原電池與電解池綜合復習講義

1、原電池與電解池比較及綜合應用講義【開心哈哈】 生活中鐵為什么暴露在潮濕空氣中會快速生銹，船體表面為什么會鍍鋅，電鍍，精煉金屬等等這些生活現(xiàn)象和小常識是基于什么原理？大家知道嗎？ 這就涉及到電化學中原電池和電解池的知識，好，下面讓我們一起進入電化學的課堂吧?！局苿傺b備】1. 了解構成原電池和電解池的原理2. 理解原電池和電解池的反應機理3. 正確書寫電極反應，掌握電化學應用 【戰(zhàn)前動員】原電池和電解池這個知識點對理解有一定要求，但理解透徹了就能遇神殺神，遇佛殺佛。理解透徹首先要理解書本上經典原電池和電解池，然后配套適量的試題訓練，就能無往不勝。這個章節(jié)整體上講不需要太多的其他知識關聯(lián)，所以我們可

2、以以一個新的學習姿態(tài)去面對，一定可以學習得非常之好，應付高考是沒有問題的，讓我們一起努力吧！【戰(zhàn)況分析】復習重點：原電池，電解池的原理復習難點：電極反應及有關計算【掃清障礙】電解與原電池電解：在電解槽中，直流電通過電極和電解質，在兩者接觸的界面上發(fā)生電化學反應，以制備所需產品的過程。（電化學是有關電與化學變化關系的一個化學分支）（電能轉化為化學能）。原電池：直接將化學能轉化為電能的裝置。（是利用兩個電極之間金屬性的不同,產生電勢差,從而使電子的流動,產生電流.又稱非蓄電池，是電化電池的一種，其電化反應不能逆轉，即是只能將化學能轉換為電能，簡單說就即是不能重新儲存電力，與蓄電池相對。）Eg：充電

3、電池：充電電解反應，供電原電池電解發(fā)生的條件：電源，電極（惰性電極，氧化，還原性弱的）電解質（水溶液，熔融狀態(tài)狀態(tài)） 注：純水是無法電解的，必須加入電解質（不參與電解反應）。在水溶液中電解氯鈉2NaCl+2H2o=2Na(OH)+CL2+H2（電解） 電解熔融狀態(tài)下的氯化鈉2NaCl=2Na+ CL2（電解）電解的作用:使一些在普通的氧化還原反應中很難得到或者失去電子離子比較容易得到電子或失去電子，促進氧化還原反應進行進而得到一些在普通的化學反應中無法或者很難得到的物質。原電池和電解池的比較：裝置原電池電解池實例原理使氧化還原反應中電子作定向移動，從而形成電流。這種把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置叫做

4、原電池。使電流通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程叫做電解。這種把電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置叫做電解池。形成條件電極：兩種不同的導體相連；電解質溶液：能與電極反應。電源； 電極（惰性或非惰性）；電解質（水溶液或熔化態(tài)）。反應類型自發(fā)的氧化還原反應非自發(fā)的氧化還原反應電極名稱由電極本身性質決定：正極：材料性質較不活潑的電極；負極：材料性質較活潑的電極。由外電源決定：陽極：連電源的正極；陰極：連電源的負極；電極反應負極：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反應）正極：2H+2e-=H2（還原反應）陰極：Cu2+ +2e- = Cu （還原反應）陽極：2Cl-2e-=Cl2 （氧化反應）電子流向

5、負極正極電源負極陰極；陽極電源正極電流方向正極負極電源正極陽極；陰極電源負極能量轉化化學能電能電能化學能應用抗金屬的電化腐蝕；實用電池。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）?；瘜W腐蝕和電化腐蝕的區(qū)別化學腐蝕電化腐蝕一般條件金屬直接和強氧化劑接觸不純金屬，表面潮濕反應過程氧化還原反應，不形成原電池。因原電池反應而腐蝕有無電流無電流產生有電流產生反應速率電化腐蝕化學腐蝕結果使金屬腐蝕使較活潑的金屬腐蝕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正極反應O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e

