电化学装置图及反应式课件
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人教高中化学选修4课件:第4章 电化学基础
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练习:把a、b、c、d四块金属浸入稀硫酸中,用
导线两两相连组成原电池。若
a、b相连时,a为负极;
a >b
c、d相连时,电流由d到c;
c>d
a、c相连时,c极产生大量气泡,
a>c
b、d相连时,溶液中的阳离子向b极移动。
d>b
则四种金属的活泼性顺序为: a>c > d > b 。
原电池原理应用:
(2)比较反应速率 当形成原电池之后,反应速率加快,如实验室制H2时, 纯Zn反应不如粗Zn跟酸作用的速率快。
负极
e-
正极
A
Zn-
Cu
Zn2+
负极
H+ H+ SO42-
阳离子
阴离子
正极
组成原电池的条件
1.内部条件:能自发进行氧化还原反应 2.外部条件:
(1)有两种活泼性不同的金属(或一种是 非金属单质或金属氧化物)作电极。 (2)电极材料均插入电解质溶液中。 (3)两极相连形成闭合电路。
两极一液成回路,氧化还原是中心
负极(Zn):Zn-2e-=Zn2+(氧化反应) 正极(Pt或C):2Fe3++2e-=2Fe2+(还原反应)
ZnCl2溶液
FeCl3溶液
负极(Zn):Zn-2e-=Zn2+(氧化反应) 正极(Pt或C):2Fe3++2e-=2Fe2+(还原反应)
2.依据氧化还原反应: 2Ag+(aq)+Cu(s)==Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原 电池如图所示。
盐桥制法:1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙),
将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶液中即可。2)将 KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管,用棉花都住管口即可。
电化学反应器
![电化学反应器](https://img.taocdn.com/s3/m/c8a24e55be23482fb4da4c8c.png)
FBER存在的不足:
导电颗粒之间的间断接触产生较大的电阻; 床层内存在的电位分布使颗粒电极的整体活化面积得 不到充分利用; 电位波动影响颗粒电极表面的电化学反应以至反应器 的宏观性能。
今后研究开发的方向:
加强床层内颗粒电极的接触, 以提高颗粒相的电导率, 减少 床层内双极现象的发生和电极电位的不均匀分布;
对FBER床层内的颗粒电位、溶液电位及过电位等波动信 号进行深入分析; 建立能够反映FBER本质特征的数学模型并进行合理简化, 以指导反应器的设计和放大。
分类:
按结构:箱式电化学反应器,筒式电化学反应器,结构 特殊的电化学反应器; 按工作方式:间歇式电化学反应器、置换流式电化学反 应器、连续搅拌式电化学反应器; 按工作电极形状:二维电极反应器(平行板、圆筒、棒 );三维电极反应器(多孔材料、纤维网、粒子 等)。
在三维电极反应器中:
填充的导电性粒子和纤维处于静止状态时,
称为固定床电极;填充的导电性粒子处于流动
状态时,则称为流化床电极。 流化床电化学反应器( FBER)是一种三维颗 粒电极反应器。
FBER 结构
一般有阴极室和 阳极室组成 隔膜分开 颗粒电极既可在 阴极室也可在阳 极室
FBER结构示意图
圆柱形流化床电极示意图 1-液体预分器;2-分布板;3-流态化颗粒; 4-馈电极;5-阳极隔膜;6-阳极
重金属离子回收与提炼
金属电沉积回收或除去金属离子,如处理 低含量铜、锌、银、铬的废滤液及废水等。 FBER 能较好地解决回收的金属含杂质较多 和二次工序污染严重等问题。
电流效率随电解液中Cu+浓度变化关系
流化床电沉积数据
Ag+回收率达到85%
有机电合成
电化学基础-PPT课件
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35
3. 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,
它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍
电池的总反应式是:
1/2H2+NiO(OH)
Ni(OH)2
CD
据此反应判断,下列叙述中正确的是( )
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
Ag
电解质溶液Y是__A_g_N__O_3_溶__液_;
(2)银电极为电池的___正_____极,CuSO4溶液 Y
发生的电极反应为__A_g_+__+__e_-__=_A__g___
X电极上发生的电极反应为
__C_u___-2__e_-___=__C__u_2_+__________;
(3)外电路中的电子是从__负__(_C_u_电) 极流向
14
6. 双液原电池的工作原理(有关概念)
(1)盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的 胶冻,胶冻的作用是防止管中溶液流出
(2)盐桥的作用是什么?
