高中化学电化学知识

第四章电化学基础解决问题的技术：有关电化学的问题只要记住“负氧是正，正氧是负”就行了。-意味着发生氧化反应-意味着发生还原反应。随着氧气的上升返回，答案就出来了。）第一节原电池主电池：1、概念：将化学能转换为电能的装置转换为原电池_ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ _2、构成条件：两个活泼的不同电极电解质溶液电极用电线连接，插入电解质，构成闭环3，电子流：外部回路：负极3354导线正极内部电路：在盐桥上负离子移动到阴极的电解质溶液，在盐桥上阳离子移动到阳极的电解质溶液。4、电极反应：以锌铜原电池为例：阴极：氧化反应：Zn-2e=Zn2(更活泼的金属)阳极：还原反应：2h 2e=H2(不太活跃的金属)总反应：Zn 2h=Zn2 H25、正负判断：(1)在电极材料中：通常更活跃的金属是阴极。或者金属是阴极，非金属是阳极。(2)电子流向阴极到阳极(3)电流方向的阳极到阴极(4)根据电解质溶液中离子的移动方向，正离子流向阳极，负离子流向阴极(5)根据实验现象，有_ _溶解的极音_ _体重增加或气泡一极阳极第二节化学电池1、电池分类：化学电池、太阳能电池、核能电池2、化学电池：利用化学能直接转化为电能的装置3、化学电池分类：主要电池、次要电池、燃料电池一次，一次1、一般一次性电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等二次，二次电池第一、二次电池：放电后，通过再充电再生活性物质，可多次重复使用，也称为充电电池或蓄电池。2，电极反应：铅蓄电池放电：阴极(铅):Pb -2e-=pbso4，阳极(氧化铅):PBO 2 4h 2e-=pbso4 2h2o充电：阳极：pbso 4 2h2o-2e-=PBO 2 4h放电充电阴极：pbso 4 2e-=Pb两种表达式可以作为一种可逆反应：PBO 2 p b 2h2so 4 2 pbso 4 2h2o3、目前开发了银锌电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池等新型电池三、燃料电池1，燃料电池：燃料与氧化剂反应，直接产生电流的一种原电池2、电极反应：一般燃料电池中发生的电化学反应的最终产物，可以根据燃烧反应记录电池总反应，但不指定反应条件。阴极产生氧化反应，阳极产生还原反应，但一般电解质溶液必须参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂分为正极和负极，介质分为酸性、碱性和中性。电解质溶液呈酸性时：阴极：2 H2-4e-=4h阳极：O2 4 e-4h=2h2o电解质溶液呈现碱性时：阴极：2 H2 4oh - 4e-=4h2o阳极：O2 2h2o 4e-=4oh-另一种燃料电池是将金属铂片作为电极插入科赫溶液，并在极地分别通过甲烷(燃料)和氧气(氧化剂)。电极反应式如下：阴极：CH4 10oh-8e-=7h2o；阳极：4h2o 2 O2 8e-=8oh-。电池总反应式为CH4 2 O2 2koh=k2co3 3h2o3、燃料电池优点：能源转化率高、废物少、工作噪音低四、废旧电池处理：回收利用第三节电解槽一、电解原理1，电解槽：将电转换为化学能的装置也称为电解槽2，电解：电流(加上直流)通过电解质溶液在阳极之间引起氧化还原反应(被动不是自发的)的过程3，放电：离子到达电极时失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程4、电子流：(电源)阴极-(电解槽)阴极-(离子方向运动)电解质溶液-(电解槽)阳极-(电源)阳极5、电极名称和反应：阳极：连接直流电源阳极的电极，发生氧化反应阴极：连接直流电源阴极的电极，产生还原反应6、电解CuCl2溶液电极反应：阳极：2Cl- -2e-=Cl2(氧化)阴极：cu2e-=Cu(还原)总反应：cuc L2=Cu Cl27、电解的本质：电解质溶液的导电性是电解质溶液的电解过程规则摘要：写电解反应离子方程式：放电顺序：阳离子放电顺序Ag Hg2 Fe3 Cu2 H(见酸电离)Pb2 Sn2 Fe2 Zn2 Al3 Mg2 Na Ca2 K负离子的放电顺序惰性电极时：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等氧酸盐离子)F-(SO32-/MnO4-OH-)当是活性电极时：电极本身溶解并放电如果注意电极材料、惰性电极或活性电极，并且阳极材料是活性电极(Fe，Cu)等金属，则阳极反应是电极材料失去电子，离子进入溶液；如果是惰性物质，则按照阴阳离子的放电顺序，按照阳氧负度的规律，使用电极反应式。电解质水溶液点分解产物法类型电极反应特性是电解对象电解质浓度PH电解质溶液还原分解电解质类型电解质离子电离的阴阳离子分别在两极放电。