原電池復習講義

1、龍文教育學科教師輔導講義教師： 宋亞濤 學生: 時間 年 月 日 時段： 課題教學內(nèi)容高中化學原電池和電解池一原電池；原電池的形成條件原電池的工作原理屬于放熱的氧化還原反應，但區(qū)別于一般的氧化還原反應的是，電子轉(zhuǎn)移不是通 過氧化劑和還原劑之間的有效碰撞完成的，而是還原劑在負極上失電子發(fā)生氧化反應，電子通過外電路 輸送到正極上，氧化劑在正極上得電子發(fā)生還原反應，從而完成還原劑和氧化劑之間電子的轉(zhuǎn)移。兩極 之間溶液中離子的定向移動和外部導線中電子的定向移動構(gòu)成了閉合回路，使兩個電極反應不斷進行， 發(fā)生有序的電子轉(zhuǎn)移過程，產(chǎn)生電流，實現(xiàn)化學能向電能的轉(zhuǎn)化。從能量轉(zhuǎn)化角度看，原電池是將化學能轉(zhuǎn)化為電能

2、的裝置；從化學反應角度看，原電池的原理是氧 化還原反應中的還原劑失去的電子經(jīng)導線傳遞給氧化劑，使氧化還原反應分別在兩個電極上進行。原電池的構(gòu)成條件有三個：(1)電極材料由兩種金屬活動性不同的金屬或由金屬與其他導電的材料(非金屬或某些氧化物等) 組成。(2)兩電極必須浸泡在電解質(zhì)溶液中。(3)兩電極之間有導線連接，形成閉合回路。只要具備以上三個條件就可構(gòu)成原電池。而化學電源因為要求可以提供持續(xù)而穩(wěn)定的電流，所以除 了必須具備原電池的三個構(gòu)成條件之外，還要求有自發(fā)進行的氧化還原反應。也就是說，化學電源必須 是原電池，但原電池不一定都能做化學電池。形成前提：總反應為自發(fā)的氧化還原反應電極的構(gòu)成：a.

3、活潑性不同的金屬 一鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極；b.金屬和非金屬(非金屬必須能導電)鋅鎰干電池，鋅作負極，石墨作正極；c.金屬與化合物 一鉛蓄電池，鉛板作負極，二氧化鉛作正極；d.惰性電極 一氫氧燃料電池，電極均為鉗。電解液的選擇：電解液一般要能與負極材料發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應。原電池正負極判斷：負極發(fā)生氧化反應，失去電子；正極發(fā)生還原反應，得到電子。電子由負極流向正極，電流由正極流向負極。溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極電極反應方程式的書寫負極：活潑金屬失電子，看陽離子能否在電解液中大量存在。如果金屬陽離子不能與電解液中的離子共存，則進行進一步的反應。例：甲烷燃料電池中，電解液為K

4、OH ,負極甲烷失 8個電子生成 CO2和H2O，但CO2不能與 OH-共存，要進一步反應生成碳酸根。正極：當負極材料能與電解液直接反應時，溶液中的陽離子得電子。例：鋅銅原電池中，電解液為HCl ,正極H+得電子生成 H2。當負極材料不能與電解液反應時，溶解在電解液中的O2得電子。如果電解液呈酸性，O2+4e-+4H+=2H2O;如果電解液呈中性或堿性，O2+4e-+2H2O=4OH-。特殊情況：Mg-Al-NaOH , Al 作負極。負極： Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O;正極：2H2O+2e- =H2T+2OH-Cu-Al-HNO3 , Cu 作負極。注意：Fe作負極時，氧化

5、產(chǎn)物是 Fe2+而不可能是 Fe3+ ;腫(N2H4 )和NH3的電池反應產(chǎn)物是H2O 和 N2無論是總反應，還是電極反應，都必須滿足電子守恒、電荷守恒、質(zhì)量守恒。pH變化規(guī)律電極周圍：消耗OH-(H+),則電極周圍溶液的pH減小(增大)；反應生成OH-(H+),則電極周圍溶液的pH增大(減小)。溶液：若總反應的結(jié)果是消耗OH-(H+),則溶液的pH減小(增大)；若總反應的結(jié)果是生成OH-(H+),則溶液的 pH增大(減小)；若總反應消耗和生成OH-(H+)的物質(zhì)的量相等，則溶液的pH由溶液的酸堿性決定，溶?呈堿性則pH增大，溶液呈酸性則 pH減小，溶液呈中性則 pH不變。原電池表示方法原電池

