电化学基础知识归纳

第四章电化学基础

一、原电池

1.原电池定义：将化学能转变为电能的装置。

2.实质：将氧化还原反应的电子转移变成电子的定向移动。即将化学能转化成电能。

3.简单原电池的构成条件：

①活泼性不同的两个电极，②电解质溶液，③形成闭合回路，④能自发进行的氧化还原反应。

二,原电池的工作原理

工作原理：利用氧化还原反应在不同区域内进行，以适当方式连接起来，获得电流。

以铜锌原电池为例：

1.在ZnSCh溶液中，锌片逐渐溶解,即Zn被氧化,锌原子去电子，形成④二进入溶液，从锌片上释

放的电子，经过导线流向触氏；

CuS04溶液中，Q1二从铜片上得电子，还原成为金属铜并沉积在铜片上。

锌为负极,发生氧化反应,电极反应式为Zn—2e—=Zi?+；

铜为正极,发生还原反应,电极反应式为Cu2++2e-=Cu。

总反应式为Zn+Cu2+=Zn21+Cu,反应是自发进行的。

2.闭合回路的构成：

外电路：电子从负极到正极,电流从正极到负极,

内电路：溶液中的胆离子移向ZnSCh溶液，电离子移向CuSO4溶液。

3.盐桥

盐桥中通常装有含琼胶的KC1饱和溶液。当其存在时.，随着反应的进行，Zn棒中的Zn原子失去甩子

成为Zi?+进入溶液中，使ZnSO』溶液中Zi?+过多，带正电荷。Ci!?+获得电子沉积为Cu,溶液中C/十过少，

SO2-4过多，溶液带负电荷。当溶液不能保持电中性时，将阻上放电作用的继续进行。盐桥的存在就避免

了这种情况的发生，其中Q_向ZnSO4溶液迁移，向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶液保

持电中性，反应可以继续进行。

化学电源

一、化学电池

化学电池是利用原电迪原理，将化学能转化为电能的装置。

二、常用电池

1.一次电池

碱性锌镒电池锌银电池

负极：Zn负极：Zn

电池结构正极：MnO：正极：Ag2O

电解质溶液：KOH溶液电解质溶液：KOH溶液

2MnO2+2广+2H2O=2MnOOH

电极正极Ag2O+2。+H2O=2Ag+20H-

+2OH"

反应

负极-

Zn-2e+2OH-=Zn(OH)2Zn+20H一一2e"=Zn(OH)2

Zn+2MnO+2HO=2MnOOHZn+Ag2。+HO=Zn(OH)+

总反应式2222

+Zn(OH)22Ag

2.二次电池

铅蓄电池氢氧燃料电池

负极：Pb负极：H2

电池结构正极：PbO2正极：。2

电解质溶液：H2s04溶液电解质：酸性电解质

PbO(s)+SO2-4(aq)+4H*(aq)+

2+

正极O2+4H+4e==2H2O

电极2e-=PbSOds)+2H?O⑴

反应Pb(s)+S02—4(aq)—2e

-+

负极2H2-4e=4H

=PbSO4(s)

Pb(s)+PbO2(s)+

总反应式

2H2so4(aq)=2PbSO£s)+2H24-O2=2H2O

2H20(1)

电解原理

一、电解

1.概念

使电流通过曳解质整液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。

2.特点

C)电解是最强有力的氧化还原手段,是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的。

(2)电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程。

二、电解池

1.定义

把电能转化成化学能的装置。

2.形成条件

⑴直流电源;

(2)两个电极：与电源正极相连的一极是胆极；与电源负极相连的一极是1S极;

(3)电解质溶液或熔融电解质:

(4)形成闭合回路。

2

3.装置及电极反应

以电解0102溶液为例

(1)装置

(2)电极反应

阴极Cir*+2e-=Cu发生还原反应

-

阳极2Cr-2e=Cl2发生氧化反应

电解

总反应

CuCl2Cu+CLt

4.电子流向和离子流向

(1)电子流向

电源负极一电解池阴极电解池阳极一电源正极

(2)离子流向

阳离子一电解池阴极阴离子一电解池阳极

电解原理的应用

电解原理的应用

1.氯碱工业：电解饱和食盐水，制取烧碱、氯气和氢气。

电极的反应式(并注明反应类型)

-

阳极：2Cr-2e=Cl2t(氧化反应)；

阴极：2H-+2e「=H2f(还原反应)。

电解

总反应式：2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2t+H2t。

其中阴极反应中的酎是由水电离产生的。

2.电镀

(1)电镀是应用电解的原理在金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。

(2)电镀阳极：镀层金属，电极本身发生氧化反应阴极：待镀金属制品电镀溶液：含有镀层金属离子的

溶液

在电镀过程中，电镀液的浓度不变。

3.电解精炼(如电解精炼铜，杂质为铁、锌、金、银)

(1)粗铜作阳极,电极反应Cu-2e=Cu2+；

精铜作阴极,电极反应Cu"+2e=Cu；

电解质溶液CuSO』溶液.

3

(2)活泼性较强的铁、锌以离子形式进入溶液，活泼性较差的金、银形成阳极泥。

4.电冶金制取金属

Na、Ca、MR、Al等活泼金属,很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔

融的化合物的方法得到。如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠：

阴极：2Na++2e-=2Na,阳极:2C1—2e-^=Cht,

电解

总反应式：2NaCl(熔融)2Na+Cbt。

金属的电化学腐蚀与防护

一、金属的腐蚀

金属腐蚀是金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属腐蚀•般可分为

化学腐蚀和电化学腐蚀两类。

1.化学腐蚀

金属跟接触到的干燥气体或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀，这种腐蚀的速率

随着温度的升高而加快。

2.电化学腐蚀

不纯的金属接触电解质溶液时，会发生原电池反应,较活泼的金属失去电子而被氧化所引起的腐蚀。

二、电化学腐蚀的分类

以铁的腐蚀为例

吸氧腐蚀析氢腐蚀

条件水膜呈弱酸性或中性水膜呈较强酸性

正极反应

--+

O4-2HO+4e=40H2H4-2e~=H2t