(完整版)《高中化学》-电化学基础课件

形成 条件
电极名称 电极判断
①活动性不同两电极 ②自发的氧化还原反应 ③电解质溶液（有选择性） ④两电极必须插入电解质溶液中 （或两电极相靠）形成闭合回路
负极：较活泼金属 正极：较不活泼金属(或能导电 的非金属等)
负极（内电路为阳极）： 电极反应 发生氧化反应（失电子）
正极（内电路为阴极）： 得失电子 发生还原反应（溶液中的阳离
例题3 将0.2mol AgNO3、0.4mol Cu(NO3)2和0.6mol KCl溶于水，配成100mL混合液，用惰性电极电 解一段时间后，在一极上析出0.3mol铜，此时另
一极上收集到的气体的体积为(标况)。 （ B ）
A.4.48L B. 5.6L C. 6.72L D. 7.84L
解析：溶于水后，生成0.2mol AgCl沉淀，溶液中存在 1mol NO3－、0.4molCu2+、0.6molK+ 、 0.4molCl－ 。 当一极上析出0.3mol铜时，转移电子共0.6mol，所以 另一极先放出0.2mol氯气，接着OH－放电，0.2mol OH－放电生成0.05mol氧气，故另一极共收集到气体 0.25mol，相当于标况下5.6L。
电极名称：
原电池 电解池
相对活泼的电极为负极 相对不活泼的电极为正极 与电源负极相连的电极为阴极 与电源正极相连的电极为阳极
“负定极向出移电动子方，向电子：回电子正、离极子”
必发生 失电子
的 氧化反应
原电池
必发生 得电子
的 还原反应
电解池
必发生 失电子
的 氧化反应
思考：写出下列原电池的电极反应式。
负极 阴极 ； 阳极 正极
池 型
电解池
电镀池
铜的精炼池
（应用电解原理） （应用电解原理）
装
阳极: 镀层金属(M) 阳极: 粗铜(含Zn、Fe、
置 阳极、阴极 阴极： 镀件
Ni、Ag、Pt、Au等 )
特 和电解质溶液 电镀液：含镀层金属 阴极: 精铜
征
离子(Mn+)
电解液: CuSO4溶液
阳极: 氧化反应，
燃料电池——氢氧燃料电池
(－) Pt│H2│H+│O2│Pt (+) 电池总反应：2H2 + O2 = 2H2O 负极(Pt)：2H2 － 4e- = 4H+ 正极(Pt)：O2+ 4H+ + 4e- = 2H2O
(－) Pt│H2│OH-│O2│Pt (+) 电池总反应：2H2 + O2= 2H2O 负极(Pt)：2H2－ 4e-+ 4OH- = 4H2O 正极(Pt)：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-
放H2生 碱型
放O2生 酸型
用惰性电极电解电解质溶液的变化情况
类型
电极反应特点
实例
被电解 的物质
电解质 溶液的
浓度
PH
电解质 溶液复 原
阴极：2H＋+2e- ═H2↑
NaOH
水
电解 阳极：4OH―– 4e-
H2SO4
水
水型 ═O2↑+2 H2O
Na2SO4
水
增大 ↑
水
增大 ↓ 水
增大 — 水
电解电 电解质电离出的阴、离 解质 子分别在两极放电
电 失电子，化合价 阳极:
极 升高
M－ne－ ＝ Mn+
反
阴极:还原反应， 得电子，化合价
应 降低
阴极: Mn+ + ne－ ＝ M
阳极:Cu－2e－＝ Cu2+ （Zn－2e－ ＝ Zn2+ Fe－2e－ ＝ Fe2+等） 阴极:Cu2++2e－＝ Cu （Ag、Pt、Au成为 “阳极泥” ）
溶液
1.普通干电池总反应： Zn + 2MnO2 + 2NH4Cl ＝ 2MnOOH + ZnCl2 + 2NH3
负极(Zn)：Zn – 2e－ ＝ Zn2+ 正极(MnO2和C)：
2MnO2 + 2NH4+ + 2e－ ＝ 2MnOOH + 2NH3 表示方法：
(–)Zn│NH4Cl + ZnCl2│MnO2，C(+)
2H2O + O2 + 4e－＝4OH－
负极 反应
Fe － 2e－＝Fe2+
化学腐蚀和电化学腐蚀的比较
化学腐蚀
电化学腐蚀
条件
金属跟氧化性 不纯金属或合金跟电解 物质直接接触 质溶液及氧化剂接触
现象 无电流产生 有微弱电流产生
本质
金属被氧化的 较活泼的金属被氧化的
过程
过程
相互 关系
化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生
Zn
e 正极
Cu
电解池
还原反应:
氧化反应:
－ + 2H + +2e - = H2↑ 4OH– + 4e - = O2↑+2H2O
e 电源 e
C
C
阴极
阳极
阳极
（内电路）
H O+ H– SO4 2 –
阴极
（内电路）
H O+H– SO4 2 –
H2SO4溶液
H2SO4溶液
原电池
电解池
