专题二十：原电池与电解池以及金属的腐蚀

潘教师讲化学之高考专题精讲潘教师讲化学之高考专题精讲1/7专题二十：原电池与电解池以及金属的腐蚀第一局部：根底学问局部一、原电池原电池：把化学能转化为电能的装置。构成条件及推断(1)具有两个活性不同的电极(金属和金属或金属和非金属)。(2)具有电解质溶液。(3)形成闭合电路(或在溶液中相互接触)。★☆推断原电池工作原理示意图原电池的工作原理和电子流向可用以以下图示表示：【说明】而形成回路，传导电流，电子并不进入溶液也不能在溶液中迁移。得失电子的数目写为一样，相加便得到总反响方程式。四周带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。④不参与电极反响的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度根本不变。原电池的两极及推断负极：活泼性强的金属，发生氧化反响。 正极：活泼性弱的金属或导体，发生复原反响。★☆原电池正负极推断依据电极材料推断负极——活泼性较强的金属 正极——活泼性较弱的金属或能导电的非金属注：活泼金属不愿定做负极，如Mg、Al在NaOH溶液中，Al做负极。依据电子流淌方向或电流方向或电解质溶液内离子的定向移动方向推断负极——电子流出极，电流流入极或阴离子定向移向极 正极——电子流入极，电流流出极或阳离子定向移向极依据两极发生的变化推断负极——失去电子，化合价上升，发生氧化反响 正极——得到电子，化合价降低，发生复原反响依据反响现象推断负极——会渐渐溶解，质量减小 正极——有气泡逸出或质量增加【特别提示】原电池正负极推断的根底是氧化复原反响。假设给出一个方程式让推断正、负极，可以直接依据化合价的升降变化来推断，发生氧化反响的一极为负极，发生复原反响的一极为正极。电极反响式书写正极反响要分析电极材料的性质：假设电极材料是强氧化性材料，则是电极材料得电子被复原，发生复原反响；假设电极材料是惰性的，再考虑电解质溶液中的阳离子是否能与负极材料反响。能发生反响则是溶液中的阳离子得电子，发生复原反响；假设不能与负极材料反响，则考虑空气中的氧气，氧气得电子，发生复原反响。弱电解质、气体或难溶解物均以化学式表示，其余以离子符号表示，保证电荷守恒，质量守恒及正、负极得失电子数相等正负极反响式相加得到原电池总反响式，通常将总反响式减去较易写出的电极反响式，从而得到较难写出的电极反响式。原电池的应用加快氧化复原反响的速率一个自发进展的氧化复原反响，设计成原电池时反响速率增大。例如，在Zn与稀HSO2 4

反响时参与少量CuSO4

溶液能使产H的反响速率加快。2比较金属活动性强弱两种金属分别做原电池的两极时，一般做负极的金属比做正极的金属活泼。用于金属的防护化学腐蚀电化学腐蚀金属与接触到的枯燥气体(如化学腐蚀电化学腐蚀金属与接触到的枯燥气体(如O、2Cl、SO等)或非电解质液体(如石定义22活泼金属失去电子被氧化而引起的腐蚀油)等直接发生化学反响引起的腐蚀吸氧腐蚀(主要)析氢腐蚀条件金属与物质直接接触水膜中溶有O，显弱酸性或中性2水膜酸性较强本质金属被氧化而腐蚀较活泼金属被氧化而腐蚀现象无电流产生有微弱电流产生负极：Fe－2e===Fe＋反响式2Fe＋3Cl=2FeCl2 3正极：2HO＋O4e－=4OH－2 2正极：2H＋2e－=H2联系两种腐蚀往往同时发生，只是电化学腐蚀比化学腐蚀更普遍、危害更大【特别提示】推断金属腐蚀的快慢，首先要确定金属腐蚀的类型及该金属在“两池”中所作的电极种类，并按以下规律进展推断。金属腐蚀由快到慢的规律为：电解池阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极同一种金属在一样浓度的不同电解质溶液中的腐蚀快慢规律为：负极的金属腐蚀越快。设计制作化学电源★☆设计原电池时要紧扣原电池的构成条件。具体方法是：首先将氧化复原反响拆分为两个半反响；依据原电池的电极反响特点，结合两个半反响找出正负极材料及电解质溶液。①电极材料的选择中的负极必需能够与电解质溶液反响。②电解质溶液的选择电解质溶液一般要能够与负极发生反响，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反响(如空气中的氧气)。但假设两个半反响分别在两个容器中进展(中间连接盐桥)，则左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料一样的阳Zn＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在按要求画出原电池装置图。【特别提示】应用原电池原理可以设计任一自发的氧化复原反响的电池，但有的电流相当微弱。同时要留意电解质溶液不NaOH、HSO或NaSO二、常见的化学电源