6、的組成用圖示表達，未免過于麻煩。為書寫簡便，原電池的裝置常用方便而科學的符號來表 示。其寫法習慣上遵循如下幾點規(guī)定：1 . 一般把負極(如 Zn棒與Zn2+離子溶液)寫在電池符號表示式的左邊，正極(如Cu棒與Cu2+離子溶液)寫在電池符號表示式的右邊。2 .以化學式表示電池中各物質(zhì)的組成，溶液要標上活度或濃度(mol/L )，若為氣體物質(zhì)應注明其分壓(Pa),還應標明當時的溫度。如不寫出，則溫度為，氣體分壓為，溶液濃度為 1mol/L。3 .以符號1 ”表示不同物相之間的接界，用“展示鹽橋。同一相中的不同物質(zhì)之間用“，隔開。4 .非金屬或氣體不導電，因此非金屬元素在不同氧化值時構(gòu)成的氧化還原電

7、對作半電池時，需外加 惰性導體(如鉗或石墨等)做電極導體。其中，惰性導體不參與電極反應，只起導電(輸送或接送電子) 的作用，故稱為惰性”電極。按上述規(guī)定， Cu Zn原電池可用如下電池符號表示：(-)Zn(s) I Zn2+ (C) II Cu2+ (C) I Cu(s) (+)理論上，任何氧化還原反應都可以設(shè)計成原電池，例如反應：Cl2+ 2I- 2Cl - +I2此反應可分解為兩個半電池反應：負極：2I- - I2+ 2e-(氧化反應)正極：C2+2e- 2Cl -(還原反應)該原電池的符號為：(-)Pt I I2(s) I I- (C) II C- (C) I C2(PCL2) I Pt

8、 (+)二兩類原電池吸氧腐蝕吸氧腐蝕 金屬在酸性很弱或中性溶液里，空氣里的氧氣溶解于金屬表面水膜中而發(fā)生的電化腐蝕, 叫吸氧腐蝕.例如鋼鐵在接近中性的潮濕的空氣中腐蝕屬于吸氧腐蝕，其電極反應如下：負極(Fe) : 2Fe - 4e = 2Fe2+正極(C) : 2H2O + O2 + 4e = 4OH-鋼鐵等金屬的電化腐蝕主要是吸氧腐蝕.吸氧腐蝕的必要條件以氧的還原反應為陰極過程的腐蝕，稱為氧還原腐蝕或吸氧腐蝕。發(fā)生吸氧腐蝕的必要條件是金屬 的電位比氧還原反應的電位低：氧的陰極還原過程及其過電位吸氧腐蝕的陰極去極化劑是溶液中溶解的氧。隨著腐蝕的進行，氧不斷消耗，只有來自空氣中的氧 進行補充。因

9、此，氧從空氣中進入溶液并遷移到陰極表面發(fā)生還原反應，這一過程包括一系列步驟。(1) 氧穿過空氣/溶液界面進入溶液；(2) 在溶液對流作用下，氧遷移到陰極表面附近；(3)在擴散層范圍內(nèi)，氧在濃度梯度作用下擴散到陰極表面；(4) 在陰極表面氧分子發(fā)生還原反應，也叫氧的離子化反應。吸氧腐蝕的控制過程及特點金屬發(fā)生氧去極化腐蝕時，多數(shù)情況下陽極過程發(fā)生金屬活性溶解，腐蝕過程處于陰極控制之下。 氧去極化腐蝕速度主要取決于溶解氧向電極表面的傳遞速度和氧在電極表面上的放電速度。因此，可粗 略地將氧去極化腐蝕分為三種情況。(1)如果腐蝕金屬在溶液中的電位較高，腐蝕過程中氧的傳遞速度又很大，則金屬腐蝕速度主要由

10、 氧在電極上的放電速度決定。(2)如果腐蝕金屬在溶液中的電位非常低，不論氧的傳輸速度大小，陰極過程將由氧去極化和氫離 子去極化兩個反應共同組成。(3)如果腐蝕金屬在溶液中的電位較低，處于活性溶解狀態(tài)，而氧的傳輸速度又有限，則金屬腐蝕 速度由氧的極限擴散電流密度決定。擴散控制的腐蝕過程中，由于腐蝕速度只決定于氧的擴散速度，因而在一定范圍內(nèi)，腐蝕電流將不 受陽極極化曲線的斜率和起始電位的影響。擴散控制的腐蝕過程中，金屬中不同的陰極性雜質(zhì)或微陰極數(shù)量的增加，對腐蝕速度的增加只起很 小的作用。解題過程影響吸氧腐蝕的因素1 .溶解氧濃度的影響2 .溫度的影響3 .鹽濃度的影響 4.溶液攪拌和流速的影響陰

