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(共56张PPT)
专题1 化学反应与能量变化
第二单元 化学能与电能的转化
2.无盐桥的锌铜原电池的工作原理
3.有盐桥的锌铜原电池的工作原理
装置
示意图
现象 锌片逐渐溶解，铜片上有红色物质生成，电流表指针发生偏转
电极 Zn作负极 Cu作正极
电极
反应式
总反应式
电子流向 负极(Zn)经外电路流向正极(Cu)
离子迁
移方向 阳离子移向正极、阴离子移向负极(盐桥中Cl－移向ZnSO4溶液，
K＋移向CuSO4溶液)
盐桥
的作用 ①形成闭合回路；
②平衡两侧溶液的电荷，使溶液保持电中性；
③避免电极与电解质溶液直接接触，减少电流的衰减
溶液中不存在电子的移动，外电路中没有离子的移动，记忆口诀为“电子不下水，离子不上岸”。原电池输出电能的能力，取决于组成原电池的反应物的氧化还原能力。
2.二次电池
铅酸蓄电池是常见的二次电池，负极是Pb，正极是PbO2，电解质溶液是稀硫酸。放电时的电极反应如下：
可充电电池充电时原来的负极发生还原反应(生成原来消耗的物质)，即作阴极，连接电源的负极；同理，原来的正极连接电源的正极作阳极，简记为“负连负，正连正”。
3.燃料电池
(1)燃料电池
燃料电池是一种连续地将燃料和氧化剂的化学能直接转化为电能的化学电源。燃料电池工作时，燃料和氧化剂连续地由外部供给并在电极上进行反应，生成物不断地被排出，因此可以连续不断地提供电能。
(4)电解原理
电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是靠离子移动导电，即电子不通过电解质溶液。
电解原理的应用
1.电解饱和食盐水(氯碱工业)
氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开，目的是防止H2和Cl2混合发生爆炸，以及防止Cl2与阴极产生的NaOH反应。
2.电镀(以铁表面电镀铜为例)
项目 对应物质 电极反应式
阳极 镀层金属(Cu)
阴极 镀件(Fe)
电镀液 含镀层金属离子(Cu2＋)的电解质溶液(浓度不变)
电镀时镀层金属作阳极，镀件作阴极，含镀层金属阳离子的盐溶液作电解质溶液。电镀过程中电解质溶液的浓度不变。
3.电解精炼铜
类型 对应物质 电极反应式
阳极 粗铜(含Zn、Ni、
Ag、Au等杂质)
阴极 纯铜
电解质溶液 CuSO4溶液
(1)电解精炼铜时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不相等，电解质溶液的浓度减小。
(2)粗铜中不活泼的杂质(金属活动性顺序中位于铜之后的银、金等)，在阳极难以失去电子，当阳极上的铜失去电子变成离子之后，它们以金属单质的形式沉积于电解槽的底部，成为阳极泥。　
4.电冶金
利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属，如Na、Ca、Mg、Al等。
类型 总反应式 阳极、阴极反应式
冶炼钠
冶炼镁
冶炼铝
(3)设计原电池
把氧化还原反应分为氧化反应和还原反应两个半反应
确定电极材料及
电解质溶液 负极材料：Cu(化合价升高的物质)
正极材料：石墨或铂(金属活动性弱于Cu的物质)
电解质溶液：FeCl3溶液(化合价降低的物质)
装置示意图
或
设计原电池的过程中需要选择两极材料、电解质溶液、盐桥等。
(1)选择两极材料时，负极材料一般为在反应中失电子的物质，正极材料一般为活泼性弱于负极的金属或非金属导体。
(2)选择电解质溶液时，如不含盐桥，参与正极反应的为氧化剂；如含盐桥，负极溶液一般含负极金属离子。另外，有时电解质也可以是能传导某些离子的固态。
(3)画装置图时，须注明电极材料和溶液成分。同时，利用导线或盐桥，确保回路
闭合。
燃料电池电极反应式的书写方法
(1)燃料电池的总反应相当于燃料的燃烧，书写总反应式时，要注意产物与电解质溶液是否发生反应，若能反应，电解质溶液要写在总反应式中。
(2)电极的负极反应物一定是燃料，负极上燃料失电子发生氧化反应；正极反应物为O2，正极上O2得电子发生还原反应。
以CH3OH燃料电池为例：
电池类型 导电介质 反应式
酸性燃料电池 H＋
正极
负极
电池类型 导电介质 反应式
碱性燃
料电池 OH－
正极
负极
熔融碳酸盐燃料电池
正极
负极
电池类型 导电介质 反应式
固态氧化物燃料电池 O2－
正极
负极
图甲
图乙
图丙
