、盐桥的作用：
使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电荷平衡，组成内部闭合回路，从而使电子不断从Zn极流向Cu极。
5、原电池的表示方法：
(-) Zn|Zn2+ (C1) ‖ Cu2+ (C2)|Cu (+)
“|”表示液-固相有一界面；“‖”表示盐桥。
在有气体参加的电池中还要表明气体的压力，溶液要表明浓度。
7、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，铅块作负极，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
（2）电池的电极材料必须能导电
（1）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。
8、原电池的正负极的判断方法
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
质量减少的电极
——负极
——正极
——正极
——负极
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
②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
（工作后）
（工作后）
①微观判断
（根据电子流动方向）
(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（ ）
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；
C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极；
D.同价态的阳离子，甲比乙的氧化性强；
C
9、原电池原理应用
(2)比较反应速率快慢
例2 ：下列制氢气的反应速率最快的是（ ）
A.纯锌和1mol/L 硫酸；
B.纯锌和18 mol/L 硫酸；
C.粗锌和 1mol/L 盐酸；
D.粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。
D
(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)
(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值为_________？（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
－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↑
3.4
0.015
＝4 -0.6
＝3.4
(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.
摩擦生热,产生启动反应的热量,使用“热敷袋”时受热均匀.
化学电池的组成
组成 负极 正极 电解质
电极材料
电极上发
生反应的
物质
电子流向
反应类型
能导电的物质
还原性较强的物质(多是金属电极本身)
氧化性较强的物质
酸溶液
碱溶液
盐溶液
或
熔融液
流出电子
流入电子
氧化反应
还原反应(共14张PPT)
电化学基础
归纳与总结
山东临清高二化学备课组孙洪友
一个反应：氧化还原反应 一个计算：得失电子守恒法解决电化学的
相关计算
两个转化：化学能和电能的相互转化
两个应用: 原电池原理应用、电解池原理应用
三个条件：原电池、电解池的形成条件 三个池子：原电池、电解池、电镀池
一、【知识概括】
二、原电池、电解池电镀池的区别
①两电极接直流电源
②电解质溶液
③形成闭合回路
①活泼性不同的两电极
②电解质溶液
③形成闭合回路
④自发反应
形成条件
将电能转变成
化学能的装置
将化学能转变
成电能的装置
定义
装置
实例
电解池
原电池
装置
①镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极
②电镀液必须含有镀层金属的离子
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置
电镀池
反应特征
自发反应
非自发反应
非自发反应
电源负极→电解池阴极
(溶液中阴阳离子导电)
→电解池阳极→电源正极
电子
流向
阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子
阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
负极：氧化反应，金属
失电子
正极：还原反应，溶液
中的阳离子得电子
电极
反应
阳极：与电源正极相连
阴极：与电源负极相连
负极：较活泼金属
正极：较不活泼金属
（或能导电的非金属）
电极
名称
电解池
原电池
装置
负极 正极
导线
阳极：氧化反应，金属电极失电子
阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
阳极：必须是镀层
金属
阴极：镀件
电镀池
与电解池相同
装置特征
原电池
无电源，两极不同
有电源，两极可同可不同
有电源
三、电解池放电顺序的判断
阳极放电：
1）非惰性电极：电极材料首先失电子。
2）惰性电极：则溶液中阴离子放电。
阴极放电：电极材料受保护，溶液中阳离子放电。
阴离子放电（失电子）由易到难:
S2- so32- I- Br- Cl- OH- ROmn- F-
Ag+> Hg2+> Fe3+ >Cu2 + >H+ > Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > Al3+ > Mg2+
阳离子放电由易到难：
用惰性电极电解下列物质的溶液，试判断:
电解质 溶液中离子 阴极
产物 阳极
产物 电解过程溶液PH
H2SO4
HCl
NaOH
NaCl
K2SO4
CuCl2
CuSO4
H+ OH- SO42-
H+ OH- Cl-
Na+ H+ OH-
Na+ Cl- H+ OH-
K+ SO42- H+ OH-
Cu2+ Cl- H+ OH-
Cu2+ SO42- H+ OH-
H2
O2
H2
Cl2
H2
O2
H2
Cl2
H2
O2
Cu
Cl2
Cu
O2
减小
增大
增大
增大
不变
减小
思考与练习：
四、判断溶液的pH变化：
先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物。
（1）如果只产生氢气而没有氧气，只pH变大；
（2）如果只产生氧气而没有氢气，只pH变小；
（3）如果既产生氢气又产生氧气
①若原溶液呈酸性则pH减小；
②若原溶液呈碱性pH增大；
③若原溶液呈中性pH不变。
H2SO4
NaOH
Na2SO4
HCl
CuCl2
NaCl
CuSO4
例1：电解质溶液用惰性电极电解
PH变化
减小
增大
增大
增大
不变
增大
减小
电
解
水
分解
电解质
溶质和溶剂同时分解
减小
1.金属腐蚀: (1)化学腐蚀
(2)电化腐蚀 a.析氢腐蚀
b.吸氧腐蚀
2.防护方法:
(1)在金属表面覆盖保护
(2)改变金属内部组织结构
(3)电化学保护法(牺牲阳极的阴极保护法)
五、金属的电化学腐蚀与防护
说明：①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
②同一种金属的腐蚀:强电解质>弱电解质>非电解质
六、电解计算——电子守恒法
例1 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(S.T.P)气体.求电解后溶液的pH.
