1、选修四 化学反应原理,专题一 化学反应与能量变化,第二单元 化学能与电能的转化,电解池的工作原理与应用,你知道吗？,工业上分别以氯化钠和氧化铝为原料生产金属钠和金属铝。你知道工业生产中是如何实现此过程的吗？P 17,电解熔融氯化钠,完成P17交流与讨论,阴极,阳极,氯 气,钠,熔融NaCl,通电前：分析熔融电解质中的离子情况阳离子：阴离子：,通电后：（必须直流电）,Na+,Cl-,交流与讨论1：,做无规则运动,钠离子和氯离子做定向移动，,钠离子移向阴极附近， 氯离子移向阳极附近.,交流与讨论2：,电解池中离子和电子的移动方向,Cl-,Na+,Cl-,使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原
2、反应的过程。,电解池: 把电能转化为化学能的装置.,(1)外加直流电源 (2)与电源相连的两个电极：接电源正极的为阳极，发生氧化反应接电源负极的为阴极，发生还原反应 (3)电解质溶液或熔化的电解质,电解:,构成条件:,电解过程不仅可以在熔融电解质中进行， 也可以在电解质溶液中进行。,活动与探究,现象：阳极：有气泡，有刺激性气味，并能使 湿润的KI-淀 粉试纸变蓝（Cl2),阴极：碳棒上有一层红色的铜析出,活动与探究,通电前：分析电解质溶液中的离子情况阳离子：H+、Cu2+阴离子：OH-、Cl- 做无规则运动,通电后：（必须直流电） （1）确定电极名称： (与电极材料无关)阳极（接电源正极）阴极
3、（接电源负极）,阳离子：Cu2+H+ 阴离子：Cl-OH-,Cu2+、H+,Cl-、OH-,（2）判断离子的放电顺序：,（3）判断电极产物并书写电极反应: 阳离子移向阴极放电， 阴离子移向阳极放电,（4）分析电解质溶液的变化情况：,氯化铜溶液浓度降低,离子放电顺序：,活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液，阴离子不容易在电极上放电。用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时：溶液中阴离子的放电顺序（由难到易）是：,S 2-SO32-I -Br -Cl -OH -NO3 -SO42-(等含氧酸根离子）F-,Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+) Al3+
4、Mg2+Na+Ca+K+,无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上放电顺序是：,阳极：,阴极:,练习2：分析以惰性电极电解下列溶液的电极反应。 （）硝酸银溶液 （）氯化钠溶液 （）稀硫酸 （）氢氧化钠溶液,第二课时,问题解决,分析下图，哪些是原电池 哪些是电解池,1、3、5,6、7,【原电池与电解池的比较】,整理与归纳：,负极 ：氧化反应,正极 ：还原反应,阳极 ：氧化反应,阴极 ：还原反应,电极反应,形成条件,举例说明,能量转换,电子流向,化学能转化为电能,电能转化为化学能,铜锌原电池； 氢氧燃料电池,氯碱工业； 电镀,阳极流出；阴极流入,装置举
5、例,两个电极;电解质;闭合回路;一般能自发进行氧化还原反应,电源;两个电极;电解质,Cl2,Cl2,Cl,H2,H+,OH,淡盐水,NaOH溶液,精制饱和NaCl溶液,H2O（含少量NaOH）,离子交换膜,阳极室,阴极室,a、防止氢气和氯气混合而引起爆炸； b、避免氯气和氢氧化钠反应生成 ，而影响氢氧化钠的产量,电解原理的重要应用,电解饱和食盐水,1、定义：,利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或是合金的过程。,2、装置,阳极：,Age- = Ag +,阴极：,Ag + e- = Ag,3、电镀材料的选择： 阴极镀件 阳极镀层金属 电镀液含有镀层金属离子的溶液,4、电镀的结果，电镀液
6、的浓度保持不变,电解原理的重要应用,电镀银,电镀液,Ag,阳极,阴极,+,-,纯铜,粗铜,电解液 (CuSO4溶液),阴极： Cu2+ + 2e- = Cu （还原反应） 阳极： Cu 2e- = Cu2+ （氧化反应）,特征,纯铜作阴极，粗铜作阳极 阳极主要金属与电解质中的阳离子相同 电解液CuSO4的浓度基本不变,精炼铜,阳极,阴极,电解质Al2O3 Na3AlF3,碳块,阴极： 4Al3+ + 12e- = 4Al,阳极： 6O2- - 12e- = 3O2,铝的冶炼,铝,【原电池与电解池的结合】,小结,电解池 将电能转化为化学能的装置 阳极：与外接电源的正极相联 阴极：与外接电源的负极
