电化学基础知识点归纳

共享实用的优秀文件和资料第四章总结了电化学的基本知识第四章总结了电化学的基本知识一、一次电池课程要求1、掌握一次电池的工作原理2、熟练写出电极反应公式和电池反应方程式的要点1、一次电池的工作原理(1)一次电池的概念：一种将化学能转化为电能的装置称为一次电池。如果在化学反应过程中有电子转移，我们可以把这个过程中的电子转移设计成定向运动，即形成电流。只有氧化还原反应中的能量变化才能转化为电能；非氧化还原反应中的能量变化不能被设计成由人类以电池的形式使用，而是可以由人类以其他形式的能量使用，例如光能、热能等。(2)一次电池装置的组成有两种活性不同的金属(或一种非金属导体)作为电极。(2)将电极材料全部插入电解液中。(3)两极连接形成闭合电路。(3)原电池的工作原理：原电池通过氧化和还原原电池阳极和阴极上的自发氧化还原反应，在外部电路中产生电流。负电极经历氧化反应，正电极经历还原反应。简单的符号：负氧损失，正恢复。2.原电池原理的应用(1)根据原电池原理比较金属活性(1)电子从负极流向正极，从活性金属流向非活性金属，电流从正极流向负极，两者相反。(2)在一次电池中，活性金属作为负极，引起氧化反应；非活性金属用作正极，发生还原反应。(3)一次电池的正极通常有气体产生或质量增加；负极通常会持续溶解，质量会下降。(2)形成原电池后原电池(1)中离子移动的方向，原电池溶液中的阳离子移动到原电池的正极，溶液中的阴离子移动到原电池的负极；(2)一次电池的外部电路电子从负电极流向正电极，电流从正电极流向负电极。注：外部电路：电子从负极流向正极，电流从正极流向负极；内部电路：阳离子移动到正极，阴离子移动到负极。3.判断原电池正负极的方法：(1)从构成原电池的两极材料来看，活性金属一般为负极，活性弱的金属或能导电的非金属为正极。(2)根据电流方向或电子流方向进行判断。电流从正流向负；电子从负极流向正极。(3)根据一次电池的电解质溶液中离子的流动方向，判断在一次电池的电解质溶液中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。(4)根据原电池两极的变化，判断原电池负极失去电子并发生氧化反应，正极获得电子并发生还原反应。(5)根据电极质量的增减进行判断。工作后，电极的质量增加，这表明溶液中的阳离子在电极(正极)放电，电极活性较弱。相反，电极质量的减少表明电极金属溶解，电极是负的并且具有很强的活性。(6)根据电极上是否有气泡来判断电极上是否有气泡，这是由于电极反应分离H2，表明电极为正，活性弱。在本节中，氧化还原反应发生在知识树的初级细胞中，将化学能转化为电能。二、化学电源课程标准要求1、了解普通电池的种类2、掌握普通电池的工作原理精1、原电池(1)普通锌锰电池锌锰电池是第一干电池。驻极体(4)高能电池D D D锂电池这种电池是20世纪70年代开发的高能电池。由于锂的相对原子质量非常小，其比容量(单位质量电极材料可转换的电量)非常大，使用寿命长。例如，用作心脏起搏器的锂碘电池的电极反应公式为：2.二次电池原理：二次电池在放电过程中进行的氧化还原反应在充电过程中发生逆转，其产物再次转化为反应物，从而使充放电在一定时间内循环进行。铅蓄电池：电极材料为铅和二氧化铅，电解液为硫酸。在放电过程中，还原反应发生在二氧化铅电极上，氧化反应发生在铅电极上。充电期间，氧化反应发生在二氧化铅电极上，还原反应发生在铅电极上。3.氢氧燃料电池(1)氢氧燃料电池的结构是氢氧燃料电池，电解质溶液是氢氧化钾溶液。石墨是电极，H2和O2或空气)不断流向电极。(2)氢氧燃料电池的优点是产品只是水，不产生污染物。根据原电池的工作原理，本节中的知识树设计了各种用途的原电池产品。有必要了解普通电池的基本结构、工作原理、性能和应用范围。