江西省2011届高三化学二轮复习 专题10 电化学课件 人教版.ppt

考试大纲考试大纲中对这部分内容的要求主要有：中对这部分内容的要求主要有：1 1理解原电池原理及构成原电池的条件，理解原电池反应理解原电池原理及构成原电池的条件，理解原电池反应和一般氧化还原反应的异同，能分析常见化学电源的化学原和一般氧化还原反应的异同，能分析常见化学电源的化学原理；理；2 2理解化学腐蚀和电化腐蚀、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的异同，理解化学腐蚀和电化腐蚀、析氢腐蚀和吸氧腐蚀的异同，了解生产实际中常见的金属防腐方法的化学原理和金属防腐了解生产实际中常见的金属防腐方法的化学原理和金属防腐的一般方法；的一般方法；3 3理解电解的基本原理，记住电解反应中常理解电解的基本原理，记住电解反应中常见离子在阴、阳极的放电顺序。电化学的学习最主要的是抓见离子在阴、阳极的放电顺序。电化学的学习最主要的是抓住其反应原理，从而进行判断，因此掌握实质是关键。另外住其反应原理，从而进行判断，因此掌握实质是关键。另外适当的准确的记忆也是必要的。适当的准确的记忆也是必要的。 1. 理解原电池原理。初步了解化学电源。理解原电池原理。初步了解化学电源。2. 了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀了解化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防腐蚀 方法方法 。3. 理解电解原理。理解电解原理。4. 了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应 原理。原理。【考点搜索考点搜索】 1原电池 (1)定义：原电池将化学能转化为电能的装置。、 (2)组成条件： 两个活泼性不同的电极。通常用活泼金属作负极，用不活泼金属或可以导电的非金属作正极。 电解质溶液：一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应或做氧气的载体。 通过导线连接电极（或电极相互接触），形成闭合回路。 (3)实质：通过自发的氧化还原反应中的电子转移，在外电路上形成电流。 (4)电极反应的书写方法： 首先确定氧化还原反应的总化学方程式； 根据化学反应确定原电池的正、负极，发生氧化反应的一极为负极。 由反应物和生成物结合电解质溶液写出负极的电极反应。 用总反应方程式减去负极反应，根据得失电子数目相同的原理写出正极反应的电极反应。 (5)应用： 金属的腐蚀：金属或合金与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。一般分为化学腐蚀（金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀）和电化学腐蚀（不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀）。电化学腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。 金属的防护措施 改变金属的内部结构、在金属表面覆盖保护层、电化学保护法。 2电解池 (1)将电能转化为化学能的装置。 (2)组成条件： 外电源提供电能 导线形成闭合回路 电解质溶液帮助实现能量转化 (3)实质：通过外加电源使不能自发进行的氧化还原反应得以实现。 (4)电解池中离子的放电顺序： 阴离子氧化顺序为：S2-IBrClOH含氧根离子 阳离子的还原顺序为：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（与金属活动性顺序相反） 注意：书写阳极反应时，首先要注意观察电极材料，当电极为C、Pt、Au等惰性电极时，根据阴离子放电顺序考虑溶液中的阴离子放电，若阳极本身为活泼金属材料，则首先考虑活泼金属失电子。而阴极无论什么材料都不参与电极反应。 (5)电解原理的应用： 氯碱工业：2Cl+2H2O H2+Cl2+2OH 电镀：镀层金属作阳极，阳极反应是：Mne=Mn+，镀件作阴极，阴极反应是：Mn+ +ne =M。（电解精炼与电镀，实质上是相同的） 【方法论坛方法论坛】1. 原电池正负极的判断原电池正负极的判断 (1) 根据构成原电池的必要条件之一；活根据构成原电池的必要条件之一；活泼金属作负极；泼金属作负极； (2) 根据电子流向或电流方向确定：电子根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极；流出的一极或电流流入的一极为负极； (3) 根据氧化还原反应确立根据氧化还原反应确立: 发生氧化反应发生氧化反应(还原剂还原剂)的一极为负极。