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J&GCHEMWORLD1电化学J&GCHEMWORLD2原电池反应的实质：原电池的组成及工作原理：能量转换形式：原电池自发的氧化还原反应两个活动性不同的电极；电解质溶液；形成回路化学能转化为电能化学能可以转化为电能，电能同样也可以转化为化学能J&GCHEMWORLD3电解水实验现象：电能转化为化学能示例-电解水两极相同的现象：两极相同的现象：实验结论：与电源负极相连的电极产生的气体是：____________都有气体产生与电源负极相连的电极上产生的气体体积是电源正极相连的电极上产生的气体体积的2倍与电源正极相连的电极产生的气体是：____________如何通过实验检验两极气体？电解水方程式______________________________J&GCHEMWORLD4电能转化为化学能示例-电解水阳极（与电源正极相连的一极）：发生氧化反应，失电子阴极（与电源正极相连的一极）：发生还原反应，得电子J&GCHEMWORLD【课前预习】：1、电解是指_______________的过程2、电解池是：______________装置，也叫电解槽3、电解池的两极分别叫做____极和____极；其中与电源___极相连的一极叫做_____极，该极发生____________反应与电源___极相连的一极叫做_____极，该极发生________________反应5使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应把电能转变为化学能阳阴阳正氧化反应负阴还原反应J&GCHEMWORLD【课前预习】：4、石墨做电极时，向电解池通电，电子从电源的负极沿导线流入电解池的___极，______离子在_____极____电子；电解池内阴、阳离子的定向移动形成内电路，___离子在___极失去电子，沿导线流回电源____极。5、电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的_________过程。6阴阳阴获得阴阳正电解J&GCHEMWORLD7小结：电解池的电极确定及发生反应在电解池中两极由电源决定：阳极：与电源的正极相连的电极；阴极：与电源的负极相连的电极。阳极：发生氧化反应的电极(阳、氧、失）阴极：发生还原反应的电极（阴、还、得）J&GCHEMWORLD8实验探究：电解原理1.归纳电解池的形成条件：⑴外接电源、⑵与电源相连接的两电极、⑶电解质溶液（或熔融的电解质）2.实验：电解氯化铜溶液现象：阳极：有气体生成，该气体使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝阴极：电极附着一层红色物质电解的结果：两极有新物质生成J&GCHEMWORLD根据实验现象，完成电极反应方程式：阳极：阴极：总反应：9实验探究：电解原理2Cl--2e-=Cl2↑发生氧化反应Cu2++2e-=Cu发生还原反应Cu2++2Cl-=====Cu+Cl2↑电解J&GCHEMWORLD10问题探究：电解原理-电解CuCl2溶液以石墨为电极电解CuCl2溶液时问题1：氯化铜溶液中存在哪些微粒问题2：在两极上通入电流施加电压前后，溶液中的微粒如何运动？阴极为什么是Cu2+获得电子生成铜单质，而不是H+获得电子生成氢气？阳极为什么是Cl-失去电子生成氯气，而不是OH-失去电子生成氧气？问题3：以铜为电极电解CuCl2溶液时，两极的反应与以石墨为电极电解时是否一样？为什么？J&GCHEMWORLD11原电池与电解池比较原电池电解池电极名称电极材料电极反应能量转换外电路内电路电流方向：正、负极阴、阳极惰性材料或活性材料负氧正还阳氧阴还正极：不活泼金属或可导电的非金属(如C)负极：活泼金属正极负极负极正极化学能电能电能化学能正极阳极阴极负极阳极阴极J&GCHEMWORLD12电化学的基本问题电化学的主要研究内容：(1)氧化还原反应与电现象-----原电池(2)电流引起氧化还原反应-----电解池J&GCHEMWORLD13J&GCHEMWORLD14铜的电精炼■目的：火法冶炼得到的铜纯度不够高不能满足电气工业对铜的要求(含Cu量≥99.95%)。为了得到高纯度的铜常采用电解法精炼。粗铜中的主要杂质：Zn、Fe、Ni、Pb、Au、Ag、Cu2O、CuS等■原理：电解质溶液为CuSO4(aq)阳极(粗铜):Zn-2e-=Zn2+Fe-2e-=Fe2+Ni-2e-=Ni2+Cu-2e-=Cu2+Ag、Au掉入阳极附近形成阳极泥阴极(纯铜):Cu2++2e-=CuJ&GCHEMWORLD15电镀阳极—镀层金属M－ne-＝Mn＋阴极—镀件Mn＋＋ne-＝M电解液：含镀层金属阳离子的盐溶液。J&GCHEMWORLD16氯碱工业电解饱和NaCl溶液原理■目的：，制取NaOH、H2、Cl2、并以它们为原料生产一系列化工产品■技术上必须考虑的问题：1.NaCl溶液的精制2.Cl2对NaOH溶液的影响3.H2与空气、Cl2的安全问题■解决：粗盐水中的主要杂质：SO42-、CO32-、Ca2+、Mg2+、Fe3+①BaCl2(aq)②Na2CO3(aq)③NaOH(aq)④HCl(aq)⑤阳离子交换树脂J&GCHEMWORLD17氯碱工业-电解原理示意阳离子交换膜电解食盐水原理示意图J&GCHEMWORLD18氯碱工业-阳离子交换膜■阳离子交换膜的特点：只允许阳离子通过阻止阴离子和气体分子通过■作用：（1）阻止了H2、Cl2混合，避免了爆炸（2）阻止了Cl2与NaOH反应；（3）极大地降低了碱液中NaCl的含量。J&GCHEMWORLD19*钠的冶炼原料：NaCl阴极材料：不锈钢阳极材料：石墨电极反应：阴极：2Na++2e-=2Na阳极：2Cl--2e-=Cl2电池反应：2NaCl2Na+Cl2↑电解熔融注意：该方法只可原延伸到Li，但K、Rb、Cs都不是用电解法制得。J&GCHEMWORLD20*镁的冶炼原料：MgCl2阴极材料：不锈钢阳极材料：石墨电极反应：阴极：Mg2++2e-=Mg阳极：2Cl--2e-=Cl2电池反应：MgCl2Mg+Cl2↑电解熔融J&GCHEMWORLD21*铝的冶炼原料：Al2O3阴极材料：不锈钢阳极材料：石墨电极反应：详细的电解机理尚不十分清楚阴极：4Al3++12e-→4Al阳极：6O2--12e-→3O2遇到的主要问题：如何得到含有Al3+的熔融的电解质？