第11讲 电化学基础
《电化学基础》课件
电化学反应速率
总结词
电化学反应速率描述了电化学反应的快 慢程度，是衡量反应速度的重要参数。
VS
详细描述
电化学反应速率与参与反应的物质的浓度 、温度、催化剂等条件有关。在一定条件 下，反应速率可由实验测定，对于一些特 定的电化学反应，也可以通过理论计算来 预测其反应速率。
反应速率常数
总结词
反应速率常数是描述电化学反应速率的重要参数，它反映了电化学反应的内在性质。
详细描述
反应速率常数与参与反应的物质的性质、温度等条件有关。在一定条件下，反应速率常数可以通过实验测定，也 可以通过理论计算得到。反应速率常数越大，表示该反应的速率越快。
反应机理
总结词
电化学反应机理是描述电化学反应过程中各步骤的详细过程和相互关系的模型。
详细描述
电化学反应机理可以帮助人们深入理解电化学反应的本质和过程，从而更好地控制和优化电化学反应 。不同的电化学反应可能有不同的反应机理，同一电化学反应也可能存在多种可能的反应机理。 Nhomakorabea05
电化学研究方法
实验研究方法
01
重要手段
02
实验研究是电化学研究的重要手段，通过实验可以观察和测量电化学 反应的过程和现象，探究反应机理和反应动力学。
03
实验研究方法包括控制电流、电位、电场等电学参数，以及观察和测 量电流、电位、电导等电化学参数。
04
实验研究需要精密的实验设备和仪器，以及严格的操作规范和实验条 件控制。
01
02
03
电池种类
介绍不同类型电池的制造 过程，如锂离子电池、铅 酸电池、镍镉电池等。
电池材料
阐述电池制造过程中涉及 的主要材料，如正负极材 料、电解液、隔膜等。
电化学知识点总结
电化学知识点总结一、电化学基础1. 电化学的基本概念电化学是研究电化学反应的科学，它涉及到电流和电势的关系，以及在电化学反应中的能量转换和催化作用。
电化学反应通常发生在电极上，电化学反应的方向与电流的流动方向相反。
2. 电化学的基本原理电化学的基本原理包括电极反应、电解、电荷传递和能量转换等。
在电池中，通过氧化还原反应产生的电能被转化为化学能，进而转化为电能，从而产生电流。
3. 电化学的基本参数电化学的基本参数包括电压、电流、电解、电极电势、电导率、离子迁移速率等。
这些参数是电化学研究的基础，也是电化学应用的基本原理。
二、电化学反应1. 电化学反应的基本类型电化学反应包括氧化还原反应、电解反应、电化学合成反应等。
氧化还原反应是电化学反应中最常见的一种，它涉及到电子的转移，产生电压和电流。
电解反应是电化学反应中电流通过电解质溶液时发生的反应，通常涉及到离子的迁移和溶液中的化学反应。
电化学合成反应是指利用电能进行化学合成反应，通常包括电极合成和电解合成两种方式。
2. 电化学反应的热力学和动力学电化学反应的热力学和动力学是电化学研究的重要内容。
热力学研究电化学反应的热能转化和热能产生的条件，动力学研究电化学反应的速率和电化学动力学理论。
三、电化学动力学1. 电化学反应速率电化学反应速率是指单位时间内电化学反应所产生的物质的变化量。
电化学反应速率与电流和电压密切相关，它是电化学反应动力学研究的关键之一。
2. 催化作用催化作用是指通过催化剂来提高电化学反应速率的现象。
催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率，通常在电化学反应中有着重要的应用。
3. 双电层理论双电层是电极表面和电解质溶液之间的一个电荷层，它对电化学反应速率有着重要的影响。
双电层理论是电化学研究的重要理论之一，它涉及到电极和电解质溶液中的电位差和电荷分布。
4. 交换电流交换电流是指在电化学反应中与电流方向相反的电流，它是电化学反应速率的一个重要参数，也是电化学动力学研究的重要内容。
电化学基础知识点总结
电化学基础知识点总结电化学是研究电与化学之间相互转化和相互作用的科学。
它是物理学和化学的交叉学科，在电池、电解和电沉积等领域有着广泛的应用。
以下是电化学的基础知识点总结：1. 电化学反应：- 氧化还原反应（简称氧化反应和还原反应），是电化学最基本的反应类型，涉及原子、离子或分子的电荷变化。
- 氧化是指某物质失去电子，还原是指某物质获得电子。
2. 电池原理：- 电池是将化学能转化为电能的装置，由两个电极（阳极和阴极）和电解质组成。
