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1、化学能与电能化学能与电能内容讲解内容讲解一、电化学基本内容一、电化学基本内容1、定义：、定义：研究化学能与电能相互转换的研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学。装置、过程和效率的科学。2、根据反应产物与电流的关系，电化学、根据反应产物与电流的关系，电化学反应过程（及其装置）可以分为两类：反应过程（及其装置）可以分为两类：产生电流的反应产生电流的反应借助电流发生的反应借助电流发生的反应：化学能转换为电能：化学能转换为电能：电能转换为化学能：电能转换为化学能电解池电解池1.1.能量转化能量转化 能转化为能转化为 能能2.2.电极名称电极名称 3.3.电子流向电子流向 极到极到 极极_极到
2、极到 极极 3.3.电流方向电流方向 极到极到 极极_极到极到 极极 5.5.离子运动方离子运动方向向 阳离子阳离子 极，极，（记忆方法：（记忆方法： ）阴离子阴离子 极极. . （记忆方法：（记忆方法： ）化学化学电电阴极阴极阳极阳极负负正正负负正正阳阳阴阴阴极上有电子阴极上有电子阳极上缺电子阳极上缺电子阴阴阳阳阴阴阳阳电解池电解池6.6.工工作作原原理理 阴极：电子阴极：电子 的一极，的一极， 电子，发生电子，发生 反反应应阳极：电子阳极：电子 的一极，的一极， 电子，发生电子，发生 反反应应7.7.构构成成条条件件 流入流入失去失去氧化氧化流出流出得到得到还原还原两电极插入两电极插入电解
3、质溶液电解质溶液或熔融的或熔融的电解质电解质形成闭合回路形成闭合回路有外加直流电源有外加直流电源有两个电极有两个电极（一）电极的分类：（一）电极的分类：1、按照电源：、按照电源： 2、按照活泼性：、按照活泼性： 阳极阳极阴极阴极惰性电极：惰性电极：C、Pt、Au活性电极：活性电极： Ag及及Ag之前的金属之前的金属阳极：阳极： 离子，离子，阴极：阴极： 离子，离子，（二）放电顺序：（二）放电顺序：活性电极活性电极 S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F-Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+活泼金属阳离子活泼金属阳离子阳阳阴阴正常浓度时正常浓度时H+
4、正常浓度小，正常浓度小，Fe2+、Zn2+浓度浓度一直保持很大时浓度浓度一直保持很大时2H+Cl Cl2 + H2 Cu2+2ClCu +Cl2 （三）电解的类型及电极反应式的书写（三）电解的类型及电极反应式的书写（写出下列装置的电极反应式、总反应式（写出下列装置的电极反应式、总反应式pH变化、复原方法）变化、复原方法）惰性电极：惰性电极：2Cl 2eCl22H+ +2e H2 2HCl Cl2 + H2 电解电解浓度：浓度：pH：复原：复原：减小减小增大增大HCl气体气体阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：电解电解2Cl 2eCl2Cu2+ +2e Cu CuCl2Cu +Cl2 电解电
5、解阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：电解电解浓度：浓度：pH：减小减小增大增大复原：复原：CuCl2固体固体电解自身型电解自身型2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 2Cl+2H2OCl2 + H2 + 2OH阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：2Cl 2eCl22H+ +2e H2 电解电解电解电解浓度：浓度：pH：减小减小增大增大复原：复原： HCl气体气体放氢生碱型放氢生碱型NaCl溶液换成溶液换成MgCl2溶液呢？溶液呢？阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：MgCl2+2H2OMg(OH）2+ Cl2 + H2 Mg2+2Cl+2H2OCl2 + H2 +
