1、1化學能與電能化學能與電能電解飽和食鹽水電解飽和食鹽水2內容講解內容講解一、電化學基本內容一、電化學基本內容1、定義：、定義：研究化學能與電能相互轉換的研究化學能與電能相互轉換的裝置、過程和效率的科學。裝置、過程和效率的科學。2、根據反應產物與電流的關系，電化學、根據反應產物與電流的關系，電化學反應過程（及其裝置）可以分為兩類：反應過程（及其裝置）可以分為兩類：產生電流的反應產生電流的反應借助電流發生的反應借助電流發生的反應：化學能轉換為電能：化學能轉換為電能：電能轉換為化學能：電能轉換為化學能3電解池電解池1.1.能量轉化能量轉化 能轉化為能轉化為 能能2.2.電極名稱電極名稱 3.3.電子

2、流向電子流向 極到極到 極極_極到極到 極極 3.3.電流方向電流方向 極到極到 極極_極到極到 極極 5.5.離子運動方離子運動方向向 陽離子陽離子 極，極，（記憶方法：（記憶方法： ）陰離子陰離子 極極. . （記憶方法：（記憶方法： ）化學化學電電陰極陰極陽極陽極負負正正負負正正陽陽陰陰陰極上有電子陰極上有電子陽極上缺電子陽極上缺電子陰陰陽陽陰陰陽陽4電解池電解池6.6.工工作作原原理理 陰極：電子陰極：電子 的一極，的一極， 電子，發生電子，發生 反反應應陽極：電子陽極：電子 的一極，的一極， 電子，發生電子，發生 反反應應7.7.構構成成條條件件 流入流入失去失去氧化氧化流出流出得到

3、得到還原還原兩電極插入兩電極插入電解質溶液電解質溶液或熔融的或熔融的電解質電解質形成閉合回路形成閉合回路有外加直流電源有外加直流電源有兩個電極有兩個電極5（一）電極的分類：（一）電極的分類：1、按照電源：、按照電源： 2、按照活潑性：、按照活潑性： 陽極陽極陰極陰極惰性電極：惰性電極：C、Pt、Au活性電極：活性電極： Ag及及Ag之前的金屬之前的金屬陽極：陽極： 離子，離子，陰極：陰極： 離子，離子，（二）放電順序：（二）放電順序：活性電極活性電極 S2- I- Br- Cl- OH- 含氧酸根含氧酸根 F-Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+活潑金屬陽離子活潑金屬

4、陽離子陽陽陰陰正常濃度時正常濃度時H+正常濃度小，正常濃度小，Fe2+、Zn2+濃度濃度一直保持很大時濃度濃度一直保持很大時62H+Cl Cl2 + H2 Cu2+2ClCu +Cl2 （三）電解的類型及電極反應式的書寫（三）電解的類型及電極反應式的書寫（寫出下列裝置的電極反應式、總反應式（寫出下列裝置的電極反應式、總反應式pH變化、復原方法）變化、復原方法）惰性電極：惰性電極：2Cl 2eCl22H+ +2e H2 2HCl Cl2 + H2 電解電解濃度：濃度：pH：復原：復原：減小減小增大增大HCl氣體氣體陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：電解電解2Cl 2eCl2Cu2+ +2e

5、 Cu CuCl2Cu +Cl2 電解電解陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：電解電解濃度：濃度：pH：減小減小增大增大復原：復原：CuCl2固體固體電解自身型電解自身型72NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 2Cl+2H2OCl2 + H2 + 2OH陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：2Cl 2eCl22H+ +2e H2 電解電解電解電解濃度：濃度：pH：減小減小增大增大復原：復原： HCl氣體氣體放氫生堿型放氫生堿型NaCl溶液換成溶液換成MgCl2溶液呢？溶液呢？陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：MgCl2+2H2OMg(OH）2+ Cl2 + H2 Mg

6、2+2Cl+2H2OCl2 + H2 + Mg（OH)22Cl 2eCl22H+ +2e H2 電解電解電解電解84AgNO3 +2H2O 4Ag+O2 +4HNO3 4Ag+ +2H2O 4Ag+O2 +4H+ 陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：4OH4e2H2O +O22Cu2+ +4e2Cu2CuSO4 +2H2O 2Cu+O2 +2H2SO4 2Cu2+ +2H2O 2Cu+O2 +4H+ 電解電解電解電解電解電解電解電解4OH4e2H2O +O24Ag+ +4e4Ag濃度：濃度：pH：減小減小減小減小復原：復原： CuO固體固體放氧生酸型

7、放氧生酸型濃度：濃度：pH：減小減小減小減小復原：復原： Ag2O固體固體94OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 2H2O O2 +2H2 電解電解陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：濃度：濃度：pH：增大增大不變不變復原：復原：H2O4OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 2H2O O2 +2H2 電解電解陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：濃度：濃度：pH：增大增大減小減小復原：復原：H2O4OH4e2H2O +O24H+ +4e2H2 2H2O O2 +2H2 電解電解陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：濃度：濃度：pH：增大增大增大增大復原：復原：H2O電