6、-=H2負極反應Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=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或水分子作用受直流電作用實質陰陽離子定向移動，在兩極發(fā)生氧化還原反應陰陽離子自由移動，無明顯的化學變化用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金實例CuCl2 CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl陽極 Cu 2e- = Cu2+陰極 Cu2+2e- = Cu關系先電離后電解，電鍍是電解的應用電解方程式的實例（用惰性電極電解）：電解質溶液陽極反應式陰極反應式總反應方程式（條件：電解）溶液酸堿性變化CuCl22Cl-2e-=Cl2C

7、u2+ +2e-= CuCuCl2= Cu +Cl2HCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22HCl=H2+Cl2酸性減弱Na2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2不變H2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，酸性增強NaOH4OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，堿性增強NaCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOHH+放電，堿性增強CuSO44OH-4e-=2H2O+O2Cu2+ +2e-= Cu2CuSO4+2H

8、2O=2Cu+ O2+2H2SO4OH 放電,酸性增強電鍍銅、精煉銅比較電鍍銅精煉銅形成條件鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子粗銅金屬作陽極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液電極反應陽極 Cu 2e- = Cu2+陰極 Cu2+2e- = Cu陽極：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等陰極：Cu2+ + 2e- = Cu溶液變化電鍍液的濃度不變溶液中溶質濃度減小銀鋅電池 極反應式如下：負極：Zn + 2OH 2e= ZnO + H2O 正極：Ag2O + H2O + 2e = 2Ag + 2OH 電池的總反應式為：Ag2O + Zn = 2

9、Ag + ZnO電化腐蝕：發(fā)生原電池反應，有電流產生（1）吸氧腐蝕負極：Fe2e-=Fe2+正極：O2+4e-+2H2O=4OH-總式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O（2）析氫腐蝕： CO2+H2OH2CO3H+HCO3-負極：Fe 2e-=Fe2+正極：2H+ + 2e-=H2總式：Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2Fe(HCO3)2經雙水解、空氣氧化、風吹日曬得Fe2O3。電解反應中反應物的判斷放電順序 陰極A.陰極材料(金屬或石墨)總是受到保護。B.陽離子得

10、電子順序 金屬活動順序表的反表：K+ <Ca2+ < Na+ < Mg2+ < Al3+< (H+) < Zn2+ < Fe2+ < Sn2+ < Pb2+ < Cu2+ < Hg2+ < Ag+ 陽極A.陽極材料是惰性電極(C、Pt、Au、Ti等)時：陰離子失電子：S2- I- Br- Cl- OH- NO3- 等含氧酸根離子 F-B.陽極是活潑電極時：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電。電解原理的應用圖20-1A、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)） 反應原理陽極： 2Cl- - 2e-= Cl2 陰極： 2H+ + 2e-=

11、H2總反應：2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH 設備 （陽離子交換膜電解槽）組成：陽極Ti、陰極Fe陽離子交換膜的作用：它只允許陽離子通過而阻止陰離子和氣體通過。制燒堿生產過程 （離子交換膜法） 食鹽水的精制：粗鹽（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等）加入NaOH溶液加入BaCl2溶液加入Na2CO3溶液過濾加入鹽酸加入離子交換劑(NaR) 電解生產主要過程（見圖20-1）：NaCl從陽極區(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+AlF

12、63-（B）、氧化鋁： 鋁土礦 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 原理 陽極 2O2 4e- =O2陰極 Al3+3e- =Al總反應：4Al3+6O24Al+3O2 設備：電解槽（陽極C、陰極Fe） 因為陽極材料不斷地與生成的氧氣反應：C+O2 CO+CO2，故需定時補充。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：陽極 Zn2e = Zn2+陰極 Zn2+2e=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H+和OH一般不起反應。電鍍液中加氨水或 NaCN的原因：使Zn2+

13、離子濃度很小，鍍速慢，鍍層才能致密、光亮。D、電解冶煉活潑金屬Na、Mg、Al等。E、電解精煉銅：粗銅作陽極，精銅作陰極，電解液含有Cu2+。銅前金屬先反應但不析出，銅后金屬不反應，形成 “陽極泥”。 【小試牛刀】1.下列有關電解原理的說法不正確的是（ ）A電解飽和食鹽水時,一般用鐵作陽極,碳作陰極B電鍍時,通常把待鍍的金屬制品作陰極,把鍍層金屬作陽極C對于冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁等這樣活潑的金屬,電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)方法D電解精煉銅時，用純銅板作陰極，粗銅板作陽極2在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應，屬于還原反應的是 （ ）A原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應B原電池的正極和電解池的