7、相联 惰性电极 阳极：阴离子放电（S2-、I、Br、Cl、OH） 阴极：阳离子放（Ag+、 Fe3+、 Cu2+、Fe2+、 Zn2+） 非惰性电极 阳极自身放电,阴极：4H+4e- =2H2 ,阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2,总反应式：,（2）盐酸,阴极：2H+ + 2e- = H2 ,阳极：2Cl- - 2e- = Cl2,总反应式：,(1)稀硫酸,（3）AgNO3溶液,4Ag+ + 4e- = 4Ag,4OH - 4e- = 2H2O + O2 ,阴极： 2Cu2+ + 4e- = 2Cu,阳极： 4OH- - 4e - = 2H2O + O2 ,（4）CuSO4溶液
8、,2Cl- - 2e- = Cl2 ,2H+ + 2e- = H2,（5）氯化钾溶液,阴极：4H+4e- =2H2 ,阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2,总反应式：,（6）Na2SO4溶液,(7)NaOH溶液,阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2,阴极：4H+4e- =2H2 ,总反应式：,专题1 化学反应与能量变化,第一单元 化学反应的热效应 化学反应的焓变,一、反应热 焓变,化学反应过程中,当反应物和生成物具有相同温度时,所吸收或放出的热量称为化学反应的反应热.,符号： H ，单位：kJ/mol 或 kJmol-1,在恒温、恒压的条件下，化学反应过程中吸收或释
9、放的热量称为反应的焓变,吸热反应,生成物,反应物,能量,图1,反应过程中能量变化曲线图：,生成物,图2,反应物,能量,放热反应,规 律: （ E反:反应物的能量之和E生:生成物的能量之和）,(1)若E反 E生，,(2)若E反 E生，,放出能量 放热反应,吸收能量 吸热反应,反应热：H = E生- E反吸热反应:H 0或者值为“+”放热反应:H 0或者值为“-”,吸热反应,放热反应,化学反应中 热量的反应,化学反应中 热量的反应,反 应,吸收,放出,常见的放热反应和吸热反应,放热反应,吸热反应,燃料的燃烧 中和反应 金属与酸 大多数化合反应,C+CO2 , H2+CuO C+H2O Ba(OH)
10、2.8H2O+NH4Cl CaCO3高温分解 大多数分解反应,问题探究：从本质上分析化学反应为什么伴随能量的变化,化学反应的本质是什么？,化学键的断裂和形成,旧键断裂需要 能量，新键形成会 能量。,放 出,吸 收,结论：一个化学反应是放热还是吸热取决于,取决于所有断键吸收的总能量与所有形成新键放出的总能量的相对大小,小结：,H=E（生成物）- E（反应物）,H=反应物键能 - 生成物键能,能够表示化学反应热效应的化学方程式应怎样书写？下面我们来讨论和研究,能够表示反应热的化学方程式,二、热化学方程式,交流与讨论：1.书本第二页2.书本第三页,结合所学知识总结： 热化学方程式书写的步骤与意义,1
11、.书写步骤,(1)写出化学方程式 (2)注明反应物和生成物的状态 (3)标明焓变H (注意单位和+、-） 要注明反应的温度和压强（中学一般不注明,为一个大气压，25 0C）,写出下列反应的热化学方程式：,1.已知在1105Pa，298K条件下，2mol氢气燃烧生成水蒸气放出484kJ热量，,2.已知在25、101kPa下，1g C8H18 (辛烷)燃烧生成二氧化碳和液态水时放出48.40kJ 热量。,2H2（g）O2（g）2H2O（ g ）；H484kJmol1,C8H18(l)+25/2O2(g)=8CO2(g) +9H2O(l) H= - 5518kJmol -1,3.46g C2H5OH
