電化學(xué)知識(shí)點(diǎn)原電池和電解池

1、電化學(xué)知識(shí)點(diǎn)原電池和電解池原電池和電解池的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)1 .原電池和電解池裝置比較:將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池還原反應(yīng) （失電子）原電池2 .原電池和電解池的比較表:裝置原電池電解池實(shí)例nzhC丁E海底-_-原理使氧化還原反應(yīng)中電子作定向移動(dòng)，從而形成電流。這種把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。這種把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池。形成條件電極：兩種不同的導(dǎo)體相連；電解質(zhì)溶液：能與電極反應(yīng)。電源；電極（惰性或非惰性）；電解質(zhì)（水溶液或熔化態(tài)）。反應(yīng)類型自發(fā)的氧化還原反應(yīng)非自發(fā)的氧化還原反

2、應(yīng)電極名稱由電極本身性質(zhì)決定：正極：材料性質(zhì)較不活潑的電極；負(fù)極：材料性質(zhì)較活潑的電極。由外電源決定：陽(yáng)極：連電源的正極；陰極：連電源的負(fù)極；電極反應(yīng)負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極：2H+2e-=H2T（還原反應(yīng)）陰極：Cu2+2e-=Cu（還原反應(yīng)）陽(yáng)極：2cl-2e=C12T（氧化反應(yīng)）電子流向負(fù)極-正極電源負(fù)極-陰極；陽(yáng)極-電源正極電流方向正極-負(fù)極電源正極-陽(yáng)極；陰極-電源負(fù)極能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能一電能電能一化學(xué)能應(yīng)用抗金屬的電化腐蝕；實(shí)用電池。電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；電鍍（鍍銅）；電冶（冶煉Na、Mg、Al）;精煉（精銅）。原電池的本質(zhì)：氧化還原反應(yīng)中電子作定向的移動(dòng)過程電解

3、本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程3 .化學(xué)腐蝕和電化腐蝕的區(qū)別化學(xué)腐蝕電化腐蝕一般條件金屬直接和強(qiáng)氧化劑接觸不純金屬，表面潮濕反應(yīng)過程氧化還原反應(yīng)，不形成原電池。因原電池反應(yīng)而腐蝕有無電流無電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生反應(yīng)速率電化腐蝕化學(xué)腐蝕結(jié)果使金屬腐蝕使較活潑的金屬腐蝕4 .吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強(qiáng)正極反應(yīng)。2+4e-+2H2。=4OH-2H+2e=H2T負(fù)極反應(yīng)Fe2e-=Fe2+Fe2e-=Fe2+腐蝕作用是主要的腐蝕類型，具有廣泛性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)5 .電解、電離和電鍍的區(qū)別電解電離電鍍條件受直流電作用受熱

4、或水分子作用受直流電作用實(shí)質(zhì)陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)陰陽(yáng)離子自由移動(dòng)，無明顯的化學(xué)變化用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金實(shí)例電解CuCl2=Cu+Cl2CuCl2=Cu2+2CI一一一一-_2+陽(yáng)極Cu2e=Cu陰極Cu2+2e-=Cu關(guān)系先電離后電解，電鍍是電解的應(yīng)用6 .電鍍銅、精煉銅比較電鍍銅精煉銅形鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作粗銅金屬作陽(yáng)極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液成陰極，電鍍液必須含有鍍條層金屬的離子件電極陽(yáng)極Cu-2e=Cu2+陽(yáng)極：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等反陰極Cu2+2e-=Cu陰極：Cu2+2e-=Cu應(yīng)溶電鍍液的濃度不變?nèi)芤褐?/p>

5、溶質(zhì)濃度減小液變化說明、原電池正、負(fù)極的判斷：(1)從電極材料：一般較活潑金屬為負(fù)極；或金屬為負(fù)極，非金屬為正極。(2)從電子的流動(dòng)方向負(fù)極流入正極(3)從電流方向正極流入負(fù)極(4)根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動(dòng)方向陽(yáng)離子流向正極，陰離子流向負(fù)極(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象溶解的一極為負(fù)極增重或有氣泡一極為正極二.高頻考點(diǎn)1 .電化腐蝕：發(fā)生原電池反應(yīng)，有電流產(chǎn)生(1)吸氧腐蝕負(fù)極：Fe2e=Fe2+*正極：O2+4e-+2H2O=4OH-L總式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O(2)析氫腐蝕：CO2+H2O-H