可提供定向移动的阴阳离子,
使由它连接的两溶液保持电
中性,盐桥保障了电子通过
外电路从锌到铜的不断转移
,使锌的溶解和铜的析出过 程得以继续进行。
盐桥的作用: (1)形成闭合回路。
?思考
1、银器皿日久表面逐渐变黑色,这是由于生成硫
化银,有人设计用原电池原理加以除去,其处理方 法为:将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中, 再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间后,黑 色会褪去而银不会损失。 试回答:在此原电池反应中,负极发生的反应
为 Al -3e- = Al3+ ; 正极发生的反应为 Ag2S+2e- = 2Ag;+S2-
3. 氢镍电池是近年开发出来的可充电电池,
它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍
电池的总反应式是:
1/2H2+NiO(OH)
Ni(OH)2
CD
据此反应判断,下列叙述中正确的是( )
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
Ag
电解质溶液Y是__A_g_N__O_3_溶__液_;
(2)银电极为电池的___正_____极,CuSO4溶液 Y
发生的电极反应为__A_g_+__+__e_-__=_A__g___
X电极上发生的电极反应为
__C_u___-2__e_-___=__C__u_2_+__________;
(3)外电路中的电子是从__负__(_C_u_电) 极流向
14
6. 双液原电池的工作原理(有关概念)
(1)盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的 胶冻,胶冻的作用是防止管中溶液流出
(2)盐桥的作用是什么?
可提供定向移动的阴阳离子,
使由它连接的两溶液保持电
中性,盐桥保障了电子通过
外电路从锌到铜的不断转移
,使锌的溶解和铜的析出过 程得以继续进行。
盐桥的作用: (1)形成闭合回路。
?思考
1、银器皿日久表面逐渐变黑色,这是由于生成硫
化银,有人设计用原电池原理加以除去,其处理方 法为:将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中, 再将变黑的银器浸入溶液中,放置一段时间后,黑 色会褪去而银不会损失。 试回答:在此原电池反应中,负极发生的反应
为 Al -3e- = Al3+ ; 正极发生的反应为 Ag2S+2e- = 2Ag;+S2-
2024届高考一轮复习化学课件:多池(或多室)电化学装置及分析
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考点二 离子交换膜电解池
必备知识 自主预诊 1.离子交换膜的种类
2.离子交换膜的作用 (1)能将两极区隔离,阻止两极区产生的物质接触,防止发生化学反应。 (2)能选择性地通过离子,起到平衡电荷、形成闭合回路的作用。 3.离子交换膜的应用
关键能力 考向突破 考向1 单膜电解池及分析 例1.(2023江苏南通等七市调研)微生物电解池(MEC)是一种新型的且能兼 顾氢气或甲烷回收的废水处理技术,将电化学法和生物还原法有机结 合,MEC具有很好的应用前景。微生物电化学产甲烷法的装置如图所示。 下列有关说法正确的是( )
电极反应式为2H++2e-===H2↑,阳极区的H+通过阳离子交换膜进入阴极区,
电极附近溶液pH不变,C错误;电极b为正极,酸性条件下,O2在正极得到电子
并结合通过质子膜的H+生成水,发生的反应为O2+4H++4e-===2H2O,则电路
中每转移2 mol e-,甲池质子膜右侧溶液质量变化为2 mol× 1 ×18 g·mol-1
2024
高考总复习优Biblioteka 设计GAO KAO ZONG FU XI YOU HUA SHE JI
第六章 第33讲 多池(或多室)电化学装置及分析
01 考点一 多池串联装置及分析
内
容 索
02 考点二 离子交换膜电解池
引
03 真题演练 角度拓展
复习目标
1结合实例,掌握多池串联装置、多室电解装置的分析方法。 2了解离子交换膜的分类及特点,掌握离子交换膜的判断方法及作用。
答案 D 解析 CO2转化为C2H4、C2H5OH时需要得电子,则M极为阴极,与外接电源 的负极相连,A错误;阴极反应消耗H+,阳极反应生成H+,为维持电解质溶液 呈电中性,阳极产生的H+要通过交换膜向阴极移动,故离子交换膜为阳离子 交换膜,B错误;阳极水失电子,氢离子向左迁移,溶液中水减少了,硫酸根离 子浓度增大,C错误;M极生成乙醇的电极反应式为2CO2+12H++12e===C2H5OH+3H2O,D正确。
全版仪器分析-电化学分析.ppt
![全版仪器分析-电化学分析.ppt](https://img.taocdn.com/s3/m/9a1f27cab7360b4c2f3f64c5.png)
ni:被测离子i的电荷,nj:干扰离子j的电荷
选择性系数Ki/j的意义
在其它条件相同时,提供相同电位的欲测离 子活度αi和干扰离子活度αj的比值
选择性系数愈小,j离子对i离子的干扰愈小
估量某种干扰离子对测定造成的误差
36
相 对 误 差
K (α) i,j
α .精品课件.
ni /nj j
i
100%
47
.精品课件.
(4) 敏化电极
气敏电极
是一种基于界面化学反应 的敏化电极,由离子选择 性电极与参比电极置于内 充有电解质溶液的管中组 成的复合电极。
氨电极
NH
4
OH
NH 3
H 2O
48
pH变化→膜电.精位品课件的. 产生→与铵离子浓度相关
酶电极
也是一种基于界面化学反应的敏化电 极,酶在界面反应中起催化作用,而 催化反应的产物是一种能被离子选择 性电极所响应的物质。
9
.精品课件.