三、电解槽课程要求1、掌握电解槽的工作原理2、能正确写出电极反应公式和电解槽反应方程式3、了解电解槽的原理、精炼槽、电镀槽精1、电解原理(1)电解的含义：使电流通过电解液(或熔融电解质)在阴极和阳极引起氧化还原反应的过程称为电解，这种将电能转化为化学能的装置称为电解槽。(2)电解槽形成条件 DC电源。(2)两个电极。其中，连接到电源正极的电极称为阳极，连接到电源负极的电极称为阴极。(3)由石墨、金、铂等制成的电极。电解质溶液或熔融电解质被称为惰性电极，因为它们在正常通电条件下不会发生化学反应。由高度可还原材料制成的电极称为活性电极。当它们被用作电解池的阳极时，氧化反应先于其他物质发生。(3)阴极和阳极的判断和反应原理与电源阳极相连的电极是阳极。如果阳极是活性金属电极，金属失去电子产生金属阳离子；如果阳极不能失去电子，溶液中可能失去电子(即具有还原性)的离子需要在阳极表面失去电子并经历氧化反应。连接到电源负极的电极是阴极。如果阴极是氧化物质，阴极本身获得电子，发生还原反应生成还原产物；如果阴极不能得到电子，溶液中的离子将在阴极表面得到电子，并发生还原反应(如下图所示)2.电解原理的应用(1)电解饱和盐水制备烧碱、氯气和氢气(1)电解饱和盐水的反应原理(2)离子膜法电解烧碱的主要生产工艺(2)电镀电镀的含义：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的过程。(2)电镀的目的：电镀的主要目的是提高金属的耐腐蚀性，增加其美观性和表面硬度。(3)电镀特性：“一多一少一同”。一个是阴极上涂层金属的沉积，一个是阳极上涂层金属的溶解，一个是恒定的电解质浓度。(3)电镀用电解精炼铜(1)电解精炼铜的装置(2)铜电解精炼的化学原理电解精炼是一种特殊的电解槽。电解精炼中的两个电极是相同的m四、金属电化学腐蚀与防护课程要求能解释金属电化学腐蚀的原因了解金属腐蚀的危害掌握金属腐蚀防护措施的要点1、金属腐蚀(1)定义：金属腐蚀是指金属与周围气体或液体物质发生氧化还原反应而引起的损耗现象。(2)分类：由于与金属接触的介质不同，腐蚀的发生也不同，一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。(1)化学腐蚀：由金属和接触物质之间的直接反应引起的腐蚀称为化学腐蚀。化学腐蚀过程中的化学反应是常见的氧化还原反应，不是原电池反应，也不产生电流。(2)电化学腐蚀：当不纯金属接触电解液时，会发生原电池反应。更多的活性金属失去电子并被氧化。这种腐蚀称为电化学腐蚀。(3)电化学腐蚀电化学腐蚀实际上是由大量微型电池组成的微型电池组自发放电的结果。(1)析氢腐蚀钢。在潮湿的空气中，钢的表面会形成一层薄薄的水膜，在钢的表面会形成一层薄薄的电解质溶液，与钢中的铁和少量碳形成原电池。这些无数微小的初级细胞散布在钢铁表面。在这些原电池中，铁是负极，碳是正极。如果电解液是酸性的，就会发生析氢腐蚀。(2)当吸氧腐蚀金属表面较弱或呈中性时，溶于溶液中的氧气与水结合生成羟基自由基，消耗氧气，使溶液不断吸收空气中的氧气，产生吸氧腐蚀。2.金属保护金属保护的目的是防止金属腐蚀。金属保护要解决的主要问题是防止金属被氧化。(1)牺牲阳极的阴极保护定律将被保护的金属与活性更高的金属连接起来形成原电池，从而活性金属被氧化为阳极，而被保护的金属被用作阴极。(2)外部电源的阴极保护方法采用外部直流。阴极与受保护的金属相连，成为阴极，阳极与其他金属相连。(3)非电化学保护方法(1)非金属保护层(2)金属保护层(3)金属钝化(3)判断金属活性的法则(1)金属与水或酸的反应越剧烈，金属的活性就越高。(2)对应于该金属的最高价氧化物的水合物越碱性，该金属越有活性。(3)如果一种金属可以从另一种金属的盐溶液中被替代，则该金属比另一种金