6、2CO3-H+HCO3-,負(fù)極：Fe2e=Fe2+，正極：2H+2e-=H2T總式：Fe+2CO2+2H2O=Fe(HCO3)2+H2TFe(HCO3)2水解、空氣氧化、風(fēng)吹日曬得FezO3。2、原電池的應(yīng)用：加快化學(xué)反應(yīng)速率，如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱?？梢岳迷姵乇容^金屬的活動(dòng)性順序(負(fù)極活潑)。將兩種不同金屬在電解質(zhì)溶液里構(gòu)成原電池后，根據(jù)電極的活潑性、電極上的反應(yīng)現(xiàn)象、電流方向、電子流向、離子移動(dòng)方向等進(jìn)行判斷。設(shè)計(jì)原電池。利用原電池原理可以分析金屬的腐蝕和防護(hù)問題金屬的腐蝕分為化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種，但主要是電化學(xué)腐蝕。根據(jù)電解質(zhì)溶液的酸堿性，可把電化學(xué)腐

7、蝕分為：吸氧腐蝕和析氫腐蝕兩種。以鋼鐵腐蝕為例，吸氧腐蝕發(fā)生的條件是鋼鐵表面吸附的水膜中溶有。2,并呈極弱酸性或中性，反應(yīng)中O2得電子被還原；其電極反應(yīng)式分別為：負(fù)極(Fe):2Fe-4e-=2Fe2+,正極(C):O2+2H2O+4e-=4OH-。析氫腐蝕發(fā)生的條件是鋼鐵表面吸附的水膜酸性較強(qiáng)，反應(yīng)時(shí)有H2析出；其電極反應(yīng)式分別為：負(fù)極(Fe):Fe-2e-=Fe2+,正極(C):2H+2e-=H2T。金屬防腐方法：改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)；表面覆蓋保護(hù)層(如鋼鐵表面涂礦物油、油漆、加電鍍層、形成穩(wěn)定的氧化膜等；電化學(xué)保護(hù)法(接上一塊活潑金屬使被保護(hù)金屬成為正極受保護(hù)、將被保護(hù)金屬接到電源負(fù)極)。通

8、常金屬的腐蝕德快慢類型：電解池的陽(yáng)極原電池的負(fù)極自然的腐蝕原電池的正極(保護(hù))電解池的負(fù)極(保護(hù))。3。實(shí)用電池的種類和特點(diǎn)干電池(屬于一次電池)結(jié)構(gòu)：鋅筒、填滿MnO2的石墨、溶有NH4CI的糊狀物。電極反應(yīng)/負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+'正極：2NH4+2e-=2NH3+H2NH3和H2被Zn2+、MnO2吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2+4NH3=Zn(NH312+鉛蓄電池(屬于二次電池、可充電電池)結(jié)構(gòu)：鉛板、填滿PbO2的鉛板、稀H2SO4。A.放電反應(yīng)負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbS04+2H2OB.充電

9、反應(yīng)陰極：PbS04+2e-=Pb+SO42-陽(yáng)極：PbS04-2e-+2H2O=PbO2+4H+SO42-總式:Pb+PbO2+2H2SO4=-2PbSO4+2H2O充電電極名稱看電子注意：放電和充電是完全相反的過程，放電作原電池，充電作電解池。鋰電池結(jié)構(gòu)：鋰、電極反應(yīng)得失，電極反應(yīng)式的書寫要求與離子方程式一樣，且加起來應(yīng)與總反應(yīng)式相同。石墨、固態(tài)碘作電解質(zhì)。負(fù)極：2Li-2e-=2Li+,正極：I2+2e-=2I-總式：2Li+I2=2LiIA.氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)：石墨、石墨、電極反應(yīng)負(fù)極:正極:（反應(yīng)過程中沒有火焰,KOH溶液。H2- 2e-+ 2OH- = 2H 2OO2 + 4e- +

10、 2H 2O = 40H -總式：2H2+O 2=2H 4不是放出光和熱，而是產(chǎn)生電流）注意：還原劑在負(fù)極上反應(yīng),氧化劑在正極上反應(yīng)。書寫電極反應(yīng)式時(shí)必須考慮介質(zhì)參加反應(yīng)（先常規(guī)后深入）O若相互反應(yīng)的物質(zhì)是溶液，則需要鹽橋（內(nèi)裝 KC1的瓊脂，形成閉合回路）B.鋁、空氣燃料電池以鋁一空氣一海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中，數(shù)分鐘后就會(huì)發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高 電極反應(yīng)：鋁是負(fù)極4Al-12e-= 4Al3+;石墨是正極3O2+6H2O+12e-=12OH -4.電解反應(yīng)方程式的

