原電池和電解池知識點(diǎn)專題總結(jié)

原電池和電解池知識點(diǎn)專題總結(jié)原電池和電解池知識點(diǎn)專題總結(jié)原電池和電解池知識點(diǎn)專題總結(jié)原電池和電解池知識點(diǎn)專題總結(jié)編制僅供參考審核批準(zhǔn)生效日期地址：電話：傳真:郵編:專題：原電池和電解池【考點(diǎn)分析】原電池正負(fù)極的判斷以及電極方程式的書寫；電解池陰陽極的判斷以及電極方程式的書寫；金屬的防護(hù)以及電解在氯堿工業(yè)、精煉銅、電鍍、電冶金等方面的應(yīng)用；電解中電極附近溶液pH值的變化；化學(xué)計(jì)算；【知識詳解】1．原電池原理：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。2原電池正負(fù)極的判斷：⑴根據(jù)電極材料判斷：活潑性較強(qiáng)的金屬為負(fù)極，活潑性較弱的或者非金屬為正極。⑵根據(jù)電子或者電流的流動(dòng)方向：電子流向：負(fù)極→正極。電流方向：正極→負(fù)極。⑶根據(jù)電極變化判斷：氧化反應(yīng)→負(fù)極；還原反應(yīng)→正極。⑷根據(jù)現(xiàn)象判斷：電極溶解→負(fù)極；電極重量增加或者有氣泡生成→正極。⑸根據(jù)電解液內(nèi)離子移動(dòng)的方向判斷：陰離子→移向負(fù)極；氧離子→移向正極。3電極反應(yīng)式的書寫：負(fù)極：⑴負(fù)極材料本身被氧化：①如果負(fù)極金屬生成的陽離子與電解液成分不反應(yīng)，則為最簡單的：M-ne-=Mn+如：Zn-2e-=Zn2+②如果陽離子與電解液成分反應(yīng)，則參與反應(yīng)的部分要寫入電極反應(yīng)式中：如鉛蓄電池，Pb+SO42--2e-=PbSO4⑵負(fù)極材料本身不反應(yīng)：要將失電子的部分和電解液都寫入電極反應(yīng)式，如燃料電池CH4-O2(C作電極)電解液為KOH：負(fù)極：CH4+10OH-8e-=C032-+7H2O正極：⑴當(dāng)負(fù)極材料能自發(fā)的與電解液反應(yīng)時(shí)，正極則是電解質(zhì)溶液中的微粒的反應(yīng)，H2SO4電解質(zhì)，如2H++2e=H2CuSO4電解質(zhì)：Cu2++2e=Cu⑵當(dāng)負(fù)極材料不與電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)時(shí)，正極則是電解質(zhì)中的O2的還原反應(yīng)當(dāng)電解液為中性或者堿性時(shí)，H2O參加反應(yīng)，且產(chǎn)物必為OH-,如氫氧燃料電池（KOH電解質(zhì)）O2+2H2O+4e=4OH-②當(dāng)電解液為酸性時(shí)，H+參加反應(yīng)，產(chǎn)物為H2OO2+4H++4e=2H2O4．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5．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)O2+4e-+2H2O==4OH-2H++2e-==H2↑負(fù)極反應(yīng)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(nèi)考點(diǎn)解說6．金屬的防護(hù)⑴改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。合金鋼中含有合金元素，使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，耐腐蝕。如：不銹鋼。⑵在金屬表面覆蓋保護(hù)層。常見方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護(hù)作用的另一種金屬。⑶電化學(xué)保護(hù)法①外加電源的陰極保護(hù)法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極。②犧牲陽極的陰極保護(hù)法：外加負(fù)極材料，構(gòu)成原電池，被保護(hù)的金屬作正極7、常見實(shí)用電池的種類和特點(diǎn)⑴干電池（屬于一次電池）①結(jié)構(gòu)：鋅筒、填滿MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊狀物。酸性電解質(zhì)：②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(NH3)42＋堿性電解質(zhì)：（KOH電解質(zhì)）電極反應(yīng)負(fù)極：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+Zn(OH)2Zn+MnO2+2H2O-=2MnOOH+Zn(OH)2⑵鉛蓄電池（屬于二次電池、可充電電池）①結(jié)構(gòu)：鉛板、填滿PbO2的鉛板、稀H2SO4。②A.放電反應(yīng)負(fù)極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4原電池正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2OB.充電反應(yīng)陰極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-電解池陽極：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-總式：Pb+PbO2+2H2SO4eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up2(放電),\s\do4(===))),\s\do7(充電))2PbSO4+2H2O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。