燃料电池中燃料可能为H2、CH4、C2H5OH、CH3OCH3、CO、NH3等，正极通常为氧气或空气，负极的电极反应式不固定且相对复杂，而正极则相对固定，故可先写出总反应的离子方程式和正极的电极反应式，用总反应的离子方程式减去正极的电极反应式消去O2即可得到负极的电极反应式。
解答燃料电池题目的思维模型
电解池阴、阳极及产物判断
1.电解池的阴、阳极的判断方法
2.电解时放电顺序和电极产物的判断
(1)基本思路
金属活动性顺序中银以前的金属(含银)作电极时，由于金属本身可以参与阳极反应，称为金属电极或活泼电极(如Zn、Fe、Cu、Ag等)；金属活动性顺序中银以后的金属或非金属作电极时，称为惰性电极，主要有铂(Pt)、石墨等。
(2)离子放电顺序
①阴离子的放电顺序：
②阳离子的放电顺序：
解答电解类题目时首先判断阳极材料，确定是活性电极还是惰性电极，若为活泼电极，则电极材料本身失去电子生成金属阳离子，而溶液中所有阴离子不再放电；若为惰性电极，则按电解质溶液中阴离子的还原性顺序放电。电解池中阴、阳极的判断还可根据以下几个方面：
电解原理的应用
1.氯碱工业
项目 阳极 阴极
主要离子移动 Cl－和OH－移向阳极 Na＋透过阳离子交换膜移向阴极
电极反应式
结果 — OH－浓度越来越大，生成NaOH
装置的优点 ①能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2混合而引起爆炸；
②能避免Cl2和NaOH作用生成NaCl和NaClO而影响烧碱的质量
2.电镀池与电解精炼池的区别与联系
项目 电镀池 电解精炼池
应用 在某些金属表面镀上一层其他金属或合金 利用电解原理提纯金属
举例 以铁上镀铜为例 以电解精炼铜为例
阳极材料 纯铜 粗铜(含锌、银、金等杂质)
阴极材料 镀件 纯铜
阳极反应
阴极反应
电解质溶液及其变化 硫酸铜溶液保持不变 反应后硫酸铜溶液中混有Zn2＋等，
Cu2＋浓度减小
联系 电镀池和电解精炼池是特定条件下的电解池
电解原理应用中的易错点
(1)误认为氯碱工业中两个室中的原料均为饱和食盐水。氯碱工业中两极室放入的原料：阳极室是精制后的饱和食盐水；阴极室是稀NaOH溶液。
(2)误认为在金属活动性顺序表中排在氢前面的金属阳离子一定不能放电，如在镀件上镀锌，电解质溶液应是含Zn2＋的浓溶液，在阴极Zn2＋得电子生成Zn，而不是H＋放电。
(3)误认为粗铜精炼时，阴极增重与阳极减重相等。
如图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水的原理示意图(所用电极均为惰性电极，阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过)。下列说法不正确的是(　　)
A.从E口逸出的气体是H2
B.从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性
C.标准状况下每生成22.4 LCl2，便产生2 molNaOH
D.通电一段时间后加入适量盐酸可以使电解质溶液
恢复到通电前的浓度
D
“六点”突破电解原理应用类题目
(1)明确一个原理：电解原理。
(2)分清两个电极：阴极、阳极。
(3)剖析离子移动方向：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
(4)注意放电顺序。
(5)书写电极反应式，注意得失电子守恒。
(6)联系题干信息，正确判断产物。
有关电解的计算
1.有关电解计算的原则
(1)阳极失去的电子数等于阴极得到的电子数。
(2)串联电路中通过各电解池的电子总数相等。
(3)电源输出的电子总数和电解池中转移的电子总数相等。
2.有关电解计算的方法
如图所示，若电解5 min时，测得铜电极的质量增加2.16 g。
(1)电源中X极是　　　　(填“正”或“负”)极。
负　
铜极增重，说明银在铜极上析出，则铜极为阴极，X为负极。
(2)通电5 min时，B中共收集到224 mL(标准状况下)气体，溶液体积为200 mL(电解前后溶液的体积变化忽略不计)，则通电前c(CuSO4)＝　　　　　　。
0.025 mol·L－1
有关电解计算的步骤
(1)正确书写电极反应式(要注意阳极材料)。
(2)溶液中有多种离子共存时，要确定放电离子的先后顺序。
(3)最后根据得失电子守恒进行相关的计算。

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