8、解水型電解水型10將以上裝置中的惰性電極換為將以上裝置中的惰性電極換為Cu電極？電極？如何快速改寫如何快速改寫?所有裝置的所有裝置的陽極陽極反應進改為：反應進改為： Cu 2e- = Cu2+ 陰極陰極反應不變反應不變總反應做相應的變化總反應做相應的變化:2、Cu+2H+ H2 + Cu2+ 電解電解7、 Cu+2H+ H2 + Cu2+ 電解電解3、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2電解電解1、無、無4、無、無5、Cu +2 Ag+ = Cu2+ + 2Ag電解電解6、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2電解電解8、Cu+2H2O H2 + Cu(OH)2電解電解11書寫步驟及注意

9、事項：書寫步驟及注意事項：1、看清電極材料、看清電極材料2、找出溶液中的陽離子和陰離子、找出溶液中的陽離子和陰離子3、根據、根據放電順序放電順序及及電極材料電極材料確定放電微粒確定放電微粒4、電極反應式一定為離子方程式：、電極反應式一定為離子方程式：不考慮不考慮放電微粒來源以及后續反應放電微粒來源以及后續反應5、總反應式：、總反應式：考慮考慮放電微粒的來源，滿足離子方程式的書寫規則放電微粒的來源，滿足離子方程式的書寫規則6、兩極相加、兩極相加不一定為總反應不一定為總反應7、總反應總反應寫條件：電解寫條件：電解12+ +- -OHOH- -NaNa+ +陰極陰極 陽極陽極電解飽和食鹽水電解飽和食

10、鹽水只允許陽離子通過只允許陽離子通過陽離子交換膜陽離子交換膜H2O+少量少量NaOH飽和飽和NaClNaOH溶液溶液淡鹽水淡鹽水H2Cl22Cl- - 2e- =Cl22H+2e- = H2H+從何來？從何來？131、電解飽和食鹽水、電解飽和食鹽水陰極材料：陰極材料： 電極反應：電極反應： 。 陽極材料陽極材料 ： 電極反應：電極反應： ?？偡磻嚎偡磻?。設備設備 。2H+2e- = H22Cl- - 2e- = Cl22NaCl+2H2O =2NaOH+Cl2+H2電解電解陽離子交換膜電解槽陽離子交換膜電解槽避免避免Cl2和和NaOH反應反應只允許陽離子自由通過只允許陽離子自由通過Ti

11、Fe 而阻止陰離子和氣體通過。而阻止陰離子和氣體通過。 （四）電解原理應用（四）電解原理應用氯堿工業氯堿工業14陽極陽極 放電，產生放電，產生 。開始時陰極區需要加入。開始時陰極區需要加入 。電解過程：電解過程：陰極陰極 放電，產生放電，產生 ，使，使 濃度增大，濃度增大，即陰極區產生即陰極區產生 。H+Cl-OH-H2Cl2NaOHH2開始時陰極區需要加入開始時陰極區需要加入 。H2O 少量少量NaOH增強導電性增強導電性NaCl溶液溶液NaCl精煉：精煉：電解過程中電解過程中Na+定向移向：定向移向： 。陰極陰極加入加入NaOH溶液溶液加入加入BaCl2溶液溶液加入加入Na2CO3溶液溶液

12、過濾過濾加入鹽酸加入鹽酸15用用 的原理在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程。的原理在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程。實質是實質是 .鍍層金屬作鍍層金屬作 極，鍍件作極，鍍件作 極，極，電鍍液電鍍液 。Fe上鍍上鍍Cu原理：原理： 作陰極，作陰極， ； 作陽極，作陽極， 。電鍍液的濃度在電鍍過程中電鍍液的濃度在電鍍過程中 。2、電鍍：、電鍍：電解電解稱為鍍件稱為鍍件稱為鍍層稱為鍍層陰陰陽陽含有含有鍍層金屬離子鍍層金屬離子的溶液的溶液FeCuCu2+ 2e- = Cu Cu2e- = Cu2+不變不變注意：注意： 離子濃度會影響放電順序離子濃度會影響放電順序當當FeFe2+2+、ZnZn2+2+

13、濃度一直保持很大時，將優先于濃度一直保持很大時，將優先于H H+ +放電放電從而實現鍍鐵、鍍鋅從而實現鍍鐵、鍍鋅鍍層金屬在陽極溶解然后在鍍件上析出鍍層金屬在陽極溶解然后在鍍件上析出16實質是用實質是用 原理，使粗金屬先原理，使粗金屬先 再再 的過程的過程精煉銅的原理：粗銅作精煉銅的原理：粗銅作 極，極， ； 精銅作精銅作 極，極， ； 電解液含有電解液含有 。比銅活動性強的雜質形成比銅活動性強的雜質形成 ， 比銅活動性弱的雜質形成比銅活動性弱的雜質形成 。3、精煉：、精煉：電解電解溶解溶解在純金屬上析出在純金屬上析出陰陰陽陽Cu2+ 2e- = Cu Cu2e- = Cu2+Cu2+陽極泥陽極

