专题11 电化学原理与应用
电化学原理及其应用 课件
能量转 化方式
化学能→电能
自发的氧化还原反应
电能→化学能
自发/非自发的 氧化还原反应均可
反应类型及 是否自发
对比分析
负 Fe 正 极 Mg 极 A
角度二：装置构成和电极判断 正 C 负 Al 极 极 阴 极 阳 C 极
Fe
NaCl溶液 NaOH溶液
原电池
NaCl溶液
电解池 有外加直流电源
装置不同
电子流向
离子流向
负极→正极 阳离子→正极； 阴离子→负极
对比分析
A Fe
角度四：电极反应和放电顺序
C
Fe
C
NaCl溶液
原电池 负极→氧化反应 正极→还原反应
NaCl溶液
电解池 阳极→氧化反应 阴极→还原反应
电极反 应类型 放电 顺序
阳极：活性阳极> S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>……
阴极：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>……
（2008·山东理综) 29、以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极 通入CO2和O2时，电解质是熔融下的碳酸盐，CO32-移向电池的 （填 正或负）极
（2012·山东理综)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、 Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是 a．电能全部转化为化学能 b．粗铜接电源正极，发生氧化反应 c．溶液中Cu2＋向阳极移动 d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 （2012·山东理综) 电解NaCl溶液得到22.4LH2(标准状况)，理论上需 要转移NA个电子(NA表示阿伏加德罗常数)
总结提升
本专题思维导图
电化学方法原理和应用
电化学方法原理和应用
电化学方法是一种通过电化学现象来研究物质的方法。
其原理基于物质在电解质溶液中的电离和电荷转移过程，通过测量电流、电势和电荷等参数来研究物质的化学性质和电化学反应动力学。
电化学方法有多种应用，在化学、材料科学、能源、环境保护等领域具有重要地位。
以下是一些主要的应用：
1. 电镀：通过电解质溶液中的电流，使金属离子在电极上还原形成金属层，从而实现电镀过程。
电化学方法在电镀工艺的控制和优化方面发挥着重要作用，能够改善金属镀层的质量和性能。
2. 腐蚀研究：电化学方法可用于研究金属在腐蚀介质中的电极反应和腐蚀过程。
通过测量电位和电流等参数，可以评估金属的腐蚀倾向性，并制定腐蚀控制措施。
3. 能源储存：电化学方法在燃料电池、锂离子电池等能源储存和转换装置中得到广泛应用。
通过电势和电流的测量，可以评估电池的性能和效率，并指导电池材料的设计和优化。
4. 电化学分析：电化学方法可以通过测量电流和电势来确定物质的化学成分和浓度。
常见的电化学分析方法包括电位滴定、极谱法和循环伏安法等，广泛应用于环境监测、食品检测等领域。
5. 电催化：电化学方法在催化反应中具有重要作用。
通过施加外加电势，可以调控反应动力学和选择性，提高催化反应的效率和选择性。
总之，电化学方法是一种重要的实验手段，具有广泛的应用领域。
通过电化学方法的研究，可以对物质的电化学性质、化学反应动力学和催化机理等进行深入理解，为化学和材料科学的发展提供有力支持。
高三化学二轮复习电化学原理及其应用课件
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
— 2O2 + 8e- +4CO2→4CO32-
CH4 - 8e- + 4CO32- = 5CO2 + 2H2O
CH4 + 2O2 = CO2 + 2H2O
— 2O2 + 8e- →4O2-
CH4 - 8e- + 4O2- = CO2 + 2H2O
考点3：金属的腐蚀与防护
考点2：电极反应式的书写
例2目前用于手机的电池多为锂离子电池。锂离子电池
是新一代实用化的蓄电池，具有能量密度大、电压高的
特性。某可充电的锂离子电池，以 LiMn2O4 为正极， 嵌入锂的碳材料为负极，含 Li+ 导电固体为电解质。放
电时的电池反应为： Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4 。请思考：
