1.2化学能与电能的转化 第一课时 (课件） 2025-2026学年高二上学期化学苏教版选择性必修1

第二单元 化学能与电能的转化 原电池的工作原理 G 单液原电池： CuSO4 Cu Zn Zn2+ Zn2+ e- Cu2+ Cu2+ e- Cu Cu2+ SO42- 如何改进？ 电极材料与电解质溶液直接接触 工作时，锌和硫酸铜发生化学反应，电动势下降快 电压不稳 CuSO4溶液 缺点： 将氧化剂和还原剂分开 锌与硫酸铜不直接接触 双液原电池： Zn Cu A Cl- K+ 盐桥的作用？ 1、导电，形成闭合回路 2、提供离子，平衡电荷 二、原电池原理的应用： （1）比较金属的活动性强弱 （2）加快反应的速率 （3）设计原电池 ②确定电极材料 ①将反应拆成氧化反应和还原反应，作原电池的负极和正极 先确定负极材料（一般是对应的金属单质） 确定正极材料（没有负极活泼） ③确定电解质溶液 ④构成闭合回路 一般要能够与负极发生反应 三、原电池正、负极的判断方法： （5）电解质溶液内离子的定向移动 （4）电流方向或电子流动方向 （2）现象 （1）两极的材料 一般溶解的一极为负极 增重或有气泡放出的为正极 （3）两极的反应 氧化反应为负极 还原反应为正极 依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s) = Cu2＋(aq)＋2Ag(s) 设计的原电池如图所示。 请回答下列问题： (1)电极X的材料是________； 电解质溶液Y是___________； (2)银电极为电池的________极， 发生的电极反应为_________________ X电极上发生的电极反应为____________________________； (3)外电路中的电子是从_______电极流向________电极。 【练习1】 化学电源 原电池的电极反应式的书写步骤： （1）找出氧化还原反应，写出总反应方程式 （2）分析氧化剂还原剂，电子转移方向和数目 （3）分析溶液酸碱性，写出电极反应式 一次电池 1.普通锌锰干电池 负极 正极 电解质 负极 正极 电解质 2.碱性锌锰干电池 3.银锌纽扣电池 负极 正极 电解质 总反应为： 负极： 正极： ①结构：负极材料 ，正极材料 ，电解质溶液 1.铅蓄电池 三、二次电池 电池反应：Pb + PbO2 + 2H2SO4= 2PbSO4+ 2H2O 放电 负极: Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4 正极: PbO2+4H++SO42- + 2e- = PbSO4 +2H2O 阴极: 接电源负极 充电 PbSO4 =Pb+ SO42- 放电 阳极: 接电源正极 +2e- PbSO4 +2H2O = PbO2 + 4H++ SO42- -2e- 总反应：2PbSO4+ 2H2O = Pb + PbO2 + 2H2SO4 -2e- +2e- （1）氢氧燃料电池 电极材料: Pt或石墨制作的惰性电极 电解质溶液: 分为酸性溶液和碱性溶液 正极：O2＋4H+＋4e－=2H2O 当电解质溶液: 硫酸溶液 负极：2H2－4e－=4H+ 当电解质溶液: KOH溶液 正极： 负极：2H2＋4OH－－4e－=4H2O （2）甲醇燃料电池 碱性条件 化学方程式： 正极： 负极： 酸性条件 化学方程式： 正极： 负极： 熔融碳酸盐燃料电池，是由多孔陶瓷阴极、多孔陶瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的燃料电池。氢气和氧气以及熔融态碳酸盐形成的燃料电池。 （3）熔融碳酸盐燃料电池 H2－2e－ =H2O ＋CO2 ＋CO32- O2＋4e－ = ＋2CO2 2CO32- 负极： 正极： 写化学电池中电极反应式应注意的问题 （1）正确判断正负极，确定具体反应。 （2）确认产物是否能与电解质溶液反应 （3）书写电极反应的原则 ①加和性原则：两极反应相加得电池总反应式。 ②共存原则：碱性溶液中，不可能有CO2和H+；酸性溶液中，不可能有OH-。根据此原则，物质得失电子后在不同的电解质环境中所存在的形式不同。 