定义 化学能转变成电能的装置。 将电能转变成化学能的装置。
HCl CuCl2
电解质 电解质
减小 减小
↑ HCl ↑ CuCl2
放H2生
阴极：放出H2生成碱 阳极：电解质阴离子放
碱型
电
电解质 生成新 NaCl 和水 电解质
↑
HCl
放O2生
阳极：OH―放电生成酸 阴极：电解质阳离子放
酸型 电
CuSO4
电解质 和水 生成新
电解质
↓
CuO
练习 1. （2012·海南高考3）下列各组中，每种电解质溶
1. 氯碱工业反应原理
阴极：2H+ + 2e－＝H2 阳极：2Cl－－2e－＝Cl2 总反应：
2NaCl + 2H2O 电解 2NaOH + H2 + Cl2
2. 电镀池
阳极：镀层金属 阴极：待镀金属制品(镀件） 电镀液：含有镀层金属离子的电解质
3.电解精炼反应原理
粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等
Al
Cu
Al
Mg
浓硝酸 A
氢氧化
钠溶液 B
负极：Cu－2e－ ＝ Cu2+
A 正极：4H+ + 2NO3－ + 2e－ ＝ 2H2O + 2NO2
B
负极：2Al + 8OH－－6e－ ＝ 2AlO2－ + 4H2O 正极： 6H2O + 6e－ ＝ 6OH－ + 3H2
思考：写出下列原电池的电极反应式。
纯铜
粗铜
二 、电解池中离子的反应（放电）顺序
阳极:失电子，发生氧化反应
①当阳极为金属电极时，金属电极优先放电。(金属活动顺序表) ②当阳极为惰性电极时，常见阴离子放电顺序：
S2－＞SO32－＞I－>Br－＞Cl－＞OH－＞ 含氧酸根离子(NO3－、SO42－等）＞F－
阴极:得电子，发生还原反应，常见阳离子放电顺序：
河北省宣化县第一中学 栾春武
一、原电池、电解池原理
1.原电池：通过自发氧化还原反应把化学能转化为电能。 2.电解：连接电源，使电流通过电解质溶液在阴阳两极上被迫发 生非自发氧化还原反应，从而把电能转化为化学能。
原电池
氧化反应:
还原反应:
Zn-2e- = Zn2+
2H++2e - = H2↑
负极 e
的浓
改变
度
基本不变
基本不变
一、原电池原理的应用
化学电池： 1.普通锌锰电池 2.碱性锌锰电池 3.铅蓄电池 4.燃料电池
一次电池 二次电池
介质 电池反应： 2H2 +O2 = 2H2O
负极 酸性
正极
2H2 － 4e－＝ 4H＋ O2 + 4H＋ + 4e－ ＝ 4H2O
负极 碱性
正极
2H2 + 4OH－ － 4e－ ＝ 4H2O O2 + 2H2O + 4e－＝ 4OH－
液电解时只生成氢气和氧气的是
（ C）
A. HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B. NaOH、CuSO4、 H2SO4 C. NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D. NaBr、 H2SO4、 Ba(OH)2
解析：电解时只生成氢气和氧气，则电解质所含的阳 离子在金属活动性顺序表中铜之前，阴离子不能是简单 离子；电解HCl的方程式为：2HCl 电解 Cl2↑ + H2↑，A 选2C项uS错O；4 +电2H解2COuS电O解4溶C液u +的2方H2程SO式4为+ O：2↑，B选项错；电 解NaBr溶液的方程式为： 2NaBr + 2H2O 电解 2NaOH+H2↑+Br2，D选项错。
2. 碱性锌锰电池总反应：
Zn + 2MnO2+ 2H2O = 2MnOOH + Zn(OH)2
负极(Zn)： Zn + 2OH- －2e- ＝ Zn(OH)2 正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e-＝2MnOOH+2OH-
表示方法：(－) Zn│KOH│MnO2 (+)
放电过程总反应：
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) = 2PbSO4(s)+2H2O(l) 充电过程总反应：
2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq) ①放电过程 负极：氧化反应 Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s) 正极：还原反应
PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4 (s) +2H2O(l) ②充电过程 阴极(接电源负极)：还原反应 PbSO4(s)+2e- = Pb(s)+SO42-(aq) 阳极(接电源正极)：氧化反应 2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)