高三2轮专题复习
电化学
2024年11月12日
学情检测答案
1、（1）原电池 电解池 （2）负 Zn-2e-=Zn2+ 氧化 Cu （3）2Cl-—2e-=Cl2 气泡 C2
（4）2Cu2++2H2O 电=解2Cu+O2+4H+ CuO 2、（1） H2-2e-=2H+ O2+4e-+4H+=2H2O
（2）CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O O2+4e-+2H2O=4OH-
3 、CDFH
【考纲要求】
1.了解原电池和电解池的工作原理。 2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3.理解金属产生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀 的危害，防止金属腐蚀的措施。
电化学原理及应用页PPT文档
电解池
线路中电子转移数 阴极 得电子还原反应
离子移动方向和数目 阳极 失电子氧化反应
它们之间是相关联的，已知一 项，可顺序或逆序进行判断
溶液浓度变化或求算 溶液恢2FeO4+8H2O＝3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH ；△H＜0
反应正向可以自发进行。 (1)根据氧化还原知识可以将该反应设计为高铁电池，则KOH
针对训练：用NaOH溶液吸收烟气中的SO2，将所得的 Na2SO3 溶 液 进 行 电 解 ， 可 循 环 再 生 NaOH ， 同 时 得 到 H2SO4，其原理如下图所示(电极材料为石墨)。
(1)图中a极要连接电源的(填“正”或“负”)__负__极，
C端流出的物质是__硫__酸____。
(2)SO
1. ① × ② × 2.(4)b，d (5)4H＋+O2+4e－=2H2O 3. NO3-+e-+2H+=NO2+H2O 4.负；4 Al2Cl7—+3e‾=Al+7AlCl4—；H2 5.2Al＋3H2O－6e－===Al2O3＋6H＋
复习目标
心中有目标 学习有方向
考点 原电池、电解池工作原理 电化学原理的具体应用
化 化合价降低，得电子，发生还原反应 极剂
电子不下水，离子不上岸
电解池 氧阴 化 产极 物
+电能
还 原
阳
产极
物
课题一、电极反应式的书写
小结:燃料电池“万能正极”电极反应式
碱性或中性电解质 O2+2H2O+4e-=4OH-
酸性电解质
O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O
电化学原理的综合应用
电化学原理的综合应用1. 简介电化学是研究电与化学之间相互作用的科学，它在许多领域中有着广泛的应用。
本文将介绍电化学原理在各个领域中的综合应用。
2. 化学分析领域在化学分析领域，电化学原理被广泛应用于测定样品中的物质浓度及分析成分。
以下是一些典型的电化学分析技术：•电位滴定：利用电位滴定技术可以测定溶液中特定物质的浓度，如酸碱滴定。
•微电极：通过在微电极上测量电流或电压的变化，可以获得样品中微量物质的信息。
•循环伏安法：通过改变电极电位，测量电流的变化，可以得到溶液中的电化学行为及物质的浓度。
3. 能源领域电化学原理在能源领域有着重要的应用。
以下是几个常见的能源领域中电化学的应用：•燃料电池：燃料电池利用电化学反应将化学能转化为电能，为电动汽车等提供可持续的能源。
•锂离子电池：锂离子电池是目前最常见的可充电电池，它利用锂离子在正负极之间的迁移反应来储存和释放能量。
•太阳能电池：太阳能电池利用光生电化学原理，将太阳能转化为电能，成为一种清洁能源的重要来源。
4. 材料科学领域电化学原理在材料科学领域中被广泛应用于合成新材料和改良材料性能。
以下是一些典型的材料科学领域的电化学应用：•电沉积：通过电沉积技术可以在电极表面上制备特定形状和组成的薄膜材料，用于电子器件和涂层的制备。
•电化学腐蚀：通过控制电化学反应，可以研究材料在特定环境中的耐蚀性能，从而开发新的防腐蚀材料。
•电解质：电解质是一种通过在电解质溶液中的离子迁移来传导电流的材料，在电池和超级电容器等设备中起着关键作用。
5. 环境保护领域电化学原理在环境保护领域中的应用范围也十分广泛，以下是几个典型的应用：•电化学废水处理：通过电化学反应可以将废水中的有害物质还原或氧化，达到净化水体的目的。
•电化学催化：利用电化学原理可以改良催化反应的效率和选择性，从而实现对污染物的高效除去。
