2012年高考原电池电解池电镀池比较.doc

原电池、电解池、电镀池的比较装置名称原电池 电解池 电镀池实例 CuZn(H2SO4) 氯化铜溶液（惰性电极）铁把上镀铜能量转化化学能转化为电能 电能转化为化学能 电能转化为化学能原理发生氧化还原反应，从而形成电流（自发）电流通过引起氧化还原反应（非自发）电流通过引起氧化还原反应（非自发）形成条件（四条）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 、闭合回路 电源、电极（CuFe）、 电解质 、闭合回路装置判断 无外加电源 有外加电源 有电源、阳极金属与电解液中金属离子为同一金属元素电极判断 负极：还原性较强的极或电子流出的极或电流流入的极正极：还原性较弱的极或电子流入的极或电流流出的极 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 阳极：镀层金属（Cu）与直流电源正极相连的极阴极：被镀物或镀件（Fe）与直流电源负极相连的极 电极上的反应 （1）负极本身或还原剂失去电子发生氧化反应（2）正极：溶液中某些阳离子或氧化剂得到电子 （1）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（2）阴极本身不反应，溶液中的阳离子得到电子发生还原反应 （1）阳极发生氧化反应即阳极金属失去电子的反应（2）阴极本身不反应，溶液中的阳离子得到电子发生还原反应 (电解质溶液浓度几乎不变）口诀负极氧化正还原 阳极氧化阴还原两极反应负极：Zn - 2e- =Zn2+（氧化）正极：2H+ +2e- =H2（还原）阳极：2 Cl- - 2e- = Cl2 (氧化)阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原)阳极：Cu - 2e- = Cu2+ (氧化)阴极: Cu2+ + 2e- = Cu (还原)电子流向 （三流方向：e- I 离子）负极外电路正极 电源负极由导线阴极由溶液阳极电源正极 电源负极由导线阴极由溶液阳极电源正极 电流方向（I） 正极外电路负极 电源正极阳极阴极电源负极电源正极阳极阴极电源负极溶液离子流向负极阴离子；正极阳离子阳极阴离子 阴极阳离子阳极阴离子 阴极阳离子应用 设计电池、 金属防腐氯碱工业、电镀、精炼、冶金 金属美容、金属防腐原电池、电解池和电镀池知识点分析及方法指导正确区别原电池、电解池和电镀池的不同，掌握原电池、电解规律的应用及有关电解的方法技巧是高考中必考的内容之一，其知识要点是：两个原理（原电池原理、电解原理）；一个规律（电解规律）；两个应用（原电池原理的应用和电解原理的应用）；一类计算（电解的计算）。一、知识规律：1、原电池、电解池、电镀池的判定规律（1）若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判断，主要思路是“三看”一看电极（两极为导体且活泼性不同），二看溶液（电极插入电解质溶液中），三看回路（形成闭合回路或两极接触）。（2）若有外接电源，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其余为电解池。2、电解规律：（1）看阳极电极，如果是活泼电极（金属活动性顺序表Ag以前）则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中阴离子不失电子。若是惰性电极（Pt、Au、石墨等），则要看溶液中的离子的失电子能力。（2）判断阴离子放电（失电子）顺序：S2- I- Br - Cl- OH- 含氧酸根离子（3）判断阳离子放电（得电子）顺序：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+（特别注意的是以下阳离子的放电顺序：Fe3+Cu2+Fe2+Zn2+H+）二、知识要点1、原电池、电解池、电镀池比较原电池电解池电镀池定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置形成条件活动性不同的两电极两电极插入电解质溶液形成闭合回路两电极接直流电源两电极插入电解质溶液形成闭合回路镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极。电镀液必须含有镀层金属的离子电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼的金属（或能导电的非金属）阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连阳极：与电源正极相连（必须是镀层金属）阴极：与电源负极相连（镀件）电极反应负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子。阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子。阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中阳离子得电子电子流向负极经导线流向正极电源负极经导线流向阴极阳极经导线流向电源正极同电解池溶液中离子移动方向阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动同电解池三、方法指导1、原电池正负极判断一是由电极材料或电极反应现象等确定原电池的正负极。方法一：根据原电池电极材料确定（1）对于金属金属电极，通常较活泼的金属是负极，较不活泼的金属是正极。（具体还要看金属在电解质溶液中表现出的活泼性）如原电池：FeCu稀硫酸中，Fe作负极，Cu作正极；AlMgKOH溶液中，Al作负极，Mg作正极。（2）对于金属非金属电极，金属作负极，非金属作正极。（3）对于金属化合物电极，金属作负极，化合物作正极。方法二、根据电极反应的本质确定原电池中，负极向外电路提供电子，所以负极上一定发生失电子的氧化反应，正极上一定发生得电子的还原反应。方法三、根据电极现象确定某一电极若不断溶解或质量不断减少，该电极发生氧化反应，通常为原电池的负极，若原电池中某一电极上有气体生成、电极质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，通常为原电池的正极。2、常见原电池正负极产物判断及电极反应式的书写 对于原电池的电极反应，负极是金属，电极反应为M ne- = Mn+；正极本身或电解质溶液中具有氧化性的粒子（如H+、金属离子、溶解在溶液中的O2等）在正极上得到电子被还原。注意：在正极反应中究竟什么物质得电子,要根据物质的氧化性的强弱、浓度等情况综合考虑。一般地：酸性溶液：2H+ + 2e- = H2中性或弱酸性溶液：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-不活泼金属盐溶液：Mn+ + ne-= M 以下对原电池正负极产物进行分类解析（1）负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子能共存。（一般电解质溶液为酸性）这类原电池负极反应生成的阳离子与溶液中的阴离子不反应，且电解质溶液中的阳离子得电子能力大于溶解在溶液中的氧气得电子能力，所以电解质溶液中的阳离子得电子，从而在原电池的正极析出。如：ZnCuH2SO4电池 负极：Zn 2e- = Zn2+ 正极：2H+ +2e- = H2ZnCCuSO4 电池负极：Zn 2e- = Zn2+ 正极：Cu2+ +2e- = Cu(2)负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子不共存。则溶液中的阴离子应写入负极反应式如：铅蓄电池，铅蓄电池两极分别为Pb 、PbO2 、电解质溶液为H2SO4 ，Pb为负极,Pb 2e- = Pb2+ ,溶液中的SO42-与Pb2+结合生成难溶于水的PbSO4 则电极反应式为负极：Pb + SO42- - 2e- = PbSO4正极：PbO2 + 4H+ + SO42- +2e- = PbSO4 + 2H2O 电池的总反应：2PbSO4 + 2H2O PbO2 + Pb + 2H2SO4 （放电为原电池）（3）若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则H2O 必须写入正极反应式中，且O2生成OH- 如：铝空气(O2)海水电池 负极：4Al 12e- = 4Al3+ 正极：6H2O + 3O2 + 12e- = 12OH-铁石墨NaCl 溶液 负极：2Fe 4e- =2 Fe2+ 正极：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-镁铝NaOH 溶液 负极：4Al + 16OH- -12e- = 4AlO2- +8H2O 正极：6H2O +3 O2 + 12e- = 12OH-（4）燃料电池（惰性电极）若电解质溶液为中性或碱性，则H2O应写入正极反应式如氢氧燃料电池（30%的KOH溶液）负极：2H2 + 4OH- - 4e- = 2H2O 正极：2H2O + O2 + 4e- = 4OH-电池的总反应：2H2 + O2 = 2H2O 甲烷空气(O2)KOH溶液 负极：CH4 + 10OH- - 8e- = CO32- + 7H2O 正极：4H2O + 2O2 + 8e- = 8OH-电池的总反应：CH4 + 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3H2O 丁烷空气K2CO3 溶液（CO2 为助燃剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属为电极） 负极：2C4H10 + 26CO32- - 52e- = 34CO2 + 10H2O 正极：26CO2 + 13O2 +52e- = 26CO32-电池的总反应：2C4H10 + 13O2 = 8CO2 +10H2O 若电解质溶液为酸性，则H+ 必须写入正极反应式如氢氧燃料电池（H2SO4）负极：2H2 4e- = 4H+ 正极：O2 + 4H+ + 4e -= 2H2O 电池的总反应：2H2 + O2 = 2H2O 若电解质为熔融状态下的液体，则传导的是O2- 如丁烷空气掺杂氧化铱（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体负极：2C4H10 -52e- + 26O2- = 8CO2 + 10H2O 正极：13O2 +52e- = 26O2-电池的总反应：2C4H10 + 13O2 = 8CO2 + 10H2O （5）电极反应式的书写方法在原电池正、负极以及电池总反应方程式的书写时，正、负极电极反应式相加得电池反应式，若已知总反应方程式可以减去较容易写出的电极反应式，从而得到较难写出的反应式。