2 4 2 4化学电源是能够实际应用的原电池。作为化学电源的电池有一次电池、二次电池和燃料电池等。几种常用的干电池〔一次电池〕锌银电池锌银电池的负极是Zn，正极是AgO，电解质是KOH，其电极反响式：2Zn+

-2e-=====Z〔OH〕2AgO+HO+2e-====2Ag+2OH-2 2总反响式：Zn+AgO+HO====Zn〔OH〕2 2 2MnOCuO、FeS2 2

等，电解质溶液由四氯化铝锂LiAlCl〕溶液在亚硫4酰氯〔SOCl〕中组成，其电极反响式为：28Li–8-======8Li+2

+

======SO2-+2S+6Cl-3总反响式：8Li+3SOCl =====2S+6LiCl+LiSO2 2 3锌猛干电池负极Zn -2e=====Zn2+正极：Zn2NH4

++2MnO2

====MnO23

+2NH3

+HO22NH4

Cl+2MnO2

+Zn====MnO23

+2NH3

+HO+ZnCl2 2碱性锌猛干电池Zn+

-2e-=====Z〔OH〕22HO2MnO+2e-====2MnOOH〔氢氧化氧锰〕+2O-2 2总反响：2Zn2MnO+2HO====MnOOH+Zn〔OH〕2 2 2PbPbO30H2SO4〔放电〕2负极：Pb〔s〕SO2〔aq〕-2e-=====PbSO〔s〕4 4正极：PbO2

+4H+aq〕+SO2〔aq〕+2e-====PbSO4〕4总反响式：Pb＋PbO＋2HSO=2PbSO＋2HO2 2 4 4 222222222电池反响为 =2HO2 2 2碱性电池中性电池酸性电池2H4OH－4e－=4HO负极：2H4e=4H+负极：2H4e－=4H+2 222O＋2HO4e－=4OH－正极：O＋2HO4e=4OH－正极：O4H+＋4e=4HO有机物燃料电池CH38

3CO–20e-2–20e-

3CO2-+6OH-3+6OH-NH24

N NH-4e-2 24-4e-

–

+4OH-=====N2

+4HO2三、电解池电解池：把电能转化为化学能的装置(电解槽)。装置特点：借助于电流引起氧化复原反响的装置。(1)与电源相连的两个电极：阳极连电源的正极；阴极连电源的负极。(2)电解质溶液(或熔融的电解质)。(3)形成闭合的回路。电解池原电池电解池原电池定义将电能转变为化学能的装置将化学能转变为电能的装置装置举例①两个电极与直流电源相连①活泼性不同的两电极(连接)②电解质溶液②电解质溶液形成条件③形成闭合回路③形成闭合回路④能自发进展氧化复原反响阳极：与电源正极相连的极负极：较活泼金属(电子流出的极)电极名称阴极：与电源负极相连的极正极：较不活泼金属属)(电子流入的极)盐盐2 4NaSO不变水2 4阳极：溶液中的阴离子失电子，或电极金属阳极：溶液中的阴离子失电子，或电极金属负极：较活泼电极金属或阴离子失电子，失电子，发生氧化反响发生氧化反响电极反响阴极：溶液中的阳离子得电子，发生复原反正极：溶液中的阳离子或氧气得电子，发应生复原反响溶液中的离子移向阴离子移向阳极，阳离子移向阴极阴离子移向负极，阳离子移向正极电子流向阳极正极→负极阴极负极正极实质均发生氧化复原反响，两电极得失电子数相等联系原电池可以作为电解池的电源，二者共同形成闭合回路电解产物的推断阳极产物的推断首先看电极，假设是活性电极(一般是除Au、Pt是惰性电极(如石墨、铂、金等)，则依据溶液中阴离子放电挨次加以推断。阳极放电挨次：Au、Pt2>I>Br>Cl>OH>含氧酸根>F。阴极产物的推断直接依据溶液中阳离子放电挨次加以推断。阳离子放电挨次：Ag>Hg>Fe＋>C2>H＋>Pb＋>S＋>Fe＋>Z2>H＋>Al＋>M2>Na>Ca2>K＋。【提示】(1)处理有关电解池两极产物的问题，确定要先看电极是活性电极还是惰性电极。活性电极在阳极放电，电极溶解生成相应的金属离子，此时阴离子在阳极不放电。对于惰性电极，则只需比较溶液中定向移动到两极的阴阳离子的放电挨次即可。(2)依据阳离子放电挨次推断阴极产物时，要留意以下三点：c(H＋)与其他离子的浓度相近，后一个c(H)很小，来自水的电离；②Fe＋Cu＋，但第一阶段只能被复原到Fe；③Pb＋Sn2＋Fe2＋Zn＋Al、Mg＋、N＋Ca＋、＋只有在熔融状态下放电。6】属的无氧酸盐属的无氧酸盐HCl电解质电离出的阴阳离电解质减小增大HCl解质型CuCl子分别在两极放电CuCl2 2型电解质类别实例电极反响特点电象解对电解质浓度pH电解质溶液复原电解NaOHH＋OH分别在阴极和阳水增大增大水水型泼金属的含氧酸HSOHO2 2减小水放H生活泼金属的无氧NaCl阴极：HOH电解质生成电增大 HCl2碱型酸盐2 2成碱阳极：电解质阴离子和水解质放电放O放O生2不活泼金属的含CuSO阴极：电解质阳离子放电电解质生成电减小CuO或4酸型氧酸盐阳极：HOO生和水解质CuCO2 2 3成酸H＋或OH－HOH－均换成水，在生成物中消灭的是碱或酸，同时使阴极、阳极反响式得失电子数目一样，将两个电极反响式相加，即得到总反应的化学方程式。②两惰性电极电解时，假设要使电解后的溶液恢复到原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则，一般参与阴极产物与阳极产物的化合物。电解的应用〔一〕电解饱和食盐水制取氯气和烧碱(氯碱工业)CaMg＋SO2等杂质离子，对生产设备造成损坏，影响产品4的质量，故必需进展精制。①化学方法BaClNaCONaOHb．过滤。