10
.精品课件.
原电池
发生氧化反应的电极称为阳极(负极) 发生还原反应的电极称为阴极(正极)
电解电池
发生氧化反应的电极称为阳极(正极) 发生还原反应的电极称为阴极(负极)
电子流出为负极,电子流入为正极
11
.精品课件.
化学电池可用图解法表示:
Zn︱ZnSO4(0.1mol/L)‖CuSO4(0.1mol/L)︱Cu
如何得到K’?
pH标
E标 K' 0.059
用标准溶液测定
pH试
pH标
E E标 2.303RT /
F
定位旋钮、斜率旋钮和温度旋钮的作用!
31
.精品课件.
32
《电化学原理第二章》PPT课件
![《电化学原理第二章》PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/0d4034cff242336c1fb95e21.png)
溶液(1)
§2.2 电化学体系
电化学体系有三类 1.原电池:电化学反应自发进行并能对外做功,自发将电流送到外电 路中做功。 2.电解池:与外电源组成回路,强迫电流在电化学体系中通过并促使 电化学反应发生。 3.腐蚀电池:电化学反应自发进行,但不对外做功,仅起金属破坏作 用。
16:23:07
一、 原电池
例2: 2Ag + Hg2Cl2 2Hg + AgCl
阳极:Ag + Cl- - e → AgCl 阴极:Hg2Cl2 + 2e → 2Hg + 2Cl原电池表示为: Ag∣AgCl(s), Cl-(α1)‖Cl-(α2), Hg2Cl2(s)∣Hg(
16:23:07
例3:
H2 (P1) + Cl2 (P2)
阳极
16:23:07
E
电池电动势:
E = c - a+液接 = 右 - 左+液接
阴极
例1: Zn + CuSO4(α2) ZnSO4(α1)+Cu
阳极 Zn – 2e → Zn2+ 阴极 Cu2+ + 2e → Cu 原电池表示: Zn∣ZnSO4(α1)‖CuSO4(α2)∣Cu
16:23:07
16:23:07
二、金属接触电位
相互接触的两金属相之间的外电位差称为金属接触电位。 不同金属对电子亲和力不同,故在不同金属相中电子的电化学位不相等,电子逸出难易不同。 电子逸出功:金属电子离开金属逸出真空中所需要的最低能量来衡量电子逸出金属的难易程度,这一能量 叫电子逸出功。 其电子逸出功不同,相互逸入的电子数目将不等,故在界面形成双电子层结构。电子逸出功高的相带负 电,电子逸出功低的相带正电。两相间双电子层的电位差即为金属接触电位。
物理化学电子课件第七章电化学基础
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第二节 电解质溶液
六、电导测定的应用
2. 难溶盐或微溶盐在水中的溶解度很小,很难用普通的滴定方法测 定出来,但是可以用电导的方法测定。用一已预先测定了电导率的高 纯水,配置待测微溶或难溶盐的饱和溶液,测定此饱和溶液的电导率 κ,则测出值为盐和水的电导率之和,故
第二节 电解质溶液
3. 在科学研究及生产过程中,经常需要纯度很高的水。例如,半导 体器件的生产和加工过程,清洗用水若含有杂质会严重影响产品质量 甚至变为废品。
第二节 电解质溶液
表7-2 25 ℃时几种浓度KCl水溶液的电导率
第二节 电解质溶液
四、摩尔电导率与浓度的关系
科尔劳施 (Kolrausch)对电解质溶液的摩尔电导率进行了深入的 研究,根据实验结果得出结论:在很稀的溶液中,强电解质的摩尔电 导率Λm与其浓度c的平方根呈直线关系,即科尔劳施经验式:
第七章 电化学基础
第一节 电化学的基本概念 第二节 电解质溶液第三节 可逆电池及原电池热力学 第四节 电极电势 第五节 不可逆电极过程 第六节 电化学的基本应用
第一节电化学的基本概念
一、电解池与原电池
电化学的根本任务是揭示化学能与电能相互转换的规律,实现这 种转换的特殊装置称为电化学反应器,分为电解池和原电池两类。电 解池是将电能转化为化学能的装置,而原电池是将化学能转化为电能
第三节 可逆电池及原电池热力学
四、可逆电池的热力学 1.可逆电池的电动势E与电池反应的摩尔反应吉布斯函数ΔrGm的关
在恒温、恒压且电池可逆放电过程中,系统吉布斯函数的变化量等 于系统与环境间交换的可逆电功,即等于电池的电动势E与电量Q的乘积。 根据法拉第定律,每摩尔电池反应的电量为zF,故
第三节 可逆电池及原电池热力学
2018年优课系列高中化学人教版选修四 4.3 电解池 课件(42张) .pptx
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问题:若把上图装置改成下图,这还是原电 池装置吗?是否有反应发生
CuCl2溶液
实验探究
+ C
C
实验现象及结论
CuCl2溶液
现象
阳极 产生使湿润的碘化 钾淀粉试纸变蓝的 气体
阴极 有红色固体析出 铜
判断产物
反应方程式
氯气
通电
CuCl2 == Cu + Cl2↑
一、电解原理 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化 1.电解: 还原反应的过程,叫做电解。 实质是电解质溶液导电的过程
4、(2003广东)用惰性电极实现电解,下列说法正确的 D 是( )
A、电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液p H不变