阳极是发生氧化反应的地方，阴极是发生还原反应的地方。
- 在电池中，化学反应产生的电荷通过外部电路流动，从而形成电流。
3. 电解：- 电解是用电流将化合物分解成离子或原子的过程。
在电解槽中，正极是阴离子的聚集地，负极是阳离子的聚集地，而正负极之间的电解液是导电介质。
- 在电解过程中，正负电极上的反应是有差别的，称之为阳极反应和阴极反应。
4. 电解质：- 电解质是能够在溶液中或熔融态中导电的物质。
电解质可以是离子化合物，如盐和酸，也可以是离子溶剂如水。
- 强电解质能够完全离解成离子，而弱电解质只有一小部分离解成离子。
5. 电动势：- 电动势是电池或电化学系统产生电流的驱动力，通常用电压表示。
- 在标准状态下，标准电动势是指正极与负极之间的电压差。
它与化学反应的自由能变化有关，可以通过标准电动势表进行查阅。
6. 极化现象：- 极化是指在电解过程中阻碍电流通过的现象。
- 有两种类型的极化：浓差极化和活化极化。
浓差极化发生在反应物浓度在电极上发生变化的时候，活化极化发生在电化学反应速率受到限制的时候。
7. 电信号：- 在电化学中，电伏是电势大小的基本单位。
它表示单位电荷通过电路所产生的能量的大小。
- 电流是电荷通过导体的速率，单位是安培。
- 除了电伏和电流之外，还有许多其他电信号，例如电阻、电导率和电容。
8. 电化学测量方法：- 常用的电化学测量方法有电压法、电位法、电流法和电导法。
电化学基础知识点总结
电化学基础知识点总结电化学是研究电子与离子在电解质溶液中的相互转移和相互作用的科学。
它涉及电荷的移动和化学反应的同时发生。
在电化学中，我们主要关注两个方面的过程：电化学反应和电化学细胞。
1. 电化学反应电化学反应是指在外加电势的作用下，电子和离子之间发生的氧化还原反应。
电化学反应包括两个基本过程：氧化和还原。
氧化是指物质失去电子或氢离子，而还原则是指物质获得电子或氢离子。
在电化学反应中，常常涉及到电极反应和电解质的离子浓度变化。
2. 电化学细胞电化学细胞是一种将化学能转化为电能的装置。
它包括两个半电池：一个作为阳极，用于氧化反应；另一个作为阴极，用于还原反应。
两个半电池通过电解质溶液或电解质桥相连，并且在外部连接一个电路，使电子能够在阳极和阴极之间流动。
这个电路就是外部电路，而电解质溶液或电解质桥则是内部电路。
电化学细胞产生的电势差可以用来驱动电子在电路中进行功的转化。
3. 电化学基础概念在电化学中，有一些基本概念需要了解。
（1）电极：电极是电化学反应发生的场所。
它包括两种类型：阳极和阴极。
阳极是发生氧化反应的地方，电子从阳极流出；而阴极是发生还原反应的地方，电子流入阴极。
（2）电位：电位是指在标准状态下，电解质溶液中某个电极的电势相对于标准氢电极的差异。
标准氢电极的电势被定义为0V，其他电极相对于标准氢电极具有正负的电势。
（3）电解质：电解质是能够在溶液中分解出离子的物质。
电解质可以分为强电解质和弱电解质，具体取决于它们在溶液中的离解程度。
（4）电导率：电导率是指电解质溶液中离子传导电流的能力。
电导率高的溶液具有更好的导电性能。
4. 电化学技术和应用电化学不仅是一门基础科学，还在许多领域中有广泛的应用。
（1）电解：电解是指利用电流将化合物分解为离子的过程。
电解在电解制备金属、电镀、电解解析等方面有着重要的应用。
（3）蓄电池：蓄电池是一种将化学能转化为电能的设备。
它具有可充电性，常用于储存和提供电能。
第十一章 电化学基础1
Zn 极
Zn —— Zn2+ + 2 e
（ 1）
电子留在 Zn 片上，Zn2+ 进入溶液，发生氧化
Cu 极
Cu2+ + 2 e —— Cu
（ 2）
通过外电路从 Zn 片上得到电子，使 Cu2+ 还原成 Cu，沉积在 Cu 片上。
Zn —— Zn2+ + 2 e
Cu2+ + 2 e —— Cu
（ 1）
价，将从化学式出发算得的化合价定义为 氧化数。 S2O32－ 中的 S 元素的氧化数为 2，
S4O62－ 中的 S 元素的氧化数为 2.5。
前面的讨论中我们看到，从物质的微观
结构出发得到的化合价只能为整数，但氧化
数却可以为整数也可以为分数。 一般来说元素的最高化合价应等于其所 在族数，但是元素的氧化数却可以高于其所 在族数。
电池中电极电势 大的电极为正极，故 电池的电动势 E 的值为正。