11、極控制原因主要是活化極化：=lgiC/i ° / a nF主要是濃差極化：=nFlg(1-iC/iL)陰極反應產(chǎn)物以氫氣泡逸出，電極表面溶液得到附加攪拌 產(chǎn)物OH只能靠擴散或遷移離開，無氣泡逸出，得不到附加攪拌析氫腐蝕在酸性較強的溶液中發(fā)生電化腐蝕時放出氫氣，這種腐蝕叫做。在鋼鐵制品中一般都含有碳。在潮 濕空氣中，鋼鐵表面會吸附水汽而形成一層薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就變成一種電解質(zhì)溶液， 使水里的 H+增多。是就構(gòu)成無數(shù)個以鐵為負極、碳為正極、酸性水膜為電解質(zhì)溶液的微小原電池。這些 原電池里發(fā)生的氧化還原反應是：負極（鐵）：鐵被氧化Fe-2e=Fe2+ ;正極（碳）：溶液中的

12、H+被還原 2H+2e=H2這樣就形成無數(shù)的微小原電池。最后氫氣在碳的表面放出，鐵被腐蝕，所以叫析氫腐蝕。析氫腐蝕定義金屬在酸性較強的溶液中發(fā)生電化腐蝕時放出氫氣，這種腐蝕叫做析氫腐蝕。析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較比較項目析氫腐蝕吸氧腐蝕去極化劑性質(zhì)帶電氫離子，遷移速度和擴 散能力都很大中性氧分子，只能靠擴散和對流傳輸去極化劑濃度濃度大，酸性溶液中 H+放 電中性或堿性溶液中H2O作去極化劑濃度不大，其溶解度通 常隨溫度升高和鹽濃度增大而減小常用原電池方程式1 . ClH2SOZn原電池正極： 2H+ + 2e- - H2T負極： Zn - 2e- - Zn2+總反應式：Zn + 2H+ = Zn

13、2+ + H2T2 . ClFeCl3 C 原電池正極： 2Fe3+ + 2e- - 2Fe2+負極： Cu - 2e- - Cu2+總反應式：2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+3 .鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕正極：O2 + 2H2O + 4e- - 4OH -負極：2Fe - 4e- - 2Fe2+總反應式：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe （OH）24 .氫氧燃料電池（中性介質(zhì)）正極：O2 + 2H2O + 4e- - 4OH -負極：2H2 - 4e- - 4H+總反應式：2H2 + O2 = 2H2O5 .氫氧燃料電池（酸性介質(zhì)）正極：O2 + 4H+ +

14、 4e- - 2H2O負極：2H2 - 4e- 4H+總反應式：2H2 + O2 = 2H2O6 .氫氧燃料電池(堿性介質(zhì))正極：O2 + 2H2O + 4e- f 4OH -負極：2H2 - 4e- + 4OH- - 4H2O總反應式：2H2 + O2 = 2H2O7 .鉛蓄電池(放電)正極(PbO2):PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ - PbSO4 + 2H2O負極(Pb) : Pb- 2e-+ (SO4)2- f PbSO4總反應式：Pb+PbO2+4H+ 2(SO4)2-= 2PbSO4 + 2H2O8 . Al NaO+Mg 原電池正極：6H2O + 6e- - 3

15、H2T + 6OH -負極：2Al - 6e- + 8OH- - 2AlO2 - + 4H2O總反應式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+ 3H2T9 . CH4燃料電池(堿性介質(zhì))正極：2O2 + 4H2O + 8e- f 8OH -負極：CH4 -8e- + 10OH- - (CO3)2 - + 7H2O總反應式：CH4 + 2O2 + 2OH- = (CO3)2- + 3H2O10 .熔融碳酸鹽燃料電池(Li2CO3和Na2CO3 熔融鹽作電解液，CO作燃料)：正極：O2 + 2CO2 + 4e- - 2(CO3)2 -(持續(xù)補充 CO2 氣體)負極：2CO + 2(CO3)2-

16、 4e- - 4CO2總反應式：2CO + O2 = 2CO211 .銀鋅紐扣電池 (堿性介質(zhì))正極(Ag2O) : Ag2O + H2O + 2e- - 2Ag + 2OH -負極(Zn) : Zn + 2OH- -2e- - ZnO + H2O總反應式：Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag常見的原電池常用原電池有鋅一鎰干電池、鋅一汞電池、鋅一銀扣式電池及等。1鋅-鎰干電池：鋅-鎰電池具有原材料來源豐富、工藝簡單，價格便宜、使用方便等優(yōu)點，成為 人們使用最多、最廣泛的電池品種。鋅一鎰電池以鋅為負極，以二氧化鎰為正極。按照基本結(jié)構(gòu)，鋅一 鎰電池可制成圓筒形、扣式和扁形，扁形電池不能單個使