B、电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C 、电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之 比为1:2 D 、电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之 比为1:1
pH
复原
加 H2O
:4H + 4e- = 2H2 ↑ Na2SO4 阳极(OH- SO42-): 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑ 通电 2H2O == 2H2 ↑+O2 ↑
不 变
阳极
阴极
第二组:电解
H2SO氧 4
气
H2SO4
氢 气
实例
H2SO4
阴极(H+
电极反应
) :4H + 4e- = 2H2 ↑ 阳极(OH- SO42-): 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑ 通电 2H2O == 2H2 ↑+O2 ↑
Ⅳ Ⅲ Ⅰ与Ⅲ区:电解本身型 如CuCl2 Ⅰ与Ⅳ区:放氢生碱型 如NaCl Ⅱ与Ⅲ区:放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 Ⅱ与Ⅳ区:电解水型 如Na2SO4、 H2SO4 、NaOH
CuCl2溶液
实验探究
+ C
C
实验现象及结论
CuCl2溶液
现象
阳极 产生使湿润的碘化 钾淀粉试纸变蓝的 气体
阴极 有红色固体析出 铜
判断产物
反应方程式
氯气
通电
CuCl2 == Cu + Cl2↑
一、电解原理 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化 1.电解: 还原反应的过程,叫做电解。 实质是电解质溶液导电的过程
4、(2003广东)用惰性电极实现电解,下列说法正确的 D 是( )
A、电解稀硫酸溶液,实质上是电解水,故溶液p H不变
B、电解稀氢氧化钠溶液,要消耗OH-,故溶液pH减小
C 、电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之 比为1:2 D 、电解氯化铜溶液,在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之 比为1:1
pH
复原
加 H2O
:4H + 4e- = 2H2 ↑ Na2SO4 阳极(OH- SO42-): 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑ 通电 2H2O == 2H2 ↑+O2 ↑
不 变
阳极
阴极
第二组:电解
H2SO氧 4
气
H2SO4
氢 气
实例
H2SO4
阴极(H+
电极反应
) :4H + 4e- = 2H2 ↑ 阳极(OH- SO42-): 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑ 通电 2H2O == 2H2 ↑+O2 ↑
Ⅳ Ⅲ Ⅰ与Ⅲ区:电解本身型 如CuCl2 Ⅰ与Ⅳ区:放氢生碱型 如NaCl Ⅱ与Ⅲ区:放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 Ⅱ与Ⅳ区:电解水型 如Na2SO4、 H2SO4 、NaOH
高中化学《电解池》PPT课件
![高中化学《电解池》PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/16f8288bbe23482fb4da4cf7.png)
阳极:2 Cl- - 2e- = Cl2 ↑(氧化反应) 阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应)
能量转化 应用
化学能→ 电能
设计电池、金属防腐
-
电能→化学能 氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼10
4、离子放电顺序:
(1)阳离子放电(得电子)顺序:氧化性 Ag+ > Hg2+ > Fe3+ > Cu2+ > H+(酸) > Pb2+ > Sn2+
-
1414
3、放氢生碱型 阳极
阴极
实例 NaCl
氯
氢
气
气
NaCl溶液
电极反应
浓度 PH 复原 值
阳极: 2Cl--2e- =Cl2↑ 阴极: 2H ++ 2e- =H2 ↑
减小
增 大
加 HCl
电解
2NaCl+2H2O - 2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑ 1515
阳极
阴极
4、放氧生酸型
氧 气
-
22
检查复习
G
思考右图原电池的电极反应、电池总反应。 Zn
Cu
负极:Zn – 2e- = Zn2+
正极: Cu2+ + 2e- = Cu
电池总反应:Zn + CuCl2 = ZnCl2 + Cu 原电池是把化学能转变成电能的装置。 问题:如果把两根石墨棒作电极插入
CuCl2溶液
CC
CuCl2溶液中,外接直流电源,这还是 原电池装置吗?会发生怎样的现象呢?