6、Mg（OH)22Cl 2eCl22H+ +2e H2 电解电解电解电解4AgNO3 +2H2O 4Ag+O2 +4HNO3 4Ag+ +2H2O 4Ag+O2 +4H+ 阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：4OH4e2H2O +O22Cu2+ +4e2Cu2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 2Cu2+ +2H2O 2Cu+O2 +4H+ 电解电解电解电解电解电解电解电解4OH4e2H2O +O24Ag+ +4e4Ag浓度：浓度：pH：减小减小减小减小复原：复原： CuO固体固体放氧生酸型放氧生酸型浓度：浓度：pH：减小减小减小减小
7、复原：复原： Ag2O固体固体4OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 2H2O O2 +2H2 电解电解阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：浓度：浓度：pH：增大增大不变不变复原：复原：H2O4OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 2H2O O2 +2H2 电解电解阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：浓度：浓度：pH：增大增大减小减小复原：复原：H2O4OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 2H2O O2 +2H2 电解电解阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：浓度：浓度：pH：增大增大增大增大复原：复原：H2O电解水型电解水型将以上装置中的惰性电极换为将以上
8、装置中的惰性电极换为Cu电极？电极？如何快速改写如何快速改写?所有装置的所有装置的阳极阳极反应进改为：反应进改为： Cu 2e- = Cu2+ 阴极阴极反应不变反应不变总反应做相应的变化总反应做相应的变化:2、Cu+2H+ H2 + Cu2+ 电解电解7、 Cu+2H+ H2 + Cu2+ 电解电解3、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2电解电解1、无、无4、无、无5、Cu +2 Ag+ = Cu2+ + 2Ag电解电解6、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2电解电解8、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2电解电解书写步骤及注意事项：书写步骤及注意事项：1、看清电极材料、看清电极材
9、料2、找出溶液中的阳离子和阴离子、找出溶液中的阳离子和阴离子3、根据、根据放电顺序放电顺序及及电极材料电极材料确定放电微粒确定放电微粒4、电极反应式一定为离子方程式：、电极反应式一定为离子方程式：不考虑不考虑放电微粒来源以及后续反应放电微粒来源以及后续反应5、总反应式：、总反应式：考虑考虑放电微粒的来源，满足离子方程式的书写规则放电微粒的来源，满足离子方程式的书写规则6、两极相加、两极相加不一定为总反应不一定为总反应7、总反应总反应写条件：电解写条件：电解+ +- -OHOH- -NaNa+ +阴极阴极 阳极阳极电解饱和食盐水电解饱和食盐水只允许阳离子通过只允许阳离子通过阳离子交换膜阳离子交换
10、膜H2O+少量少量NaOH饱和饱和NaClNaOH溶液溶液淡盐水淡盐水H2Cl22Cl- - 2e- =Cl22H+2e- = H2H+从何来？从何来？1、电解饱和食盐水、电解饱和食盐水阴极材料：阴极材料： 电极反应：电极反应： 。 阳极材料阳极材料 ： 电极反应：电极反应： 。总反应：总反应： 。设备设备 。2H+2e- = H22Cl- - 2e- = Cl22NaCl+2H2O =2NaOH+Cl2+H2电解电解阳离子交换膜电解槽阳离子交换膜电解槽避免避免Cl2和和NaOH反应反应只允许阳离子自由通过只允许阳离子自由通过Ti Fe 而阻止阴离子和气体通过。而阻止阴离子和气体通过。 （四）
11、电解原理应用（四）电解原理应用氯碱工业氯碱工业阳极阳极 放电，产生放电，产生 。开始时阴极区需要加入。开始时阴极区需要加入 。电解过程：电解过程：阴极阴极 放电，产生放电，产生 ，使，使 浓度增大，浓度增大，即阴极区产生即阴极区产生 。H+Cl-OH-H2Cl2NaOHH2开始时阴极区需要加入开始时阴极区需要加入 。H2O 少量少量NaOH增强导电性增强导电性NaCl溶液溶液NaCl精炼：精炼：电解过程中电解过程中Na+定向移向：定向移向： 。阴极阴极加入加入NaOH溶液溶液加入加入BaCl2溶液溶液加入加入Na2CO3溶液溶液过滤过滤加入盐酸加入盐酸用用 的原理在金属表面镀上一层金属或合金的
