第9讲电化学原理及其应用_图文

第 9讲 电化学原理及其应用 一、原电池工作原理 1.原电池原理 把 化学 能转化为电 能,负极发生 氧化 反应,正极 发生 还原 反应。 2. (1)有两种 活泼性不同的导电材料 作电极。 (2)电极材料均插入 电解质溶液 中,两种不同 的电解质溶液可通过 盐桥 (3)两极相连形成 闭合电路 。 3.电极反应式的书写和电荷移动的方向 (1 负极: Zn,电极反应式: Zn-2e正极:Cu ,电极反应式: Cu2++2eZn2+ Cu 电池反应: Zn+Cu2+ (2 Zn2++Cu 。 电子由 负极 释放,经 外电路 沿导线流入 正极 , 电解质溶液中的 阳离子 移向正极,在其表面得 电子被 还原 ,形成一个闭合回路。 1.碱性锌锰电池—— 负极反应: Zn+2OH--2e2MnO2+2H2O+2eZn+2MnO2+2H2O Zn(OH)2 ; 2MnOOH+2OH- ; 2MnOOH+Zn(OH)2 2.锌银电池—— 负极反应:Zn+2OH--2e正极反应:Ag2O+H2O+2e总反应: Zn+Ag2O 3.铅蓄电池—— 负极反应: Pb+SO4 -2ePbSO4+2H2O; Pb+PbO2+2H2SO4 2- ZnO+H2O; 2Ag+2OH-; ZnO+2Ag PbSO4 正极反应:PbO2+4H++SO2+2e 4 2PbSO4+2H2O。 4. 负极反应: H2-2e总反应: 2H2+O2 1. 使电流通过 电解质溶液 (或熔融的电解质), 2H+ ; H2O ; 2H2O 1 正极反应: 2 O2+2H++2e- 在阴、阳两极发生 氧化还原 反应。阳极发生 氧化 反应,阴极发生 还原 2. (1 阳极: 2Cl--2e阴极: 2H++2e2NaCl+2H2O (2 通电 Cl2↑ H2↑ ; ; 。 2NaOH+H2↑+Cl2↑ ①两极材料:待镀金属或精铜做 阴极 ,镀层金属或 粗铜做 阳极 ②电极反应: 阳极: Cu-2e阴极:Cu2++2e- Cu2+ ; Cu (3)电解冶炼Na、Al 冶炼Na的化学反应方程式: 2NaCl(熔融) 2Al2O3(熔融) 1.金属的腐蚀 (1)概念:金属表面与周围的干燥气体、非电 解质 或电解质溶液 发生 氧化 (2)实质:金属原子(M)失去电子而被氧化: 通电 2Na+Cl2↑ ; 4Al+3O2↑ 。 冶炼Al的化学反应方程式: 通电 M Mn++ne- (3)分类:一般分为 化学腐蚀 和 电化学腐蚀 。 2. (1)概念:两种金属相接触且又同时暴露在潮湿空 气里或与电解质溶液接触时,由于形成 原电池 而 (2 ①吸氧腐蚀:在金属表面的水膜 酸性 不强或呈 中性 ,溶解一定的 氧气 ,金属生成含氧化合物。 负极: 2Fe-4e2Fe2+ 。 正极: O2+2H2O+4e- 4OH- 。 电池总反应: 2Fe+O2+2H2O 2Fe(OH)2 。 ②析氢腐蚀:在金属表面的水膜 酸性 较高时,H+ 被还原而析出H2 负极: Fe-2eFe2+ H2↑ 正极: 2H++2e- 电池总反应: Fe+2H+ Fe2++H2↑ 1.牺牲阳极的阴极保护法—— 在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属如锌 块,让被保护的金属作原电池的 正极 2.外加电流的阴极保护法—— 用被保护的钢铁设备作 阴极 ,惰性电极作 阳极 , 3.其他方法 改变金属内部结构,如 不锈钢 ;加 涂防护层如 喷油漆 、 涂油脂 、喷镀 等方法。 考点一 【例1】 原电池及原电池工作原理 根据反应:2Ag++Cu Cu2++2Ag,设计如右图所示原 电池,下列说法错误的是 ( ) A.X B.Y C.电子从铜电极经外电路流向X D.X极上的电极反应式为:Ag++eAg 解析 据题意,铜应为负极,X为正极,则X应为活 泼性比铜弱的金属或导电的非金属,A项正确;电 解质溶液应含Ag+,B项错;在原电池中,电子从 负极经外电路流向正极,Ag+在正极X上得电子: Ag++e答案 B Ag,故C、D项正确。 解决原电池问题时,一般的思维程序是:根据 电极材料的活泼性判断出正、负极 类型(氧化反应、还原反应) 电极反应方程式 原电池反应方程式 电极反应的 现象、计算 (2009· 福建理综,11)控制合适的条件,将反应 2Fe3++2I2Fe2++I2设计成如下图所示的原电 ( ) 池。下列判断不正确的是 A. B.反应开始时,甲中石墨电极上Fe3+ C. D.电流计读数为零后,在甲中溶入FeCl2固体,乙中 石墨电极为负极 解析 反应开始后,乙中石墨电极上发生的反应为 2I--2e- I2,为氧化反应,A说法正确;甲中石墨 电极上发生的反应为2Fe3++2e- 2Fe2+,Fe3+被还 原,B正确;电流计读数为零时,电极上得到和失 去的电子数相等,反应达到化学平衡状态,C正确; 电流计读数为零(反应达到化学平衡状态)后, 在甲中溶入FeCl2固体,则平衡向逆反应方向移 动,I2被还原,乙中的石墨电极为正极,D错误。 答案 D 考点二 电极反应式的书写 【例2】 据报道,我国拥有完全自主产权的氢氧燃 料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。 某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液,下列有 关该电池的叙述不正确的是 ( ) A.正极反应式为O2+2H2O+4e- 4OH- B.工作一段时间后,电解液中的KOH的物质的量 C.该燃料电池的总反应方程式为2H2+O2 准状况)时,有0.1 mol电子转移 2H2O D.用该电池电解CuCl2溶液,产生2.24 L Cl2(标 解析 碱性氢氧燃料电池总反应式是2H2+O2 2H2O, 不消耗和生成KOH,O2为正极反应物,故A、B、C都正 确;由Cl-生成0.1 mol Cl2转移0.2 mol电子

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