原电池与电解池.doc

XXXX教育学科教师辅导讲义讲义编号： 学员编号： 年 级：高三 课时数及课程进度： 学员姓名： 辅导科目：化学 学科教师： 学科组长/带头人签名及日期课 题 原电池与电解池授课时间 备课时间 教学目标1. 原电池和电解池的区别2. 原电池和电解池的研究方法3. 原电池与电解池组合题目重点、难点重点：理解原电池的构成及工作原理理解电解池的构成及工作原理难点：原电池与电解池的区分及研究考点及考试要求从08、09两年高考试题看，电化学是高考命题的热点之一。试题常以选择题居多，也有以填空、简答、实验、计算等形式命题。由于电化学中的电路、电量等与物理学联系紧密，在今后的综合考试中该部分不仅不会“降温”，还有“变热”的趋势。在题型上应以传统题为主，在内容上与物理学科的综合应引起重视21世纪教育网教学内容知识框架 化学电池化学能转变为电能原电池金属的电化学腐蚀（自发进行）氧化还原反应能量变化 电解电解池电镀电能转变为化学能电冶金 （外界能量推动）一.原电池与电解池比较内容原电池电解池共同点都是氧化还原反应，都有两个电极、导线电解质溶液；都形成闭合回路不同点电极材料活泼性不同可以相同电极名称正极、负极阴极、阳极工作原理 如图1 如图2能源变换化学能转化为电能电能转化为化学能反应性自发进行在外界电源作用下使原本不自发的反应能够行2.分析原电池和电解池在构成因素上的异同点比较项目原电池电解池两个电极：氧化反应失去电子相对活泼的金属作为负极连接电源的正极，作为阳极两个电极：还原反应获得电子相对不活泼的金属或石墨作为正极连接电源的负极，作为阴极电池内离子的迁移方向阴离子向负极迁移，阳离子向正极迁移阴离子向阳极迁移，阳离子向阴极迁移电子流向负极正极负极阴极，阳极正极构成条件两个电极、电解质溶液形成闭合回路。电解池有外电源，原电池无需外电源。原 电 池电 解 池离子流向阳离子正极 阴离子负极阳离子阴极 阴离子阳极电流方向：外电路 内电路正极负极负极正极正极阳极 阴极负极阳极阴极电极实质负氧正还阳氧阴还3.原电池与电解池的研究步骤原电池电解池步书写离子反应方程式分析阴极、阳极附近各有什么离子步分析化合价变化情况分析离子的放电顺序步书写两极电极反应式书写两极的电极反应式原电池电解池形成条件两种活动性不同的金属作电极（连接）电解质溶液中（电极插入其中，有自发的氧化还原反应）形成闭合回路两电极接电流电源电极插入电解质溶液中形成闭合回路电极名称、电极反应负极：氧化反应（较活泼金属）正极：还原反应阴极：还原反应阳极：氧化反应电子流向负极正极电源正极阴极电源正极阳极二.电极反应式书写时考虑的因素考虑因素电解池原电池电极材料若阳极为活泼电极，阳极材料先放电 一般为负极材料失电子 电解质阳极：阴离子放电阴极：阳离子放电正极：先电解质阳离子得电子；再水溶液参与规律总结：“氧阳氧负”原电池正负极负极发生氧化反应电解池阴阳极阳极发生氧化反应 谐音：“养羊养富”三.知识运用能力提高例1、右图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336mL（标准状态）气体。回答：直流电源中，M为极。Pt电极上生成的物质是 ，其质量为g。电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为：2 。AgNO3溶液的浓度（填增大、减小或不变。下同），AgNO3溶液的pH，H2SO4溶液的浓度，H2SO4溶液的pH。答案为：正；Ag、2.16g；21；不变、不变、增大、减小。例2、把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为：A1：2：3 B3：2：1 C6：3：1 D6：3：2练习1、用铂作电极电解下列各物质的水溶液时，所用装置如图所示，电解一段时间后，甲、乙两处的pH值下降，且在1、3电极上的电解产物的物质的量之比为1 ：2的是A. 甲池：KOH溶液 乙池：CuSO4溶液B. 甲池：H2SO4溶液 乙池：AgNO3溶液C. 甲池：Na2SO4溶液 乙池：NaCl溶液 D. 甲池：CuSO4溶液 乙池：H2SO4溶液练习2、用图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。则：A中发生反应的化学方程式为_ _。在B中观察到的现象是_、_、_。室温下，若从电解开始到时间t S，A、B装置中共收集到标准状况下的气体0.168 L，若电解过程中无其他副反应发生，经测定电解后，A中溶液体积恰为1000mL，则A溶液的pH为 。