有时计算的结果 E池 为负值，这说明计 算之前对于正负极的设计有特殊要求。
（–）Zn Zn2+（1mol· dm－3） Cu2+（1mol· dm－3）Cu（+）
E池 ＝ + － －
＝ 0.34 V －（－ 0.76 V） ＝ 1.10 V
价为正； 得到电子的原子带负电，这种元素的化合 价为正。
在共价化合物里，元素化合价的数值，就
是这种元素的一个原子与跟其他元素的原子形 成的共用电子对的数目。 化合价的正负由电子对的偏移来决定。
由于电子带有负电荷，电子对偏向哪种元
素的原子，哪种元素就为负价；电子对偏离哪
种元素的原子，哪种元素就为正价。
电化学基础课件
H2 + 2AgCl
放电 充电
2Ag + 2H + 2Cl
+
−
Zn|H2SO4 (0.1 Zn + Cu +
Zn +
+→ 2H +→ 2H
-1)|Cu mol⋅kg ⋅
2+ + Zn 2+ + Cu
H2 放电 H2 充电
+→ 2H
2+ + Zn
H2 局部化学反应
2. 电池在十分接近平衡状态下工作
El = E有 − E无
(a RT (ai )1 = (t+ − t− ) ln F (ai ) 2
ai ≈ a ± 代之
盐桥的作用
盐桥 El(1) El(2)
溶液(2)
ClK+
饱和 KCl
ClK+
溶液(1)
液接电势降至1 液接电势降至 mV
Q
E l (1 ) = ( t K +
E l (2 ) = (t K +
硫酸
1111-10 化学能与电能 化学能转化为 热能和电能的 二个不同的途径
(1) 2H2(g) + O2(g) → 2H2O(l) 自发反应放热
2） （2）(-) 阳极 2H2 +
-4OH
4e → 4H2O
(+) 阴极 O2 + 2H2O + 4e → 4OH2H2 + O2 → 2H2O
恒温恒压下， 恒温恒压下，电池的三种放电途径
∆rH和∆rS均有确定值， 和 均有确定值， 均有确定值 过程热效应Q与途径有关 过程热效应 与途径有关 外电源 1. 可逆放电
电化学基础_课件
据此反应判断，下列叙述中正确的是（CD ）
A. 电池放电时，负极周围溶液的pH不 断增大
B. 电池放电时，镍元素被氧化 C. 电池充电时，氢元素被还原 D. 电池放电时，H2是负极
4. 有人设计出利用CH4和O2的反应，用铂电极在KOH 溶液中构成原电池。电池的总反应类似于CH4在O2中
燃烧，则下列说法正确的是 ( ) A
N
CCuS2SOO4 4
酒精
NaCl溶液
H2SO4 H2SO4
例2. 在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用 导线连接的锌片和铜片，下列叙述正
确的是( D )
(A)正极附近的SO42 －离子浓度逐渐增大 (B)电子通过导线由铜片流向锌片
(C)正极有O2逸出 (D)铜片上有H2逸出
强调：原电池的工作原理：
①电极和电解质溶液 ②两电极上分别有还原剂和氧化剂（燃料
电（池2））电解质溶液：
参与电极反应或构成内电路
（3）两导体作电极：
①活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属 导
体石墨），与电解质溶液反应的活泼金属为
(负4极)形。成闭合回路。 （两电②极两用不导活泼线的连导接体－，石或墨接或触Pt等。。）（燃料电池电
稀Na硫O酸H溶溶液液
强调：电极的判断及电极反应式的书写
方法一：根据电极材料的性质确定。 1.对于金属—金属电极，
活泼金属是负极，不活泼金属是正极； 2.对于金属—非金属电极，
金属是负极，非金属是正极，如干电池等； 3.对于金属—化合物电极，
金属是负极，化合物是正极。 方法二：根据电极反应的本身确定。 失电子的反应→氧化反应→负极； 得电子的反应→还原反应→正极。
失e，沿导线传递，有电流产生
外电路
无机化学第11章 电化学基础
正极：Cu2+ + 2e- → Cu
二、半电池/原电池符号、电极的分类
• 原则上，任何氧化还原半反应都可以设计成半 电池。 • 两个半电池连通，都可以形成原电池。 • 原电池符号： 习惯上把负极写在左边，正极写在右边，其中 “︱”表示两相界面，“‖”表示盐桥，c表示 溶液的浓度。
(-) Zn ︱ ZnSO4(c1) ‖ CuSO4(c2) ︱Cu (+)
五、能斯特方程
