电化学原理及其应用.ppt
电化学原理及其应用电化学原理及其应用 交流讨论交流讨论 “橙子橙子”给给“苹果苹果”充电的原理充电的原理 甲装置属于甲装置属于 ， 能量转化形式为能量转化形式为 ， 乙装置属于乙装置属于 ， 能量转化形式为能量转化形式为 ； 考点考点1：原电池和电解池的工作原理：原电池和电解池的工作原理 原电池原电池 化学能转化为电能化学能转化为电能 电解池电解池 电能转化为化学能电能转化为化学能 交流讨论交流讨论 若若a为为Zn棒，棒，b为为Cu棒，甲装置中的离子反应方程式棒，甲装置中的离子反应方程式 为为 ， 负极反应式为负极反应式为 ； 溶液中阳离子向溶液中阳离子向 极（填极（填“a”或或“b”）移动。）移动。 考点考点1：原电池和电解池的工作原理：原电池和电解池的工作原理 Zn + 2H+Zn2+ + H 2 Zn2eZn2+ b （Zn） （Cu）交流讨论交流讨论锂离子电池是新一代实用化的蓄电池，具有能量密度大、电压锂离子电池是新一代实用化的蓄电池，具有能量密度大、电压高的特性，是手机常用电池。作为乙装置的某可充电的锂离子电高的特性，是手机常用电池。作为乙装置的某可充电的锂离子电池，以池，以 LiMn2O4 为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含为正极，嵌入锂的碳材料为负极，含 Li+ 导电固导电固体为电解质。放电时的电池反应为：体为电解质。放电时的电池反应为： Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4 。请思考：请思考：该电池该电池 （填（填“能能”或或“不能不能”）用水溶液作为电解质。）用水溶液作为电解质。该电池放电时，负极反应式为该电池放电时，负极反应式为 ，LiMn2O4发发 生生 反应（填反应（填“氧化氧化”或或“还原还原”，下同）；，下同）；充电时，充电时，Li2Mn2O4 发生发生 反应，反应，Li向向 极极（填（填 “c”或或“d”）移动。）移动。考点考点1：原电池和电解池的工作原理：原电池和电解池的工作原理 不能不能 LieLi+ 还原还原 氧化和还原氧化和还原 交流讨论交流讨论 充电时，充电时，Li向向 极（填极（填“c”或或“d”）移动。）移动。 整套装置中电子流动方向是整套装置中电子流动方向是 。 考点考点1：原电池和电解池的工作原理：原电池和电解池的工作原理 ad，cb d （Zn） （Cu）交流讨论交流讨论考点考点1：原电池和电解池的工作原理：原电池和电解池的工作原理 原电池电解池电极判断电极反应电子流动方向 离子迁移方向 相同点 负极：负极：正极：正极：失电子失电子氧化反应氧化反应得电子得电子还原反应还原反应 由由负极负极正极正极 阳离子阳离子阴极阴极阴离子阴离子阳极阳极 阳极：阳极：阴极：阴极：失电子失电子氧化反应氧化反应得电子得电子还原反应还原反应 阳离子阳离子正极正极 阴离子阴离子负极负极 由电源由电源负极负极阴极阴极 阳极阳极电源正极电源正极 都是氧化还原反应都是氧化还原反应 较活泼金属较活泼金属较不活泼金属或非金属较不活泼金属或非金属 负极：负极：正极：正极：与电源正极相连与电源正极相连与电源负极相连与电源负极相连 阳极：阳极：阴极：阴极： 试一试试一试考点考点2：电极反应：电极反应和总反和总反应方程式的书写应方程式的书写1. 请根据要求写出氢氧燃料电池的电极反应式：请根据要求写出氢氧燃料电池的电极反应式：以以KOH溶液为电解液，溶液为电解液，负极负极 ，正极正极 ；以以H2SO4溶液为电解液，溶液为电解液，负极负极 ，正极正极 ；以熔融固体氧化物以熔融固体氧化物(能传递能传递O2-) 为电解质，为电解质，负极负极 ，正极正极 。2H24OH-4e-4H2O O22H2O4e-4OH- 2H24e-4H+ O24H+4e-2H2O O24e-2O2- 2H22O2-4e-2H2O 试一试试一试2.一些科学家采用高质子导电性的一些科学家采用高质子导电性的SCY陶瓷陶瓷(能传递能传递H+)，实现了，实现了 电解法合成氨。该过程电解法合成氨。该过程N2 和和H2的转化率远高于现在工业上使用的转化率远高于现在工业上使用的氨合成法。试写出该过程相应的电极反应式：的氨合成法。试写出该过程相应的电极反应式：阳极：阳极： ;阴极：阴极： 。 