12、 (l)完全 燃烧生成CO2 (g) 和H2O (l) ，放出1366.8KJ热量。,C2H5OH (l) + 3O2(g)= 2CO2(g) +3H2O(l) H= - 1366.8KJmol -1,已知键能: NN 946KJ/mol, H-H 436KJ/mol, H-N 391KJ/mol，写出合成氨反应的热化学方程式。,书写热化学方程式注意事项: (1)反应物和生成物要标明其聚集状态，用g、l、s分别代表气态、液态、固态。 (2)H 标明恒压、恒温条件下反应放出或吸收的热量，放热为负，吸热为正。 (3)方程式中各物质的计量数不表示分子个数，只表示物质的量，可是整数或分数。 (4)对于
13、相同物质的反应，当化学计量数不同时，其H 也不同，即H 的值与计量数成正比。,书写热化学方程式注意事项: (5)当化学反应逆向进行时, H数值不变,但符号相反. (6)可逆反应中的H数值是指该反应完全进行时的数值.,2.热化学方程式的意义,质量能,1）表示什么物质参加反应，结 果生成什么物质,2）反应物和生成物之间的质量比、物质的量比,3）反应物完全变成生成物后所放出或吸收的热量。,1、下列说法不正确的是 ( ) A、化学反应除了生成新物质外，还伴随着能量的变化 B、放热反应不需要加热即可发生 C、需要加热条件的化学反应都是吸热反应 D、化学反应是吸热还是放热决定于生成物具有的总能量和反应物具
14、有的总能量 、分解反应肯定是吸热反应 、物质燃烧放出热量,CE,巩固练习：,2、氢气在氧气中燃烧产生蓝色火焰，已知 破坏1molHH键消耗的能量为Q1kJ， 破坏1molO = O键消耗的能量为Q2kJ， 形成1molHO键释放的能量为Q3kJ。 下列关系式中正确的是（ ）A. 2Q1 + Q2 4Q3 B. 2Q1 + Q2 4Q3 C. Q1 + Q2 Q3 D. Q1 + Q2 = Q3,B,3、在同温同压下，下列各组热化学方程式中Q2Q1的是 （ ） A.H2(g)+Cl2(g)=2HCl(g); H=-Q11/2H2(g)+1/2Cl2(g)=HCl(g);H=-Q2 B.C(s)+
15、1/2O2(g)=CO (g); H=-Q1C(s)+O2(g)=CO2 (g); H=-Q2 C.2H2(g)+O2(g)=2H2O(l); H=-Q12H2(g)+O2(g)=2H2O(g); H=-Q2 D.S(g)+O2(g)=SO2 (g); H=-Q1S(s)+O2(g)=SO2 (g); H=-Q2,B,4、 1mol C与1mol 水蒸气反应生成1mol CO 和1mol H2，需要吸收 131.5 kJ的热量。写出此反应的热化学方程式。,C,6、已知 （1）H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( g ) H1 = a kJ/mol （2）2H2( g )O2 ( g
16、 ) 2H2O ( g ) H2 = b kJ/mol （3） H2( g )1/2O2 ( g ) H2O ( l ) H3 = c kJ/mol （4） 2H2( g )O2 ( g ) 2H2O ( l ) H4 = d kJ/mol 则a、b、c、d的关系正确的是 。 A、ad0 C、2a=b0,C,反应热的测量与计算,在稀溶液中，酸和碱发生中和反应而生成1mol水时放出的热量。研究条件：稀溶液 反应物：酸与碱生成物及其物质的量：1mol放出的热量：57.3kJ/mol,注：强酸与弱碱反应，强碱与弱酸、弱酸和弱碱反应生成1molH2O放出的热小于57.3KJ/mol,1、中和热：,2、
17、中和热的测定,实验药品：,0.50 mol/L和0.50 mol/L的盐酸和0.50 mol/L和0.50 mol/L的氢氧化钠溶液,实验仪器：简易量热计,实验原理：,(4)实验步骤：,1.组装量热器 在大烧杯底部垫泡沫塑料 （或纸条），使放入的小烧杯杯口与大烧杯杯口相平。然后再在大、小烧杯之间填满碎泡沫塑料（或纸条），大烧杯上用泡沫塑料板（或硬纸板）作盖板，在板中间开两个小孔，正好使温度计和环形玻璃搅拌棒通过，如上图所示。,用一个量筒最取50 mL 0.50 mol/L盐酸，倒入小烧杯中，并用温度计测量盐酸的温度，记入下表。然后把温度计上的酸用水冲洗干净。,2 药品取用,用另一个量筒量取50
