第四章电化学基础第一节原电池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+SO42-SO42-CuZneeeeee电子SO42-Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-+-Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-Zn2+CuZneeeeee电子Zn2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2++-CuZneeeeeeCu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+电子Zn2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeeeeZn2+Zn2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeeeeZn2+Zn2+Zn2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2+Cu2++-SO42-SO42-SO42-Cu2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeeeZn2+Zn2+Zn2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-CuZneeeeeeSO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+电流计发生偏转Zn2+Zn2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2++-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeeeeZn2+Zn2+Zn2+电流计发生偏转Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeeeeZn2+Zn2+Zn2+电流计发生偏转Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeeZn2+eeeeZn2+Zn2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeeZn2+eZn2+eeeeZn2+Zn2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeeZn2+eeZn2+eeZn2+Zn2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2++-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeZn2+Zn2+Zn2+eeeeeeeZn2+Zn2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeZn2+Zn2+Zn2+eeeeeeeeeZn2+Zn2+Zn2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Cu2++-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeZn2+Zn2+Zn2+eeeeeeeeeeZn2+Zn2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2+Cu2++-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeeZn2+eZn2+eeeeZn2+Zn2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-Zn2+SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeZn2+Zn2+Zn2+eeeeeeeZn2+Zn2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Cu2+Cu2+Cu2+Cu2++-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeeZn2+eZn2+eeeeeZn2+Zn2+Zn2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+Cu2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-Zn2+SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeZn2+Zn2+Zn2+eeeeeeeeeZn2+Zn2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+Zn2+Cu2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeeZn2+eZn2+eeeeZn2+Zn2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+Zn2+Cu2+Cu2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeZn2+Zn2+Zn2+eeeeeeeZn2+Zn2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeZn2+Zn2+Zn2+eeeeeeeZn2+Zn2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeZn2+Zn2+Zn2+eeeeeeeZn2+Zn2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-Zn2+Zn2+CuZneeeZn2+Zn2+Zn2+eeeeeeeZn2+Zn2+SO42-SO42-Zn2+Zn2+Zn2+Zn2+SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-+-SO42-SO42-SO42-SO42-SO42-CuZnSO42-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-CuZnSO42-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CuFeH2SO4CuZnH2SO4CuFeNaCl溶液CuFeNaCl溶液CuZn酒精CuZnH2SO4H2SO4ABCDEFMnZnZ4OS2HNuC4OS2H下列哪几个装置能形成原电池?OVXVVXXXVV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5、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。6、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。7、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;C8、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18mol/L硫酸;C.粗锌和1mol/L盐酸;D.纯锌和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
本文标题:电化学基础
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