14、泥金屬陽離子進入溶液金屬陽離子進入溶液電解液的濃度在電解過程中電解液的濃度在電解過程中 。減小減小Fe、Zn等活潑金屬溶解時，析出等活潑金屬溶解時，析出Cu，使，使Cu2+濃度減小濃度減小17 2NaCl = 2Na+Cl24、活潑金屬的冶煉、活潑金屬的冶煉（1）制鈉：）制鈉：陽極：陽極：陰極：陰極：總反應：總反應：2Na+ + 2e = 2Na2Cl 2e = Cl2MgCl2 = Mg+Cl2（2）制鎂：）制鎂：注意注意:不用不用MgO， MgO熔點太高熔點太高陽極：陽極：陰極：陰極：Mg2+ + 2e = Mg2Cl 2e = Cl2（熔融）（熔融）（熔融）（熔融）電解電解電解電解2Al

15、2O3 = 4Al+3O2（3）制鋁：）制鋁：總反應：總反應：陽極：陽極：陰極：陰極：4Al3+ + 12e = 4Al6O2 12e = 3O2（熔融）（熔融）電解電解注意注意: 不用不用AlCl3，熔融熔融AlCl3不導電不導電18K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag電解法電解法還原法還原法熱分解法熱分解法不同金屬冶煉方法的選擇不同金屬冶煉方法的選擇K Ca Na Mg Al Zn Fe Sn Pb（H）Cu Hg Ag簡單，實用，節省的原則簡單，實用，節省的原則同一種金屬可能有不同的冶煉方法同一種金屬可能有不同的冶煉方法19M - ne- = Mn+六

16、、金屬的腐蝕六、金屬的腐蝕（一）金屬腐蝕：（一）金屬腐蝕： 1、定義：是指金屬或合金跟、定義：是指金屬或合金跟 發生發生氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。氧化還原反應而腐蝕損耗的過程。 接觸到的氣體或液體接觸到的氣體或液體2、本質：、本質： （ 反應）反應）氧化氧化3、類型：直接反應、類型：直接反應 腐蝕；原電池反應腐蝕；原電池反應 腐蝕腐蝕化學化學電化學電化學金屬與接觸到的金屬與接觸到的 （如（如 、 、 等）等）直接發生化學反應而引起的腐蝕。直接發生化學反應而引起的腐蝕。（二）化學腐蝕：（二）化學腐蝕：干燥的氧化劑干燥的氧化劑O2Cl2SO2201、定義：、定義：不純不純的金屬跟的金屬跟電解質

17、溶液電解質溶液接觸時，會發生接觸時，會發生 反反應，應， 的的金屬失去電子金屬失去電子而被而被 。如。如 在潮濕的空在潮濕的空氣中生銹。氣中生銹。2、類型：、類型：（三）電化學腐蝕：（三）電化學腐蝕：原電池原電池氧化氧化較活潑較活潑生鐵生鐵析氫腐蝕析氫腐蝕 吸氧腐蝕吸氧腐蝕 條件條件 水膜呈水膜呈水膜呈水膜呈負極（負極（FeFe）正極（正極（C C）總反應總反應較強酸性較強酸性中性、堿性、弱酸性中性、堿性、弱酸性2H+2e-H2O2 + 4e- + 2H2O 4 OH-Fe2e-Fe2+Fe2e-Fe2+Fe+2H+ Fe2+H22Fe+2H2Fe+2H2 2O+OO+O2 22Fe(OH)2

18、Fe(OH)2 24Fe(OH)4Fe(OH)2 2+2H+2H2 2O+OO+O2 2=4Fe(OH)=4Fe(OH)3 3FeFe2 2O O3 3 n nH H2 2O O（鐵銹鐵銹）21電化腐蝕電化腐蝕 化學腐蝕化學腐蝕 條件條件 不純金屬或合金不純金屬或合金與與 接觸接觸與與 直接接觸直接接觸 有無電流有無電流本質本質 聯系聯系 兩種腐蝕往往兩種腐蝕往往 發生，但發生，但 腐蝕更普遍，腐蝕更普遍，速度快，危害更重。速度快，危害更重。 3、化學腐蝕與電化學腐蝕的比較：、化學腐蝕與電化學腐蝕的比較：電解質溶液電解質溶液氧化劑氧化劑無無弱電流弱電流較活潑的金屬被氧化較活潑的金屬被氧化 金屬被氧化金屬