解析：此题实际上共串联了三个电解池，解题切入点是根据淀粉-KI试纸的C端变为蓝色，判断出C极的电极产物为Cl2，C为阳极，进而判断出E为电源负极，F为电源正极。由此可以进一步判断出A装置为电解AgNO3溶液装置，其中Fe极为阴极被保护， B装置中Cu极为阳极，通电时会发生“牺牲”。A装置中的电极反应式为：阴极 4Ag4e = 4Ag；阳极 4 H2O 4e = 4HO2，故总的反应方程式为：4 AgNO32H2O4HNO34AgO2。在B装置中，Cu极作阳极首先被腐蚀：Cu2e = Cu2，Cu极周围变蓝色，阴极发生的反应是：2H2O2e= H22OH，故在B装置中会有Cu(OH)2生成：Cu2+2OH=Cu(OH)2。已知A装置收集到的是氧气，B装置收集到的是氢气，它们的总体积为0.168 L，相当于0.0075 mol，根据同一电路中通过电极的电子数量相等可知，氢气与氧气的物质的量比为2 ：1，n(O2)=0.0025mol，根据电极反应式可知，A装置中生成的H为0.01mol，c(H)= 0.01mol/L，PH=2。通过以上对典型题例的分析可见，在解决串联电解池的有关问题时，必须按照一定思路，采取正确的方法，更为重要的掌握电解的基本原理。1、必须能够有效利用题给信息，包括文字的、图示的或电极产物的特点，判断电源的正、负极或电解池的阴、阳极，这是解题的突破口，也解题的关键之一。2、必须掌握不同的离子在阴、阳两极上的放电顺序，同时掌握每一种离子在放电时的电极反应，尤其是要明确在非酸或非碱溶液中，放电的H来自于阴极区的水的电离，放电的OH来自于阳极区水的电离。H总是在阴极放电，OH总是在阴极上生成， 阴极上电极反应有两种表示形式酸性溶液中 2 H2e=H2非酸溶液中 2H2O2e= H22 OHOH总是在阳极上放电，H总是在阳极上生成，阳极上电极反应也有两种形式碱性溶液中 4 OH4e=2H2OO2非碱溶液中 2H2O4e=4HO23、必须明确串联电解池问题解题的重要依据是电子守恒，即串联电路中通过各电极上的电子总数是相等的，各电极产物及其物质的量可以不同，但各电极上发生氧化与还原反应时得失电子总数必须相同。4、有必要了解电解过程中转移的电子数与电极产物、溶液中产生的有关离子的物质的量之间的关系，如，每转移4 mol电子，必然有4 mol OH放电，生成1 molO2，在非碱溶液中必然产生4 mol H。4电解过程中水溶液的pH变化用铂或石墨等惰性电极电解某些物质的水溶液时，溶液的pH往往发生变化，其原因主要有两个方面。其一为电解时溶液的浓度发生变化，如果溶质是酸或碱，则它们浓度的改变使其pH也发生变化。其二为析出电解产物时，可能引起水的电离平衡移动，使或相对过剩。一般是自水溶液中析氢气时，消耗，使水的电离平衡向生成的方向移动，使浓度加大，pH上升。若是析出氧气时，则因而消耗了，使水电离平衡向生成方向移动，而使浓度加大，pH下降。这就是电解水溶液时所说的“析氢常伴碱，析氧常伴酸”。下面举例说明。【例1】以铂为电极，在相同电流强度、相同时间分别电解：A.NaOH溶液；B.稀 ；C.稀盐酸；D.食盐水；E. 溶液；F.溶液；G. 溶液。经一段时间后，溶液的pH上升的是哪些？下降的是哪些？不变的是哪些？分析：NaOH溶液、稀、溶液的电解等于电解水，但随氢、氧的析出，溶液渐浓。而NaOH溶液变浓，pH上升；稀变浓，pH下降；溶液变浓，由于它是中性盐，电解对其pH无影响。、等溶液的电解，属于不活泼金属的含氧酸盐电解，其阴极析出不活泼金属，在阳极析出氧气和生成对应的酸：所以，它们电解时pH下降。电解食盐水或其他活泼金属的卤化物（不计氟化物），因生成对应的卤素和氢气及碱，而pH上升。电解盐酸则析出氢气、氯气，溶液中HCl减少，使盐酸变稀，pH升高。本题答案：pH上升的有A、C、D；下降的有：B、E、F；不变的有G。【例2】将物质的量浓度相等的 和NaC1两种溶液等体积混合后，用石墨电极进行电解，能正确表示溶液的pH随时间（t）的变化图像是图9一1所示的（）图9-1提示：第一阶段电解，pH不变；第二阶段电解，pH降低；第三阶段电解，pH不变。四.作业1（2009届福建省泉州市俊来中学高三年级月考化学）下列叙述正确的是 （）A在原电池的负极和电解池的阴极上都发生失电子的氧化反应B用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：2C用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1 mol电子转移，则生成1 molNaOHD镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀2. 甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl溶液与0.1mol/LAgNO3溶液后，以Pt为电极进行电解时，在A、B、C、D各电极上生成物的物质的量之比为:_ 【答案】2:2:4:13. 