18、 mL 0.55 mol/LNaOH溶液，并用温度计测量NaOH溶液的温度，记入下表。,把量筒中的NaOH溶液迅速倒入量热计（注意不要洒到外面）。立即盖上盖板,用环形玻璃搅拌棒轻轻搅动溶液，并准确读取混合溶液的最高温度，记为终止温度，记入下表。,3 酸碱混合,4 数据处理,5 重复以上实验两次,议一议,你所测得的数据是否为57.4 kJ/mol， 若不是，分析产生误差的原因,6 可能的原因有：,1.量取溶液的体积有误差,2药品的选用不当引起的误差,3实验过程中有液体洒在外面。,4.混合酸、碱溶液时，动作缓慢，导致实验误差,5.隔热操作不到位，致使实验过程中热量损失而导致误差,6.测了酸后的温度
19、计未用水清洗而便立即去测碱的温度，致使热量损失而引起误差。,问题探究,1、大、小烧杯放置时，为何要使两杯口相平？填碎纸条的作用是什么？,减少热量损失,2、酸、碱混合时，为何要把量筒中的NaOH溶液一次倒入小烧杯而不能缓缓倒入？,问题探究,减少热量损失,3、实验中能否用环形铜丝搅拌棒代替环形玻璃搅拌棒？为什么？,问题探究,不能。因为铜丝易导热，使热量损失较大,问题探究,4、有人建议用50mL0.55mol/LNaOH进行上述实验，测得的中和热数值会更加准确。为什么？,可以保证盐酸完全反应。 使测得的热量更加准确。,问题探究,4、判断下列实验操作对中和热测定的数值有如何影响？填变大变小或者不变。,
20、大烧杯上没有盖硬纸板 用相同浓度和体积的氨水代替NaOH溶液进行实验 用相同浓度和体积的醋酸代替稀盐酸溶液 进行实验 实验中改用60 mL 0.50 mol/L盐酸跟50 mL 0.55 mol/L NaOH溶液进行实验,变 小,变 小,变 小,不 变,1、为了减小误差。某同学在实验中两次测定中和热。第一次是用50 mL 0.50 mol/L的盐酸和50 mL 0.50 mol/L氢氧化钠，第二次是用100 mL 0.50 mol/L的盐酸和100 mL 0.50mol/L的NaOH溶液。请你预测该同学两次测得的中和热结果 （相等或者不相等）。,概念辨析,相 等,概念辨析,2、若将1L1mol
21、/LNaOH溶液中加入稀醋酸、浓硫酸、稀硝酸，恰好完全反应时的热效应分别为H1、H2 、H3 ；则三者的大小 关系为 。,H1 H3 H2,讨论：是不是任一反应的反应热均能直接测出?,如何测出这个反应的反应热： C(s)+1/2O2(g)=CO(g) ；H1=?,CO(g)+1/2O2(g)= CO2(g) H2=-283.0kJ/mol C(s)+O2(g)=CO2(g) H3=-393.5kJ/mol, + = ,则H1 + H2 =H3H1 =H3- H2 =-393.5kJ/mol+ 283.0kJ/mol=-110.5kJ/mol,应用了什么规律？,盖斯定律？,不管化学反应是一步完成
22、或分几步完成，其反应热是相同的。化学反应的焓变（H）只与反应体系的始态和终态有关，而与反应的途径无关。,如何理解盖斯定律？,H、H1、H2 之间有何关系？,H=H1+H2,B,H,某次发射火箭，用N2H4（肼）在NO2中燃烧，生成N2、液态H2O。已知： N2(g)+2O2(g)=2NO2(g)H1=+67.2kJ/mol N2H4(g)+O2(g)=N2(g)+2H2O(l) H2=-534kJ/mol 假如都在相同状态下，请写出发射火箭反应的热化学方程式。,2N2H4(g)+2NO2(g)=3N2(g)+4H2O(l)H=-1135.2kJ/mol,例 题,例 题,已知：C(s)+O2(g
23、) CO2(g) H1 = 393.5 kJ/molCO(g)+1/2O2(g) CO2(g) H2 = 283.0kJ/mol求：C(s)+1/2O2(g) CO(g) 的 H3 = 。,110. 5 kJ/mol,已知：H2(g)+1/2 O2(g) H2O(g) ;H1 = 241.8kJ/molH2(g)+ 1/2 O2(g) H2O(l) ; H2 = 285.8kJ/molH2O(l) H2O(g) ; 则H1、H2、H3的关系 。,H1=H2+H3,课堂练习,H3 = +44.0kJ/mol,已知：金刚石、石墨的热化学方程式：C(s，金刚石)+O2(g) CO2(g) H = 3
24、95.4 kJ/molC(s，石墨)+O2(g) CO2(g) H = 393.5 kJ/mol则石墨转化为金刚石的反应热 H= ，两物质中 较为稳定 。,+1.9 kJ/mol,石 墨,课堂练习,能源的充分利用,一、标准燃烧热,1、定义：在101kPa时，l mol物质完全燃烧生成 稳定的氧化物时的反应热.,热值,定义：在101kPa时，l g物质完全燃烧的反应热.,2、注意： 燃烧的条件是在101kPa； 可燃物以1mol作为标准，因此书写热化学方程式时，其它物质的化学计量数可用分数表示； 物质燃烧都是放热反应，所以表达物质燃烧时的H均为负值； 燃烧要完全，如H2S的标准燃烧热是指生成SO