電極名稱看電子得失，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。⑶鋰電池①結(jié)構(gòu)：鋰、石墨、固態(tài)碘作電解質(zhì)。②A電極反應(yīng)負(fù)極：2Li-2e-=2Li+正極：I2+2e-=2I-總式：2Li+I2=2LiIBMnO2做正極時(shí)：負(fù)極：2Li-2e-=2Li+正極：MnO2+e-=MnO2-總Li+MnO2=LiMnO2鋰電池優(yōu)點(diǎn)：體積小，無電解液滲漏，電壓隨放電時(shí)間緩慢下降，應(yīng)用:心臟起搏器，手機(jī)電池，電腦電池。⑷A.氫氧燃料電池結(jié)構(gòu)：石墨、石墨、KOH溶液。②電極反應(yīng)負(fù)極：H2-2e-+2OH-=2H2O正極：O2+4e-+2H2O=4OH-總式：2H2+O2=2H2O（反應(yīng)過程中沒有火焰，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）。若相互反應(yīng)的物質(zhì)是溶液，則需要鹽橋（內(nèi)裝KCl的瓊脂，形成閉合回路）。B．鋁、空氣燃料電池以鋁—空氣—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20～50倍。電極反應(yīng)：鋁是負(fù)極4Al-12e-==4Al3+；石墨是正極3O2+6H2O+12e-==12OH-8．電解池的陰陽極判斷：⑴由外電源決定：陽極：連電源的正極；陰極：連電源的負(fù)極；⑵根據(jù)電極反應(yīng):氧化反應(yīng)→陽極；還原反應(yīng)→陰極⑶根據(jù)陰陽離子移動(dòng)方向：陰離子移向→陽極；陽離子移向→陰極，⑷根據(jù)電子幾點(diǎn)流方向：電子流向:電源負(fù)極→陰極；陽極→電源正極電流方向:電源正極→陽極；陰極→電源負(fù)極9.電解時(shí)電極產(chǎn)物判斷：⑴陽極：如果電極為活潑電極，Ag以前的，則電極失電子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+如果電極為惰性電極，C、Pt、Au、Ti等，則溶液中陰離子失電子，4OH--4e-=2H2O+O2陰離子放電順序S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-⑵陰極：（.陰極材料(金屬或石墨)總是受到保護(hù)）根據(jù)電解質(zhì)中陽離子活動(dòng)順序判斷，陽離子得電子順序—金屬活動(dòng)順序表的反表金屬活潑性越強(qiáng)，則對應(yīng)陽離子的放電能力越弱，既得電子能力越弱。K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<(H+)<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<Cu2+<Hg2+<Ag+10．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(shí)質(zhì)陰陽離子定向移動(dòng)，在兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)陰陽離子自由移動(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CuCl2eq\o(\s\up7(電解),\s\do0(====))Cu＋Cl2CuCl2==Cu2++2Clˉ陽極Cu－2e-=Cu2+陰極Cu2++2e-=Cu關(guān)系先電離后電解，電鍍是電解的應(yīng)用11．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(yīng)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?nèi)芤褐腥苜|(zhì)濃度減小12．電解方程式的實(shí)例（用惰性電極電解）：電解質(zhì)溶液陽極反應(yīng)式陰極反應(yīng)式總反應(yīng)方程式（條件：電解）溶液酸堿性變化CuCl22Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=CuCuCl2=Cu+Cl2↑——HCl2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2HCl=H2↑+Cl2↑酸性減弱Na2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑不變H2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，酸性增強(qiáng)NaOH4OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，堿性增強(qiáng)NaCl2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOHH+放電，堿性增強(qiáng)CuSO44OH--4e-=2H2O+O2↑Cu2++2e-=Cu2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4OHˉ放電,酸性增強(qiáng)13，以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律：⑴電解水型：電解含氧酸，強(qiáng)堿，活潑金屬的含氧酸鹽，如稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：陽極：4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：2H2Oeq\o(\s\up7(電解),\s\do0(====))2H2↑+O2↑，溶質(zhì)不變，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）。