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电化学教案

发布时间:2020-03-02 08:45:25 来源:范文大全 收藏本文 下载本文 手机版

原电池

1、定义:将化学能直接转变成电能的装置。

2、构成原电池的条件: ①电解质溶液 ②两个导体做电极

③形成闭合回路(或在溶液中接触) ④有能自发进行的氧化还原反应

3、原理

本质:氧化还原反应

4、原电池电极的判断

(1)由组成原电池的两极材料判断:一般来说,较活泼的或能和电解质溶液反应的金属为负极,较不活泼的金属或能导电的非金属为正极。但具体情况还要看电解质溶液,如镁、铝电极在稀硫酸在中构成原电池,镁为负极,铝为正极;但镁、铝电极在氢氧化钠溶液中形成原电池时,由于是铝和氢氧化钠溶液发生反应,失去电子,因此铝为负极,镁为正极。

(2)根据外电路电流的方向或电子的流向判断:在原电池的外电路,电流由正极流向负极,电子由负极流向正极。

(3)根据内电路离子的移动方向判断:在原电池电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。

(4)根据原电池两极发生的化学反应判断:原电池中,负极总是发生氧化反应,正极总是发生还原反应。因此可以根据总化学方程式中化合价的升降来判断。

(5)根据电极质量的变化判断:原电池工作后,若某一极质量增加,说明溶液中的阳离子在该电极得电子,该电极为正极,活泼性较弱;如果某一电极质量减轻,说明该电极溶解,电极为负极,活泼性较强。

(6)根据电极上产生的气体判断:原电池工作后,如果一电极上产生气体,通常是因为该电极发生了析出氢的反应,说明该电极为正极,活动性较弱。 (7)根据某电极附近pH的变化判断

A近的pH增大了,说明该电极为正极,金属活动性较弱。

5、盐桥

盐桥的作用仅仅是导电【相当于导线的作用】,将两个烧杯形成闭合回路,否则就相当于断开,而盐桥的导电是利用了其中的阴阳离子的定向移动。

锌铜电池,电解质溶液锌端硫酸锌,铜端硫酸铜,即两端不一样,所以产生电势差,于是,电子从负极Zn失去,沿着导线移向正极Cu,即外面的导线中,电子即负电荷从

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4.非金属或气体不导电,因此非金属元素在不同氧化值时构成的氧化还原电对作半电池时,需外加惰性导体(如铂或石墨等)做电极导体。其中,惰性导体不参与电极反应,只起导电(输送或接送电子)的作用,故称为“惰性”电极。

按上述规定,Cu-Zn原电池可用如下电池符号表示:

(-)Zn(s)∣Zn2+ (C)‖Cu2+ (C)∣ Cu(s) (+)

理论上,任何氧化还原反应都可以设计成原电池,例如反应:

Cl2+ 2I- ═ 2Cl- +I2

此反应可分解为两个半电池反应:

负极:2I- ═ I2+ 2e- (氧化反应)

正极:Cl2+2e-═ 2Cl- (还原反应)

该原电池的符号为:

(-)Pt∣ I2(s)∣I- (C)‖Cl- (C)∣C2(PCL2) ∣Pt(+)

8、常见的原电池

(1)一次电池 ①碱性锌锰电池

构成:负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH 工作原理:负极 Zn+2OH—-2e-=Zn(OH)2;正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH- 总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=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钮扣式电池(银锌电池) 锌银电池的负极是Zn,正极是Ag20,电解质是KOH,总反应方程式:Zn+Ag20=2Ag+ZnO 特点:此种电池比能量大,电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电。

③锂电池

锂电池用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。

锂电池的主要反应为:负极:8Li-8e—=8Li+ ;正极:3SOC12+8e—=SO32-+2S+6Cl—

总反应式为:8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S 特点:锂电池是一种高能电池,质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。

- 3负极:2CH3OH +16OH--12e-=2CO32-+12H2O; 正极:3O2+6H2O+12e-=12OH- 总反应方程式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O

9、原电池的应用

1)制作干电池、蓄电池、高能电池;

(2)比较金属腐蚀的快慢(负极金属先被腐蚀); (3)防护金属腐蚀(被保护的金属作正极); (4)比较反应速率(如粗锌与稀硫酸反应比纯锌快); (5)比较金属活动性强弱(被溶解的负极金属较活泼);

(6)判断溶液pH变化(如发生吸氧腐蚀时,因有正极反应O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-,使溶液pH值升高,正极附近溶液能使酚酞变红)。

(7) 根据电池反应判断新的化学电源的变化,(方法是先分析电池反应中有关物质化合价变化,确定原电池正极和负极,然后根据两极变化分析判断其它指定性质的变化)。

电解池

1.电解原理

定义: 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解.借助于电流引起氧化还原反应的装置,也就是把电能转变为化学能的装置,叫做电解池或电解槽(池). 构成电解池(电解槽)的条件: (1)有外加直流电源.

(2)有电解质溶液或熔融的离子化合物.

(3)有两个电极(材料为金属或石墨两极材料可相同或不同): 阴极:与直流电源的负极直接相连的一极. 阳极:与直流电源的正极直接相连的一极. (4)两个电极要与电解质溶液接触并形成回路.

注意

电解池的阴、阳极完全由外加直流电源的负、正极确定,与电极材料本身的性质无关.而原电池的正、负极则由构成电极材料本身的性质决定.

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物质类别含氧酸强碱活泼金属的含氧酸盐无氧酸不活泼金属的无氧酸盐活泼金属的无氧酸盐不活泼金属的含氧酸盐实例H2SO4 NaOHNa2SO4HClCuCl2NaClCuSO4 电极反应pH变化电解类型电解水型(加水还原)阳极:4OH—-4e—=O2↑+2H2O减小增大不变阴极:4H++4e—=2H2↑阳极2Cl—-2e—=Cl2↑阴极:4H++4e—=2H2↑阳极2Cl—-2e-=Cl2↑阴极:Cu2++2e—=Cu阳极2Cl—-2e—= Cl2↑阴极:2H2O+2e—=H2↑+2OH-阳极:4OH—-4e—=O2↑+2H2O阴极:2Cu2++4e—=2Cu增大分解电解质型增大(加电解质还原)增大放氢生碱型减小放氧生酸型(加CuO还原)(加HCl还原)

一、金属的腐蚀 金属腐蚀是金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属腐蚀一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀两类。

1.化学腐蚀 金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀,这种腐蚀的速率随着温度的升高而加快。

2.电化学腐蚀 不纯的金属接触电解质溶液时,会发生原电池反应,较活泼的金属失去电子而被氧化所引起的腐蚀。

二、电化学腐蚀的分类 以铁的腐蚀为例 (1)析氢腐蚀 (酸性较强的溶液) 负极: Fe4e- = 2Fe2+ 正极: O2 + 2H2O + 4e-= 4OH- 总方程式:2Fe+ O2 +2 H2O =2Fe(OH)2 进一步反应:4Fe(OH)2 +O2 + 2H2O = 4 Fe(OH)3

三、金属的防护

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