12、过程。的原理在金属表面镀上一层金属或合金的过程。实质是实质是 .镀层金属作镀层金属作 极，镀件作极，镀件作 极，极，电镀液电镀液 。Fe上镀上镀Cu原理：原理： 作阴极，作阴极， ； 作阳极，作阳极， 。电镀液的浓度在电镀过程中电镀液的浓度在电镀过程中 。2、电镀：、电镀：电解电解称为镀件称为镀件称为镀层称为镀层阴阴阳阳含有含有镀层金属离子镀层金属离子的溶液的溶液FeCuCu2+ 2e- = Cu Cu2e- = Cu2+不变不变注意：注意： 离子浓度会影响放电顺序离子浓度会影响放电顺序当当FeFe2+2+、ZnZn2+2+浓度一直保持很大时，将优先于浓度一直保持很大时，将优先于H H+ +放
13、电放电从而实现镀铁、镀锌从而实现镀铁、镀锌镀层金属在阳极溶解然后在镀件上析出镀层金属在阳极溶解然后在镀件上析出实质是用实质是用 原理，使粗金属先原理，使粗金属先 再再 的过程的过程精炼铜的原理：粗铜作精炼铜的原理：粗铜作 极，极， ； 精铜作精铜作 极，极， ； 电解液含有电解液含有 。比铜活动性强的杂质形成比铜活动性强的杂质形成 ， 比铜活动性弱的杂质形成比铜活动性弱的杂质形成 。3、精炼：、精炼：电解电解溶解溶解在纯金属上析出在纯金属上析出阴阴阳阳Cu2+ 2e- = Cu Cu2e- = Cu2+Cu2+阳极泥阳极泥金属阳离子进入溶液金属阳离子进入溶液电解液的浓度在电解过程中电解液的浓度
14、在电解过程中 。减小减小Fe、Zn等活泼金属溶解时，析出等活泼金属溶解时，析出Cu，使，使Cu2+浓度减小浓度减小 2NaCl = 2Na+Cl24、活泼金属的冶炼、活泼金属的冶炼（1）制钠：）制钠：阳极：阳极：阴极：阴极：总反应：总反应：2Na+ + 2e = 2Na2Cl 2e = Cl2MgCl2 = Mg+Cl2（2）制镁：）制镁：注意注意:不用不用MgO， MgO熔点太高熔点太高阳极：阳极：阴极：阴极：Mg2+ + 2e = Mg2Cl 2e = Cl2（熔融）（熔融）（熔融）（熔融）电解电解电解电解2Al2O3 = 4Al+3O2（3）制铝：）制铝：总反应：总反应：阳极：阳极：阴极
15、：阴极：4Al3+ + 12e = 4Al6O2 12e = 3O2（熔融）（熔融）电解电解注意注意: 不用不用AlCl3，熔融熔融AlCl3不导电不导电K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag电解法电解法还原法还原法热分解法热分解法不同金属冶炼方法的选择不同金属冶炼方法的选择K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag简单，实用，节省的原则简单，实用，节省的原则同一种金属可能有不同的冶炼方法同一种金属可能有不同的冶炼方法M - ne- = Mn+六、金属的腐蚀六、金属的腐蚀（一）金属腐蚀：（一）金属腐蚀： 1、定义：是指金属或合金跟
16、、定义：是指金属或合金跟 发生发生氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。氧化还原反应而腐蚀损耗的过程。 接触到的气体或液体接触到的气体或液体2、本质：、本质： （ 反应）反应）氧化氧化3、类型：直接反应、类型：直接反应 腐蚀；原电池反应腐蚀；原电池反应 腐蚀腐蚀化学化学电化学电化学金属与接触到的金属与接触到的 （如（如 、 、 等）等）直接发生化学反应而引起的腐蚀。直接发生化学反应而引起的腐蚀。（二）化学腐蚀：（二）化学腐蚀：干燥的氧化剂干燥的氧化剂O2Cl2SO21、定义：、定义：不纯不纯的金属跟的金属跟电解质溶液电解质溶液接触时，会发生接触时，会发生 反反应，应， 的的金属失去电子金属失去电子而被而被 。如。如 在潮湿的空在潮湿的空气中生锈。气中生锈。2、类型：、类型：（三）电化学腐蚀：（三）电化学腐蚀：原电池原电池氧化氧化较活泼较活泼生铁生铁析氢腐蚀析氢腐蚀 吸氧腐蚀吸氧腐蚀 条件条件 水膜呈水膜呈水膜呈水膜呈负极（负极（FeFe）正极（正极（C C）总反应总反应较强酸性较强酸性中性、碱性、弱酸性中性、碱性、弱酸性2H+2e-H2O2 + 4e- + 2H2O 4 OH-Fe2e-Fe2
