原电池与电解池-电化学知识点全复习.doc

原电池与电解池一、原电池1. 构成原电池的条件：A活泼性不同的两个电极活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体石墨），活泼金属为负极。 两惰性电极石墨或Pt等（燃料电池电极）。；B电解质溶液；C形成闭合电路；D自发氧化还原反应。2. 原电池的反应原理电子从负极流出，沿导线流回正极活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体石墨）负极：较活泼金属，失电子，化合价升高，发生氧化反应 溶液中的阴离子向负极移动，电极质量减小。 正极：不活泼金属（或石墨等），得电子，化合价降低，发生还原反应。 当负极材料能与电解液直接反应时，溶液中的阳离子得电子。例：溶液中如果有阳离子，应由金属阳离子先得电子，变成金属单质，锌铜原电池中，电解液为HCl，正极H+得电子生成H2。当负极材料不能与电解液反应时，溶解在电解液中的O2得电子。如果电解液呈酸性，O2+4e-+4H+=2H2O；如果电解液呈中性或碱性，O2+4e-+2H2O=4OH-判断正负极的依据：金属活动顺序表两惰性电极石墨或Pt等（燃料电池电极） 负极：可燃烧的气体 正极：氧气3. 各种电池 碱性干电池Zn+2MnO2+2H2O=Zn(OH)2+2MnOOH 铅蓄电池Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O, 请写出电极反应式。注意:PbSO4是难溶物。 燃料电池二、电解池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. 电解池的组成条件：直流电源 两个电极 电解质溶液或熔融电解质 形成闭合回路 判断电解池两极的常用依据 看电源（与电池正极相连的是阳极，与负极相连的是阴极） 看电子方向、两极产物（阳离子移向阴极，发生还原反应 阴离子移向阳极，发生氧化反应）3. 电解反应方程式： 阴极：溶液中的阳离子向阴极移动，得电子，发生还原反应。阴极受保护。（电镀原理） 阳离子的放电顺序：金属活动顺序表的逆序Zn2+ Fe2+ Pb2+ H+ Cu2+ Fe3+ Hg2+ Ag+ 注意： Ag+ Fe3+ Cu2+ ； Fe2+ H2O Al3+电镀时：H+浓度较小：H+ Zn2+ Fe2+ Pb2+ Cu2+ 阳极：溶液中的阴离子向阴极移动，失电子，发生氧化反应。放电顺序： 活性电极(Ag以前)，电极失电子 A - ne-=A n+ 惰性电极(Pt、Au、石墨)，阴离子放电 S2IBrCl OH 电解硫酸铜溶液的电极反应式和总反应式阴极：2Cu 2+ + 4e- = 2Cu 阳极：4OH- - 4e- = 2H2O + O2 =H+ 通电 2Cu+ + 2H2O2Cu + + + O2 写出以碳棒作电极电解饱和氯化钠溶液的电极反应式阳极 (C)： 2Cl 2eCl2 阴极 (C)：2H+ +2e H2 写出以铜棒作电极电解氯化铜溶液的电极反应式阳极 (Cu)： Cu 2eCu2+ 阴极 (Cu)： Cu2+ +2e Cu 4. 电解原理的应用a. 铜的电解精炼粗铜含的杂质: Zn、Fe、Ni、Ag、Au等粗铜的精炼 粗铜做阳极，纯铜做阴极，CuSO4溶液做电解液(3)电极反应式(4) 阳极上比铜不活泼的金属，沉积于阳极底部，成为阳极泥，可以提炼金、银等贵重金属b. 电镀概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。电镀池形成条件镀件作阴极镀层金属作阳极含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液电镀的特点电镀液的组成及酸碱性基本保持不变原电池和电解池1原电池和电解池的比较：装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。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。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。形成条件电极：两种不同的导体相连；电解质溶液：能与电极反应。电源； 电极（惰性或非惰性）；电解质（水溶液或熔化态）。反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应）正极：2H+2e-=H2（还原反应）阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应）阳极：2Cl-2e-=Cl2 （氧化反应）电子流向负极正极电源负极阴极；阳极电源正极电流方向正极负极电源正极阳极；阴极电源负极能量转化化学能电能电能化学能应用抗金属的电化腐蚀；实用电池。电解食盐水（氯碱工业）；电镀（镀铜）；电冶（冶炼Na、Mg、Al）；精炼（精铜）。2化学腐蚀和电化腐蚀的区别化学腐蚀电化腐蚀一般条件金属直接和强氧化剂接触不纯金属，表面潮湿反应过程氧化还原反应，不形成原电池。因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀3吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e-=H2负极反应Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=Fe2+腐蚀作用是主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内4电解、电离和电镀的区别电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原反应阴阳离子自由移动，无明显的化学变化用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金实例CuCl2 CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl阳极 Cu 2e- = Cu2+阴极 Cu2+2e- = Cu关系先电离后电解，电镀是电解的应用5电镀铜、精炼铜比较电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液电极反应阳极 Cu 2e- = Cu2+阴极 Cu2+2e- = Cu阳极：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等阴极：Cu2+ + 2e- = Cu溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小6电解方程式的实例（用惰性电极电解）：电解质溶液阳极反应式阴极反应式总反应方程式（条件：电解）溶液酸碱性变化CuCl22Cl-2e-=Cl2Cu2+ +2e-= CuCuCl2= Cu +Cl2HCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22HCl=H2+Cl2酸性减弱Na2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2不变H2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，酸性增强NaOH4OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，碱性增强NaCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOHH+放电，碱性增强CuSO44OH-4e-=2H2O+O2Cu2+ +2e-= Cu2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2+2H2SO4OH 放电,酸性增强考点解说1电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生（1）吸氧腐蚀负极：Fe2e-=Fe2+正极：O2+4e-+2H2O=4OH-总式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O（2）析氢腐蚀： CO2+H2OH2CO3H+HCO3-负极：Fe 2e-=Fe2+正极：2H+ + 2e-=H2总式：Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2Fe(HCO3)2经双水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。