的一极为负极。2. 判断金属腐蚀快慢的规律判断金属腐蚀快慢的规律 不纯的金属或合金不纯的金属或合金, 在潮湿的空气中在潮湿的空气中形成微电池发生电化腐蚀形成微电池发生电化腐蚀, 活泼金属因被活泼金属因被腐蚀而损耗腐蚀而损耗, 金属腐蚀的快慢与下列两种金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关因素有关; (1) 与构成微电池的材料有关，两极材料的与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，电动势越大，氧化还原反应活动性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就越快。 (2) 与金属所接触的电解质强弱有关，活泼与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。弱电解质溶液中的腐蚀。一般说来可用下列原则判断一般说来可用下列原则判断: 电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐原电池原理引起的腐蚀蚀化学腐蚀化学腐蚀有防腐措施的腐蚀有防腐措施的腐蚀3. 原电池原理的应用原电池原理的应用(1) 金属的防腐金属的防腐 在某些特殊的场所在某些特殊的场所, 金属的电化腐蚀是不金属的电化腐蚀是不可避免的可避免的, 如轮船在海中航行时如轮船在海中航行时, 为了保护轮船为了保护轮船不被腐蚀，可以在轮船上焊上一些活泼性比铁不被腐蚀，可以在轮船上焊上一些活泼性比铁更强的金属如更强的金属如Zn。这样构成的原电池。这样构成的原电池Zn为负为负极而极而Fe为正极，从而防止铁的腐蚀。为正极，从而防止铁的腐蚀。(2) 判断金属性的强弱判断金属性的强弱 当两种金属构成原电池时，总是活泼当两种金属构成原电池时，总是活泼的金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀的的金属作负极而被腐蚀，所以先被腐蚀的金属活泼性较强。金属活泼性较强。(3) 加快反应速率加快反应速率 当形成原电池之后，反应速率加快，当形成原电池之后，反应速率加快，如实验室制如实验室制H2时时, 纯纯Zn反应不如粗反应不如粗Zn跟酸跟酸作用的速率快。作用的速率快。4. 电极反应规律电极反应规律(1)阴极：得电子，还原反应阴极：得电子，还原反应 (一般一般)电极本身不参加反应电极本身不参加反应 一定是电解质溶液中阳离子一定是电解质溶液中阳离子“争争”得电子得电子(2) 阳极：失电子，氧化反应阳极：失电子，氧化反应 若为金属若为金属(非惰性，非惰性，Au、Pt除外除外)电极，电极，电极失电子电极失电子 若为惰性电极若为惰性电极, 电解质溶液中阴离子电解质溶液中阴离子“争争”失电子失电子5. 离子放电顺序离子放电顺序 离子的放电顺序主要取决于离子的本性，离子的放电顺序主要取决于离子的本性，还与离子的浓度、溶液的酸碱性有关。还与离子的浓度、溶液的酸碱性有关。 (1) 阳离子放电顺序阳离子放电顺序 上述顺序基本上与金属活动顺序一致，上述顺序基本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但但Fe3+氧化性较强，排在氧化性较强，排在Cu2+之前。之前。(2) 阴离子放电顺序阴离子放电顺序 若是活泼金属作阳极，因金属若是活泼金属作阳极，因金属失电子能力强，阳极反应则是电极失电子能力强，阳极反应则是电极材料本身失电子被氧化，而不是阴材料本身失电子被氧化，而不是阴离子放电。离子放电。6. 分析电解问题的基本思路分析电解问题的基本思路通电前通电前: 电解质溶液中含有哪些阴、阳离子电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包包括水电离出的括水电离出的H+和和OH)。通电时通电时: 阴离子移向阳极，阳离子移向阴极阴离子移向阳极，阳离子移向阴极, 结结合放电顺序分析谁优先放电。合放电顺序分析谁优先放电。 写电极反应式，并结合题目要求分析电解写电极反应式，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡移动、离子结果，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、浓度的变化、pH变化等。变化等。7. 