∵△rGm= -nFE ； △rGm= -nFE 非标准态下： △rGm= △rGm+RTlnJ ∴-nFE= -nFE +RTlnJ 对氧化还原反应:
RT EE ln J nF
能斯特方程
对电极反应:
RT [还原型] RT [氧化型] ln 或 ln nF [氧化型] nF [还原型]
活泼金属或浓度小
金属溶解的趋势小于 离子沉积的趋势，达 平衡时金属表面带正 电荷，靠近金属附近 溶液带负电荷。 Cu2++2eCu(s)
在原电池中做正极
不活泼金属 或浓度大
金属的平衡电极电势
• 产生在金属与其盐溶液之间的电势差称为 该金属的平衡电极电势（） • 电势差不仅取决于金属本性，而且与盐溶 液浓度、温度等因素有关 • 原电池，两极之间的电势差称为电动势（E） • 电动势 E = 正 - 负
例: 将下列氧化还原反应设计成原电池, 并写出它 的原电池符号。
2Fe2+(1.0mol/L)+Cl2(101325Pa) →2Fe3+(0.10mol/L)+2Cl-(2.0mol/L)
负极: Fe2+-e-=Fe3+
正极: Cl2+2e- =2Cl原电池符号:
第11章 电化学基础教案资料
8H+ + MnO4- + 5e → Mn2+ + 4H2O 碱性介质: SO42- / SO32SO42- + H2O + 2e → SO32- + 2OH-
2020/7/17
Cr2O72- + 14H++6e →2Cr3++7H2O (酸性)
第11章 电化学基础
基本要求
1.理解氧化还原反应的实质，掌握配平氧化还 原方程式的方法。
2.理解电极电势的概念，以及浓度、沉淀、酸 度等对电极电势的影响。
3.掌握应用电极电势判断氧化还原反应进行的 方向和限度及其计算。
4.了解元素电势图及其运用。
2020/7/17
11-1 氧化还原反应 氧化：与氧化合。 还原：金属氧化物变成金属单质。 如：Fe氧化：Fe +1/2O2 = FeO
ClO3-+ 3H2O+6e →Cl- + 6OH- (碱性)
NO3- + 3H+ + 2e → HNO2 + H2O (酸性) 4、半反应中的非氧化还原部分主要有: a、酸碱组分： H+只出现在氧化态一侧；OH-只出现在还 原态一侧。
2020/7/17
b、沉淀剂和难溶物组分： 如Ag+/Ag中加入Cl-： AgCl/Ag 半反应： AgCl+e=Ag+Clc、配合物的配体： 如Ag+/Ag中加入NH3：Ag(NH3)2+/Ag 半反应： Ag(NH3)2++e=Ag+2NH3 d、氧化物或含氧酸根中的O2-（但不能单独在
第11章电化学基础[北]PPT课件
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电子偏移
（2）氧化值和氧化态（氧化数）（IUPAC1970年定义）
指某元素的一个原子的荷电数，该荷电数是假定把每一 化学键中的电子指定给电负性更大的原子而求得的.
氧化：氧化值增加的过程 还原：氧化值降低的过程 氧化剂：electron acceptor 还原剂：electron donor
4
(3) 确定氧化值的规则
(the rules for the determination of oxidation number)
a. 离子型化合物中，元素的氧化值等于该离子所带的电荷 数；
b.共价型化合物中，共用电子对偏向于电负性大的原子 ，两
原子的形式电荷数即为它们的氧化值（举例Al2O3 、PCl3）；
11.4 有关电解的几个问题
Spontaneity of redox reactions in aqueous solution and electrode potential
3
11.1 氧化还原反应
11.1.1 氧化值和氧化态(oxidization number)
（1）氧化还原概念的发展
起先 2Mg(s)+O2(g) = 2MgO(s) 后来 Mg → Mg2+ + 2e
酸性或中性溶液中时，查酸表；碱性溶液中时，查碱表。
8
11.1.3 氧化还原方程式的配平
(balancing of oxidation-reduction equation )
氧化值（氧化数）法(the oxidation number method)
(1) 配平原则
整个反应被氧化的元素氧化值的升高总数与被还 原的元素氧化值的降低总数相等.
