原电池与电解池.doc

原电池与电解池原电池与金属防护一、 原电池原理1概念：原电池是将化学能转变成电能的装置。所以，根据定义，普通的干电池、燃料电池都可以称为原电池 2原电池的电极和电极反应 正极：符号“”，得到电子，发生还原反应。负极：符号“”，失去电子，发生氧化反应。 3原电池形成的一般条件 (1)两个活泼性不同的电极(在一定条件下较活泼的电极作为负极)。(2)电解质溶液：电极必须与电解质溶液接触。(3)形成闭合回路(外电路由导线构成通道；内电路由电解质构成通道)。(4)自发的氧化还原反应。 注意：正负极的判断方法(1)由组成原电池的两极电极材料判断。(2)根据电流方向或电子流动方向判断(3)根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向判断(4)根据原电池两极发生的变化来判断二、化学电源 1酸性锌锰干电池 (1)构造：正极：石墨碳棒；负极：锌皮；电解质溶液：糊状氯化铵。(2)电极反应：负极：Zn=Zn22e正极：MnO2NH4+ e=MnO(OH)NH3电池反应：Zn2NH4Cl2MnO2=ZnCl22MnO(OH)2NH3 2碱性锌锰干电池碱性锌锰干电池与酸性锌锰干电池的区别在于：以氢氧化钾代替氯化铵做电解质。其电极反应如下：负极：Zn2OH=Zn(OH)22e正极：2MnO2H2O2e=Mn2O32OH电池反应：Zn2MnO2H2O=Zn(OH)2Mn2O3 3铅蓄电池(1)构造：负极：铅；正极：二氧化铅；电解质溶液：硫酸溶液。(2)电极反应：负极：PbSO42 =PbSO42e正极：PbO22e4H SO42 =PbSO42H2O电池反应：PbO2Pb2H2SO4=2PbSO42H2O(3)优点：铅蓄电池是二次电池，可多次充电，反复利用。PbO2Pb2H2SO42PbSO42H2O 4氢氧燃料电池 (1)构造：负极：氢气；正极：氧气；电解质溶液：氢氧化钾溶液。(2)电极反应：负极：2H24OH=4H2O4e正极：O24e2H2O=4OH电池反应：2H2O2=2H2O(3)优点：能量利用率高。 注意：氢氧燃料电池的电极反应方程式书写时应注意电极产物的差异：三、金属的腐蚀和防护 1金属的电化学腐蚀 （1)金属的腐蚀是指金属与周围接触到的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属腐蚀的本质是金属失去电子变成阳离子，发生氧化反应；一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。(2)电化学腐蚀：不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。 钢铁的析氢腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液酸性较强时，将发生析氢腐蚀。Fe 是负极，C 是正极；发生的电极反应负极：Fe2e=Fe2；正极：2H2e=H2；生成的Fe(OH)2在空气中发生变化的化学方程式是：4Fe(OH)22H2OO2=4Fe(OH)3。钢铁的吸氧腐蚀：当钢铁表面的电解质溶液呈中性或呈弱碱性并溶有O2时，将会发生吸氧腐蚀。负极反应为Fe2e=Fe2；正极反应为2H2OO24e=4OH；总反应的方程式为2Fe2H2OO2=2Fe(OH)2 2金属的电化学防护 (1)牺牲阳极的阴极保护法 (2)外加电流的阴极保护法电解及其应用一、电解的原理 1概念：使电流通过电解质溶液(或熔化的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。 几个层面理解： 是电解质(熔融或溶液)的导电过程；是一个发生氧化还原反应的过程；是一个阴阳离子定向移动的过程；是一个电能转化为化学能的过程。 2电解池构成的条件 3电解原理 导线上(外电路)电子从电源的负极流出经导线流向电解池的阴极，电解池的阳极上产生电子经导线流入电源的正极。溶液中(内电路)阴离子移向阳极，失去电子，阳离子移向阴极，得到电子。 4电解反应中反应物的判断放电顺序 (1)阴极阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。阳离子得电子顺序：KCa2NaMg2Al3Zn2Fe2Sn2Pb2(H)Cu2Hg2Ag(阳离子放电顺序与浓度有关，并不绝对)。(2)阳极阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时：阴离子失电子顺序：S2IBrClOHNO3等含氧酸根离子F。阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。 5电解反应方程式的书写步骤：分析电解质溶液中存在的离子；分析离子的放电顺序；确定电极、写出电极反应式；写出电解方程式。例：(1)电解NaCl溶液、(2)电解CuSO4溶液、(3)电解CuCl2溶液、(4)电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液二、电解原理的运用 1氯碱工业：（1）装置：阳离子交换膜法；（2）电解前食盐水的精制 粗盐中含有Ca2、Mg2、SO42 、Fe2、Fe3，除去杂质离子的操作及加入试剂的顺序是：BaCl2NaOHNa2CO3过滤HCl或NaOHBaCl2Na2CO3过滤HCl。(3)电极反应阴极：2H2e=H2 (或2H2O2e=H22OH)阳极：2Cl=Cl22e(或2Cl2e=Cl2)通电(4)电解方程式： 2NaCl2H2O=2NaOHH2Cl2 2电解法精炼铜 (1)粗铜的成分：铜(锌、铁、镍、银、金、铂等)。(2)电极的连接：粗铜作阳极，和外加电源的正极相连；纯铜作阴极，和外加电源的负极相连。(3)电解液：硫酸铜或硝酸铜溶液。(4)电极反应阳极：Cu=Cu22e， Zn=Zn22e，Ni=Ni22e；阴极：Cu22e=Cu。(5)Ag、Au、Pt不发生反应，沉积到阳极底部，叫做阳极泥。 3电镀 利用电解原理，在金属表面上镀上一层其他金属或合金的过程叫电镀。(1)电极的连接：镀层金属或惰性电极作阳极，和外加电源的正极相连；镀件金属作阴极，和外加电源的负极相连。如铁上镀铜，铜(或石墨)作阳极，铁作阴极。(2)电镀液的选择：选择含有镀层金属离子的溶液作电镀液，如铁上镀铜，选择硫酸铜溶液作电镀液。 (3)电极反应原电池和电解池的比较 原电池电解池本质化学能转化为电能电能转化为化学能装置判断无外接电源有外接电源电极判断 负极：还原性较强的极或电子流出的极正极：还原性较弱的极或电子流入的极阳极：与直流电源正极相连的极阴极：与直流电源负极相连的极电极上的反应负极：负极材料本身或还原剂失去电子发生氧化反应正极：溶液中某些阳离子或氧化剂得到电子发生还原反应阳极：发生氧化反应即阳极金属或溶液中阴离子失去电子的反应阴极：溶液中的阳离子得到电子发生还原反应电子流向负极外电路正极电源负极阴极，阳极电源正极电流方向正极外电路负极电源正极阳极阴极电源负极应用制化学电源氯碱工业、电镀、电解精炼联系二次电池的放电过程为原电池原理，而充电过程即电解过程电化学训练 1（2011浙江高考10）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆周中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O22H2O4e4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为：Cu2eCu22.（2011安徽高考12）研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反应可表示为：5MnO22Ag2NaCl=Na2Mn5O102AgCl，下列“水” 电池在海水中放电时的有关说法正确的是：A.正极反应式：AgCle=AgClB.每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子C.Na不断向“水”电池的负极移动D. AgCl是还原产物3.（2011北京高考8）结合下图判断，下列叙述正确的是A和中正极均被保护B. 和中负极反应均是Fe2eFe2 C. 和中正极反应均是O22H2O4e4OHD. 和中分别加入少量K3Fe(CN)6溶液，均有蓝色沉淀4.（2011福建高考11）研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是 A水既是氧化剂又是溶剂 B放电时正极上有氢气生成 C放电时OH向正极移动 D总反应为：2Li2H2O= 2LiOHH25.（2011广东高考12）某小组为研究电化学原理，设计如图2装置。下列叙述不正确的是A、a和b不连接时，铁片上会有金属铜析出B、a和b用导线连接时，铜片上发生的反应为：Cu2+2e= CuC、无论a和b是否连接，铁片均会溶解，溶液从蓝色逐渐变成浅绿色D、a和b分别连接直流电源正、负极，电压足够大时，Cu2向铜电极移动6.（2011山东高考15）以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B.因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C.电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D.镀锌层破损后对铁制品失去保护作用7.（2011新课标全国）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为：Fe+Ni2O3+3H2O= Fe(OH)2+2Ni(OH)2下列有关该电池的说法不正确的是 A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3、负极为Fe B. 电池放电时，负极反应为Fe+2OH-2e-=Fe（OH）2 C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D. 电池充电时，阳极反应为2Ni（OH）2+2OH-2e-=Ni2O3+3H2O8.(2011海南)一种充电电池放电时的电极反应为 H2+2OH-2e-=2H2O； NiO(OH)+H2O+e-=Ni(OH)2+OH-当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是A. H2O的还原 B. NiO(OH)的还原C. H2的氧化 D. NiO(OH) 2的氧化9.（2011海南）根据下图，下列判断中正确的是A.烧杯a中的溶液pH升高B.烧杯b中发生氧化反应C.烧杯a中发生的反应为2H+2e-=H2D.烧杯b中发生的反应为2Cl-2e-=Cl210(2011全国II卷10)用石墨做电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使用电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的ACuSO4BH2OCCuODCuSO45H2O 11（2011上海）用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是A用铜片连接电源正极，另一电极用铂片 B用碳棒连接电源正极，另一电极用铜片C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D用带火星的木条检验阳极产物12.( 2011江苏高考13，12分) Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH加入适量AgNO3 溶液,生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得到固体样品。反应方程式为2AgNO34KOHK2S2O8 Ag2O22KNO3K2SO42H2O回答下列问题：（1）上述制备过程中，检验洗涤是否完全的方法是 。(2)银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2 转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式： 。(3)准确称取上述制备的样品（设Ag2O2仅含和Ag2O）2.558g，在一定的条件下完全分解为Ag 和O2 ，得到224.0mLO2（标准状况下）。计算样品中Ag2O2的质量分数（计算结果精确到小数点后两位）。13.（2011北