25、2，而不是生成S的不完全燃烧； 生成的产物是稳定的氧化物，C的标准燃烧热是指生成CO2，而不是CO；H2的标准燃烧热是指生成H2O(l)，而不是H2O(g)。 如：H2(g)+ 1/2 O2(g) = H2O(l); H =285.8 kJ/mol,【思考】燃烧放出的热量与标准燃烧热有什么不同？,答： 燃烧放出的热量与物质的多少有关，燃烧的物质越多，放出的热量就越多，而标准燃烧热规定是1 mol的可燃物； 研究燃烧放出的热量并未限定燃烧产物的形态，而研究标准燃烧热必须是生成稳定的氧化物。 所以，不同量的同一物质完全燃烧，放出的热量可能不同，但标准燃烧热是一定的。,概念辨析：,1.下列各组物质的
26、标准燃烧热相等的是：（ ） A.碳和一氧化碳 B.1mol碳和2mol碳 C.1mol乙炔和2mol碳 D.淀粉和纤维素,B,285.8 kJ/mol,297 kJmol-1,S (s)O2(g)SO2 (g) ；H297kJmol-1,、有关标准燃烧热的计算,例：10g硫磺在氧气中完全燃烧生成气态SO2，放出的热量能使500gH2O温度由18升至62.4，则硫磺的标准燃烧热为 ，热化学方程式为 。 （已知每克水温度每升高1 所需热量为4.18J）,4、研究物质标准燃烧热的意义 了解化学反应完成时产生热量的多少，以便更好地控制反应条件，充分利用能源。,5、小结：标准燃烧热和中和热的区别与联系,
27、1mol反应物完全燃烧时放出的热量；不同反应物，标准燃烧热不同。,生成1mol水时放出的热量；强酸与强碱的中和热都约为57.3kJ/mol 。,放热反应,H0；单位：kJ/mol,1mol可燃物,生成1mol水,二、使用化石燃料的利弊及新能源的开发,思考下列问题： 1、世界上最重要的化石燃料有哪些？有何优点？ 2、广义讲，哪些物质可称为燃料？ 3、从资源蕴藏、开采、运输、资源综合利用以及环境保护等方面探讨煤作燃料的利弊。 4、我国能源利用现状？如何调整和优化能源结构的方向？ 5、新能源的特点？哪些是认为最有希望的新能源？,1、世界上最重要的化石燃料：煤（主要成分C）、石油（主要为烃的混合物，其
28、中重要产物汽油的主要成分为辛烷C8H18）、天然气（主要成分甲烷）。优点：燃烧热都很高。 2、广义讲，能够发生燃烧，反应放出热量的物质都可称为燃料。 3、煤作燃料的利弊从化学的角度，煤的燃烧热虽高，但燃烧反应速率慢，热量利用率低；且煤是重要的化工原料，把煤作燃料烧掉不仅会产生SO2等有害气体和烟尘，而且浪费资源。,从资源、环境的角度，煤是我国储量最多的能源资源，应充分利用。但煤的形成需经数亿年的时间，属于不可再生能源，且大量开采虽成本较低，但存在造成地面塌陷及瓦斯爆炸等隐患。煤的直接燃烧是一种低效的利用，且对环境会造成污染。从综合经济效益角度，通过清洁煤技术，如煤的液化和气化，及实行烟气净化脱
29、硫等，减少燃烧煤的对环境的污染，提高煤燃烧的热利用率。 4、我国是少数以煤为主要能源的国家，且煤燃烧的热利用率较低。,我国调整和优化能源结构的方向：一方面，要提高煤燃烧的热利用率；另一方面，降低煤在能源结构中的比率，节约油气资源，加快开发水电、核电和新能源，实现可持续发展。,5、新能源的特点：资源丰富，可再生，对环境无污染或很少污染。 最有希望的新能源：太阳能、燃料电池、风能和氢能等。,练习：1、在一定条件下，CO和 CH4燃烧的热化学方程式分别为：由1molCO和3mol CH4组成的混合气在上述条件下充分燃烧时，释放的热量为（ ）A2912kJ B2953kJC3236kJ D3867kJ
30、,B,；H =566kJ/mol,；H =890kJ/mol,H2(g)=2H(g) H+Q11/2O2(g)=O(g) H+Q22H(g)+O(g)=H2O(g) H-Q3H2O(g)=H2O(l) H-Q4H2(g)+1/2O2(g)=H2O(l) H-Q5试指出Q5与Q1、Q2、Q3、Q4的关系。,2、已 知 下 列 反 应：,3、 若在标准状况下，将H2和O2组成的混合气体点燃爆炸后再恢复到标况，气体体积减少了33.6L，则反应放出的热量是_kJ。,286,；H =484kJ/mol,；H =572kJ/mol,2H2(g)+O2(g)=2H2O(l),2H2(g)+O2(g)=2H2