《电化学基础》课件
学习储能装置和电池技术的原 理，如锂离子电池和太阳能电 池。
燃料电池和电化学传感器
燃料电池
探索燃料电池的原理与应用，如氢燃料电池和燃料电池汽车。
电化学传感器
了解电化学传感器的工作原理，以及其在环境监测和医学诊断中的应用。
《电化学基础》PPT课件
本PPT课件将介绍电化学的基础理论、动力学、电池与电解池、电化学表征技 术以及电化学的应用领域，带你深入了解这个令人着迷的领域。
电化学基础理论
1 电化学基础概念
2 电化学反应的基本
学习电化学的基础概念，
特征和实验表征方 法
包括电解质、离子和电
探索电化学反应的特征
子传输。
以及实验方法，包括溶
了解反应速率和速率常数的 定义及其在动力学研究中的 重要性。
电池和电解池
1
电池和电解池的基本概念
探索电池与电解池的原理和应用，包
奥姆定律和纳尔斯特方程
2
括电子转移和离子传输过程。
学习奥姆定律和纳尔斯特方程，揭示
电池和电解池中电流与电势之间的关
系。
3
活性质量、化学放电和电化学 效率
和计时电流法
深入了解线性扫描伏安法和循环伏安法的 原理和应用。
探索电位阶跃法和计时电流法在电化学研 究中的重要性。
电化学应用
电催化和电极催化反应
电化学合成和电化学分析 储能装置和电池技术
了解电催化和电极催化反应的 应用，如催化转化和废水处理。
探索电化学合成和电化学分析 在化学工业和实验室中的应用。
电解和电沉积过程
4
响，以及化学放电和电化学效率的计
算。
了解电解和电沉积在电化学中的应用
以及相关实验和工业过程。
电化学基础知识点总结
电化学基础知识点总结在当代科技发展日新月异的背景下，电化学作为一个重要的交叉学科引起了广泛关注。
它涉及到电和化学两个领域的交叉应用，研究电与化学过程之间的相互关系。
本文将对电化学的基础知识点进行总结，帮助读者更好地理解电化学的原理和应用。
一、电化学的基本概念电化学是研究电和化学反应之间相互关系的学科，主要包括两个方面：电解学和电池学。
电解学研究的是将电能转化为化学能的过程，而电池学研究的是将化学能转化为电能的过程。
二、电解过程的基本原理电解过程是指通过外加电压将电解质溶液中的化学物质分解成正负离子的过程。
在电解过程中，正电极发生氧化反应，负电极发生还原反应。
电解质的选择、溶液浓度和电流强度都会影响电解反应的进行。
三、电解质的分类和特性电解质可分为强电解质和弱电解质。
强电解质在水中完全离解产生离子，而弱电解质只有一部分分子在溶液中发生离解。
电解质的特性包括电导率和极化现象。
电导率是指电解质溶液导电的能力，受电离度和浓度的影响。
极化现象是指电解质溶液中发生的正负电离子聚集在电极周围的现象。
四、电池的基本原理电池是将化学能转化为电能的装置，由正极、负极和电解质组成。
电池的工作原理是通过化学反应使正极发生氧化反应，负极发生还原反应，产生电子流从负极流向正极，形成电流。
五、电池的类型和应用常见的电池有干电池、蓄电池和燃料电池等。
干电池通常用于一次性电子设备，蓄电池可以充放电多次，常见于手机、电动工具等设备中。
燃料电池则利用可燃物质与氧气反应产生电能，广泛应用于交通工具等领域。
六、电解过程的应用电解过程在工业生产中具有重要地位，例如通过电解可制取金属、进行电镀等。
电解技术还可应用于环境保护领域，如电化池技术用于污水处理。
七、电池的环境问题与展望电池在应用过程中会产生废旧电池，其中的有害物质对环境造成一定污染。
随着低碳环保的要求不断提高，科研人员不断探索新的电池技术，如锂电池、太阳能电池等，以减少对环境的影响。
第十一章电化学基础-PPT精品
半反应式加合为一个配平的离子反应式。
2Fe2+ + Cl2 = 2Fe3+ + 2Cl➢ 如果在半反应中反应物和产物中的氧原子数不同，可在半反应式中加H+(
酸性)或OH-(碱性)和H2O，使两侧的氧原子数和电荷数均相等。 ➢ 除了正确的配平方法外，必须熟悉该反应的基本化学事实。
2020/6/5
例：用离子-电子法配平
这类电极中氢电极特别重要。
2020/6/5
例如 (-) Pt|H2(100KPa)|H+(1.0mol·L-1)‖Cr2O72-(10mol ·L-
1),Cr3+(1.0mol·L-1), H+(1.010-2mol ·L-1)|Pt (+) 负极: H2 ⇌ 2H+ + 2e正极: Cr2O72- +14H+ +6e- ⇌ 2Cr3++7H2O 总反应:Cr2O72- + 13H2 + 8H+ = 2Cr3+ +7H2O
10HClO3 + 3P4 + 18H2O === 10HCl + 12H3PO4 ➢ 如果反应反程式两边的氧原子数相等，即证明反应反程式已配平。
再如： 3As2S3 + 28HNO3 = 6H3AsO4 + 9H2SO4 + 28NO
2020/6/5 2MnO4- + 10Cl- + 16H+ = 2Mn2+ + 5Cl2 + 8H2O
(3) 若出现分数，可调整为最小正整数：
2 KMnO4 +10 FeSO4 + H2SO4 = 2 MnSO4 + 5 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
第十一章电化学基础.ppt