Cu2+得电子数+ H+得电子数= OH-失电子总数
n(Cu2+)×2+0.5×2=0.5×4
n(Cu2+)=0.5mol
Cu2+～2H+
C(H+)=1mol/L pH=0
解析：阳极 4OH--4e- =2H2O+O2↑
阴极 Cu2++2e- =Cu 2H++2e-=H2↑
练习
1、将两支惰性电极插入500 ml AgNO3溶液中，通电一会，电解液的pH值由6.0变为3.0(设电解时没有氢气放出且电解液体积不变)，则电极上析出银的质量为多少克
解:
∵ n(H+)的增加量等于n(OH-)的减少量
4AgNO3 +2H2O 4HNO3 +O2 (阳极)+4Ag(阴极)
1mol
108g
(10-3-10-6) ×0.5
m(Ag)
∴ m(Ag)=0.054(g)
电解
思考与练习
2、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。
A池:原电池
B池:电解池
a负极:Zn-2e-=Zn2+
b正极:2H+ +2e-=H2
工作一段时间后溶液pH增大
c阳极:4OH--4e- = 2H2O+O2
d阴极:Cu2+ +2e- = Cu
工作一段时间后溶液pH减小
3、判断下列组合中各是什么装置,写出的电极反应，并判断溶液PH的变化。
A是原电池
B是电解池
C是电解池
D是电镀池
PH
PH
PH
PH
再见(共24张PPT)
第四章 电化学基础
第3节 电解池
高二化学备课组
G
Zn
Cu
C
C
CuCl2溶液
写出右图装置的电极反应、总反应的化学方程式。
负极：Zn – 2e- = Zn2+
正极： Cu2+ ＋ 2e- = Cu
电池总反应：Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu
CuCl2溶液
问题：若把上图装置改成下图,这还是原 电池装置吗？两者差别在哪
右图装置是原电池装置,是把化学能转变成电能的装置。
知识回忆
观察现象
(1)将两根碳棒分别浸入盛有CuCl2溶液U型管，浸一会儿取出；
现象:
(2)用导线连接两根碳棒后再浸入CuCl2溶液一段时间；
现象:
(3)浸入CuCl2溶液的两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接，把湿润KI试纸放在与直流电源的正极相连的电极附近,过一段时间。
现象:
碳棒表面无明显变化
碳棒表面仍无明显变化
与电源负极相连的碳棒覆盖有一层红色物质,与电源正极相连的碳棒表面放出使湿润KI试纸变蓝色的气体.