知识对比知识对比(1) 电镀与电解的一般区别电镀与电解的一般区别 阳极为镀层金属，阳极参加反应阳极为镀层金属，阳极参加反应 电镀液阳离子电镀液阳离子(金属金属)与阳极金属相同与阳极金属相同 电镀后溶液浓度不变电镀后溶液浓度不变(2) 电离与电解的比较电离与电解的比较电电 离离电电 解解条条 件件电解质溶于水或电解质溶于水或熔化状态下熔化状态下电解质电离后电解质电离后, 再通直流电再通直流电过过 程程电解质离解成为电解质离解成为自由移动的离子自由移动的离子, 如如CuCl2= Cu2+2Cl阴、阳离子定向移动阴、阳离子定向移动, 在两极上在两极上失、得电子成为原子或分子失、得电子成为原子或分子, 如如CuCl2=Cu(阴极阴极)+Cl2 (阳极阳极)特特 点点只产生自由移动只产生自由移动的离子的离子发生氧化还原反应发生氧化还原反应, 生成新物质生成新物质联联 系系电解必须建立在电离的基础上电解必须建立在电离的基础上通电通电 三池的原理都是电解，但在装三池的原理都是电解，但在装置和具体反应上略有差异。置和具体反应上略有差异。(3) 电解池、电镀池、电解精炼池的比较电解池、电镀池、电解精炼池的比较池型池型电解池电解池电镀池电镀池铜的精炼池铜的精炼池装置装置特征特征阳极阳极: 惰性电极惰性电极阴极阴极: 不一定是不一定是惰性电极惰性电极阳极阳极: 镀层金属镀层金属(M)阴极：镀件阴极：镀件电镀液：含镀电镀液：含镀层金属离子层金属离子阳极阳极:粗铜粗铜阴极阴极:精铜精铜电解液电解液: CuSO4溶液溶液电极电极反应反应阳极阳极: 易放电的易放电的阴离子首先放电阴离子首先放电阴极阴极: 易放电的易放电的阳离子首先放电阳离子首先放电阳极：阳极：Mne-=Mn+阴极：阴极：Mn+ne-=M阳极：阳极：Cu2e-=Cu2+阴极：阴极：Cu2+2e-=Cu电解质电解质溶液的溶液的浓度浓度改变改变不变不变基本不变基本不变(4) 原电池与电解池、电镀池的比较原电池与电解池、电镀池的比较原电池原电池电解池电解池电镀池电镀池定义定义(装装置特点置特点)将化学能转变将化学能转变成电能的装置成电能的装置将电能转变成将电能转变成化学能的装置化学能的装置应用电解原应用电解原理在某些金理在某些金属表面镀上属表面镀上一层其他金一层其他金属的装置属的装置反应特征反应特征自发反应自发反应非自发反应非自发反应非自发反应非自发反应装置特征装置特征无电源，两极无电源，两极不同不同有电源有电源, 两极两极可同可不同可同可不同有电源有电源类类别别质质性性形成形成条件条件1. 活泼性不同活泼性不同的两极的两极(连接连接)2.电解质溶液电解质溶液(电极插入其中电极插入其中并与电极自发并与电极自发反应反应)3.形成闭合回路形成闭合回路1. 两电极连两电极连接直流电源接直流电源2. 两电极插两电极插入电解质溶入电解质溶液液3. 形成闭合形成闭合回路回路1. 镀层金属接电镀层金属接电源正极源正极, 待镀金属待镀金属接电源负极接电源负极2. 电镀液必须含电镀液必须含有镀层金属的离有镀层金属的离子子电极电极名称名称(电极电极构成构成)负极负极: 较活泼金较活泼金属属(电子流出的电子流出的极极)正极正极: 较不活泼较不活泼的金属的金属 (或能导或能导电的非金属电的非金属)(电电子流入的极子流入的极)阳极：与电阳极：与电源正极相连源正极相连的极的极阴极：与电阴极：与电源负极相连源负极相连的极的极名称同电解名称同电解,但有但有限制条件限制条件阳极阳极: 必须是镀层必须是镀层金属阴极金属阴极: 镀件镀件电极反应电极反应负极负极: 氧化反应氧化反应, 一般是金属失电子一般是金属失电子正极正极: 还原反应还原反应,溶溶液中的阳离子得电液中的阳离子得电子或者氧气得电子子或者氧气得电子(吸氧腐蚀吸氧腐蚀)阳极阳极: 氧化反应氧化反应, 溶液中的阴离子溶液中的阴离子失电子失电子, 或电极或电极金属失电子金属失电子阴极阴极: 还原反应还原反应, 溶液中的阳离子溶液中的阳离子得电子得电子阳极阳极: 金属电极金属电极失电子阴极失电子阴极: 电电镀液中阳离子镀液中阳离子得电子得电子电子流向电子流向 正极正极阳极阳极同电解池同电解池溶液中带溶液中带电粒子移电粒子移动动阳离子向正极移动阳离子向正极移动阴离子向负极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极阳离子向阴极移动移动阴离子向阳极阴离子向阳极移动移动同电解池同电解池联联 系系在两极上都发生氧化和还原反应在两极上都发生氧化和还原反应8. 