(3)若出现分数，可调整为最小正整数：
2 KMnO4 +10 FeSO4 + H2SO4 = 2 MnSO4 + 5 Fe2(SO4)3 + K2SO4 + H2O
(4) 配平各元素原子数（观察法）
先配平非H、O原子，后配平H、O原子。 1）配平K+、SO42-数目 SO42-：左11，应+7；右18
配平原则： ① 电荷守恒：氧化剂得电子数等于还原剂失电子数。
② 质量守恒：反应前后各元素原子总数相等。
配平步骤：
①用离子式写出主要反应物和产物(气体、纯液体、固 体和弱电解质则写分子式)。
②分别写出氧化剂被还原和还原剂被氧化的半反应。
③分别配平两个半反应方程式，等号两边的各种元素 的原子总数各自相等且电荷数相等。
3）配平（或核对）O的原子数目：已平衡。
对于电解质在溶液中的反应，也可通过“离子方程 式”表示（更简洁），配平步骤类似： MnO4- + Fe2+ + H+ Mn2+ + Fe3+ + H2O
MnO4- + 5 Fe2+ + H+ Mn2+ + 5 Fe3+ + H2O
MnO4- + 5 Fe2+ + 8 H+ Mn2+ + 5 Fe3+ + H2O
电化学基础(4).ppt
Zn2+（aq）+2e-→Zn 金属的溶解和沉积能形成动态平衡。
原电池
如果金属表面附近的溶液中，维持着一定数量的 正离子；在金属表面上，则保留着相应数量的自由 电子（对于不同的电极，可能出现不同的情况）。 这样，在金属和溶液之间就产生了电势差。
氧化还原反应
二、氧化还原反应半式
为了分析氧化还原反应，特别是将氧化还原 反应与电子得失、电流相联系，可以把氧化还 原看做是两个“半反应”连接而成的，即：氧 化还原反应的化学方程式可分解成两个“半反 应式”，例如：
氧化还原反应 Cu2++Zn=Cu+Zn2+
半反应 Cu2++2e-=Cu 还原反应
Zn-2e-=Zn2+ 氧化反映
影响电极电势差的因素有电极的本性、温度、介 质、离子浓度等。
当外界条件一定时，电极电势差的高低就取决于 电极的本性。对于金属电极，则取决于金属离子化 倾向的大小。
MnO4-+5Fe2++8H+→Mn2++5Fe3++4H2O 这种配平方法称为离子一电子法，只适于水溶液中
11-2 原电池
一、氧化还原反应和电子转移 1、氧化数变化和电子转移 金属锌置换Cu2+的氧化还原反应如下： Zn+Cu2+===Zn2++Cu Zn和Cu2+在反应中氧化数发生了变化，根据它
原电池
2、原电池
将锌和锌盐溶液与铜和铜盐溶液分开为两个半电 池，即锌半电池和铜半电池；外电路用导线接通， 半电池用盐桥沟通，这样就得到了一个Cu-Zn原电 池。产生电流的方向和大小可由检流计测出。
电化学基础知识与操作
电化学基础知识与操作电化学是研究电与化学之间相互作用的学科。
它探究了电化学反应的机理、电化学系统的性质以及利用电化学方法进行化学分析和合成的原理。
在电化学中，最重要的是电解和电池。
电解是指在外加电压作用下，电解质溶液或熔融盐中的离子被迁移而发生的化学反应。
电解可以分为阳极反应和阴极反应两个过程。
阳极反应是指在电化学反应中，电子从电解质溶液或熔融盐的阳极流出，使阳极发生氧化反应。
在阳极反应中，电子被电解质溶液或熔融盐接受，使阳极离子还原为中性物质。
例如，在氯化钠溶液中进行电解时，氯离子在阳极发生氧化反应，放出电子形成氯气。
阴极反应是指在电化学反应中，电子从外部电源通过电解质溶液或熔融盐的阴极流入，使阴极发生还原反应。
在阴极反应中，阳极离子被电子接受，还原成中性物质。
例如，在氯化钠溶液中进行电解时，钠离子在阴极发生还原反应，与电子结合形成钠金属。
电池是将化学能转化为电能的装置。
它由两个可相互通电的电极和位于电极之间的电解质组成。
电池中发生的化学反应会产生电子和离子，电子从负极流向正极，完成电路的闭合。
根据电池中发生的化学反应类型的不同，电池可以分为原电池和可充电电池。
原电池是一种不可再生的电池，它通过化学反应将化学能转化为电能。
原电池有多种类型，如干电池和燃料电池。
干电池是最常见的一种原电池，它使用锌和碳作为电极材料，并通过一种碱性或酸性的电解质将两个电极隔开。
在干电池中，锌被氧化成锌离子，并通过电解质溶液迁移到碳电极上，与电解质反应产生电子。
这些电子通过外部电路流向碳电极，产生电流。
燃料电池则利用氢气和氧气的化学反应产生电能。
可充电电池是一种可逆的电池，它可以接受外部电源的充电，并将化学能转化为电能。
可充电电池有多种类型，如铅酸电池、锂离子电池和镍氢电池。
锂离子电池是目前最常见的可充电电池，它使用锂离子在正极和负极之间的迁移来存储和释放电能。
在实际操作中，电化学技术广泛应用于化学分析和合成领域。
电化学分析利用电化学方法对物质进行定量或定性分析。
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第11讲 原电池
一、原电池
1．能量的转化
原电池：将化学能转变为电能的装置。
电能是现代社会应用最广泛、使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。
2．工作原理
2e --2H ++2e -= H 2
Zn —2e -=Zn 2+氧化反应