2 2 3cpH46，CO－＋2H=COHO。3 2 2Na)交换树脂除去残存的Ca、Mg＋，以到达技术要求。精制的饱和食盐水中存在着NaCl-HOH-四种离子，用石墨作电极，通电时H+ 和Cl-优先放电，电极反响式为2Cl－－2e=Cl22H＋2e－=H22NaCl＋2HO=2NaOH＋H↑＋Cl〔二〕电镀

2 2 2概念：电镀是利用电解原理在某些金属外表镀上一薄层其他金属或合金的过程。形成条件：①电解时，镀层金属作阳极；②镀件作阴极；③含镀层金属离子的电解质溶液作电镀液；④用直流电源。特征：①阳极本身放电被氧化；②宏观上看无物质生成；③电解液的总量、浓度、pH均不变。〔三〕电冶炼：电解熔融NaCl时，电极反响式为：阳极：2Cl－－2e-=Cl↑ ，2阴极：2Na＋＋2e=2Na，总反响式为：2NaCl=2Na＋Cl↑ 。2〔四〕电解精炼电解精炼粗铜时，阳极材料是——粗铜，阴极材料是——精铜，电解质溶液是CuSO4

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溶液)。长时间电解后，电解质溶液必需补充。其次局部：习题多多练Cu(NOAgNOKNOU32 3 3的表达正确的选项是(C)①在外电路中，电流由铜电极流向银电极Ag＋e=AgAgNO3

溶液中发生的化学反响与该原电池反响一样A．①② B．②③ C．②④ D．③④一种燃料电池中发生的化学反响为：在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。该电池负极发生的反响是(C)A．CHOH(g)O(g)2e－=HO(l)＋CO(g)＋2H(aq) BO(g)＋4H(aq)4e－=2HO(l)3 2 2 2 2 2C．CHOH(g)HO(l)－6e=CO(g)6H＋(aq) DO(g)＋2HO(l)＋4e=4OH－3 2 2 2 22FeCl＋Fe=3FeCl3 2要求：(1)画出此原电池的装置图，装置可承受烧杯和盐桥。(2)注明原电池的正、负极和外电路中电子的流向。(3)写出两个电极上发生的电极反响。〖答案〗(1)装置图如下：KabcdPbPbOPbSOⅠⅡ(2)电池的正负极及外电路中电子的流向如以下图。(3)负极(FeKabcdPbPbOPbSOⅠⅡ正极(C或Ag)：2F3＋2e－=2Fe2＋铅蓄电池的工作原理为：Pb+PbO+2HSO=2PbSO+2HOC2 2 4 4 2A．KdPbSO+2HO-2e==PbO+4++SO2-4 2 2 40.2molIHSO0.2mol2 4IISO2-c4IId

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