第二单元 化学能与电能的转化 电解池的工作原理 构成条件 电极 阳极 与电源_______相连，发生_______反应 阴极 与电源_______相连，发生_______反应 离子流向 阴离子移向______；阳离子移向______ 电子流向 电源____极流向电解池____极 电解池____极流向电源____极 ①直流电源 ②两个电极 ③闭合回路 ④电解质溶液或熔融电解质 原电池负极 电子 电解池阴极 电解池阳极 电子 原电池正极 正极 氧化 负极 还原 阳极 阴极 C C 熔融NaCl e－ e－ Na+ Cl- 分析电解反应的一般思路 溶液中存在的离子 两极上的电极反应 离子的移动方向及放电顺序 判断电解池的阴、阳极 4 、电解质溶液中离子的放电顺序： 阴极：阳离子在阴极得电子，阳离子的氧化性强的先放电 常见阳离子的放电顺序如下： 阳极： ②为惰性电极(石墨、铂、金)时，电解液中阴离子失电子。阴离子的还原性强的先放电 ①为金属电极（铂金除外）时，金属材料优先失电子 用惰性电极电解电解质溶液规律 类型 溶液 电极反应特点 恢复方法 电解水型 电解电解质型 放H2生碱型 放O2生酸型 阴极： 4H+ +4e－＝ 2H2 ↑ 阳极： 4OH－ - 4e－＝ 2H2O+O2 ↑ 电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 阴极： 放出氢气生成碱 阳极：电解质阴离子放电 阴极：电解质阳离子放电 阳极： 放出氧气生成酸 活泼金属的含氧酸盐、含氧酸、强碱 不活泼金属无氧酸盐 活泼金属无氧酸/盐 不活泼金属含氧酸/盐 加水 加电解质 加对应无氧酸 加对应金属离子（离子氧化物或碳酸盐） 阳极：氧化反应 2Cl-－2e- = Cl2↑ 阴极：还原反应 2H2O + 2e- = 2OH- +H2↑ 2H2O + 2NaCl = H2↑ + Cl2↑ + 2NaOH 电解 NaCl溶液 一、氯碱工业 必须解决两个主要问题: (1)避免Cl2接触NaOH溶液反应,使产品不纯 (2)避免H2和Cl2混合，混合后遇火或强光爆炸 解决方法: 使用离子交换膜 － + Cl2 Cl— H2 Na+ H+ OH— 淡盐水 NaOH溶液 精制饱和NaCl溶液 H2O（含少量NaOH） 阳离子交换膜 阳 极 阴 极 阳极室 阴极室 阳离子交换膜电解槽 二、电镀 ⑴概念：应用电解在金属表面镀一层其它金属或合金 ⑵目的:增强金属抗腐蚀能力,增加美观和硬度 (3)电镀池结构 + 镀件 镀层金属 － 含镀层金属离子的盐溶液 (4)电镀特点 电镀液的组成及酸碱性保持不变 ⑴粗铜所含的杂质 Zn、Fe、Ni、Ag、Au等 CuSO4溶液 三、铜的电解精炼 Zn －2e－＝Zn2+ Fe－2e－＝Fe2+ Ni －2e－＝Ni2+ Cu－2e－＝Cu2+ 阳极： Au、Ag---阳极泥 Cu2+ +2e－＝Cu 下降 阴极--纯铜 精炼铜时，电解液中的Cu2＋浓度 化学腐蚀与电化腐蚀的比较 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 金属跟氧化剂 直接接触 不纯金属或合金 跟电解质溶液接触 现象 无电流产生 有微弱电流产生 本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化 联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍 若液面上升，则溶液呈 ， 发生 腐蚀,电极反应式为： 负极： , 正极： 。 1.如图, 水槽中试管内有一枚铁钉，放置数天观察： (2)若液面下降，则溶液呈 ， 发生 腐蚀，电极反应式为： 负极： ， 正极： 。 弱酸性或中性 吸氧 2Fe －4e－＝2Fe2+ O2+2H2O+4e－＝4OH－ 较强酸性 析氢 Fe － 2e－＝Fe2+ 2H++2e－＝H2↑ 金属腐蚀快慢的规律 1、同一金属腐蚀快慢规律 活动性不同的两金属，活动性差别越大，构成原电池时，活泼金属腐蚀越快 原电池负极引起的腐蚀 原电池正极引起的腐蚀 电解池阳极引起的腐蚀 电解池阴极引起的腐蚀 ＞ ＞ 自发的氧化还原反应 外界强加的电流，电子移动速度快 2、不同金属腐蚀快慢规律 金属的防护 1、金属表面覆盖保护层 原理：隔绝金属与外界空气、水、电解质溶液的接触 2、改变金属的内部组织结构： 　如将Cr、Ni等金属加进钢里制成合金钢（不锈钢） 3、电化学保护法——牺牲阳极的阴极保护法 原理：将被保护金属与比其更活泼的金属连接，被保护的金属做正极，不反应得到保护；而活泼金属作负极发生反应被腐蚀 4、电化学保护法——外加电流的阴极保护法 原理：通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，抑制钢铁发生失电子作用，从而被保护 常用于防止土壤、海水及河水中的金属设备的腐蚀。 规律：防腐措施由好到坏的顺序如下： 外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件 $