11、書寫步驟：分析電解質(zhì)溶液中存在的離子；分析離子的放電順序；確定電極、寫出電極反應(yīng)式；寫出電解方程式。如：2050倍。、.由內(nèi)是,一 解NaCl溶放：2NaCl+2H 2。=H 2T +C12T +2Na0H,溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng),PH增大、由本是.、一.一電解CuS04溶放：2CUSO4 + 2H2O=2Cu + 0 2T + 2H 2SO4溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)，PH減小。電解 CuCl2 溶液：CuCl2= Cu+Cl2 T 由本 一電解鹽酸：2HCI = H2 T + Cl2 T溶劑不變，實(shí)際上是電解溶質(zhì)，PH增大。 _、.一、.由本是, 一、一一、.電解稀H2SO4、NaOH溶放

12、、Na2SO4溶披：2H2。= 2H2T + O2T,溶質(zhì)不變,實(shí)際上是電解水，PH分別減小、增大、不變。酸、堿、鹽的加入增加了溶液導(dǎo)電性，從而加快電解速率（不是起催化作用）_.申，解一.電解熔融NaOH:4NaOH=4Na+O2T+H2OT由匾至.、.一.用銅電極電解Na£O4溶液：Cu+2H2O=Cu（OH）2+H2T（注意：不是電解水。）5 .電解液的PH變化:根據(jù)電解產(chǎn)物判斷。口訣：“有氫生成堿，有氧生成酸；都有濃度大都無濃度小”。（“濃度大”、“濃度小”是指溶質(zhì)的濃度）6 .使電解后的溶液恢復(fù)原狀的方法：先讓析出的產(chǎn)物（氣體或沉淀）恰好完全反應(yīng)，再將其化合物投入電解后的溶液

13、中即可。如：NaCl溶液：通HCl氣體（不能加鹽酸）；AgNO3溶液：加Ag2。固體（不能加AgOH）;CUCI2溶液：力口CuCl2固體；KNO3溶液：加H2。；CuSO4溶液：CuO（不能加CO、Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3）等。CI t7 .電解原理的應(yīng)用A、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）反應(yīng)原理r陽(yáng)極：2c-2e-=Cl2TI陰極：2H+2e-=H2T一一電解.總反應(yīng)：2NaCl+2H2O=H2T+CI2T+2NaOH設(shè)備（陽(yáng)離子交換膜電解槽）組成：陽(yáng)極一Ti、陰極一Fe陽(yáng)離子交換膜的作用：它只允許陽(yáng)離子通過而阻止陰離子和氣體通過。制燒堿生產(chǎn)過程（離子交換膜法）食鹽水的精制：粗鹽

14、（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等）一加入NaOH溶液一加入BaCb溶液一加入NazCO3溶液一過濾一加入鹽酸一加入離子交換劑（NaR）電解生產(chǎn)主要過程（見圖20-1）:NaCl從陽(yáng)極區(qū)加入，H2O從陰極區(qū)加入。陰極H+放電，破壞了水的電離平衡，使OH-濃度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。B、電解冶煉鋁原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na+AlF63-（B）、氧化鋁：鋁土礦aOHNaAlO2CO2>Al（OH）3、AI2O3過濾過濾原理J陽(yáng)極2O"4e-=。2個(gè)陰極Al3+3e-=Al.c、c由，解總反應(yīng)：4Al3+6O2一=4Al+3O2T設(shè)備

15、：電解槽（陽(yáng)極C、陰極Fe）因?yàn)殛?yáng)極材料不斷地與生成的氧氣反應(yīng)：C+O2一CO+CO2,故需定時(shí)補(bǔ)充。C、電鍍：用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程。鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子。電鍍鋅原理：'陽(yáng)極Zn2e-=Zn2+陰極Zn2+2e一=Zn電鍍液的濃度在電鍍過程中不發(fā)生變化。在電鍍控制的條件下，水電離出來的和OH 一一般不起反應(yīng)。電鍍液中加氨水或 慢，鍍層才能致密、光亮。NaCN的原因：使Zn2+離子濃度很小，鍍速D、電解冶煉活潑金屬Na、Mg、Al等。E、電解精煉銅：粗銅作陽(yáng)極，精銅作陰極，電解液含有Cu2+。銅前金屬先反應(yīng)但不析出，銅后金屬不反應(yīng)，形成“陽(yáng)極泥”。附表原電池，電解池，電鍍池的比較原電池電解池電鍍池定義（裝置特點(diǎn)）將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一側(cè)層其他金屬反應(yīng)特征自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)裝置特征無電源，兩級(jí)材料/、同后電源，兩級(jí)材料叫可引不同后電源形成條件活動(dòng)性小同的兩極電解質(zhì)溶液形成閉合回路兩電極連接直流電源兩電極插入電解質(zhì)溶液形成閉合回路i鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接負(fù)極；2電鍍液必須含有鍍層金屬的離子電極名稱負(fù)極：較活潑金屬正極：較小活潑金屬（能導(dǎo)電非金屬）陽(yáng)極：與電源正極相