第七节电解和电镀第5课时

第七节电解和电镀第5课时一、知识点1、原电池与电解池综合问题。2、电化学信息题。二、复习1、原电也与电解池的比较原电池电解池原理化学能转变成电能电能转化为化学能电极负极活泼金属阴极接电源（一）极正极不活泼金属非金属，化合物阳极接电源（+）极电极反应负极活泼金属被氧化阳极发生氧化反应正极发生还原反应阴极发生还原反应原电池的正负极由电极本身决定电解池的阴、阳极由连接的电源（+）（—）极决定。2、形形色色的电池（1）燃料电池，热电厂中是把燃烧获得的热能转变为机械能，然后再带动发电机转变成电能，但是，在上述的转变过程中，通常燃料的能源利用效率很低，还不到20%。如果能把燃料燃烧的化学反应组成一个原电池，让化学能直接变为电能，其效率将大大提高。如氢-氧燃料电池的热效率为83%。若氢-氧燃料电池中的电解质是酸，则电极反应为正极反应：OHeHO22244负极反应：HeH4422电池的总反应为：OHOH22222该电池的标准电动势为1.229V。新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金属板（如镍等），负极是通入还原剂的一方，正极是通人氧化剂的一方。如氢氧燃料电池，用多孔镍板浸入30%KOH溶液里，通2O的是正极，通2H的是负极，总反应为：OHOH22222。两极反应为：正极：OHOHeO42422负极：OHOHeH22222又如甲烷、空气以多孔镍板为电极浸于氢氧化钾溶液中的燃料电池，其电极反应是：正极：OHOHeO42422负极：OHCOOHeCH22347108总反应为：OHCOOHOCH22324322（2）蓄电池蓄电池在工业上的用途极广，如汽车、发电站、火箭等，每年均需要大量蓄电池。所以，蓄电池工业是一项很大，也很重的工业。蓄电池主要有以下几种：·酸式铅蓄电池。使用历史最久，较成熟；但重量大，保养要求较严，容易损坏。·碱式Fe-Ni或Cd-Ni蓄电池。Fe-Ni蓄电池能经受剧烈振动，比较经得起放电，保藏维护要求不高，本身重量轻，低温性能好。但结构复杂，制费用较高。·Ag-Zn蓄电池。Ag-Zn蓄电池单位质量，单位容积蓄电能高，电容量最大，故常被称为高能电池。能大电流放电，能经受机械振动，所以特别适合于宇宙卫星的要求。但设备费用昂贵，充电、放电次数为100~105次。这三种蓄电池各具优缺点，互为补充。现将其构造与反应归纳比较于表4-8中。表4-8电池名称构造电池反应铅蓄电池负极海绵状铅负极4242PbSOeSOPb正极涂有2PbO的铅板正极OHPbSOHSOPbO2424224电解质硫酸水溶液（比重约1.28）总反应Fe-Ni蓄电池负极2)(22OHFeeOHFe正极2)(2222OHNieHNiOOH电池反应Ag|Zn蓄电池负极OHZnOeOHZn222正极OHAgeOHOAg22222电池反应二、例题剖析[例1]1991年，我国首创“Al—空气—海水”新型“海水电池”，该电池以海水为电解液，靠空气中的2O使Al不断氧化而产生电源。它比干电池能量高20~50倍，电池总反应式表示为：322)(OHAlOHOAl.(1)写出电极反应式____________（2）写出总的电池反应式_______________[分析]此题属原电池信息题，据“负极氧化，正极还原”，负极必选Al，正极上2O得电子。[解]（1）负极（Al）：33AleAl正极（O）：OHeOHO44222（2）322)(4634OHAlOHOAl[例2]生活中常常有这样的现象：一件普通的铁器，如不精心保管，便会生锈；、若不引起注意，锈斑蔓延开来，就会吞筮整个铁器使之变成废物。人们称这种现象为“锈吃铁”①请用相关学科知识解释“锈吃铁”这一自然现象。②根据上面提供的材料，联系现实生活，自拟题目写一篇不少于600字的议论文。[题目解析]①铁在干燥的空气中不易生锈，但在潮湿的空气中发生了电化学腐蚀，腐蚀后生成的铁锈是一种海绵状的物质，具有保湿的作用，电解质水的存在促使铁器电化学腐蚀持续进行，直到铁器全部锈腐。具体解释如下：首先是原电原池的构成，铁器中铁作负极，其中杂质碳作正极，铁器表面的水膜构成电解液。析氢腐蚀（一）)(|)(|22CCOOHFe22)(FeeFe（+）222HeH析氢腐蚀后pH升高，从而进入吸氧腐蚀。吸氧腐蚀（一）)(|)(|22COOHFe22)(FeeFe（+）OHOHeO42422OH增大，生成2)(OHFe，它很易被空气中的氧气所氧化3222)(42)(4OHFeOHOOHFe，3)(OHFe部分失水后生成海绵状物质OxHOFe232，它具有保湿作用，水膜的存在加速了铁器的腐蚀。（3）锌—空气电池电池的负极是锌，正极是活性炭。电解液为30%的氢氧化钾溶液，用玻璃纸，维尼纶纸或者水化纤维素纸等作隔膜，用塑料做外壳。该电极反应为负极OHZnOeOHZn222正极OHeOHO222122总反应ZnOOZn221锌—空气电池的工作电压在1.0~1.2V左右。其优点是单位质量的电能较高，可以在较大的电流下工作百电压仍保持稳定，并且价廉，近年来比较注意这种电池的研制及使用。