-
1
有关电解
2024届高三化学高考备考一轮复习:多池串联与“隔膜”电化学装置课件
![2024届高三化学高考备考一轮复习:多池串联与“隔膜”电化学装置课件](https://img.taocdn.com/s3/m/4f41cdfe27fff705cc1755270722192e453658c3.png)
A.通入NO2的电极为正极,发生还原反应 B.若使用的烃为C2H6,该电极反应为C2H6+4H2O-14e -===2CO2+14H+ C.装置中转移0.4 mol电子时,有0.4NA个H+通过质子交换 膜 D.装置工作一段时间后,两侧电极室中溶液的pH不变
Dபைடு நூலகம்
2.微生物电化学产甲烷法是将电化学法和生物还原法有机结 合,装置如图所示[其中电源为(CH3)2NNH2-KOH-O2清 洁燃料电池]。下列说法正确的是( )
A.工作时,Ⅰ室和Ⅱ室溶液的pH均增大 B.生成1 mol Co,Ⅰ室溶液质量理论上减少16 g C.移除两交换膜后,石墨电极上发生的反应不变 D.电解总反应:2Co2++2H2O=通==电==2Co+O2↑+4H+
D
3.(2021·全国甲卷,T13)乙醛酸是一种重要的化工中间体, 可采用如图所示的电化学装置合成。图中的双极膜中间层中的 H2O解离为H+和OH-,并在直流电 场作用下分别向两极迁移。 下列说法正确的是( )
A.光伏并网发电装置中N型半导体为正极 B.c为阳离子交换膜,d、e均为阴离子交换膜 C.保持电流恒定,升高温度可加快合成四甲基氢氧化铵的速率 D.制备182 g四甲基氢氧化铵,两极共产生33.6 L气体(标准 状况)
D
5.(2022·济南模拟)利用双极膜电解制备磷酸和氢氧化钠的原 理如图所示。已知双极膜是一种复合膜,在直流电作用下,中 间界面内水解离为H+和OH-,并实现其定向通过。下列说法 正确的是( )
多池串联与“隔膜”电化学装置
1.了解多电池串联装置的工作原理与分析。 2.了解含隔膜的电化学装置的原理及应用。
类型一 有外接电源的电解池串联模型
类型二 原电池与电解池串联 1.乙为原电池ZCnu::负正极极 ,甲为电解池PPtt12: :阳 阴极 极
电化学PPT课件
![电化学PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/a583ba38852458fb770b56c8.png)
B、离子独立运动定律
C、法拉第定律
D、能斯特定律
3、法拉第(Faraday)常数F表示的是( A)
A、1mol元电荷的电量 B、1mol元电荷的质量
C、1mol元电荷的数量 D、1mol 元电荷的体积
4、当一定的直流电流通过一含有金属离子的电解质溶液时,在
阴极上析出的金属的量正比于(C )
A、阴极的表面积
课堂练习
1、按物体导电方式的不同而提出的第二类导体,对于它特点的
描述,哪一点是不正确的?(A )
A、其电阻随温度的升高而增大 B、其电阻随温度的升高而减小 C、其导电的原因是离子的存在 D、当电流通过时在电极上有化学反应发生
2、描述电极上发生反应的物质的量与通过的电量之间的关系的
是( C)
A、欧姆定律
4、电极反应和电池反应
电极反应:两电极上发生的氧化或还原反应。
阴极:2H+ + 2e → H2(g) 阳极:2Cl- – 2e → Cl2(g) 总反应:2H+ + 2Cl- → H2(g) + Cl2(g)
电极反应 电极反应 电池反应
电解质溶液的导电机制:
(1)电流在溶液中的传导是
E
由正、负(或阴、阳)离子
电化学
电化学:研究电子导体/离子导体(电解质溶液)和离子 导体/离子导体的界面结构、界面现象及其变化过程与 机理的科学。
应用:1、生命现象最基本的过程是电荷运动。生 物电的起因可归结为细胞膜内外两侧的电势差。
a: 细胞的代谢作用可以借用电化学中的燃料电池的 氧化和还原过程来模拟;
b: 心电图、脑电图是利用电化学方法模拟生物体内 器官的生理规律及其变化过程。
= 96486.09 C ·mol-1 ≈ 96500 C ·mol-1 运用法拉第定律,可以定量计算电解质溶液中发生化 学反应的物质的量。
电化学
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电极表面 变化
锌片质量减少、铜片 锌片质量减少、铜片 上析出红色物质、质 上析出红色物质、质 量增加 量增加 能量变化 化学能转变为电能与 化学能转变为电能 热能 - : Zn-2e-=Zn2+ 电极 Zn - : Zn-2e-=Zn2+ 反应 Cu +: 2H++2e-=H2↑ +: 2H++2e-=H2↑ 总反应
Pb+PbO2+H2SO4
放电 充电
2PbSO4+2H2O 。
放电时的负极材料为: Pb
-+SO 2-=PbSO Pb-2e 负极反应式为: 4 4 。 2-+4H+ PbO +2e-+SO 正极反应式为: 。 2 4
=PbSO4+2H2O
3. 银锌电池(电解质为KOH)的电池 总反应为:Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
定,乙中石墨电极为负极
六. 原电池的主要应用 1.利用原电池原理设计新型化学电源
2.改变反应速率
3.电化学保护金属的腐蚀 4.进行金属活动性强弱比较
5.解释某些化学现象
(3).注意质量守恒、电荷守恒、电子得 失守恒,特别是电子得失守恒,这样
8.(2011新课标卷)铁镍蓄电池又称爱迪生电 池,放电时的总反应为: Fe+Ni2O3+3H2O=Fe(OH)2+2Ni(OH)2 下列有关该电池的说法不正确的是 C A. 电池的电解液为碱性溶液,正极为 Ni2O3、 负极为Fe B. 电池放电时,负极反应为 Fe+2OH--2e-=Fe(OH)2 C. 电池充电过程中,阴极附近溶液的pH降低 D. 电池充电时,阳极反应为 2Ni(OH)2+2OH- -2e-=Ni2O3+3H2O