还原反应
原理：
设计一种装置，使氧化还原反应所释放的能量直接转变为电能，即使氧化反应和还原反应分别在两个不同的区域进行，并使其间电子转移，在一定条件下形成电流。
说明：
(1)形成原电池需要有自发的氧化还原反应。
(2)原电池中两极活泼性相差越大，电池电动势就越高。
3．组成条件
(1)两个活泼性不同的电极，分别发生氧化和还原反应。
(2)电解质溶液，电解质中阴离子向负极方向移动，阳离子向正极方向移动，阴阳离子定向移动成内电路。
(3)导线将两电极连接，形成闭合回路。
4．几种常见的电池
(1)一次电池：
碱性锌锰电池
构成：负极是锌，正极是MnO 2，电解质是KOH
负极：Zn+2OH －－2e －=Zn(OH)2；
正极：2MnO 2+2H 2O+2e －=2MnOOH+2OH －
总反应式：Zn+2MnO 2+2H 2O=2MnOOH+Zn(OH)2
特点：比能量较高，储存时间较长，可适用于大电流和连续放电。
(2)二次电池
①铅蓄电池
放电电极反应：
负极：Pb(s)+SO42－(aq)－2e－＝PbSO4(s)；
正极：PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)+2e－＝PbSO4(s)+2H2O(l) 总反应式：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)＝2PbSO4(s)+2H2O(l)
充电电极反应：
阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)－2e－=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42－(aq)；阴极：PbSO4(s)+2e－=Pb(s)+SO42－(aq)
总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
②镍一镉碱性蓄电池
负极：Cd+2OH－－2e－=Cd(OH)2；
正极：2NiO(OH)+2H2O+2e－=2Ni(OH)2+2OH－
总反应式：Cd +2NiO(OH)+2H2O
2Ni(OH)2+ Cd(OH)2
(5)锂电池
参考练习：
1．D某原电池装置如右图所示。
下列有关叙述中，正确
的是
A．Fe作正极，发生氧化反应
B．负极反应：2H+ + 2e－＝H2↑
C．工作一段时间后，两烧杯中溶液pH均不变
D．工作一段时间后，NaCl溶液中c(Cl－)增大
2．D某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H＋，其基本结构见右图，电池总反应可表示为：2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是
A ．电子通过外电路从b 极流向a 极
B ．b 极上的电极反应式为：O 2+2H 2O+4e －＝4OH －
C ．每转移0.1 mol 电子，消耗1.12 L 的H 2
D ．H +由a 极通过固体酸电解质传递到b 极
3．B Li-Al/FeS 电池是一种正在开发的车载电池，该
电池中正极的电极反应式为：2Li ++FeS+2e -＝Li 2S+Fe 有关该电池的下列说法中，正确的是
A ．Li-Al 在电池中作为负极材料，该材料中Li 的化合价为+1价
B ．该电池的电池反应式为：2Li+FeS ＝Li 2S+Fe
C ．负极的电极反应式为：Al-3e -=Al 3+
D ．正极发生的电极反应式为：Li 2S+Fe-2e -＝2Li ++FeS
4．C 某燃料电池所用的原料为H 2和空气(含一定量的CO 2)，电解质为熔融的K 2CO 3。
电池的总反应为：2H 2+O 2=2H 2O ，负极反应为：H 2+CO 32－-2e －= H 2O+CO 2。
下列说法中正确的是
A ．正极反应为：4OH －＋4e －=2H 2O+O 2↑
B ．电池放电时，电解质中CO 32-的物质的量将减小
C ．放电时，电解质中CO 32－向负极移动
D ．电池工作时，电子从正极经外电路流向负极
5．A 根据右图，可判断出下列离子方程式中错误的是
A ．22()()2()()Ag s Cd aq Ag aq Cd S +++=+
B ．22()()()()Co aq Cd s Co s Cd aq +++=+
C ．22()()2()()Ag aq Cd S Ag s Cd aq +++=+
D ．22()()2()()Ag aq Co s Ag s Co aq +++=+
6．C 碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
锌－锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn(s)+2MnO 2(s)+H 2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn 2O 3(s)，下列说法错误．．
的是 A ．电池工作时，锌失去电子
