高中化学原电池和电解池全面总结超全版

原电池和电解池原电池和电解池 1 原电池和电解池的比较 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 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 电解 Cu Cl2 CuCl2 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 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 CuCl2 2Cl 2e Cl2 Cu2 2e Cu CuCl2 Cu Cl2 HCl 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 2HCl H2 Cl2 酸性减弱 Na2SO44OH 4e 2H2O O2 2H 2e H2 2H2O 2H2 O2 不变 H2SO44OH 4e 2H2O O2 2H 2e H2 2H2O 2H2 O2 消耗水 酸性增强 NaOH4OH 4e 2H2O O2 2H 2e H2 2H2O 2H2 O2 消耗水 碱性增强 NaCl 2Cl 2e Cl2 2H 2e H2 2NaCl 2H2O H2 Cl2 2NaOH H 放电 碱性增强 CuSO44OH 4e 2H2O O2 Cu2 2e Cu 2CuSO4 2H2O 2Cu O2 2H2SO4 OH 放电 酸性增强 考点解说考点解说 1 电化腐蚀 发生原电池反应 有电流产生 电化腐蚀 发生原电池反应 有电流产生 1 吸氧腐蚀 负极 Fe 2e Fe2 正极 O2 4e 2H2O 4OH 总式 2Fe O2 2H2O 2Fe OH 2 4Fe 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 H2 Fe HCO3 2水解 空气氧化 风吹日晒得 Fe2O3 2 金属的防护 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 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 Zn2 4NH3 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 2H2O B 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 电极反应 负极 2Li 2e 2Li 正极 I2 2e 2I 总式 2Li I2 2LiI A 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 B 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 20 50 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 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 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 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 电解 CuCl2溶液 CuCl2 Cu Cl2 电解 电解盐酸 2HCl H2 Cl2 溶剂不变 实际上是电解溶质 PH 增大 电解 电解稀 H2SO4 NaOH 溶液 Na2SO4溶液 2H2O 2H2 O2 溶质不变 实际上是电解水 电解 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 电解 用铜电极电解 Na2SO4溶液 Cu 2H2O Cu OH 2 H2 注意 不是电解水 电解 6 电解液的 电解液的 PH 变化变化 根据电解产物判断 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 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 电解原理的应用 A 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 电解 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 6O2 4Al 3O2 电解 设备 电解槽 阳极 C 阴极 Fe 因为阳极材料不断地与生成的氧气反应 C O2 CO CO2 故需定时补 充 C 电镀 用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程 镀层金属作阳极 镀件