循环伏安法_厦大《实验电化学》课件
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循环伏安法 (Cyclic voltammetry)
内容
相关概念简介 线性扫描伏安法简介 循环伏安法简介(用CHI获得循环伏安图的一个具体例子) 分类(电极反应类型 ,循环伏安图的不同特征,所涉及的参数) 一些注意事项
相关概念简介
研究对象:离子导体和电子导体的界面
电化学实验装置示意图
CE WE RE
O 和电极之间发生电荷转移
(faradaic)
R 从电极表面脱附(或发生化学反应)
(non-faradaic)
R 从电极表面向溶液本体传递(生成新相) (mass transport)
电极过程:电极反应、传质过程、相关化学反应
相关概念简介
O ne
扩散层
O* 溶液本体
电极 R
R*
双
电
层
~107 V/cm
重复以上过程,测量2,4,6,8,10mM K3Fe(CN)6 + 0.5 M H2SO4溶 液中的CV数据
可测量一个未知浓度溶液的CV数据
K3Fe(CN)6 溶液循环伏安曲线的测定以及实验数据的分析
测量氧化还原峰电位Epc、Epa 及峰电流Ipc、Ipa; Ep与扫描速度无关等数据,→ 可逆 Ep = Epa – Epc= 0.058/n 计算n 以氧化还原峰电流Ipc、Ipa 分别与扫速的平方根ν1/2 作图, 以ip = (2.69 x 105)n3/2 A D1/2 C V1/2 公式由斜率计算扩散系数( Ip ∝ v1/2) 作不同浓度的峰电流数据作标准曲线(相同扫描速度),可计算未知浓度溶液的 浓度
随后化学反应
E O+ e
R
可逆
CR
S
不可逆
根据电量估算, Cu的覆盖度θCu 约为2/3 在ECSTM的研究中,在UPD的第二阶段, 观察到(√3×√3)有序结构。此结构对应 的覆盖度仅为1/3 最初,由于不够重视CV图中峰电量的数据,文献中将这一结构 错误地指认为Cu原子形成的结构。
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阳极反应式:
4OH 4 2H 2O O2
4H O 4 4OH 2H 2
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:NaOH
总反应式:
阴极反应式: 2
2 H 2O 2 H 2 O 2
2.电解H2SO4溶液
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
2H 2O 4e 4H O2
2H 2 O2 H 2O
5.其他燃料电池
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
装置图1总反应式:
CH 4 2O2 CO2 2H 2O
装置图2总反应式:
3 CH 3OH O2 CO2 2 H 2O 2
正极材料:O2 负极材料:燃料 电解质溶液:KOH
装置图1总反应式Ⅱ:
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:CuSO4
总反应式: 阴极反应式: 2
2
2Cu 2H 2O 2Cu O2 4H
2
9.电解AgNO3溶液
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
2H 2O 4 4H O2
阴极反应式:
4 Ag 4 4 Ag
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:AgNO3
CH 4 2O2 2OH CO 2H2O
2 3
6.Fe-C-HCl电池
装置图: 反应方程式:
正极反应式:
2H 2 H 2
负极反应式:
Fe 2 Fe
正极材料:C 负极材料:Fe 电解质溶液:HCl
总反应式:
2
Fe 2H Fe H 2
2
阳极材料: 阴极材料: 电解质溶液:
放电正极反应式:
充电阳极反应式:
2 4
充电阴极反应式:
PbSO 2e Pb SO 4
2 4
2 PbO2 2 4H SO4 PbSO 2H 2O 4
正极材料: 负极材料: 电解质溶液:
总反应式:
Pb 2 SO PbSO 4
基本装置图:
电极 注:为了编辑方便,本课件电解池 部分总反应中“通电”条件省略。
放电顺序:
电解质溶液
阳极:Ag+>H+>Pb2+>Sb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阴极:S2->I->Br->Cl->F-
1.电解NaOH溶液
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
5.电解HCl溶液
装置图1:
装置图2:
反应方程式:
阳极反应式:
2Cl 2e Cl2
阴极反应式:
2H 2e H 2
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:HCl
总反应式:
HCl H 2 Cl2
6.电解NaCl溶液
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
阳极反应式:
2Cl 2e Cl2
析氢腐蚀:
正极材料:C 负极材料:Fe 电解质溶液:H2O
Fe 2H Fe H 2
2
4.氢氧燃料电池
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
正极反应式:
O2 2H2O 4 4OH
负极反应式:
H 2 2 2H
正极材料:C 负极材料:C 电解质溶液:KOH
总反应式:
2H O 2e H 2 2OH
阳极材料(Y):C 阴极材料(X):C 2NaCl 2H 2O 2NaOH H 2 电解质溶液(a):饱和食盐水
总反应式: 阴极反应式: 2
Cl2
7.电解KI溶液