14、陰極所發(fā)生的反應C原電池的負極和電解池的陽極所發(fā)生的反應D原電池的負極和電解池的陰極所發(fā)生的反應3.下圖是電解精煉銅裝置，其中c、d為銅電極。則下列有關的判斷不正確的是Ac為粗銅板、d為純銅板B 電解過程中，SO42-濃度幾乎不變C電解過程中，陽極質量的減少與陰極質量的增加相等 D 電解過程中，c電極板附近沉積不溶物，d電極板質量增加4.用惰性電極電解下列溶液，一段時間后，再加入一定質量的另一物質（中括號內），溶液能與原來溶液完全一樣的是 A CuCl2CuCl2溶液 BAgNO3Ag2O B CNaClHCl溶液 DCuSO4Cu(OH)2 5PHa的某電解質溶液中，插入兩支惰性電極通直流電

15、一段時間后，溶液的pH>a，則該電解質可能是ANaOH BH2SO4 CAgNO3 DNa2SO46在外界提供相同電量的條件，Cu2+或Ag+分別按Cu2+2eCu或Ag+e-Ag在電極上放電，若析出銀的質量為3.24g，則析出銅的質量為A6.48g B 1.92g C 1.28g D0.96g【卓越兵法】典型例題透視1. 原電池、電解池、電鍍池工作原理：例1（2005，上海）關于如圖所示裝置的敘述，正確的是（ ）A、銅是陽極，銅片上有氣泡產生B、銅片質量逐漸減少C、電流從鋅片經導線流向銅片D、氫離子在銅片表面被還原解析 ：考查原電池原理，原電池中，活潑金屬作負極，被氧化形成離子進入溶液

16、，不活潑金屬或惰性材料作正極，電極表面的氧化性最強的微粒得電子。故銅為正極，析出氫氣，銅片質量不變。電流方向和電子流向正好相反，由銅片經導線流向鋅片。對照各選項，得知答案。答案：D例2（2004，上海）右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關的判斷正確的是（ ）Aa為負極、b為正極Ba為陽極、b為陰極C電解過程中、d電極質量增加D電解過程中，氯離子濃度不變 解析：電流方向是本題的解題關鍵。首先根據(jù)電流方向可以確定電源的正極是a、負極是b；第二步根據(jù)電源的正、負極判斷出c為陽極、d為陰極。第三步，陽極上發(fā)生的是氧化反應：2Cl- - 2e- = Cl2，Cl-被氧化為Cl

17、2；陰極上發(fā)生的是還原反應：Cu2+ + 2e- = 2Cu ，Cu2+被還原為Cu單質而在陰極上析出并附著在陰極上。答案為C 。例3. X、Y、Z、M代表四種金屬元素.金屬X和Z用導線連接放入稀硫酸中時,X溶解,Z極上有氫氣放出;若電解Y2+和Z2+離子共存的溶液時,Y先析出；又知M2+離子的氧化性強于Y2+離子。則這四種金屬的活動性由強到弱的順序為（ ）A. X>Z>Y>M B. X>Y>Z>M C. M>Z>X>Y D. X>Z>M>Y解析：在原電池中，活潑金屬為負極，發(fā)生氧化反應。不活潑金屬為正極，發(fā)生還原反應。X

18、和Z組成的原電池中，X為負極，其活潑性比Z強；電解池中Y先析出，表明Y2+的氧化能力比Z2+強，則Y單質的還原性比Z弱；同理Y單質的還原性比M強。答案為C （2004，天津理綜）下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列敘述不正確的是 （ ）Aa電極是負極Bb電極的電極反應為： 4OH-4e-= O2+2H2O C氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源D氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內的新型發(fā)電裝置解析 ：負極：2H2-4e- = 4H+ 正極：O2+2H2O+4e- = 4OH-答案：B例8（2005，天津理綜）金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、

