化學能與電能相互轉化

第三節(jié)化學反應與能量------化學能與電能的相互轉化mACuZn2+Cu2+SO42-SO42-ZnK+Cl-Zn2+mAZn-2e-=Zn2+Cu2++2e-=Cu離子通道離子庫外電路內電路—氧化反應鹽橋還原反應+負極正極雙液原電池的工作原理和意義1、雙液原電池由兩個半電池組成，每個半電池的電極與電解質溶液互不反應，電池反應的還原劑和氧化劑分別位于兩個半電池中，中間通過鹽橋連接形成閉合回路。2、電極反應：

負極（Zn）：Zn–2e-=Zn2+（氧化反應）正極（Cu）：Cu2++2e-=Cu（還原反應）3、電池反應：

Zn+Cu2+=Zn2++Cu4、外電路：電子由負極（Zn）→正極（Cu）電流由正極（Cu）→負極（Zn）內電路：陽離子移向正極（Cu），陰離子移向負極（Zn）5、鹽橋的作用：通過陰、陽離子的定向移動，在內電路形成電流回路而不斷電流。

6、意義：隨開隨用，并能長時間產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。原電池正、負極判斷“四角度”電解池原電池定義形成條件電極名稱電極反應電子流向離子移動方向能否自發(fā)進行將電能轉變成化學能的裝置將化學能轉變成電能的裝置①直流電源②兩個電極③電解質溶液或熔融電解質④形成閉合回路①活潑性不同的兩電極②電解質溶液或熔融態(tài)電解質③形成閉合回路④自發(fā)的氧化還原反應陽極：與電源正極相連陰極：與電源負極相連負極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬（或能導電的非金屬）陽極：氧化反應陰極：還原反應負極：氧化反應正極：還原反應電源負極→電解池陰極電解池陽極→電源正極負極→導線→正極陽離子移向陰極放電，陰離子移向陽極放電陽離子移向正極陰離子移向負極反應不能夠自發(fā)進行反應能夠自發(fā)進行電解CuCl2溶液碳棒用鑷子夾取KI-淀粉試紙濕潤后檢驗Cl2(不能用手直接拿)

e-e-e-e-e-e-電解池中離子和電子的移動方向

＋－Cl-Cu2+

H+OH-

Cl-電解放電順序：陰極：氧化性強的離子先得電子金屬越不活潑的對應陽離子氧化性越強，越容易得電子。金屬>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－(水)>NO3－>SO42－>F－

陽極：還原性強的離子先失電子Ag+>Hg2+>Cu2+>H+(水)>Pb2+>Fe2+>…>Na+>Ca2+>K+

當陽極是金屬電極（除鉑外）時，陽極金屬本身先放電，發(fā)生氧化反應。惰性電極電解的“四大類型”類型一電解水型實例電極反應特點電解質濃度pH電解質溶液復原NaOH陰極:4H++4e====2H2↑陽極:4OH--4e====2H2O+O2↑增大增大加水H2SO4增大減小加水Na2SO4增大不變加水類型二電解電解質型類型三放H2生堿型實例電極反應特點電解質濃度pH電解質溶液復原HCl電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電減小增大通氯化氫CuCl2減小加氯化銅實例電極反應特點電解質濃度pH電解質溶液復原NaCl陰極:H2O放H2生成堿陽極:電解質陰離子放電生成新電解質增大通氯化氫類型四放O2生酸型實例電極反應特點電解質濃度pH電解質溶液復原CuSO4陰極:電解質陽離子放電陽極:H2O放O2生成酸生成新電解質減小加氧化銅電鍍與精煉銅

CuSO4溶液鐵

銅電鍍精煉銅+粗銅純銅－CuSO4溶液

電鍍

精煉銅電極材料電解質溶液電極反應式濃度的變化陽極—鍍層金(Cu)陰極—待鍍金屬(Fe)含有鍍層金屬離子的電解質溶液陰極：Cu2++2e-→Cu陽極：Cu—2e-→Cu2+Cu2+

濃度不變陽極——粗銅(含少量Zn、Fe、Ag、Au等)陰極——精銅(純銅)CuSO4溶液陰極（精銅）：Cu2++2e-→Cu陽極(粗銅):Zn—2e-→Zn2+；Fe—2e-→Fe2+

Cu—2e-→Cu2+陽極泥：Ag、AuCu2+

濃度變小化學腐蝕與電化學腐蝕比較:化學腐蝕電化學腐蝕條件金屬跟非金屬單質或非電解質液體直接接觸不純金屬或合金跟電解質溶液接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生本質金屬被氧化較活潑金屬被氧化聯(lián)系兩者往往同時發(fā)生，電化腐蝕更普遍鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕比較Fe2O3·nH2O（鐵銹）通常兩種腐蝕同時存在，但以后者更普遍。析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜呈酸性。水膜呈中性或堿性或酸性很弱。電極反應負極Fe(-)Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正極C(+)2H++2e－=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-總反應:Fe+2H+==Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3聯(lián)系原理：形成原電池反應時，讓被保護金屬做正極（陰極），不反應，起到保護作用；而活潑金屬做負極（陽極），反應受到腐蝕。(1)犧牲陽極的陰極保護法3、電化學金屬的防腐1、直接隔離法：如：鍍鋅（電鍍）、涂防銹漆。2、改變本質(改變鋼鐵內部的組成和結構)：如：不銹鋼犧牲陽極的陰極保護法示意圖（2）外加電流的陰極保護法

將被保護金屬與另一附加電極作為電解池的兩個極，使被保護的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設備的腐蝕。下列各情況，在其中Fe片腐蝕由快到慢的順序是(5)(2)(1)(3)(4)下列裝置中四塊相同的Zn片，放置一段時間后腐蝕速率由慢到快的順序是(4)(2)(1)(3)金屬腐蝕的快慢判斷：電解原理引起的腐蝕﹥原電池原理引起的腐蝕﹥化學腐蝕﹥有防護措施的腐蝕化學電池的種類

一次電池（普通、堿性鋅錳干電池；鋅銀電池；鋰電池）

二次電池（充電電池、蓄電池）

燃料電池一、一次電池1、堿性鋅錳干電池：負極（鋅筒）：Zn—2e－＋2OH—＝Zn(OH)2正極（MnO2）：2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－電解質是KOH電池總反應為：Zn+2MnO2+2H2O＝Zn(OH)2+2MnOOH請寫出鋅銀電池的電極反應式二、二次電池鉛蓄電池：

負極（Pb）：Pb—2e－＋SO42—＝PbSO4正極（PbO2）：PbO2+2e-+4H++SO42—

＝PbSO4+2H2O電池總反應為：Pb＋PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O三、燃料電池1、氫氧燃料電池：（1）酸性電解質：負極：H2-2e-=2H+正極：1/2O2+2H++2e-=H2O總反應：H2+1/2O2=H2O（2）堿性電解質：負極：H2-2e-+2OH-=2H2O正極：1/2O2+H2O+2e-=2OH-總反應：H2+1/2O2=H2O2、甲烷燃料電池：一般是由O2作氧化劑，O2為正極反應物，發(fā)生還原反應?？扇嘉餅檫€原劑，所以可燃物為負極反應物，發(fā)生氧化反應。1、燃料電池在放電時發(fā)生的總反應和燃料燃燒時的總反應實質相同，但反應方程式不一定相同。如：甲烷燃料電池總反應和燃燒反應方程式：酸性介質時：CH4+2O2CO2+2H2OCH4+2O2CO2+2H2O（相同）堿性介質時：CH4+2O2+2OH-