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
阳极反应式:
2I 2 I 2
放电负极反应式: 2 4
放电 Pb PbO2 2 H 2 SO4 2 PbSO H 2O 4 充电
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
正极反应式:
2H 2 H 2
负极反应式:
Zn 2 Zn
正极材料:C或Cu 负极材料:Zn 电解质溶液:H2SO4
总反应式:
2
Zn 2H Zn
2
H2
3.Fe的电化学腐蚀
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
吸氧腐蚀:
2 Fe O2 H 2O 2 Fe(OH ) 2 4Fe(OH) O 2 2H 2O 4Fe(OH) 2 3 Fe(OH ) 2 Fe(OH) 3 白色 灰绿色 红褐色
总反应式:
4 AgNO3 2H 2O 4 Ag 4HNO3 O2
10.电解精炼铜
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
阳极反应式:
Cu 2 Cu
阴极材料:粗铜 阴极材料:纯铜 电解质溶液:CuSO4
总反应式:
2
Cu(粗) Cu(纯)
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:Na2SO4
2H 2O 2H 2 2O2
4.电解CuCl2溶液
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
阳极反应式:
2Cl 2e Cl2
阴极反应式:
Cu 2e Cu
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:CuCl2
总反应式:
2
CuCl2 Cu Cl2
阴极反应式:
2H 2e H 2
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:H2SO4
总反应式:
2H 2O 2H 2 2O2
3.电解Na2SO4溶液
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
2H 2O 4e 4H O2
4H O 4 4OH 2H 2
总反应式: 阴极反应式: 2
基本装置图:
电极
电解质溶液
1.Zn-Cu-CuSO4电池
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
正极反应式:
Cu 2 Cu
负极反应式:
2
Zn 2 Zn
正极材料:Cu 负极材料:Zn 电解质溶液:CuSO4
总反应式:
2
Zn Cu
2
Zn Cu
2
2.Zn-C(或Cu)-H2SO4电池
11.电镀铜
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
Cu 2 Cu
阴极反应式:
2
Cu 2 Cu
阳极材料:镀层金属 阴极材料:待镀金属(镀件) 电解质溶液:含待镀金属阳离子的电解质溶液
2
12.铅蓄电池的充电与放电
装置图: 反应方程式:
PbSO 2H 2O 2e PbO2 4H SO 4
2H O 2e 2OH H 2
总反应式: 阴极反应式: 2
阳极材料(Y):C 阴极材料(X):C 电解质溶液(a):KI
2KI 2H 2O 2KOH H 2 Cl2
8.电解CuSO4溶液
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
Cu 2 Cu
2H O 4e 4H O2
6.Fe-C-NaOH电池
装置图: 反应方程式:
正极反应式:
O2 2H 2O 4 4OH
负极反应式:
Fe 2 2OH Fe(OH )2
总反应式:
正极材料:C 负极材料:Fe 电解质溶液:NaOH
2 Fe O2 2 H 2O 2 Fe(OH ) 2 Fe(OH) Fe(OH) 2 氧化为 3: 4Fe(OH) O 2 2 H 2 O 4Fe(OH) 2 3
4OH 4 2H 2O O2
4H O 4 4OH 2H 2
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:NaOH
总反应式:
阴极反应式: 2
2 H 2O 2 H 2 O 2
2.电解H2SO4溶液
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
2H 2O 4e 4H O2
2H 2 O2 H 2O
5.其他燃料电池
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
装置图1总反应式:
CH 4 2O2 CO2 2H 2O
装置图2总反应式:
3 CH 3OH O2 CO2 2 H 2O 2
正极材料:O2 负极材料:燃料 电解质溶液:KOH
装置图1总反应式Ⅱ:
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:CuSO4
总反应式: 阴极反应式: 2
2
2Cu 2H 2O 2Cu O2 4H
2
9.电解AgNO3溶液
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
2H 2O 4 4H O2
阴极反应式:
4 Ag 4 4 Ag
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:AgNO3
CH 4 2O2 2OH CO 2H2O
2 3
6.Fe-C-HCl电池
装置图: 反应方程式:
正极反应式:
2H 2 H 2
负极反应式:
Fe 2 Fe
正极材料:C 负极材料:Fe 电解质溶液:HCl
总反应式:
2