•电化学传感器：电化学传感器利用电化学原理来检测环境中的特定物质浓度，用于环境污染的监测。
电化学原理方法与应用
电化学原理方法与应用
电化学原理是研究化学反应与电能转化之间的关系的一个分支学科。
它涉及电解、电池、电化学平衡、电化学动力学等内容，并利用电化学原理来解决一些现实生活问题。
电化学方法是利用电化学原理进行实验研究和分析的手段。
它主要包括以下几种方法：
1. 电解：通过在电解池中施加电流，使化学反应以电流为推动力进行，从而实现物质的电解或电沉积。
2. 极性法：根据电极电势的变化来测量溶液中物种的浓度或者反应速率。
常用的极性方法有极谱法、极化曲线法等。
3. 电化学发光：通过电流在电极上产生荧光或者发光信号，来测量化学物质的浓度或者其他信息。
4. 电化学阻抗谱：通过测量交流电电动势和电阻之间的关系，来分析电化学系统中的反应动力学和界面性质。
电化学应用广泛，主要有以下几个方面：
1. 能源转换：电化学原理被应用于太阳能电池、燃料电池等能源转换装置中，实现太阳能、化学能等各种能源的电能转化。
2. 电镀与防腐蚀：利用电解的原理，将金属沉积在其他金属表面上，形成保护层或者装饰层，防止金属的腐蚀。
3. 生物传感器：电化学原理被应用于生物传感器中，通过测量生物体内某些物质的电化学反应，来监测人体健康状况，或者检测环境中的污染物。
4. 分析化学：电化学方法被广泛应用于分析化学领域，如电位滴定法、极谱法等，用于测定溶液中的物质浓度、确定反应速率等。
5. 电化学催化：电化学原理也被应用于电催化反应中，通过施加电势在电极表面产生催化剂，从而加速化学反应速率，提高反应效率。
电化学原理的综合运用精品PPT课件
NiO(OH)+H2O+e―==Ni(OH)2+OH― D．放电时，OH-向负极移动
新情境电极反应式书写
例：[2010山东卷] 对金属制品进行抗腐蚀处理，可延长其使用寿命。 (1)以下为铝材表面处理的一种方法：
②以铝材为阳极，在H2SO4溶液中电解，铝材表面形成氧化膜，阳极电极 反应式为__________________________。
新情境电极反应式书写
II、TiO2可通过下述两种方法制备金属钛： 方法一是电解TiO2来获得Ti（同时产生O2）：将处理过的
TiO2作阴极，石墨为阳极，熔融CaCl2为电解液，用碳块 作电解槽池。 （3）阴极反应的电极反应式为 ___________________________________。 （4）电解过程中需定期向电解槽池中加入碳块的原因是 ______________________。 （3）TiO2+4e-=Ti+2O2-（或Ti4+＋4e-＝Ti） （4）碳单质会与阳极产生的氧气反应而不断减少
非自发
原电池 电解池
放电 2H2O 充电
当电流减弱至 消若失换后成，氯如化何钠
操溶作液恢，复如？何？
电化学原理的综合应用
使一个不自发的氧化还原反应发生的一种可能途径是电解 对于一个不可逆的氧化还原反应，可利用自发的正反应形 成原电池，将化学能转化为电能；当反应物消耗后，再通过 电解将生成物重新转化为反应物，并将电能转化为化学能。
A
新型电池分析
例：一种新型环保电池是采用低毒的铝合金（丢弃的易拉罐），家庭常
用的漂白水，食盐，氢氧化钠（化学药品店常见试剂）等原料制作的。
电化学原理及其应用.ppt
（2）试写出充电时的阳、阴极反应式
阳极:__P_b_S_O__4+__2_H_2_O_-_2_e_-__=_P_b_O__2 _+__4_H_+_+_S_O__42_-____ 阴极:__P__b_S_O_4__+_2_e__- _=_P_b___+__S_O_4_2_-_____________
( C )6. 实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐 水制氯气。已知铅蓄电池放电时发生如下反应：
Pb＋PbO2＋4H＋＋2SO42－
2PbSO4＋2H2O
请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）：
放电时：正极的电极反应式是
；电解液中
H2SO4的浓度将变 ；当外电路通过1mol电子时， 理论上负极板的质量增加 g。
3、 把A、B、C、D四块金属片浸入稀硫酸溶液
中，用导线两两相连，若A、B相连时，A为负
通电
2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+ Cl2↑