考点考点2：电极反应：电极反应和总反和总反应方程式的书写应方程式的书写3H26e6H+ N2 + 6H+ + 6e2NH3 练一练练一练3(2011江苏江苏20) 氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能氢气是一种清洁能源，氢气的制取与储存是氢能源利用领域的研究热点。电解尿素源利用领域的研究热点。电解尿素CO(NH2)2的的碱性溶液碱性溶液制氢气制氢气的装置示意图如右图（电解池中的装置示意图如右图（电解池中隔膜仅阻止气体通过隔膜仅阻止气体通过，阴、阳极，阴、阳极均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为：均为惰性电极）。电解时，阳极的电极反应式为： 。 考点考点2：电极反应和总反应方程式的书写：电极反应和总反应方程式的书写CO(NH2)28OH6eCO32N26H2O整理归纳整理归纳考点考点2：电极反应：电极反应和总反和总反应方程式的书写应方程式的书写电极反应电极反应和总反和总反应方程式的书写应方程式的书写分析判断池型确定电极名称根据化合价变化分析电极反应写出电极反应式相加得总反应原电池原电池电解池电解池负极：负极：正极：正极：阳阳极：极：阴阴极：极：得电子，化合价降低，还原反应得电子，化合价降低，还原反应失电子，化合价升高，氧化反应失电子，化合价升高，氧化反应得得电子，化合价降低，还原反应电子，化合价降低，还原反应失失电子，化合价升高，氧化反应电子，化合价升高，氧化反应 练一练练一练1.（2011安徽）研究人员最近发现了一种安徽）研究人员最近发现了一种“水水”电池，这种电池电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：反应可表示为：5MnO2 + 2Ag + 2NaCl = Na2Mn5O10 + 2AgCl，下列下列“水水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是电池在海水中放电时的有关说法正确的是 （ ） A.正极反应式：正极反应式：Ag + Cle= AgCl B. 每生成每生成1 mol Na2Mn5O10 转移转移2 mol电子电子 C.Na不断向不断向“水水”电池的负极移动电池的负极移动 D. AgCl是还原产物是还原产物考点考点2：电极反应和总反应方程式的书写：电极反应和总反应方程式的书写 B 练一练练一练2.（2011全国）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，其充、放电按下式进全国）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，其充、放电按下式进行：行：Fe+Ni2O3 +3H2O Fe(OH)2 +2Ni(OH)2，下列有关，下列有关该电池的说法不正确的是该电池的说法不正确的是 （ ）A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为、负极为FeB. 电池放电时，负极反应为电池放电时，负极反应为Fe + 2OH2e=Fe(OH)2C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低降低D. 电池充电时，阳极反应为电池充电时，阳极反应为2Ni(OH)2+2OH2e= Ni2O3+3H2O考点考点2：电极反应和总反应方程式的书写：电极反应和总反应方程式的书写C 放电放电充电充电整理归纳整理归纳可可充电电池：放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。充电电池：放电时是原电池反应，充电时是电解池反应。放放电时电时：负负极：极：Fe + 2OH2e= Fe(OH)2 (氧化反应氧化反应) 正正极：极：Ni2O3+3H2O + 2e=2Ni(OH)2+2OH (还原反应还原反应)充充电时电时：阴阴极：极：Fe(OH)2 + 2e= Fe + 2OH (还原反应还原反应) 阳阳极：极：2Ni(OH)2+2OH2e= Ni2O3+3H2O(氧化反应氧化反应) 两两者关系者关系：负极反应式颠倒即为阴极反应式，负极反应式颠倒即为阴极反应式， 正正极反应式颠倒即为阳极反极反应式颠倒即为阳极反应式。应式。