HCl电解质减少变大HClCuCl2-CuCl2加入H2，产生碱基阴极：水释放H2生碱阳极：电解质负离子放电NaCl电解质和水产生新电解质变大HCl氧释放酸类型阴极：电解质阳离子放电阳极：释放水O2酸CuSO4电解质和水产生新电解质减少氧化铜电解水类型阴极：4h 4e-=2 H2 850阳极：4OH-4e-=O22H2O直水变大变大水H2SO4减少我2so 4不变以上四种类型的电解质分类：(1)电解水类型：氧酸、碱性、活性金属酸盐(2)电解电解质类型：厌氧酸，惰性金属厌氧酸盐(不含氟化物)(3)加氢碱：活性金属的厌氧盐(4)氧酸类型：非活性金属氧酸盐二、电解原理的应用1、电解饱和盐水制备烧碱、氯和氢(1)电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上其他金属或合金薄层的方法(2)，电极，电解质溶液的选择：阳极：涂层金属，电子的损耗，成为离子进入溶液m-ne-=m n阴极：正在电镀的金属(电镀):溶液中的金属离子获得电子，成为金属原子，并附着在金属表面M n ne-=m电解质溶液：包含电镀金属离子的溶液用作电镀溶液。镀铜反应原理阳极(纯铜):Cu-2e-=Cu2，阴极(电镀):cu2e-=Cu，电解质：可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液(3)，电镀应用之一：铜精炼阳极：粗铜；阴极：纯铜电解质溶液：硫酸铜3、电气冶金(1)，电子冶金：从矿石中把金属正离子导入电子，在化合物中用来冶炼钠、镁、钙、铝等活性金属。(2)，电解氯化钠：供电前氯化钠在高温下溶解：NaCl=Na Cl直流通过后：阳极：2na 2e-=2na阴极：2cl - 2e-=Cl2 规则摘要：主电池、电解槽、电镀池判断规则(1)如果没有外部电源，则配置原始电池有三个条件：有两个活动性不同的电极。阳极用电线连接在一起，直接插入连接的电解质溶液。氧化还原反应(有时是水力发电产生的h作用)是具备这三个条件的一种原电池。(2)如果有外部电源，阳极插入电解质溶液，则可能是电解槽或电镀池；阴极是金属，阳极是金属，如果电解质溶液中的金属离子是相同的元素，则是镀液。(3)多个单池相互连接，并且有外部电源，则连接到电源的设备是电解池。如果没有外部电源，则首先选择主动金属电极作为主电池的阴极(电子输出极)，然后选择该设备作为主电池，其馀作为电镀池或电解槽。性质类别主电池电解槽电镀池定义(设备特性)把化学能转化为电能的装置将电能转换为化学能的装置电解原理在某些金属表面电镀其他金属的应用反应特性自发反应非自愿反应非自愿反应设备特性没有电源，两阶段材料不同有电源供应器，双层材料可能会有所不同有电源达到条件活动性不同的剧电解质溶液形成封闭回路连接直流电源的双电极将两个电极插入电解质溶液形成封闭回路1涂层金属电源阳极，电镀金属阴极；2电镀溶液必须包含涂层金属的离子。电极名称阴极：更活跃的金属阳极：不太活跃的金属(导电非金属)阳极：连接到电源阳极阴极：与电源阴极连接同名电解，但有限制条件阳极：必须是涂层金属阴极：电镀电极反应阴极：氧化反应，金属失去电子。阳极：还原反应，溶液中阳离子的电子，或氧引起的电子(氧腐蚀)阳极：氧化反应，溶液中的负离子失去电子，或电极金属失去电子阴极：还原反应，溶液的正离子获得电子。阳极：金属电极失去电子阴极：镀液阳离子获得电子。电子的流动阴极阳极电源阴极阴极电源阳极阳极电解槽溶液中带电粒子的运动阳离子向两极迁移负离子转移到阴极阳离子向阴极移动负离子进入阳极电解槽联系阳极发生氧化反应和还原反应第一电池和电解槽的非常得失的电子联系图：阳极(损耗)e-阳极(获得的)e-阴极(损失)e-阴极(获得的)第四节金属的电化学腐蚀与防护一、金属的电化学腐蚀(1)金属腐蚀内容：(2)金属腐蚀的本质：都是金属原子失去电子而氧化的过程电化学腐蚀化学腐蚀条件不纯的金属或合金与电解质溶液接触金属和非电解质直接接触现象产生微弱电流没有电流生成本质更活跃的金属氧化的过程金属氧化的过程关系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生，但电腐蚀更为普遍，其危险更为严重(4)，电化学腐蚀分类：氢腐蚀腐蚀过程中的氢释放条件：潮湿空气中形成的水膜酸性强(水膜中CO2，SO2，H2S等气体溶解)电极反应：阴极： Fe-2e-=Fe2阳极： 2h 2e-=H2 850一般：fe2h=Fe2 H2 氧腐蚀反应过程吸氧条件：中性或弱酸溶液电极反应：阴极： 2fe4e-=2fe 2阳极： O2 4e- 2H2O=4OH-一般：2Fe O2 2H2O=2 Fe(OH)2离子方程式：Fe2 2OH-=Fe(OH)2结果Fe(OH)2在空气中被O2氧化，产生Fe(OH)3，Fe (oh) 2 O2 h2h2o=4fe (oh) 3去除部分Fe(OH)3水会产生Fe2O3x H2O(铁锈的主要成分)规则摘要：金属腐蚀的快速规律：在同一电解质溶液中金属腐蚀的快速速度如下：根据电解原理腐蚀主要电池原理腐蚀化学腐蚀具有防腐措施的腐蚀防腐措施包括从好到坏。外部电源的阴极保护法牺牲阴极的阳极保护法具有一般防腐蚀条件的腐蚀没有防腐蚀条件的腐蚀二、金属的电化学保护1、使用主电池原理进行金属的电化学保护(1)、牺牲阳极的阴极保护法原理：在一次电池反应中，阴极腐蚀，阳极不变应用：在受保护的钢铁设备上安装多个锌块，腐蚀锌块，保护钢铁设备阴极：锌块腐蚀；阳极：钢铁设备受到保护(2)，外部电流阴极保护法原则：通过提供电力，在钢铁设备中积累很多电子，防止金属原电池反应传递电流，防止金属腐蚀应用