17、用，可組合疊層電池(組)。按照所用電解液 的差別將鋅一鎰電池分為三個類型：(1)鏤型鋅鎰電池：電解質(zhì)以氯化鏤為主，含少量氯化鋅。電池符號:(-) Zn NH4Cl- ZnCl2 MnO2 (+)總電池反應：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)(2)鋅型鋅-鎰電池：又稱高功率鋅-鎰電池，電解質(zhì)為氯化鋅，具有防漏性能好，能大功率放電及能量密度較高等優(yōu)點，是鋅一鎰電池的第二代產(chǎn)品，20世紀70年代初首先由德國推出。與俊型電池相比鋅型電池長時間放電不產(chǎn)生水，因此電池不易漏液。電池符號：(-)Zn ZnCl2 MnO2 (+)總電池反應(長時間放電)：Zn+2Zn(O

18、H)Cl+6MnO(OH)=ZnCl22ZnO- 4H2O+2Mn3O4(3)堿性鋅-鎰電池：這是鋅-鎰電池的第三代產(chǎn)品，具有大功率放電性能好、能量密度高和低溫性 能好等優(yōu)點。電池符號：(-)Zn KOH MnO2 (+)總電池反應：Zn+2H2O+2MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2鋅一鎰電池額定開路電壓為，實際開路電壓一，其工作電壓與放電負荷有關(guān)，負荷越重或放電電阻越小，閉路電壓越低。用于手電筒照明時，典型終止電壓為，某些收音機允許電壓降至。2.鋰原電池：又稱鋰電池，是以金屬鋰為負極的電池總稱。鋰的最負相對分子質(zhì)量最小，導電 性良好，可制成一系列貯存壽命長，工作溫度范圍寬的高能電池

19、。根據(jù)電解液和正極物質(zhì)的物理狀態(tài)， 鋰電池有三種不同的類型，即：固體正極一有機電解質(zhì)電池、液體正極一液體電解質(zhì)電池、固體正極一固體電解質(zhì)電池。 Li-(CF)n的開路電壓為，比能量為480W h L-1 ,工作溫度在-5570 C間，在 20 c下可貯存10年之久！它們都是近年來研制的新產(chǎn)品，目前主要用于軍事、空間技術(shù)等特殊領(lǐng)域，在心臟起 搏器等微、小功率場合也有應用。二電解池電解原理1、電解和電解池：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極上引起氧化還原反應的過程叫做電解。把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的裝置叫做電解池或電解槽。CuCl2用解Cu+Cl2 T2、電解池的組成：有兩個電極插入電解質(zhì)溶液(或熔融狀

20、態(tài)的電解質(zhì))中。兩極連外接直流電源。3、離子的放電順序：陰離子失去電子而陽離子得到電子的過程叫放電。電解電解質(zhì)溶液時，在陰陽兩極上首先發(fā)生放電反應的離子分別是溶液里最容易放電的陽離子和最容易放電的陰離子。(1)陽極：(還原性強的先放電)惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等) 時：S2 >I >Br >Cl >OH (水)>NO3 >SO42 >F活性電極時：電極本身溶解放電。(2)陰極：(氧化性強的先放電)無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應，發(fā)生反應的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上的放電順序是：Ag+>Hg2+>Cu2+>H+

21、(水)>Pb2+>Fe2+>>Na+>Ca 2+ > K +4、電解規(guī)律：(惰性電極)(1)電解電解質(zhì)：陽離子和陰離子放電能力均強于水電離出H+和OH o如無氧酸和不活潑金屬的無氧酸鹽。 HCl (aq)陽極(Cl >OH ) 2cl 2e =C12T陰極(H + )2H + + 2e =H2?電解總方程式2HClH2T + Cl2 TCuCl2 (aq)陽極(Cl >OH ) 2cl 2e =C12T陰極(Cu2+>H + )Cu2 +2e = Cu電解總方程式CuCl 2Cu + C12T(2)電解水：陽離子和陰離子放電能力均弱于水電離

22、出H+和OH o如含氧酸、強堿、活潑金屬的含氧酸鹽。H2SO4 (aq)陽極(SO42OH = 4OH 4e =2H2O+O2f陰極(H + )2H + + 2e =H2?電解總方程式2H2O2H2T + 02 TNaOH (aq)陽極(OH ) 4OH 4e =2H2O+O2f陰極：(Na+H + = 2H+2e =H2T電解總方程式2H2O2H2T + 02 TNa2SO4 (aq)陽極(SO42OH = 4OH 4e =2H2O+O2f陰極：(Na+<H + =2H + + 2e =H2 f電解總方程式2H2O2H2 T + O2T(3)電解水和電解質(zhì)：陽離子放電能力強于水電離出H