31、O(g),4、已知热化学方程式现有克纯炭不完全燃烧，所得气体中CO占 3/4体积，与克纯炭完全燃烧相比较，此反应损失了多少热量？,5、发射卫星用肼 N2H为燃料和NO2作氧化剂，两者反应生成N2 和 H2O(g)。 已知： + 2H2O (g) 那么发射卫星时，燃烧1mol肼与NO2放出的热量是 kJ。,567.6,化学电源,空气电池,锂电池,银锌电池,锌汞电池,1、银锌电池 一般用不锈钢制成小圆盒形，圆盒由正极壳和负极壳组成，形似钮扣（俗称钮扣电池）。盒内正极壳一端填充由氧化银和石墨组成的正极活性材料，负极盖一端填充锌汞合金组成的负极活性材料，电解质溶液为KOH浓溶液。,电极反应式如下： 负
32、极：Zn + 2OH- -2e- = ZnO + H2O 正极：Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH- 电池的总反应式为：Ag2O + Zn = 2Ag + ZnO 电池的电压一般为1.59V，使用寿命较长。,干电池,上图是锌锰干电池,2、干电池-普通锌锰电池 干电池用锌制筒形外壳作负极，位于中央的顶盖上有铜帽的石墨棒作正极，在石墨棒的周围由内向外依次是A：二氧化锰粉末（黑色）-用于吸收在正极上生成的氢气（以防止产生极化现象）；B：用饱和了氯化铵和氯化锌的淀粉糊作为电解质溶液。,电极反应式为： 负极（锌筒）：Zn 2e- = Zn2+ 正极（石墨）：2NH4+ + 2e -
33、 = 2NH3 + H2 H2 + 2MnO2 = Mn2O3 + H2O 总反应：Zn + 2NH4+ + 2MnO2 = Zn2+ + 2NH3 + Mn2O3 + H2O 干电池的电压大约为1.5V，不能充电再生。,随着用电器朝着小型化、多功能化发展的要求，对电池的发展也提出了小型化、多功能化发展的要求。,体积小、性能好的碱性锌锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。,新型燃料电池,燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出
34、电池,3、氢氧燃料电池 这是一种高效、低污染的新型电池，主要用于航天领域。其电极材料一般为活化电极，具有很强的催化活性，如铂电极、活性碳电极等。电解质溶液一般为40%的KOH溶液。,电极反应式如下： 负极：2H2 + 4OH- -4e- = 4H2O 正极：O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- 总反应式：2H2 + O2 = 2H2O,使用氢氧燃料电池动力的法国产标致TAXI,例1：航天技术上使用的氢氧燃料电池具有高能、轻便、无污染的优点。氢氧燃料电池有酸式和碱式两种，它们放电时的总反应都可以表示为2H2+O2=2H2O，酸式电池中电解质是酸，其负极反应可表示为， 则其正极反应式为_
35、_。碱式电池的电解质是碱，其正极反应式为 ，则其负极反应可表示为 _ _。,O2+4e-+4H+=2H2O,2H2-4e-+4OH-=4H2O,2H2-4e-=4H+,O2+2H2O+4e-=4OH-,例2：氢气是燃料电池最简单的燃料，虽然使用方便，却受到价格和来源的限制。常用的燃料往往是某些碳氢化合物，如：甲烷、汽油等。请写出将图中氢气换成甲烷时所构成的甲烷燃料电池中a极的电极反应式： ， 此时电池内总的反应式 ： 。,CH4+10OH- - 8e-=CO32- +7H2O,CH4+2O2+2KOH= K2CO3+3H2O,铅蓄电池,4、铅蓄电池 铅蓄电池可放电也可以充电，一般用硬橡胶或透明
36、塑料制成长方形外壳（防止酸液的泄漏）；设有多层电极板，其中正极板上有一层棕褐色的二氧化铅，负极是海绵状的金属铅，正负电极之间用微孔橡胶或微孔塑料板隔开（以防止电极之间发生短路）；两极均浸入到硫酸溶液中。,放电时为原电池，其电极反应如下： 负极：Pb + SO42- - 2e - = PbSO4 正极：PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e - = PbSO4 + 2H2O 总反应式为：Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 当放电进行时，硫酸溶液的的浓度将不断降低，当溶液的密度降到1.18g/ml 时应停止使用进行充电，充电时为电解池，,5、碱性蓄电池 这