2金属的防护改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。电化学保护法外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极3。常见实用电池的种类和特点干电池（属于一次电池）结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。电极反应 负极：Zn-2e-=Zn2+正极： 2NH4+2e-=2NH3+H2 NH3和H2被Zn2、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn24NH3=Zn(NH3)42铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池） 结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。A.放电反应 负极： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4 正极： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2OB.充电反应 阴极：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42- 阳极：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42- 总式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 注意：放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。电极名称看电子得失，电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。锂电池 结构：锂、石墨、固态碘作电解质。 极反应 负极： 2Li-2e- = 2Li+ 正极： I2 +2e- = 2I- 总式：2Li + I2 = 2LiIA.氢氧燃料电池 结构：石墨、石墨、KOH溶液。电极反应 负极： H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O 正极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-总式：2H2+O2=2H2O（反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。BB.铝、空气燃料电池 以铝空气海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高2050倍。电极反应：铝是负极 4Al-12e-= 4Al3+；石墨是正极 3O2+6H2O+12e-=12OH-4电解反应中反应物的判断放电顺序 阴极A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。B.阳离子得电子顺序 金属活动顺序表的反表：K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ (H+) Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ Cu2+ Hg2+ Ag+ 阳极A.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时：阴离子失电子：S2- I- Br- Cl- OH- NO3- 等含氧酸根离子 F-B.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。如：解NaCl溶液：2NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大电解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O2Cu + O2+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应， PH减小。 电解CuCl2溶液：CuCl2 CuCl2 电解盐酸： 2HCl H2Cl2溶剂不变，实际上是电解溶质，PH增大。电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2H2O 2H2 + O2，溶质不变，实际上是电解水，PH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。电解熔融NaOH: 4NaOH 4Na + O2 + H2O 用铜电极电解Na2SO4溶液: Cu +2H2O Cu(OH)2 + H2 （注意：不是电解水。）6电解液的PH变化:根据电解产物判断。口诀：“有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓度大,都无浓度小”。（“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度）7使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如：NaCl溶液：通HCl气体（不能加盐酸）；AgNO3溶液：加Ag2O固体（不能加AgOH）；CuCl2溶液：加CuCl2固体；KNO3溶液： 加H2O；CuSO4溶液：CuO（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。8电解原理的应用图20-1A、电解饱和食盐水（氯碱工业） 反应原理阳极： 2Cl- - 2e-= Cl2 阴极： 2H+ + 2e-= H2总反应：2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH 设备 （阳离子交换膜电解槽）组成：阳极Ti、阴极Fe阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。制烧碱生产过程 （离子交换膜法） 食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等）加入NaOH溶液加入BaCl2溶液加入Na2CO3溶液过滤加入盐酸加入离子交换剂(NaR) 电解生产主要过程（见图20-1）：NaCl从阳极区加入，H2O从阴极区加入。阴极H+ 放电，破坏了水的电离平衡，使OH-浓度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。B、电解冶炼铝原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na+AlF63-（B）、氧化铝： 铝土矿 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 原理 阳极 2O2 4e- =O2阴极 Al3+3e- =Al总反应：4Al3+6O24Al+3O2 设备：电解槽（阳极C、阴极Fe） 因为阳