23、+,陰離子放電能力弱于水電離出OH，如活潑金屬的無氧酸鹽；陽離子放電能力弱于水電離出H + ,陰離子放電能力強于水電離出OH，如不活潑金屬的含氧酸鹽。NaCl (aq)陽極(Cl >OH ) 2cl 2e =C12T陰極：(Na+H + = 2H+2e =H2T電解總方程式 2NaCl + 2H2O2NaOH + H2 T + Cl2 TCuSO4 (aq)陽極(SO42OH = 4OH -4e =2H2O+O2?陰極(Cu2+>H + )Cu2 +2e = Cu電解總方程式 2CuSO4+2H2O2Cu+ 2H2SO4+O2T【歸納總結(jié)】(1)電解的四種類型(惰性電極)：(2)電

24、解質(zhì)溶液濃度復原：加入物質(zhì)與電解產(chǎn)物的反應必須符合電解方程式生成物的化學計量數(shù)。(3)電解時pH的變化：電極區(qū)域：陰極 H+放電產(chǎn)生H2,破壞水的電離平衡云集 OH,陰極區(qū)域pH變大；陽極OH放電產(chǎn)生。2, 破壞水的電離平衡云集 H + ,陽極區(qū)域pH變小。電解質(zhì)溶液：電解過程中，既產(chǎn)生H2,又產(chǎn)生O2,則原溶液呈酸性的 pH變小，原溶液呈堿性的 pH變大，原溶液呈中性的pH不變(濃度變大)；電解過程中，無 H2和O2產(chǎn)生，pH幾乎不變。如電解 CuCl2溶液(CuCl2 溶液由于Cu2+水解顯酸性)，一旦CuCl2全部電解完，pH值會變大，成中性溶液。電解過程中，只產(chǎn)生H2, pH變大。電解

25、過程中，只產(chǎn)生 O2, pH變小。(4)電極方程式的書寫：先看電極；再將溶液中的離子放電順序排隊，依次放電；注意要遵循電荷 守恒，電子得失的數(shù)目要相等。(二)電解原理的應用1、銅的電解精煉2、陽極（粗銅棒）：Cu - 2e = Cu2+陰極（精銅棒）：Cu2 +2e =Cu電解質(zhì)溶液：含銅離子的可溶性電解質(zhì)分析：因為粗銅中含有金、銀、鋅、鐵、饃等雜質(zhì)，電解時，比銅活潑的鋅、鐵、饃會在陽極放電形成陽離子進入溶液中，Zn - 2e = Zn2+、Fe-2e = Fe2+、Ni - 2e =Ni2+, Fe2+、Zn2+、Ni2+不會在陰極析出，最終留存 溶液中，所以電解質(zhì)溶液的濃度、質(zhì)量、 pH均

26、會改變。還原性比銅差的銀、金等不能失去電子，它們以單質(zhì)的 形式沉積在電解槽溶液中，成為陽極泥。陽極泥可再用于提煉金、銀等貴重金屬。2、電鍍陽極（鍍層金屬）：Cu - 2e = Cu2+陰極（鍍件）：Cu2 +2e =Cu電鍍液：含鍍層金屬的電解質(zhì)分析：因為由得失電子數(shù)目守恒可知，陽極放電形成的Cu2+離子和陰極 Cu2+離子放電的量相等，所以電解質(zhì)溶液的濃度、質(zhì)量、pH均不會改變。（1）電鍍是電解的應用。電鍍是以鍍層金屬為陽極，待鍍金屬制品為陰極，含鍍層金屬離子為電鍍液。（2）電鍍過程的特點：犧牲陽極；電鍍液的濃度（嚴格說是鍍層金屬離子的濃度）保持不變；在電鍍的條 件下，水電離產(chǎn)生的 H+、O

27、H一般不放電。電解飽和食鹽水一一氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)所得的 NaOH、Cl 2、H2都是重要的化工生產(chǎn)原料，進一步加工可得多種化工產(chǎn)品，涉及多種化 工行業(yè)，如：有機合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、造紙、紡織等，與人們的生活息息相關(guān)。陽極：石墨或金屬鈦2C/一 2e=C12T陰極：鐵網(wǎng)2H+ + 2e=H2T電解質(zhì)溶液：飽和食鹽水電解總方程式：2NaC1 + 2H202NaOH + H2 T + Cl2 T分析：在飽和食鹽水中接通直流電源后，溶液中帶負電的0H一和CP向陽極移動，由于 C/比0H一容易失去電子，在陽極被氧化成氯原子，氯原子結(jié)合成氯分子放出；溶液中帶正電的Na+和H+向陰極移動，由于 H+比Na+容