考点考点2：电极反应：电极反应和总反和总反应方程式的书写应方程式的书写整理归纳整理归纳考点考点3：电化学原理的综合应用：电化学原理的综合应用 想一想想一想1. 按如图所示装置进行下列不同的操作，说法不正确的是按如图所示装置进行下列不同的操作，说法不正确的是()A铁腐蚀的速率由大到小的顺序是：铁腐蚀的速率由大到小的顺序是：只闭合只闭合K1只闭合只闭合K3都断开都断开只闭合只闭合K2 B只接通只接通K1，一段时间后，一段时间后，U形管中形管中出现白色沉淀出现白色沉淀C只接通只接通K2，U形管左、右两端液面形管左、右两端液面均下降均下降D若只接通若只接通K1，一段时间后，漏斗液，一段时间后，漏斗液面上升；若只接通面上升；若只接通K2，漏斗液面下降，漏斗液面下降考点考点3：电化学原理的综合应用：电化学原理的综合应用D 想一想想一想2.（2011天津理综天津理综10节选）电解法除去节选）电解法除去Cr2O72- 该法用该法用Fe作电极电作电极电解含解含Cr2O72-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液的的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液的pH 升高，产生升高，产生Cr(OH)3沉淀。用沉淀。用Fe作电极的原因为作电极的原因为 , 在阴极附近溶液在阴极附近溶液pH升高的原因是（用电极反应解释）升高的原因是（用电极反应解释） ，溶液中同时生成的沉淀还有溶液中同时生成的沉淀还有 。考点考点3：电化学原理的综合应用：电化学原理的综合应用阳极反应为阳极反应为Fe2eFe2+ , 提供还原剂提供还原剂Fe2+ 2H+ + 2eH2 Fe(OH)3 想一想想一想3.如图，如图，E为沾有为沾有Na2SO4溶液的滤纸，溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。并加入几滴酚酞。A、B分别为分别为Pt片，片，压在滤纸两端，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。为电池的电极。M、N是用多微孔的是用多微孔的Ni制成的电极材制成的电极材料，它在碱性溶液中可以视为惰性电料，它在碱性溶液中可以视为惰性电极。极。G为电流计，为电流计，K为开关。为开关。C、D和和电解池中都充满浓电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，溶液，打开打开K，接通电源一段时间后，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。中有气体产生。(1)R为为_(填填“正正”或或“负负”极极)。(2)A极附近溶液的现象是极附近溶液的现象是_，B极附近发生的极附近发生的电极反应式为电极反应式为_。考点考点3：电化学原理的综合应用：电化学原理的综合应用负负 溶液变红溶液变红 4OH4e2H2OO2 想一想想一想3.如图，如图，E为沾有为沾有Na2SO4溶液的滤纸，溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。并加入几滴酚酞。A、B分别为分别为Pt片，片，压在滤纸两端，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。为电池的电极。M、N是用多微孔的是用多微孔的Ni制成的电极材制成的电极材料，它在碱性溶液中可以视为惰性电料，它在碱性溶液中可以视为惰性电极。极。G为电流计，为电流计，K为开关。为开关。C、D和和电解池中都充满浓电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，溶液，打开打开K，接通电源一段时间后，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。中有气体产生。(3)滤纸上的紫色点向滤纸上的紫色点向_(填填“A”或或“B”)方移动。方移动。(4)当当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，中气体逐渐减少，C中的电极为中的电极为 , (填填“正正”或或“负负”)极，电极反应式为极，电极反应式为 。考点考点3：电化学原理的综合应用：电化学原理的综合应用B 2H24OH4e4H2O 负负