37、类电池一般寿命比铅酸蓄电池长很多，且拾携带很方便。 Ni-Cd电池：Cd + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni(OH)2 + Cd(OH)2 Ni-Fe电池：Fe + 2NiO(OH) + 2H2O = 2Ni(OH)2 + Fe(OH)2,（ 碱性可充电电池及简易充电座）,锂电池,锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。,使用锂电源的手机与手提电脑,6、微型锂电池 常用于心脏起搏器、手机的一种微型电池，一般用金属锂作负极，石墨作正极，电解质溶液为溶有四氯化铝锂（LiAlCl4 ）的亚硫酸氯（SOCl2 ）。电池的总反应式如下：
38、8Li + 3SOCl2 = 6LiCl + Li2SO3 + 2S 这种电池的容量大，电压稳定，能在-56.70C- +71.10C的大范围温差内正常工作,日本产海水电池,以海水电池为能源的航海标志灯,7、海水电池 1991年，我国科学家首创以铝-空气-海水为材料组成的新型电池，用作航海标志灯。该电池以取之不尽的海水为电解质，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。,其电极反应式如下： 负极：4Al 12e- = 4Al3+ 正极：3O2 + 6H2O + 12e- = 12OH- 总反应式为：4Al + 3O2 + 6H2O = 4Al(OH)3 这种电池的能量比普通干电池高20-50倍！,
39、8、熔融盐燃料电池 这是一种具有极高发电效率的大功率化学电池，在加拿大等少数发达国家己接近民用工业化水平。按其所用燃料或熔融盐的不同，有多个不同的品种，如天然气、CO、-熔融碳酸盐型、熔融磷酸盐型等等，一般要在一定的高温下（确保盐处于熔化状态）才能工作。,下面以CO-Li2CO3 + Na2CO3-空气与CO2型电池为例加以说明： 总反应式为：2CO + O2 = 2CO2 该电池的工作温度一般为6500C,负极反应式：2CO + 2CO32- -4e- = 4CO2 正极反应式：O2 + 2CO2 + 4e- = 2CO32-,例3、熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视.可用Li2C
40、O3和Na2CO3的熔融盐混合物用电解质,CO为阳极燃气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在6500下工作的燃料电池,完成有关的电池反应式:负极反应式: ,正极反应式:O2+2CO2+4e=2CO32-总电池反式: .,2CO+2CO32-4e- =4CO2,2CO+O2=2CO2,原电池电极反应式的书写注意事项： （1）负氧正还。 （2）要注意溶液的酸碱性，适当的在电极方程式两边添加H+、OH、H2O，以遵循电荷守恒和质量守恒。 （3）要注意电极反应产物是否与电解质溶液发生反应。,小结,思考回忆,1、电解质是指在_能够导电的化合物。 2、电离是指电解质在_或_状态下离解成_的过程。 3
41、、原电池是_ 的装置 。 4、构成原电池的条件是,水溶液或熔融状态下,水溶液,熔融,自由移动离子,把化学能转化为电能,两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应,电解池的工作原理及应用,电解熔融氯化钠制钠,一、电解原理,交流讨论图1-20（电解熔融氯化钠）,结论：电解质通电前自由移动的阴、阳离子作_运动；在外电源的作用下（直流电)，改作_移动而导电。在导电的同时，在阳、阴两极发生氧化还原反应，即被电解，电离是_的前提。,自由,定向,电解,1、电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。 2、电解池（电解槽）：把电能转化为化学能的装置。,活