28、易失去電子，在陰極被還原成氫原子，氫原子結(jié)合成氫分子放出；在陰極上得到NaOHo（1）飽和食鹽水的精制：原因：除去NaCl中的MgC12、Na2SO4等雜質(zhì)，防止生成氫氧化鎂沉淀影響溶液的導電性，防止氯化鈉中混有硫酸鈉影響燒堿的質(zhì)量。試劑加入的順序：先加過量的BaC12和過量的NaOH （順序可換），再加入過量的 Na2COa,過濾，加鹽酸調(diào)節(jié)pH為7。（2）隔膜的作用：防止氫氣和氯氣混合發(fā)生爆炸；防止氯氣和氫氧化鈉反應影響燒堿的質(zhì)量。4、電解法冶煉活潑金屬：（1）電解熔融的氯化鈉制金屬鈉： 電解2NaCl （熔融）2Na+C12T（2）電解熔融的氯化鎂制金屬鎂： 電解MgC12 （熔融）Mg

29、 + C12 T（3）電解熔融的氧化鋁制金屬鋁： 電解2A12O3 （熔融）4A1 + 3O2 T分析：在金屬活動順序表中 K、Ca、Na、Mg、Al等金屬的還原性很強，這些金屬都很容易失電子，因此不 能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，只能用電解其化合物熔融狀態(tài)方法來冶煉。注意：電解熔融NaCl和飽和NaCl溶液的區(qū)別；不能用 MgO替彳弋MgCl2的原因；不能用 AlCl 3替彳弋Al 2。3的原 因。三原電池、電解池和電鍍池的比較典型例題分析例1、下圖中x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn) a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色無臭氣體放出，符合 這一情況的是()a極板b極板x電極Z

30、溶液A鋅石墨負極CuSO4B石墨石墨負極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負極CuCl2分析：通電后a極板增重，表明溶液中金屬陽離子在a極板上放電，發(fā)生還原反應析出了金屬單質(zhì)，因此可確定a極板是電解池的陰極，與它相連接的直流電源的 x極是負極。選項C中x極為正極，故C不正確。A中電 解液為CuSO4溶液，陰極a板上析出Cu而增重，陽極b板上由于OH一離子放電而放出無色無臭的 。2,故A正 確。B中電解液為NaOH溶液，通電后陰極 a上應放出H2, a極板不會增重，故 B不正確。D中電解液為CuCl2 溶液，陰極a板上因析出Cu而增重，但陽板b板上因C離子放電，放出黃綠色有刺激性氣味的 Cl2

31、,故D不正 確。答案為Ao例2、高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電 亞一池的總反應為 3Zn+2K2FeO4 +8H20r充電3Zn (OH) 2+2Fe (OH) 3+4KOH 下列敘述不正確的是A、放電時負極反應為：Zn 2e +2OH = Zn (OH) 22B、充電時陽極反應為：Fe (OH) 3- 3e + 5 OH = FeO 4 + 4H2OC、放電時每轉(zhuǎn)移 3 mol電子，正極有 1mol K2FeO4被氧化D、放電時正極附近溶液的堿性增強分析：A是關(guān)于負極反應式的判斷，判斷的要點是：抓住總方程式中“放電”是原電池、“充電

32、”是電解池的規(guī)律，再分析清楚價態(tài)的變化趨勢，從而快速準確的判斷，A是正確的。B是充電時的陽極方程式，首先判斷應該從右向左，再判斷陽極應該是失去電子，就應該是元素化合價升高的元素所在的化合物參加反應，然后注重 電子、電荷以及元素三個守恒，B正確；C主要是分析原總方程式即可，應該是 1mol K2FeO4被還原，而不是氧化。D選項中關(guān)于放電時正極附近的溶液狀況，主要是分析正極參加反應的物質(zhì)以及其電極反應式即可，本答案 是正確的。答案選 Co例5、通以相等的電量，分別電解等濃度的硝酸銀和硝酸亞汞(亞汞的化合價為+1價)溶液，若被還原的硝酸銀和硝酸亞汞的物質(zhì)的量之比n (硝酸銀)：n (硝酸亞汞)=2

33、 ： 1,則下列表述正確的是()A、在兩個陰極上得到的銀和汞的物質(zhì)的量之比n (Ag) : n (Hg) =2 ： 1B、在兩個陽極上得到的產(chǎn)物的物質(zhì)的量不相等 C、硝酸亞汞的分子式為 HgNO3 D、硝酸亞汞的分子式為 Hg2 (NO3) 2分析：通以相等的電量即是通過相同的電子數(shù)， 銀和亞汞都是+1價，因此，得到的單質(zhì)銀和汞的物質(zhì)的量也 應相等；又因電解的 n (硝酸銀)：n (硝酸亞汞)=2 ： 1,硝酸銀的化學式為 AgNO3,故硝酸亞汞的化學式不可 能為HgNO3,只能為Hg2 (NO3) 2。答案為D。例6、下圖中電極a、b分別為Ag電極和Pt電極，電極c、d都是石墨電極。通電一段