如图所示，a、b、c、d均为石墨电极，通电进行电解。20080801下列说法正确的是 （ ）AabcdCuSO4溶液甲饱和NaCl溶液乙A乙烧杯中d的电极反应为 2Cl2e Cl2 Ba、c两极产生气体的物质的量相等C甲、乙两烧杯中溶液的pH均保持不变 电解D乙烧杯中发生的反应为 2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2+ Cl24.银器皿日久表面逐渐变黑色，这是由于生成硫化银，有人设计用原电池原理加以除去，其处理方法为：将一定浓度的食盐溶液放入一铝制容器中，再将变黑的银器浸入溶液中，放置一段时间后，黑色会褪去而银不会损失。试回答：在此原电池反应中，负极发生的反应为_；正极发生的反应为_；反应过程中产生有臭鸡蛋气味的气体，则原电池总反应方程式为_。【解析】要善于抓住题示信息，“黑色褪去而银不会损失”，必然发生变化：Ag2SAg，显然这是原电池的正极反应，Ag2S+2e-2Ag+S2-，负极反应为活泼金属发生氧化反应：Al-3e-Al3+。正极生成的S2-和负极生成的Al3+在溶液中发生双水解：2Al3+3S2-+6H2O2Al(OH)3+3H2S，与题意产生臭鸡蛋气味的气体相吻合。原电池的总反应为上述三个反应的加合：3Ag2S+2Al+6H2O6Ag+2Al(OH)3+3H2S。【答案】 Al-3e-Al3+ Ag2S+2e-2Ag+S2- 3Ag2S+2Al+6H2O6Ag+2Al(OH)3+3H2S向日面时背日面时光电转换器水电解系统氢氧储罐燃料电池系统5. 下图是某空间站能量转化系统的局部示意图，其中燃料电池采用KOH为电解液，下列有关说法中不正确的是（ ）A该能量转化系统中的水也是可以循环的B燃料电池系统产生的能量实际上来自于水C水电解系统中的阳极反应：4OH-4e-=2H2O+O2D燃料电池放电时的负极反应：H22e-2OH-=2H2O6（天津市2008-2009学年度第四次月考）用酸性氢氧燃料电池电解苦卤水 (含、Na、Mg2)的装置如图所示 (a、b为石墨电极)。下列说法中，正确的是A电池工作时，正极反应式为：O2 +2 H2O + 4e=4 OH B电解时，a 电极周围首先放电的是Br而不是Cl，说明当其它条件相同时前者的还原性强于后者C电解时，电子流动路径是：负极外电路阴极溶液阳极正极D忽略能量损耗，当电池中消耗0.02g H2 时，b 极周围会产生0.02g H2放电充电7（2009届长沙一中、雅礼中学联考）右图是一个化学过程的示意图。已知甲池的总反应式 为：2CH3OH+3O2+4KOH H2K2CO3+6H2O （1）请回答图中甲电池是 装置。（2）请回答下列电极的名称：A（石墨）电极的名称是 。（3）写出通入CH3OH的电极的电极反应式是 。（4）乙池中反应的化学方程式为 。（5）当乙池中B（Ag）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2 mL（标准状况下）；此时丙池某电池析出0.60g某金属，则丙中的某盐溶液可能是 （填序号）A. MgSO4 B. CuSO4 C. NaCL D. AgNO37（1）原电池（化学能转变为电能）（1分）（2） 阳极（1分）（3）CH3OH+8OH-6 e CO32 +6H2O（1分） 通电（4）4AgNO3+2H2O 4Ag+O2+4HNO3（1分） （5）280（1分） B、D（1分）8（7分）如下图所示，甲、乙为相互串联的两电解池。试回答：（1）乙池中Fe电极为 极。若在乙池中滴入少量酚酞试液，开始电解一段时间后，铁电极附近呈 色。（2）甲池若为精炼铜（假设粗铜的组成是均匀的，且其中活泼和不活泼的成份均存在）的装置，则电解质溶液可以是 ；通过一段时间后，A电极增重12.8g，则甲池溶液原溶质的浓度 （填“增大”、“减小”、“不变”或“无法确定”），乙池石墨电极放出的气体在标准状况下的体积为 。8（1）阴；红（2）CuSO4溶液或CuCl2溶液；减小；4.48L9：如图所示，下列叙述正确的是( )A.Y为阴极，发生还原反应ZnSO4溶液隔膜(只允许SO42