B ．电池正极的电极反应式为：2MnO 2(s)+H 2O(1)+2e －=Mn 2O 3(s)+2OH －(aq)
C ．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D ．外电路中每通过0.2mol 电子，锌的质量理论上减小6.5g
7．C 右图为一原电池的结构示意图，下列说法中不正确
．．．
的是 A ．原电池工作时的总反应为Zn+Cu 2+=Zn 2++Cu ，该反应一
定为放热反应
B ．原电池工作时，Zn 电极流出电子，发生氧化反应
C ．原电池工作时，铜电极上发生氧化反应，CuSO 4溶液蓝
色变深
D ．如果将Cu 电极改为Fe 电极，Zn 电极依然作负极
8．AD 肼（N 2H 4）－空气燃料电池是一种环保型碱性燃料电池，电解质溶液
是20%～30%的KOH 溶液。
电池总反应为：N 2H 4＋O 2＝N 2↑＋2H 2O 。
下列关于该燃料电池工作时的说法正确的是
A ．负极的电极反应式是：N 2H 4＋4OH －－4e －＝4H 2O ＋N 2↑
B ．正极的电极反应式是：O 2＋4H ＋＋4e －＝2H 2O
C ．溶液中阴离子向正极移动
D ．溶液中阴离子物质的量基本不变
9．A 可用于电动汽车的铝－空气燃料电池，通常以NaCl 溶液或NaOH 溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。
下列说法正确的是
A ．NaCl 或NaOH 溶液为电解液，正极反应都为O 2＋2H 2O ＋4e －＝4OH －
B ．以NaOH 溶液为电解液时，负极反应为：Al ＋3OH －－3e －＝Al(OH)3↓
C ．以NaOH 溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH 保持不变
D ．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极
10．D 以下现象与电化学腐蚀无关的是
A ．黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿
B ．生铁比软铁芯(几乎是纯铁)容易生锈
C ．铁制器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D ．银质奖牌长期放置后在其奖牌的表面变暗
11．B 右图装置中，U 型管内为红墨水，a 、b 试管内分别盛有
食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。
下列有关描
述错误．．
的是 A ．生铁块中的碳是原电池的正极
B ．红墨水柱两边的液面变为左低右高
C ．两试管中相同的电极反应式是：Fe －2e －＝Fe 2+
D ．a 试管中发生了吸氧腐蚀，b 试管中发生了析氢腐蚀
12．CD 下列说法正确的是
A ．钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以合金都不耐腐蚀
B ．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀
C ．钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的pH 不同，引起正极反应不同
D ．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化
13．熔融碳酸盐燃料电池是以熔融的碳酸盐为电解质的燃料电池，其工作原理如下图所示：
负载 电极a 电
极
A
B X
Y Y 熔融盐Z － －
（1）电极b 是该燃料电池的（填“正”或“负”）________极。
（2）若以氢气为燃料，则A 是（填化学式） ，Y 是（填化学式） ；CO 32－的移动方向是移向（填“电极a ”或“电极b ”） ；电极b 的电极反应是 。
（1）正 （2）H 2 CO 2 电极a O 2 +4e －+2CO 2＝2CO 32－
14．B 某种可充电聚合物锂离子电池放电时的反应
为Li 1-x CoO 2 +Li x C 6 = 6C + LiCoO 2，其工作原理示意图
如右。
下列说法不正确．．．
的是 A ．放电时Li x C 6发生氧化反应
B ．充电时，Li +通过阳离子交换膜从左向右移动
C ． 充电时将电池的负极与外接电源的负极相连
D ．放电时，电池的正极反应为：Li 1-x CoO 2 + xLi + +
xe − = LiCoO 2
15．D 市场上经常见到的标记为Li-ion 的电池称为“锂离子电池”。
它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li ++的高分子材料。
这种锂离子电池的电池反应为：
Li + 2Li 0.35NiO 2Li 0.85NiO 2放电充电 下列说法不正确．．．
的是 A ．放电时，负极的电极反应式：Li-e -=Li +
B ．充电时，Li 0.85NiO 2既发生氧化反应又发生还原反应
C ．该电池不能用水溶液作为电解质
D ．放电过程中Li +向负极移动。