Fe 2H Fe H 2
2
阳极材料: 阴极材料: 电解质溶液:
放电正极反应式:
充电阳极反应式:
2 4
充电阴极反应式:
PbSO 2e Pb SO 4
2 4
2 PbO2 2 4H SO4 PbSO 2H 2O 4
正极材料: 负极材料: 电解质溶液:
总反应式:
Pb 2 SO PbSO 4
基本装置图:
电极 注:为了编辑方便,本课件电解池 部分总反应中“通电”条件省略。
放电顺序:
电解质溶液
阳极:Ag+>H+>Pb2+>Sb2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阴极:S2->I->Br->Cl->F-
1.电解NaOH溶液
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
5.电解HCl溶液
装置图1:
装置图2:
反应方程式:
阳极反应式:
2Cl 2e Cl2
阴极反应式:
2H 2e H 2
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:HCl
总反应式:
HCl H 2 Cl2
6.电解NaCl溶液
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
阳极反应式:
2Cl 2e Cl2
析氢腐蚀:
正极材料:C 负极材料:Fe 电解质溶液:H2O
Fe 2H Fe H 2
2
4.氢氧燃料电池
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
正极反应式:
O2 2H2O 4 4OH
负极反应式:
H 2 2 2H
正极材料:C 负极材料:C 电解质溶液:KOH
总反应式:
2H O 2e H 2 2OH
阳极材料(Y):C 阴极材料(X):C 2NaCl 2H 2O 2NaOH H 2 电解质溶液(a):饱和食盐水
总反应式: 阴极反应式: 2
Cl2
7.电解KI溶液
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
阳极反应式:
2I 2 I 2
放电负极反应式: 2 4
放电 Pb PbO2 2 H 2 SO4 2 PbSO H 2O 4 充电
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
正极反应式:
2H 2 H 2
负极反应式:
Zn 2 Zn
正极材料:C或Cu 负极材料:Zn 电解质溶液:H2SO4
总反应式:
2
Zn 2H Zn
2
H2
3.Fe的电化学腐蚀
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
吸氧腐蚀:
2 Fe O2 H 2O 2 Fe(OH ) 2 4Fe(OH) O 2 2H 2O 4Fe(OH) 2 3 Fe(OH ) 2 Fe(OH) 3 白色 灰绿色 红褐色
总反应式:
4 AgNO3 2H 2O 4 Ag 4HNO3 O2
10.电解精炼铜
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
阳极反应式:
Cu 2 Cu
阴极材料:粗铜 阴极材料:纯铜 电解质溶液:CuSO4
总反应式:
2
Cu(粗) Cu(纯)
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:Na2SO4
2H 2O 2H 2 2O2
4.电解CuCl2溶液
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
阳极反应式:
2Cl 2e Cl2
阴极反应式:
Cu 2e Cu
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:CuCl2
总反应式:
2
CuCl2 Cu Cl2
阴极反应式:
2H 2e H 2
阳极材料:C 阴极材料:C 电解质溶液:H2SO4
总反应式:
2H 2O 2H 2 2O2
3.电解Na2SO4溶液
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
2H 2O 4e 4H O2
4H O 4 4OH 2H 2
总反应式: 阴极反应式: 2
基本装置图:
电极
电解质溶液
1.Zn-Cu-CuSO4电池
装置图1: 装置图2: 反应方程式:
正极反应式:
Cu 2 Cu
负极反应式:
2
Zn 2 Zn
正极材料:Cu 负极材料:Zn 电解质溶液:CuSO4
总反应式:
2
Zn Cu
2
Zn Cu
2
2.Zn-C(或Cu)-H2SO4电池
11.电镀铜
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
Cu 2 Cu
阴极反应式:
2
Cu 2 Cu
阳极材料:镀层金属 阴极材料:待镀金属(镀件) 电解质溶液:含待镀金属阳离子的电解质溶液
2
12.铅蓄电池的充电与放电
装置图: 反应方程式:
PbSO 2H 2O 2e PbO2 4H SO 4
2H O 2e 2OH H 2
总反应式: 阴极反应式: 2
阳极材料(Y):C 阴极材料(X):C 电解质溶液(a):KI
2KI 2H 2O 2KOH H 2 Cl2
8.电解CuSO4溶液
装置图: 反应方程式:
阳极反应式:
Cu 2 Cu
2H O 4e 4H O2
6.Fe-C-NaOH电池
装置图: 反应方程式:
正极反应式:
O2 2H 2O 4 4OH
负极反应式:
Fe 2 2OH Fe(OH )2
总反应式:
正极材料:C 负极材料:Fe 电解质溶液:NaOH
2 Fe O2 2 H 2O 2 Fe(OH ) 2 Fe(OH) Fe(OH) 2 氧化为 3: 4Fe(OH) O 2 2 H 2 O 4Fe(OH) 2 3