Al2O3的熔点2045℃冰晶石Na3AlF6将Al2O3的熔点降低到大约1000℃电池反应：2Al2O34Al+3O2↑电解熔融J&GCHEMWORLD22化学能转化为电能的基本问题将一个化学体系构成一个能够产生电流的装置的条件1.该体系必须包含一个能自发发生的氧化还原反应2.该体系必须有适当的装置能够将氧化反应和还原反应分别在不同的区域进行3.内、外电路必须闭合J&GCHEMWORLD23氧化还原反应与电现象-1碱性燃料电池中有机物（如CH4、C2H6、CH3OH等）的得失电子关系？负极反应的书写？总结有机物中碳元素的化合价与负极反应得失电子的关系？*燃料电池中有机物是否每个都需要写？J&GCHEMWORLD24氧化还原反应与电现象-2一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇(Y2O3)的氧化锆(ZrO2)晶体，在熔融状态下能传导O2-。下列对该燃料电池说法正确的是A.在熔融电解质中O2-，由负极移向正极B.电池的总反应是：2C4H10+13O2→8CO2+10H2OC.通入空气的一极是正极，电极反应为：O2+4e-→2O2-D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10+26e-+13O2-→4CO2+5H2O答案：BC2005-广东-化学-15J&GCHEMWORLD25*氧化还原反应与电现象-3燃料电池正极反应负极反应电池总反应pH变化(1)O2+4e-+2H2O=4OH-H2-2e-+2OH-=2H2O2H2+O2==2H2O变小(2)CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O2CO+O2+4OH-=2CO32+2H2O变小(3)CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O变小(4)C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O2C2H6+7O2+8OH-=4CO32-+10H2O变小(5)CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O变小(6)C3H8-20e-+26OH-=3CO32-+17H2OC3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O变小(7)C4H10-26e-+34OH-=4CO32-+22H2O2C4H10+13O2+16OH-=8CO32-+18H2O变小J&GCHEMWORLD26电流引起氧化还原反应，电极反应式比较简单。值得强调的是：电解是到目前为止人类掌握的最强的氧化还原手段电解与氧化还原反应J&GCHEMWORLD27■电解原理与金属腐蚀与防护■电解原理与化学实验的结合■电解原理与原电池原理的结合电池的充电与放电原电池与电解池的串联电解内容考查方式J&GCHEMWORLD28电化学综合-金属的腐蚀与防护1.金属腐蚀■金属腐蚀实质:■金属腐蚀分类:(1)化学腐蚀(2)电化腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀M－ne-＝Mn＋J&GCHEMWORLD29电化学综合-金属腐蚀的防护2.金属腐蚀的防护方法(1)改变金属的性质(2)覆盖法■覆盖搪瓷■覆盖油漆■覆盖黄油、机油等油脂■覆盖塑料■覆盖不易被腐蚀的金属(3)电化学法■牺牲阳极的阴极保护法■外加电流的阴极保护法(4)烤蓝法----覆盖法与改变金属的性质结合的方法---添加其他金属形成合金-电镀-镀锌铁、轮船等-水库闸门J&GCHEMWORLD30*电化学综合-KIO3的制备近年来，加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO3)，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为：下列有关说法正确的是A．电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极B．电解时，阳极反应是：I--6e-+3H2O＝IO3-+6H＋C．溶液调节至强酸性，对生产有利D．电解前后溶液的pH几乎不变答案：BDKI＋3H2OKIO3＋3H2↑。电解J&GCHEMWORLD31*电化学综合-KMnO4的制备工业上用MnO2和KOH为原料制取KMnO4。主要生产过程可以分为两步进行，第一步将MnO2和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热到熔化，并连续不断地搅拌，以制取K2MnO4；第二步将K2MnO4的浓溶液电解以制取KMnO4（1）制取K2MnO4的化学方程式是_____________________________________（2）电解K2MnO4的浓溶液时，阴极电极反应式为_______________________阳极电极反应式为_______________________总反应为：_____________________________________2H++2e-=H2↑2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋H2↑＋2KOH电解2MnO42--2e-=2MnO4-2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2OJ&GCHEMWORLD32电化学综合-与化学实验结合在玻璃圆筒中盛有两种无色的互不相溶的中性液体。上层液体中插入两根石墨电极，圆筒内还放有一根下端弯成环状的玻璃搅棒，可以上下搅动液体，装置如右图。接通电源，阳极周围的液体呈现棕色，且颜色由浅变深，阴极上有气泡生成。停止通电，取出电极，用搅棒上下剧烈搅动。静置后液体又分成两层，下层液体呈紫红色，上层液体几乎无色。根据上述实验回答：（1）阳极上的电极反____________。（2）阴极上的电极反应式为_______________。（3）原上层液体是______________________。2I--2e-=I22H++2e-→H2↑KI（或NaI等）水溶液04-全国-理综-I-27J&GCHEMWORLD33（4）原下层液体是_____________________。（5）搅拌后两层液体颜色发生变化的原因是__________