34、時間后，只在 c、d兩極 上共收集到336mL (標準狀態(tài))氣體?；卮穑?1)直流電源中，M為 極。(2) Pt電極上生成的物質(zhì)是,其質(zhì)量為 g。（3）電源輸出的電子，其物質(zhì)的量與電極b、c、d分別生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為：2： ：_: 。（4） AgNO3溶液的濃度（填增大、減小或不變。下同） , AgNO3溶液的pH, H2SO4溶液的濃度 , H2SO4溶液的 pH。 若H2SO4溶液的質(zhì)量分數(shù)由 變?yōu)?則原有的H2SO4溶液為多少 g。分析：電解的稀H2SO4,實際上是電解其中的水。因此在該電解池的陰極產(chǎn)生H2,陽極產(chǎn)生O2,且V （H2）：V （。2）=2: 1。據(jù)此可確定d極為陰

35、極，則電源的 N極為負極，M極為正極。在336mL氣體中，V （H2） =2/3 x 336ml=224ml ,為，V （。2）=1/3 x 336ml=112ml ,為。說明電路上有電子，因此在 b極（Pt、陰極）產(chǎn)生：X 108=,即 的 Ag。則 n （e） : n （Ag） : n （O2） : n （H2） = ： ： ： =4： 4： 1 ： 2。由 Ag （陽）電極、Pt （陰） 電極和AgNO3溶液組成的電鍍池，在通電一定時間后，在 Pt電極上放電所消耗溶液中 Ag+離子的物質(zhì)的量，等 于Ag電極被還原給溶液補充的 Ag+離子的物質(zhì)的量，因此AgNO 3不變，溶液的pH也不變。

36、電解的H2SO4溶 液，由于其中的水發(fā)生電解，因此H2SO4增大，由于H+增大，故溶液的pH減小。設(shè)原的七$。4溶液為xg,電解時消耗水x 18 =,則：5.00%x 5.02% x 0.18 ,解得：x 45-18go 答案：（1）正（2） Ag、（3） 2 ： 1/2 ： 1;（4）不變、不變、增大、減??； （5）。1.確定金屬活動性順序例1.有A、B、C D四種金屬，將 A與B用導線聯(lián)結(jié)起來，浸入電解質(zhì)溶液中，B不易被腐蝕；將 A、D分別投入到等濃度的鹽酸中，D比A反應劇烈；將銅浸入 B的鹽溶液中無明顯變化；將銅浸入C的鹽溶液中，有金屬C析出。據(jù)此可推知它們的金屬活動性由強到弱的順序為（

37、）A. D> C> A> B B . D> A> B> CC. D> B> A> C D . B> A> D> C解析：根據(jù)原電池原理，較活潑金屬作負極，較不活潑金屬作正極，B不易被腐蝕，說明 B為正極，金屬活動性A> Bo另可比較出金屬活動性 D> A, B> Co故答案為B項。2.比較反應速率例2. 100mL濃度為2 mol L-1的鹽酸跟過量的鋅片反應，為加快反應速率，又不影響生成氫氣的總量，可 采用的方法是（）A.加入適量的6mol L-1的鹽酸B.加入數(shù)滴氯化銅溶液C.加入適量蒸儲水D.加入適

38、量的氯化鈉溶液解析：向溶液中再加入鹽酸，H.的物質(zhì)的量增加，生成 H2的總量也增加，A錯。加入氯化銅后，鋅置換出的少量銅附在鋅片上，形成了原電池反應，反應速率加快，又鋅是過量的，生成代的總量決定于鹽酸的量，故 B正確。向原溶液中加入水或氯化鈉溶液都引起溶液中H+濃度的下降，反應速率變慢，故 C、D都不正確。本題答案為B項。3 .書寫電極反應式、總反應式例3.熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li 2CO和NaCO的熔融鹽 混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃氣，空氣與 CO的混合氣體為陰極助燃氣，制得在650 c下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應式：陽極反應式：2CO+2CO -4e

39、= 4CO陰極反應式：, 電池總反應式：。CO為還原劑，空氣中 Q為氧化劑，電池總反解析：作為燃料電池，總的效果就是把燃料進行燃燒。本題中 應式為：2CO+0=2CO。用總反應式減去電池負極（即題目指的陽極）反應式，就可得到電池正極（即題目指的九陰極）反應式：O2+2CO+4e = 2CO3 。4 .分析電極反應例4氫饃電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生污染的銅饃電池。氫饃電池的總反應式是:(1/2)H 2+NiO(OH)故電Ni(OH) 2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不斷增大B.電池放電時，饃元素被氧化C.電池充電時，氫元素被還原D,

