電化學(xué)裝置設(shè)計

電化學(xué)裝置設(shè)計第1頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月專題設(shè)計主講彭國輝

電化學(xué)裝置設(shè)計與電池反應(yīng)第2頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月專題設(shè)計依據(jù)：

《理綜考試說明》考試目標(biāo)4：對自然科學(xué)基礎(chǔ)知識應(yīng)用能力之（2），了解自然科學(xué)知識在人類生活與社會發(fā)展中的應(yīng)用中特別指出了“化學(xué)中的原電池概念為化學(xué)電源的開發(fā)提供理論依據(jù)”?？荚嚹繕?biāo)2：設(shè)計與完成實驗?zāi)芰χ?）根據(jù)要求設(shè)計簡單的實驗方案。第3頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月一、電池反應(yīng)分析：例1：美國的“阿波羅”宇宙飛船使用的氫氧燃料電池，電解質(zhì)是氫氧化鉀，寫出工作時的電極反應(yīng)與電池反應(yīng)。解：電池反應(yīng)：2H2+O2=2H2O還原過程：O2

→O將其設(shè)計成電池的正極

電極反應(yīng)為：（+）O2+2H2O+4e=4OH-氧化過程：H2→H將其設(shè)計成電池的負(fù)極

電極反應(yīng)為：（-）2H2-4e+4OH-=4H2O

-2

+1第4頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月總結(jié)一：燃料電池及較復(fù)雜的原電池與電解池,先寫電池反應(yīng)，后寫電極反應(yīng)。將電池反應(yīng)減去其中的一個較易寫的電極反應(yīng)，得到另一個較復(fù)雜的電極反應(yīng)。要注意所生成的物質(zhì)或離子能否和電解質(zhì)溶液中的某些離子反應(yīng)，以及注意離子對應(yīng)。練習(xí)1：我國發(fā)射的“神舟號”宇宙飛船使用了比氫氧燃料電池效率更高的甲烷燃料電池裝置示意圖如下：1、寫出電極反應(yīng)。2、分析兩極的PH值變化。3、指出磁場的方向。KOHO2CH4第5頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月1、電池反應(yīng)：CH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O

正極：O2+2H2O+4e=4OH-

負(fù)極：CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O2、隨著反應(yīng)的不斷進(jìn)行，正極周圍PH值逐漸升高，負(fù)極周圍PH值逐漸降低。3、磁力線圓內(nèi)由外指向里,圓外由里指向外。KOHO2CH4+++++++第6頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)2：用Li2CO3、Na2CO3

為熔融鹽混合物為電解質(zhì)，一氧化碳為負(fù)極（有時又稱陽極）燃?xì)?，空氣與CO2的混和氣作為正極（有時又稱陰極）助燃?xì)?，制得?50℃下工作的燃料電池。完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2CO32-－4e4CO2正極反應(yīng)式：電池總反應(yīng)式：O2+2CO2+4e=2CO32-2CO+O2=2CO2第7頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月二、電化學(xué)裝置的設(shè)計例2、下列反應(yīng)能設(shè)計成原電池的是（）總結(jié)二：原電池可根據(jù)一個反應(yīng)開始以后能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)設(shè)計，將氧化反應(yīng)設(shè)計成電池的負(fù)極，還原反應(yīng)設(shè)計成電池的正極，而設(shè)計出一個電解池則可將一個難以發(fā)生的氧化還原反應(yīng)而進(jìn)行。C、2Cl+2HOCl↑+H↑+2OH-222-E、Cu+2HOCu(OH)↓+H↑222A、Ag＋ClAgCl↓+--K、PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2OI、CO2+2OHCO3+H2O2－B、Zn＋CuCu+Zn2+2+D、2Fe+Fe3Fe3+2+F、2H+O2HO222G、2Fe+O+3HO2Fe(OH)223-H、Cl2+2Fe2Cl+2Fe2+3+BDFGHK第8頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月例3:從例2中選取D、F、K設(shè)計成原電池，要求畫出裝置示意圖，指出正負(fù)極及其電極材料和選用的電解質(zhì)。AAA電極材料（-）FeCPb

電解質(zhì)FeCl3KOHH2SO4(+)CCPbO2第9頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月

總結(jié)三：電池中的氧化劑與還原劑的狀態(tài)分別為：固固固氣氣液固液氣氣液液電極一般是固體，但在電極上反應(yīng)的物質(zhì)不一定是固體。⑴如果參加反應(yīng)的物質(zhì)為固體就選其為電極。⑵如果參加反應(yīng)的物質(zhì)不是固體，若生成物中有固體，則選生成物或惰性物質(zhì)為電極（石墨或鉑）。電極的選擇規(guī)律為：電解質(zhì)的選擇規(guī)律為：如果反應(yīng)物中有離子,則選其對應(yīng)的電解質(zhì),若無,則選生成物中離子對應(yīng)的電解質(zhì)。第10頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)３：將下列三個反應(yīng)設(shè)計成原電池，畫出裝置圖，并指出電極材料與電解質(zhì)溶液。A、Zn＋CuCu+Zn2+2+B、2Fe+O+3HO2Fe(OH)223C、Cl2+2Fe2Cl+2Fe2+3+第11頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)４：德國人哈伯發(fā)明了合成氨技術(shù)而獲得1918年諾貝爾化學(xué)獎，但該方法須在高溫高壓催化劑，否則難以自發(fā)進(jìn)行。2000年希臘化學(xué)家斯佳在《科學(xué)》雜志上公布了他的新發(fā)明在常壓下把氫氣與氮氣通入一加熱到570℃的電解池（如圖）氫氮在電極上合成氨，而且轉(zhuǎn)化率高于哈伯法的五倍，達(dá)到80%.三、思維拓展：電解池電極反應(yīng)的書寫。

該電解池采用了能傳導(dǎo)某種離子（H+、Li+、F-、O2-

）的固體復(fù)合氧化物為電解質(zhì)（簡稱SCY），吸附在SCY內(nèi)外側(cè)表面的金屬鈀多孔多晶薄膜為電極。寫出上文中電解池的陰陽極反應(yīng)式和電解池總反應(yīng)式。固體復(fù)合氧化物第12頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月答案：電解反應(yīng)N2+3H2=2NH3陽極：3H2-6e=6H+陰極：N2+6H++6e=2NH3第13頁，課件共15頁，創(chuàng)作于2023年2月練習(xí)５、如圖所示，一金屬桿ab在兩水平平行的軌道之間做勻速運動，其速度大小為1m/s，導(dǎo)軌電阻不計，導(dǎo)軌間的寬度為1m，其間有一堅直向上的勻強(qiáng)磁場，磁感應(yīng)強(qiáng)度B=1T?，F(xiàn)用導(dǎo)線與插入電解槽中兩惰性電極A、B相連，回路的總電阻為1Ω，電解液為CuSO4。問：