判断原电池中电极反应的主要思路基本点是正极一定发生还原反应，负极一定发生氧化反应。一般的原电池反应，在负极是电极本身被氧化；在正极常见的是溶液中的H被还原或氧气得电子被还原。1、铜、锌、稀硫酸组成的原电池。负极反应：22ZneZn；正极反应：222HeH。2、钢铁的腐蚀。在酸性条件下，负极反应：22FeeFe，正极反应：222HeH，即析氢腐蚀。在微酸或中性条件下，发生吸氧腐蚀。负极反应：22FeeFe，正极反应：OHeOHO44222。3、锌铁放在食盐水里的原电池。因溶液中浓度大的Na和Cl不会与负极金属反应，所以不会是Na的还原，应该是类似于钢铁腐蚀的吸氧腐蚀。负极反应：22ZneZn，正极反应：OHeOHO44222。铅蓄电池铅蓄电池在放电时为原电池原理反应，在充电时相当于电解池。它的正极是2PbO，负极是Pb，电解液是稀硫酸。放电时的负极反应是22PbePb，但因2Pb与24SO生成沉淀，所以反应应该是4242PbSOSOePb。正极反应是二氧化铅得电子被还原成+2价铅，其2Pb也与24SO反应生成沉淀，所以其反应为：OHPbSOSOHePbO24242242。总反应是：充电时则是放电的逆反应。由此可见铅蓄电池放电时硫酸变稀，充电时硫酸变浓。另外可知对于较复杂的电池反应，还要考虑电极因氧化还原产生的离子是否与电解质溶液发生反应。[例3]有人设计Pt和Zn为电极材料，埋入人体作为某种心脏病人的心脏起搏器的能源。它依靠人体内体液中含有一定浓度的溶解氧、H和2Zn进行工作，试写出两极的电极反应式。解析根据题意，Zn、Pt和人体体液构成原电池作为心脏起搏器的能源。由于Zn的失电子能力比Pt强，故Zn用原电池负极，Pt作原电池正极，因为体液不可能呈较酸性，故应发生吸氧腐蚀。电极反应式为：负极：22ZneZn正极：OHeOOH44222[例4]将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加入少量4CuSO溶液，下列各图中产生2H的体积VL与时间tmin关系基本正确的是（）。解析2442HZnSOSOHZn，由于42SOH过量所以产生2H的体积决定参加上述反应的锌的量，a中由于：44ZnSOCuCuSOZn，故a中跟稀42SOH反应的锌少一些，产生的氢气的体积也小一些。由于a中锌的表面上附有很多小颗粒铜，又构成无数微型Cu—Zn原电池，加快了锌与稀42SOH的反应。本题应选A。[例5]有A、B、C、D四种金属。将A与B用导线连接起来浸入电解质溶液中，B不易被腐蚀。将A、D分别投入等浓度的盐酸中，D比A反应剧烈。将铜浸入B的盐酸溶液中，无明显变化。如果把铜浸入C的盐溶液里，有金属C析出。据此判断它们的活动性由强到弱的顺序是（）A、DCABB、DABCC、DBACD、BADC（上海市高考题）解析A与B构成原电池，B不易腐蚀，即B为正极，A为负极，可知金属性A比B活泼；A、D分别与等浓度的盐酸反应，D比比A剧烈，说明D的金属性比A活泼；由于Cu不能跟B盐溶液反应而能跟C盐溶液反应生成C，说明金属性：BCuC，所以其金属性强弱关系为DABC；正确答案为B。[例6]A、B、C、D、E五种物质之间的关系如图14-2所示，其中E为黑色物质，B为气体，C为金属，反应III是C在D的稀溶液中进行的，则A为_____________B为_______D为_______。写出反应I的离子方程式_________________解析由于电解A溶液得到金属C，并有三种产物，故说明气体为2O，D为含氧酸。C跟氧气反应生成黑色氧化物E，则E为CuO，能跟铜反应的稀酸应为稀3HNO，由上述可知：A为23)(NOCu，B为2O，D为3HNO。反应I的离子方程式为：HOCuOHCu4222222电解课外知识补充：CuCuSOZnSOZn44负极盐桥正极Zn、Cu还原型4ZnSO、4CuSO氧化型ZnZn2CuCu2此原电池是是由两个半电池组成，锌和锌盐溶液组成一个半电池、铜和铜盐溶液组成一个半电池。组成半电池的导电体叫电极，失去电子的电极为负极，得到电子的极的正极。练习1、已知反应是可逆反应。现设计如下图所示实验装置（装置中盐桥的作用是使整个装置形成一个闭合的回路）进行下述操作：（I）向（B）烧杯中逐滴加入浓盐酸，发现微安表指针偏转；（II）若改向（B）烧杯中滴加40%NaOH溶液，发现微安表指针向前述相反方偏转。试回答下列问题：（1）两次操作过程中微安表指针为什么会发生偏转？（2）两次操作过程中指针偏转方向为什么相反？（3）（I）操作过程中，1C棒发生的反应为222IeI（4）（II）操作过程中，2C棒发生的反应为HAsOeOHAsO2234223分析：总反应为OHIAsOHIAsO22233422Ⅰ操作中I被氧化，34AsO被还原II操作中34AsO被氧化，2I被还原。Ⅰ操作中（A）池发生氧化1C为负极（B）池中发生还原反应2C为正极。II操作中（A）池中发生还原反应1C为正极（B）池中发生氧化反应2C为负极①两次操作均发生原电池反应电表指针偏转化学能转变为电能。②由于][H改变，使化学平衡向不同方向进行移动发生不同方向的反应。