[实验4-2]
结论:
CuCl2(aq) Cu + Cl2↑
电解
Cu 2+ +2Cl- Cu + Cl2↑
电解
阴极
阳极
思考与交流
(1)通电前，氯化铜溶液里主要存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？
(2)通电后，这些离子的运动情况有什么改变？
(3)当离子定向运动到电极表面上时，发生了什么变化？
电解氯化铜溶液的微观反应过程
Cl—
Cl—
Cl—
Cl—
Cu2+
Cu2+
Cu2+、Cl—
H+、OH-
无规则运动
Cu2+、Cl—H+、OH-
定向运动
Cl—
Cl—
Cl—
Cl—
Cu2+
Cu2+
Cu2+、Cl—
发生电子得失
Cl
Cl
Cl
Cl
Cu
Cu
阴阳两极上
生成Cu、Cl2
Cl2
Cl2
e
e
一、电解原理
电解：电流通过电解质溶液（或熔化的电解质）而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。
电解池：把电能转化为化学能的装置叫做电解池(电解槽)。
电解池组成条件：
直流电源
电解质溶液
电极(常用惰性电极：Pt、
Au或石墨)成闭合回路。
阳极
阴极
CuCl2溶液
4、电极反应
阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑
阴极： Cu2+ + 2e- = Cu
（氧化反应）
（还原反应）
电解CuCl2溶液的化学方程式：
Cu 2+ +2Cl- Cu + Cl2↑
电解
电源负极
↓
电解池阴极
↓
溶液中的阳离子向阴极移动并在阴极获得电子，同时溶液中的阴离子向阳极移动.
↓
在阳极表面失去电子
↓
电子沿阳极回到电源正极
5、在电解过程中电子的流动方向
(1)阳极上的放电顺序：
活性材料电极(除Pt、Au、 C外的金属)>
S2->I->Br->Cl->OH->非还原性含氧酸根离子>F-
7、电解时电极产物的判断(惰性电极)
Ag+> Hg2+> Fe3+ >Cu2 + >H+ > Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > Al3+ > Mg2+
(2) 阴极上的放电顺序：
注:（1）与金属活动性顺序相反
（2）注意Fe2+、Fe3+的位置
（3）H+前的离子一般不考虑放电，当
C(Zn2+)>>C(H+),Zn2+可放电.
用惰性电极电解下列物质的溶液，填表并写出电极反应。
电解质 溶液中离子 阴极
产物 阳极
产物 电解过程溶液PH值
H2SO4
HCl
NaOH
NaCl
K2SO4
CuCl2
CuSO4
H+ OH- SO42-
H+ OH- Cl-
Na+ H+ OH-
Na+ Cl- H+ OH-
K+ SO42- H+ OH-
Cu2+ Cl- H+ OH-
Cu2+ SO42- H+ OH-
H2
O2
H2
Cl2
H2
O2
H2
Cl2
H2
O2
Cu
Cl2
Cu
O2
减小
增大
增大
增大
不变
减小
思考与练习：
写出电极反应式及电解总反应方程式 (惰性电极，溶液)
阳极：
阴极：
放出有刺激性气味的气体，能使湿润的KI淀粉试纸变蓝
放出无色、无味气体，附近溶液变红
2Cl—－2e—=Cl2↑ 【氧化反应】
2H++2e—=H2↑ 【还原反应】
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
【演示实验】—电解饱和食盐水：以惰性材料作电极，电解滴有几滴酚酞的饱和食盐水，并以湿润的淀粉KI试纸检验阳极产物，观察实验现象。
二、电解原理的应用
电解饱和食盐水反应原理：
1.电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气
——氯碱工业
通电
(Cl—、OH- 、H+ 、Na+)
2、电解精炼铜
电解精炼铜原理：
①粗铜的溶解与纯铜的生成：
阳极（粗铜）：Cu －2e- = Cu2+
阴极（纯铜）： Cu2+ + 2e- = Cu
②比铜活泼的金属：Zn、Fe、Ni只溶解，不析出；
③比铜不活泼的金属：Au、Pt不溶解，而以单质沉积形成阳极泥；
④电解质溶液中CuSO4的浓度基本不变。
3、电镀
利用电解的原理在金
属表面上镀上一层其
它金属或合金的过程。
（1）阳极：镀层金属。
阴极：待镀的金属
电镀液：用含有镀层金属离子的溶液。
［电镀过程中电镀液的浓度保持不变］
（2）实质：阳极参加反应的电解
（3）阴极必须可以导电，且表面洁净、光滑
（4）为了使镀层均匀、美观，电镀液中镀层离子的浓
度时刻保持稳定，常制成络离子
4、电冶金