42、动与探究,在CuCl2溶液中存在Cu2+ 、CI-、H+、OH-四种离子，在直流电的作用下，哪些离子优先在电极上发生反应,电解质在水溶液中放电规律,讨论：比较电解池和原电池的异同,例如：电解硫酸钠溶液,发生氧化还原反应，从而形成电流,电流通过引起氧化还原反应,两个电极、电解质溶液或熔融态电解质、形成闭合回路、自发发生氧化还原反应,电源、电极（惰性或非惰性）、电解质（水溶液或熔融态）,由电极本身决定 正极：流入电子 负极：流出电子,由外电源决定 阳极：连电源正极 阴极：连电源负极,（外电路）负极 正极,电源负极阴极阳极电源正极,（外电路）正极负极,电源正极阳极阴极电源负极,负极：Zn - 2e-
43、 =Zn2+（氧化反应）正极：2H+ + 2e- =H2（还原原应）,阳极：2 Cl- - 2e- = Cl2 (氧化反应) 阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应),化学能 电能,电能化学能,设计电池、金属防腐,氯碱工业、电镀、电冶、金属精炼,铜锌原电池,电解氯化铜,二、电解原理的应用,1、电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气。,2、电镀,电极反应式,阳极：,2Cl - 2e- = Cl2,阴极：,2H+ + 2e- = H2 ,总反应：,2NaCl+2H2O 2NaOH +Cl2+H2 ,阳极：镀层金属 电镀液：含有镀层金属的电解质 阴极：待镀金属制品,电镀应用于铜的电解精练,
44、电解铜原理演示,电极反应式 阴极（纯铜）: Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应) 阳极（粗铜）: Cu - 2e- = Cu2+ (氧化反应),Zn - 2e- = Zn2+ Ni-2e- = Ni2+,阳极泥: 相对不活泼的金属以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥,3、电冶金,制取金属钠,电解熔融状态的氯化钠。,阳极：,2Cl - 2e- = Cl2,阴极：,2Na+ + 2e- = 2Na,总反应：,2NaCl(熔融) 2Na + Cl2 ,思考交流,试比较电解饱和食盐水与电解熔融氯化钠的异同 (提示:比较电解质、电解装置、电极反应、电解产物）,小结,与电源正极相连,阳极,阴极,
45、与电源负极相连,发生氧化反应,阳离子移向,阴离子移向,发生还原反应,1、电源、电极、电极反应关系,2、电解原理的应用：氯碱工业、电镀、电冶金,练习,分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。,1下列说法或实验现象的描述不正确的是（ ）。 A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B把铜片插入氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 C把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快 D与电源负极相连的是电解槽的阴极 2100mL浓度为2mol/L的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（ ）。 A加入适量的6mol/L的盐酸 B加入数滴
46、氯化铜溶液 C加入适量蒸馏水 D加入适量的氯化钠溶液 3用石墨作电极，电解1mol/L下列物质的溶液，溶液的PH值保持不变的是（ ）。 AHCl BNaOH CNa2SO4 DNaCl 4下列关于铜电极的叙述，正确的是（ ）。 A铜锌原电池中铜是正极 B用电解法精炼粗铜时，铜作阳极 C在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D电解稀硫酸制H2、O2时，铜作阳极,金属的腐蚀和防护,1、,2、,金属阳离子,失e-,氧化反应,金属腐蚀的类型,化学腐蚀,电化腐蚀,析氢腐蚀,吸氧腐蚀,（常见普遍）,金属原子,金属腐蚀的本质：,3、,金属腐蚀：,金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。,