40、電池放電時，H2是負極解析：電池的充、放電互為相反的過程，放電時是原電池反應，充電時是電解池反應。根據(jù)氫饃電池放電時的總反應式可知，電解質(zhì)溶液只能是強堿性溶液，不能是強酸性溶液，因為在強酸性溶液中NiO（OH）和Ni（OH）2都會溶解。這樣可寫出負極反應式：H2+2OH-2e - = 2件O,件為負極，附近的pH應下降。放電時饃元素由 +3價變?yōu)?2價，被還原，充電時氫元素由 +1價變?yōu)?價，被還原。故答案為 C D項。例5.鋼鐵發(fā)生電化學腐蝕時，負極發(fā)生的反應（）A 2H+2e=H2B , 2H2O+O+4e= 4OHC. Fe-2e =FeD . 4OH+4e =2HO+O解析：鋼鐵在潮濕

41、的空氣中發(fā)生電化學腐蝕時，負極為鐵，正極為碳，電解質(zhì)溶液為溶有O或CO等氣體的水膜。當水膜呈弱酸性或中性時發(fā)生吸氧腐蝕，負極反應為：Fe-2e-=Fe2+,正極反應為：2H2O+O+4e= 4OH；當水膜呈酸性時發(fā)生析氫腐蝕，負極反應為： Fe-2e =Fe?,正極反應為：2H+2e = H2O鋼鐵的電化學腐蝕以吸氧腐 蝕為主。故答案為 C項。5 .判斷原電池的電極例6 .饃鎘（Ni-Cd ）可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應用，它的充放電反應按下式進行： r 八.產(chǎn)、 充電 Cd（OH）a+2b&（OH）3 Cd+2MO（OH）+2H2O由此可知，該電池放電時的負極材料是（）A Cd(O

42、H)2 B . Ni(OH) 2C Cd D . NiO（OH）解析：此電池放電時為原電池反應，所列反應由右向左進行，Cd元素由0價變?yōu)?2價，失去電子，被氧化，故Cd是電池的負極反應材料。本題答案為C項。例7.銅片和鋅片用導線連接后插入稀硫酸中，鋅片是（）A陰極B ,正極C .陽極D .負極解析：銅片和鋅片用導線連接后插入稀硫酸中形成了原電池，由于金屬活動性Zn> Cu,故Zn為負極。答案為D項。6 .原電池原理的綜合應用例8.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（）A a電極是負極8. b電極的電極反應為： 4OH-4e-= 2偉O+OTC.氫氧燃料電池是

43、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(nèi)的新型發(fā)電裝置解析：分析氫氧燃料電池原理示意圖，可知 a極為負極，其電極反應為： 2H-4e-=4H+, b極為正極，其電極 反應為：Q+2H2O+4e=4OH,電池總反應式為：2建+O=2屋Q H2為還原劑，Q為氧化劑，Hk、Q不需全部儲藏在 電池內(nèi)。故答案為 B項。例9.堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。鋅一鎰堿性電池以氫氧化鉀溶液為電 解液，電池總反應式為：Zn(s)+2MnO2(s)+H 2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O(s)下列說法錯誤的是()A .電池工作時，鋅失去

44、電子B .電池正極的電極反應式為：2Mns)+H 2O(1)+2e-= MnO(s)+2OH-(aq)C .電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極D .外電路中每通過電子，鋅的質(zhì)量理論上減小解析：該電池的電解液為 KOHf§M,結(jié)合總反應式可寫出負極反應式：Zn(s)+2OH-(aq)-2e - = Zn(OH”(s),用總反應式減去負極反應式，可得到正極反應式：2MnQs)+H 2O(1)+2e-= MnO(s)+2OH-(aq)。Zn為負極，失去電子，電子由負極通過外電路流向正極。ImolZn失去2mol電子，外電路中每通過電子，Zn的質(zhì)量理論上減小。故答案為C項。1 .在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應，同屬氧化反應或同屬還原反應的是()A.原電池正極和電解池陽極所發(fā)生的反應B .原電池正極和電解池陰極所發(fā)生的C.原電池負極和電解池陽極所發(fā)生的反應D .原電池負極和電解池陰極所發(fā)生的反應2、關(guān)于原電池和電解池的敘述正確的是()A.原電池失去電子的電極稱為陰極B.電解池的陽極、原電池的負極都發(fā)生氧化反應C.原電池的兩極，一定要由活動性不同的兩種金屬組成D.電解時電解池的陽極一定是陰離子放電3 .用石墨作電極，電解1 mol 1下列物質(zhì)的溶液，溶液的 pH呆持不變的是()A. HCl B . NaOH C . N&SOD . NaCl4 .在鐵制品上