电镀池知识小结
定义
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属 或合金的过程。
装置 条件 电极
待镀品
Cu
CuSO4溶液 (1)待镀金属作阴极;(2)镀层金属作阳极;
(3)电镀液必须含有镀层金属的离子。
同电解池(略)
电极反应
阴极:电镀液中金属离子得到电子,发生还原反应; 阳极:金属电极失去电子,发生氧化反应。
C．CuSO4溶液的pH值逐渐减小 D．CuSO4溶液的pH值不变
•X Y •
Pt
Cu
a
b
CuSO 溶液
NaCl和酚酞溶液
燃料电池
新型电池中，电极的导电材料一般多孔的金属板，负极是 通入还原剂的一方，正极是通入氧化剂的一方。 如：氢氧燃料电池，电解质溶液为30%的氢氧化钾溶液：
电化学原理及其应用PPT课件
nFE
nFE
RTln {c(G) {c(A)
c}g{c(D) c}a{c(B)
c}d c}b
E
E
RT nF
ln {c(G) {c(A)
c}g{c(D) c}a{c(B)
c}d c}b
第12页/共54页
E
E
RT nF
ln {c(G) {c(A)
c}g{c(D) c}a{c(B)
c}d c}b
E
解： 由附录7查得：
θ(Cd2+/Cd)= -0.4030V, θ(H+/H2)=0.0000V
Cd为负极，H2为正极 Cd(s)+2H+(aq)=Cd2+(aq)+H2(g) 电池反应
Eθ= θ(正) - θ(负) = 0 – (-0.4030) = 0.4030V
ΔrGmθ= -nFEθ = -2×96500C·mol-1×0.4030V = -77779 J·mol-1 = -77.78 kJ·mol-1
根据能斯特方程式：
E
E0.0592 2来自lgc(Zn2 ) c(Cu2 )
0.0592 c(Zn2 )
1.06 1.1037
lg
2
0.020
c(Zn2+)=0.045mol·dm-3
第14页/共54页
2. 浓度对电极电位的影响 对于电极反应通式：
a(氧化态)+ne-
b(还原态)
RT nF
ln
[c(还 原 态) [c(氧 化 态)
降低到0.01mol·dm-3时，由1.23V降为0.640V。
第23页/共54页
练习 试以反应 H3AsO4+2I-+2H+=H3AsO3+I2+H2O
电化学工作站原理与应用简介
电化学工作站原理与应用简介电化学工作站是一种能够进行电化学实验和测试的实验设备，广泛应用于化学、材料、能源等领域。
它利用电化学原理和技术，通过对电化学过程中的电流、电位、电荷等参数进行测量和控制，实现对电化学反应的研究和分析。
本文将介绍电化学工作站的原理、构成以及应用领域。
一、电化学工作站的原理电化学工作站的原理基于电化学反应的基本原理，即电流通过电解质溶液或电解质溶液界面，引起氧化还原反应而产生电化学过程。
这些反应可通过电化学工作站进行测量和分析。
电化学工作站的核心部分是电化学池，它由电解槽和参比电极组成。
电解槽通常由容器、电极和电解质溶液组成，电极可以是金属电极或工作电极。
参比电极是与工作电极相对的电极，用于测量电位变化。
电化学工作站通过施加电压或电流，控制电解槽的电位或电流，从而调控电化学反应的进行。
同时，通过测量电荷转移、电流和电位等参数，可以分析电化学反应的动力学和热力学特性。
二、电化学工作站的构成电化学工作站通常由以下几部分组成：电化学池、实验电路、电位计和电流计等。
下面将详细介绍这些部分的功能和作用。
1. 电化学池：电化学池是电化学工作站的核心部分。
它通常包括电解槽、电极和电解质溶液。
电解槽是容纳电解质溶液和电极的容器。
电极可以是工作电极和参比电极。
电解质溶液是参与电化学反应的溶液。
2. 实验电路：实验电路是用于施加电压或电流的部分。
它通常包括电源和连接电极的导线。
电源可以是恒流电源或恒压电源，用于提供恒定的电流或电压。
3. 电位计：电位计是用于测量电极电势的仪器。
它可以测量电子密度或电离度对应的电极电势差。
常见的电位计有直流电位计和交流电位计等。
4. 电流计：电流计是用于测量电流强度的仪器。
它可以测量电化学反应中的电流变化。
常见的电流计有电流表和电压计等。
三、电化学工作站的应用电化学工作站在化学、材料、能源等领域有广泛的应用。
下面将分别介绍它们在不同领域的应用。
1. 化学领域：电化学工作站可用于研究化学反应的动力学和热力学特性。