19、Cu、Pt等雜質，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是（已知：氧化性Fe2Ni2Cu2）A 陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式：Ni22eNiB 電解過程中，陽極質量的減少與陰極質量的增加相等C 電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2和Zn2D 電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt解析 ：本題為教材上“電解精練銅”知識的遷移。A項陽極應發(fā)生氧化反應；C項溶液中陽離子主要為Ni2。根據(jù)金屬原子的還原順序和金屬陽離子的氧化順序，陽極反應為：Zn-2eZn2、Fe-2eFe2、Ni-2eNi2。Cu、Pt在該條件下不失電子；陰極反應Ni22eNi。Zn2、Fe2在該條件下不得電子。比較兩電

20、極反應，因Fe、Zn、Ni的相對原子質量不等，當兩極通過的電量相等時，陽極減少的質量與陰極增加的質量不等。【沙場點兵】一、選擇題（每小題5分，共50分）1、某原電池反應的離子方程式為：Fe+2H+=Fe2+H2，則下列說法正確的是 AHNO3為電解質溶液B鋅為原電池正極C鐵極質量不變 D銅為原電池正極2、銀鋅蓄電池是一種高能電池，它的兩極材料分別為鋅和氧化銀，電解質溶液為KOH溶液，放電時它的正、負兩極的電極反應式如下：Zn+2OH-2e=Zn（OH）2 Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH-下列判斷正確的是 A鋅為負極，氧化銀為正極；B鋅為正極，氧化銀為負極；C原電池工作時，負極

21、區(qū)溶液pH增大；D原電池反應的化學方程式為：Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag3、據(jù)報道，美國正在研究的鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛蓄電池，它具有容量大等優(yōu)點，其電池反應為2Zn + O2=2ZnO，其原料為鋅、電解液和空氣，則下列敘述正確的是 A鋅為正極，空氣進入負極反應B負極反應為Zn - 2e = Zn2+C正極發(fā)生氧化反應D電解液肯定不是強酸4、下列說法正確的是 A鋼鐵因含雜質而容易發(fā)生電化腐蝕，所以合金都不耐腐蝕B原電池反應是導致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕C鋼鐵電化腐蝕的兩種類型主要區(qū)別在于水膜的 pH不同，引起的正極反應不同D無論哪種類型的腐蝕，其實

22、質都是金屬被氧化5、鋼鐵在很弱的酸性或中性條件下發(fā)生電化學腐蝕時，正極的反應式為： AFe-2e = Fe2+B2H+ + 2e= H2C2H2O + O2+4e = 4OH-DFe-3e=Fe3+6下列關于實驗現(xiàn)象的描述不正確的是（ ）A、把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡B、用銅板做電極電解硫酸銅溶液，陰極銅板質量增加C、把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵D、把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速率回快。7、右圖中x、y分別是直流電源的兩極,通電后發(fā)現(xiàn)a極板質量增加,b極板處有無色無臭氣體放出,符合這一情況的是（ ）8、電子表中常用微型銀鋅

23、電池，電極是Ag2O和Zn，電解液為KOH溶液，電極反Zn2OH-2e-=ZnOH2O，Ag2OH2O2e-=2AgOH-，總反應為：Ag2OZn2AgZnO，根據(jù)上述變化下列判斷正確的是 AZn是負極，Ag2O是正極BZn是正極，Ag2O是負極用石墨作電極分別電解和NaCl的水溶液，且形成串聯(lián)電解池，通電一段時間后，下列判斷錯誤的是（ ）A、溶液中水的量都不變B、兩電解池中陽極上產生相同質量的同種物質C、原NaCl 溶液質量的減少的量小于溶液D、溶液中都不參加放電反應，pH值不變9下列裝置中裝的依次是NaCl、NaOH的飽和溶液，常溫下工作一段時間后，溶液的pH基本保持不變的是（）（溫度保持

24、不變）10、氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產生鎘污染的鎘鎳電池。氫鎳電池的總反應式是。 根據(jù)此反應式判斷，下列敘述中正確的是：A電池放電時，電池負極周圍溶液的pH值不斷增大 B電池放電時，鎳元素被氧化C電池充電時，氫元素被還原D電池放電時，H2是負極【錦旗飄揚】 1.（2004，全國卷）電解原理在化學工業(yè)中有廣泛應用。右圖表示一個電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。請回答以下問題：AaXY（1）若X、Y都有是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則，電解池中X極上的電極反應式為 。在X極附近觀察到的現(xiàn)象是 。Y電極上的電極反應式為 ，檢驗該電極反應產物的方法是 。（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則X電極的