电解熔融盐是冶炼像Na、Ca、Mg、Al等活泼金属的几乎是唯一可行的工业方法。
(1)钠的冶炼
——电解熔融的NaCl
阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑
阴极：2Na++2e-=2Na
总反应：
2NaCl(熔融) 2Na+Cl2↑
通电
冶炼金属: Mn++ne-=M
(2)铝的冶炼
——电解熔融的Al2O3
烟罩
阳极C
电解质
熔融态铝
钢壳
钢导电棒
耐火材料
阴极C
阴极：
4Al3++12e-=4Al
阳极：
6O2-－12e-=3O2↑
总反应：
2Al2O3(熔融) 4Al+3O2↑
铝电解槽
通电
Na3AlF6
思考与练习
1、如图所示装置，指出A、B池的名称、电极名称、电极反应式、二池pH值的变化情况。
A池:原电池
B池:电解池
a负极:Zn-2e-=Zn2+
b正极:2H+ +2e-=H2
工作一段时间后溶液pH增大
c阳极:4OH--4e- = 2H2O+O2
d阴极:Cu2+ +2e- = Cu
工作一段时间后溶液pH减小
练习
2、将两支惰性电极插入500 ml AgNO3溶液中，通电一会，电解液的pH值由6.0变为3.0(设电解时没有氢气放出且电解液体积不变)，则电极上析出银的质量为多少克
解:
∵ n(H+)的增加量等于n(OH-)的减少量
4AgNO3 +2H2O 4HNO3 +O2 (阳极)+4Ag(阴极)
1mol
108g
(10-3-10-6) ×0.5
m(Ag)
∴ m(Ag)=0.054(g)
电解
6、电解池与原电池异同
①两电极接直流电源
②电解质溶液
③形成闭合回路
①活泼性不同的两电极
②电解质溶液
③形成闭合回路
④自发反应
形成条件
将电能转变成
化学能的装置
将化学能转变
成电能的装置
定义
装置
实例
电解池
原电池
装置
①镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极
②电镀液必须含有镀层金属的离子
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置
电镀池
电解池与原电池异同(续)
电源负极→电解池阴极
(溶液中阴阳离子导电)
→电解池阳极→电源正极
电子
流向
阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子或电极金属失电子
阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
负极：氧化反应，金属
失电子
正极：还原反应，溶液
中的阳离子得电子
电极
反应
阳极：与电源正极相连
阴极：与电源负极相连
负极：较活泼金属
正极：较不活泼金属
（或能导电的非金属）
电极
名称
电解池
原电池
装置
负极 正极
导线
阳极：氧化反应，金属电极失电子
阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
阳极：必须是镀层金属
阴极：镀件
电镀池
与电解池相同
思考与练习
电极反应式及电解总反应方程式的书写(惰性电极，溶液)
H2SO4、HCl、 NaOH 、NaCl、K2SO4、CuCl2、CuSO4
①H2SO4：
阳极： 4OH- - 4e- = 2H2O+O2↑
阴极： 4H++ 4e- = 2H2 ↑
2H2O 2H2 ↑ +O2 ↑
电解
②HCl：
阴极： 2H++ 2e- = H2 ↑
阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑
2Cl- +2H+ Cl2↑ + H2 ↑
电解
③NaOH:
阳极： 4OH- - 4e- = 2H2O+O2↑
阴极： 4H++ 4e- = 2H2 ↑
2H2O 2H2 ↑ +O2 ↑
电解
阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑
阴极： Cu + 2e- = Cu
Cu 2+ +2Cl- Cu + Cl2↑
④NaCl:
阳极： 2Cl- - 2e- = Cl2↑
阴极： 2H++ 2e- = H2 ↑
2NaCl+2H2O NaOH+ Cl2↑+ H2 ↑
电解
⑤K2SO4:
阳极： 4OH- - 4e- = 2H2O+O2↑
阴极： 4H++ 4e- = 2H2 ↑
2H2O 2H2 ↑ +O2 ↑
电解
⑥CuCl2:
电解
⑦CuSO4:
阴极： Cu + 2e- = Cu
阳极： 4OH- - 4e- = 2H2O+ O2↑
CuSO4+2H2O H2SO4 + O2↑ + Cu
电解