Fe
C
Fe
C
稀盐酸 A
氯化钠
B
溶液
负极：Fe－2e－ ＝ Fe2+
A 正极：2H+ + 2e－ ＝ H2 B 负极：Fe－2e－ ＝ Fe2+
正极： 2H2O + O2+ 4e－＝ 4OH－
钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较
析ห้องสมุดไป่ตู้腐蚀
吸氧腐蚀
条件 水膜酸性较强 水膜呈弱酸性或中性
正极 反应
2H+ + 2e－＝H2
的量之比3:1。用石墨做电极电解溶液时，根据反应产
物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述中不正确的是
A. 阴极析出氢气
（D）
B. 阳极先析出氯气后析出氧气
C. 电解最后阶段为电解水
D. 电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7
解析：设氯化钠的物质的量为3mol ，那么溶液中存 在3mol Na+、3Cl－mol、2H+ mol、1mol SO42－。在阴 极H+放电，在阳极Cl－放电，当电解完2molHCl（盐 酸）后，相当于再电解1molNaCl溶液，最后再电解 硫酸钠溶液，实际上是电解水。因此最后溶液的pH 大于7。
Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(由酸提供) ＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+(由水提供) ＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca+＞K+ (只在熔融状态下放电)
用惰性电极电解电解质溶液的变化情况
类型
电极反应特点
实例
被电解 的物质
电解质 溶液的
浓度
PH
电解质 溶液复 原
电解 水型
电解电 解质
解析：0.1mol Cu2(OH)2CO3分解可得0.2molCuO、 0.1molH2O和0.1molCO2相当于电解原溶液损耗 0.2molCuO和0.1molH2O，故转移电子的物质的量为： 2×0.2mol + 2×0.1mol＝0.6mol
点拨：出什么加什么就能恢复原状。
例题2
某溶液中含有两种溶质－－氯化钠和硫酸，它们的物质
电极反应的书写
①书写规律:原电池或电解池的两电极反应式之和即为总反应式； ②书写方法:总反应式减去一电极反应式即为另一个电极反应式。
对于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验； ③书写注意事项:一看电极材料;二看环境介质;三看附加条件与信息。 难点：燃料电池电极反应式的书写（如氢氧燃料电池）
可充电电池电极反应式的书写（铅蓄电池）
阳极(粗铜)：Cu－2e－ ＝ Cu2+
（Zn－2e－＝ Zn2+ Fe－2e－＝Fe 2+等）
阴极(精铜)： Cu2+ + 2e－ ＝ Cu
电解液：可溶性铜盐如CuSO4溶液 Zn2+、Ni2+等阳离子得电子能力小于Cu2+而留在电解 质溶液中，金属活动顺序排在Cu后的Ag、Pt、Au等 失电子能力小于Cu，以金属单质沉积于阳极，成为阳 极泥。
例题1
用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间 后，向所得的溶液中加入0.1 molCu2(OH)2CO3 后恰好恢 复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过
程中共转移电子的物质的量为( C )
A. 0.4 mol B. 0.5 mol C. 0.6 mol D. 0.8 mol
子移向正极得电子）
电子流向 负极
正极
①两电极接直流电源（两电极活 动性可相同，也可不同） ②电解质溶液或者熔融电解质 ③两电极必须插入电解质溶液中 形成闭合回路
阳极：电源正极相连 阴极：电源负极相连
阳极：发生氧化反应（电极或溶 液中的阴离子移向阳极失电子） 阴极：发生还原反应（溶液中的 阳离子移向阴极失电子）
电解计算
①.电子守恒法 O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－
②.pH值的计算
阴极上析出 1mol H2，表示有2 mol H+ 离子放电，则 溶液中增加2 mol OH－离子；若阳极上析出1molO2，表 示溶液中4 mol OH－离子放电，则溶液中增加4 mol H+ 离子。
电解原理的应用