三种判断三种判断(1)原电池、电解池、电镀池判定原电池、电解池、电镀池判定 （1）若无外接电源，可能是原电池，然后）若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定；根据原电池的形成条件判定； （2）若有外接电源，两极插入电解质溶液）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池；电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池； （3）若为无明显外接电源的串联电路，则）若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池。的装置为原电池。 根据电极材料的性质确定：金属根据电极材料的性质确定：金属金属电极，金属电极，活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属活泼金属是负极，不活泼金属是正极；金属非非金属电极，金属是负极，非金属是正极；金属金属电极，金属是负极，非金属是正极；金属化合物电极，金属是负极，化合物是正极。根化合物电极，金属是负极，化合物是正极。根据电极反应的本身确定：失电子的反应据电极反应的本身确定：失电子的反应氧化反氧化反应应负极；得电子的反应负极；得电子的反应还原反应还原反应正极。正极。 （2）原电池电极的判断）原电池电极的判断(3) 阴阳极的判断阴阳极的判断 根据电极与电源两极相连的顺序判断根据电极与电源两极相连的顺序判断 阴极：与直流电源的负极相连接的电解阴极：与直流电源的负极相连接的电解池中的电极池中的电极, 其反应时其反应时, 溶液中氧化能力强的溶液中氧化能力强的离子首先在阴极上得到电子离子首先在阴极上得到电子, 发生还原反应。发生还原反应。 阳极：与直流电源的正极直接连接的电阳极：与直流电源的正极直接连接的电极，在该极上，溶液中还原性强的阴离子失极，在该极上，溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子去电子被氧化，或者电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中。被氧化而溶入溶液中。 根据电解质溶液里电子流动的方向来判断根据电解质溶液里电子流动的方向来判断 在电解质溶液里，阳离子总是向阴极定向在电解质溶液里，阳离子总是向阴极定向移动，阴离子总是向阳极定向移动。移动，阴离子总是向阳极定向移动。 9掌握用惰性电极电解电解质溶液的规律 电解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如NaOH、H2SO4、K2SO4溶液等）的电解。 阴极：4H+ +4e=2H2 阳极：4OH4e=2H2O+O2 总反应：2H2O 2H2+O2 分解电解质型：无氧酸（除HF外），不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）（CuCl2、HCl溶液）的电解（以CuCl2为例）。 阴极：Cu2+ +2e=Cu 阳极：2Cl2e=Cl2 总反应：CuCl2 Cu+Cl2放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）（如NaCl、MgBr2等溶液）的电解。 如NaCl溶液的电解： 阴极：2H2O+2e=H2+2OH 阴极：2Cl2e=Cl2 总反应：2NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3等溶液）的电解；以CuSO4溶液为例： 阴极：2Cu2+ +4e=2Cu 阳极：4OH4e=2H2O+O2 总反应：2CuSO4+2H2O O2+2Cu+2H2SO4 例例1. 如图如图所示，所示，A、B、C三个装置中的三个装置中的烧杯分别盛有足量的烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。溶液。 (1)A、B、C三个装置中属于原电池三个装置中属于原电池的是的是_ (填标号，下同填标号，下同)，属于电解池，属于电解池的是的是_。CuZnPtCuCZn (2)A池中池中Zn是是_极，发生极，发生_反应反应(填填“氧化氧化”或或“还原还原”，下，下同同)，电极反应式为，电极反应式为_; Cu是是_极极, 发生发生_反应反应, 电极反应式为电极反应式为_，A中总反应的化学方程式为中总反应的化学方程式为_. (3) B池中池中C是是_极，发生极，发生_反应，反应，电极反应为电极反应为_；Pt是是_极，发生极，发生_反应，电极反应为反应，电极反应为_。B池池中总反应的化学方程式为中总反应的化学方程式为_。 (4) C池中池中Zn是是_极，发生极，发生_反应，电极反应为反应，电极反应为_；Cu是是_极极, 发生发生_反应反应, 电极反应为电极反应为_. 