3、常见的原电池（1）干电池：（锌锰干电池）负极（锌筒）：Zn 2e- = Zn2+正极（石墨）：2MnO2 + 2NH4+ +2e- = Mn2O3 + 2NH3 + H2O 电池的总反应：Zn+ 2MnO2 + 2NH4+ = Zn2+ +Mn2O3 + 2NH3 + H2O （2）锂电池（电解质溶液：亚硫酰氯SOCl2）负极（锂）：8Li 8e- =8 Li+正极（石墨）：3SOCl2 + 8e- = SO32- + 2S +6Cl-电池的总反应：8Li + 3SOCl2 = 6LiCl + Li2SO3 +2S（3）铅蓄电池（见电极产物判断）4、原电池原理应用（1）制作干电池、蓄电池、高能电池；（2）比较金属腐蚀的快慢（负极金属先被腐蚀）；（3）防护金属腐蚀（被保护的金属作正极）；（4）比较反应速率（如粗锌与稀硫酸反应比纯锌快）；（5）比较金属活动性强弱（被溶解的负极金属较活泼）；（6）判断溶液pH变化（如发生吸氧腐蚀时，因有正极反应O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-，使溶液pH值升高，正极附近溶液能使酚酞变红）。(7) 根据电池反应判断新的化学电源的变化，(方法是先分析电池反应中有关物质化合价变化，确定原电池正极和负极，然后根据两极变化分析判断其它指定性质的变化)。5、金属的腐蚀和防护（1）金属的腐蚀，金属的腐蚀是指金属原子失去电子被氧化而消耗的过程。通常包括化学腐蚀和电化腐蚀，化学腐蚀是金属和非金属与其它物质接触而直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀。其腐蚀过程没有电流产生。电化腐蚀是不纯金属或合金在电解质溶液中发生原电池反应。电化腐蚀过程有电流形成。如：析氢腐蚀 在酸性条件下，正极发生2H+ + 2e- =H2的反应 吸氧腐蚀 在弱酸性或中性条件下，正极发生2H2O + O2 + 4e- = 4OH-的反应（2）金属防护方法 改变金属内部组织结构，如不锈钢； 金属表面覆盖保护层； 电化学保护法。6、电解池电极产物的判断根据电解规律分析推断，以电解饱和CuSO4 溶液为例（惰性电极）通电前：第一步，列出电解质溶液中存在的阴、阳离子（包括电解质和水的电离）Cu2+ SO42- H+ OH-通电后：第二步，确定离子移动方向阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。即Cu2+ 、H+ 向阴极移动，SO42- 、OH- 向阳极移动。第三步判断阴、阳两极离子的放电能力阳极：阴离子失电子能力OH-SO42- 所以OH- 失电子阴极：阳离子得电子能力Cu2+H+ 所以Cu2+ 得电子第四步写出电极反应式阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2阴极：2Cu2+ + 4e- = 2Cu 第五步电解结果分析（包括两极现象、水的电离平衡、离子浓度、溶液的酸碱性、p H变化等）阴极上有红色铜析出，阳极上有气体产生，且生成的气体能使带火星的木条复燃。由于阳极 O2的放出，使溶液中OH-浓度减小，促进水的电离平衡正向移动，溶液中的H+浓度增大，故pH值减小。7、用惰性电极电解溶液时各种变化情况分析（1）电解水型：水、含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐（如H2O 、H2SO4 、NaOH、K2SO4 等 ）的电解。阴极：4H+ + 4e- = 2H2阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2总反应：2H2O 2H2 + O2（2）电解电解质型：无氧酸（HF除外）、不活泼的无氧酸盐（氟化物除外）（如HCl 、CuCl2 等）溶液的电解。阴极：2H+ +2e- = H2阳极：2Cl- - 2e- = Cl2 总反应：2HCl H2 + Cl2（3）电解水和电解质型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）（如NaCl）溶液的电解。阴极：2H+ +2e- = H2阳极：2Cl- -2e- = Cl2总反应：2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 +Cl2不活泼金属的