反应过程中，溶液浓度反应过程中，溶液浓度_（填（填“变大变大” “变小变小”或或“不变不变”）。）。 分析分析: 判断装置是原电池还是电解池，关键是判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源看它有没有外接直流电源, 有则为电解池，无则为有则为电解池，无则为原电池。由此可知原电池。由此可知A为原电池，为原电池，B和和C为电解池为电解池, 且且C较为特殊，实际为电镀铜的装置。较为特殊，实际为电镀铜的装置。 原电池中电极分为正极、负极原电池中电极分为正极、负极, 相对活泼的金相对活泼的金属作负极失去电子发生氧化反应属作负极失去电子发生氧化反应, 相对较不活泼的相对较不活泼的金属作正极。所以金属作正极。所以A中中Zn作负极失去电子被氧化，作负极失去电子被氧化，发生反应为发生反应为 Zn2e=Zn2+；Cu为正极为正极, 电解液电解液中阳离子在正极上得电子被还原中阳离子在正极上得电子被还原, 发生反应为发生反应为Cu2+2e=Cu. A池中总反应为上述两个半反应的和池中总反应为上述两个半反应的和, 即即Zn + Cu2+=Cu +Zn2+。 电解池中规定与直流电源负极相连的电极为电解池中规定与直流电源负极相连的电极为阴极，与直流电源正极相连的电极为阳极。在外阴极，与直流电源正极相连的电极为阳极。在外电场的作用下，溶液中的电场的作用下，溶液中的H+和和Cu2+均移向阴极均移向阴极C棒，但因盐溶液中阳离子得电子能力棒，但因盐溶液中阳离子得电子能力Cu2+H+，因而发生还原反应因而发生还原反应Cu2+2e=Cu。同时溶液中。同时溶液中失电子能力较强的失电子能力较强的Cl在阳极在阳极Pt表面被氧化，电表面被氧化，电极反应为极反应为2Cl2e=Cl2。总反应方程式为。总反应方程式为CuCl2= Cu+Cl2。 电解电解 装置装置C中阳极为活性电极中阳极为活性电极Cu，当阳极不是，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应氧化反应Cu2e=Cu2+, 生成离子进入溶液，生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生还原反应还原反应Cu2+2e=Cu, 两极反应速率相等两极反应速率相等, 溶液中其他离子不发生反应，因而溶液浓度保溶液中其他离子不发生反应，因而溶液浓度保持不变。持不变。装置装置C中阳极为活性电极中阳极为活性电极Cu，当阳极不是惰性，当阳极不是惰性电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化电极时，电极本身会被强迫失电子而发生氧化反应反应Cu2e=Cu2+, 生成离子进入溶液，此时生成离子进入溶液，此时溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生还原溶液中阴离子不能失电子。而阴极上发生还原反应反应Cu2+2e=Cu, 两极反应速率相等两极反应速率相等, 溶液中溶液中其他离子不发生反应，因而溶液浓度保持不变。其他离子不发生反应，因而溶液浓度保持不变。答案：阴答案：阴 还原还原 Cu2+2e=Cu 阳阳 氧化氧化 Cu2e=Cu2+不变不变例例2 2 （20082008全国卷全国卷）右图为直流电源电解稀）右图为直流电源电解稀NaNa2 2SOSO4 4水溶液的装置。水溶液的装置。通电后在石墨电极通电后在石墨电极a a和和b b附近分别滴加一滴石蕊试液，下列实验现象中正附近分别滴加一滴石蕊试液，下列实验现象中正确的是（确的是（ ） A A逸出气体的体积逸出气体的体积,a,a电极的小于电极的小于b b电极的电极的 B B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体 C Ca a电极附近呈红色，电极附近呈红色，b b电极附近呈蓝色电极附近呈蓝色 D Da a电极附近呈蓝色，电极附近呈蓝色，b b电极附近呈红色电极附近呈红色 互动课堂互动课堂解析 电解稀Na2SO4水溶液，其本质是电解水，b极为阳极：4OH4e=2H2O+O2。a极为阴极：4H+ +4e=2H2，a极逸出气体为氢气，b极逸出气体为氧气，两者都是无色无味的气体，且a极氢气的体积是b极氧气的体积的2倍，则A、B均错误；a极氢离子得电子，所以a极附近氢氧根离子浓度增大，遇石蕊试液变蓝；b极氢氧根离子放电，致使b极附近氢离子浓度增大，遇石蕊试液变红色，则C错，D正确。 答案 D点评 本题属于电解题中的基础题。 互动课堂互动课堂