⑵電解電解質(zhì)：無氧酸（HF除外）、不活潑金屬的無氧酸鹽，如CuCl2陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)：CuCl2=Cu+Cl2↑⑶放氫生成堿型：活潑金屬的無氧酸鹽（F化物除外）如NaCl陽極：2Cl--2e-=Cl2↑陰極：2H++2e-=H2↑總反應(yīng)：2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH公式：電解質(zhì)+H2O→堿+H2↑+非金屬⑷放氧省酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽，如CuSO4陽極：4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極：Cu2++2e-=Cu總反應(yīng)：2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4公式：電解質(zhì)+H2O→酸+O2↑+金屬解NaCl溶液：2NaCl+2H2Oeq\o(\s\up7(電解),\s\do0(====))H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)，PH增大8．電解原理的應(yīng)用圖20-1A、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）圖20-1⑴反應(yīng)原理陽極：2Cl--2e-==Cl2↑陰極：2H++2e-==H2↑總反應(yīng)：2NaCl+2H2Oeq\o(\s\up7(電解),\s\do0(====))H2↑+Cl2↑+2NaOH⑵設(shè)備（陽離子交換膜電解槽）①組成：陽極—Ti、陰極—Fe②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。⑶制燒堿生產(chǎn)過程（離子交換膜法）①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)②電解生產(chǎn)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⑴原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na++AlF63-（B）、氧化鋁：鋁土礦eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up4(NaOH),\s\do4(——→))),\s\do7(過濾))NaAlO2eq\o(\s\up4(eq\o(\s\up4(CO2),\s\do4(——→))),\s\do7(過濾))Al(OH)3eq\o(\s\up7(△),\s\do0(—→))Al2O3⑵原理陽極2O2－－4e-=O2↑陰極Al3＋+3e-=Al總反應(yīng)：4Al3++6O2ˉeq\o(\s\up7(電解),\s\do0(====))4Al+3O2↑⑶設(shè)備：電解槽（陽極C、陰極Fe）因?yàn)殛枠O材料不斷地與生成的氧氣反應(yīng)：C+O2→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。⑴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Zn－2eˉ=Zn2+陰極Zn2++2eˉ=Zn⑵電鍍液的濃度在電鍍過程中不發(fā)生變化。⑶在電鍍控制的條件下，水電離出來的H+和OHˉ一般不起反應(yīng)。⑷電鍍液中加氨水或NaCN的原因：使Zn2+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(yīng)但不析出，銅后金屬不反應(yīng)，形成“陽極泥”。原電池和電解池的比較：裝置原電池電解池實(shí)例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①電極：兩種不同的導(dǎo)體相連；②電解質(zhì)溶液：能與電極反應(yīng)。③能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)④形成閉合回路①電源；②電極（惰性或非惰性）；③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-=H2↑（還原反應(yīng)）陰極：Cu2++2e-=Cu（還原反應(yīng)）陽極：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反應(yīng)）電子流向負(fù)極→正極電源負(fù)極→陰極；陽極→電源正極電流方向正極→負(fù)極電源正極→陽極；陰極→電源負(fù)極能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能→電能電能→化學(xué)能應(yīng)用①①抗金屬的電化腐蝕；②實(shí)用電池。①電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；②電鍍（鍍銅）；③電冶（冶煉Na、Mg、Al）；④精煉（精銅）?！纠}分析】【例1】將兩個(gè)鉑電極插入500mLCuSO4溶液中進(jìn)行電解，通電一定時(shí)間后，某一電極增重(設(shè)電解時(shí)該電極無氫氣析出，且不考慮水解和溶液體積變化)，此時(shí)溶液中氫離子濃度約為×10-3mol/L×10-3mol/L×10-3mol/L×10-7mol/L解析：根據(jù)電解規(guī)律可知陰極反應(yīng):Cu2++2e-=Cu，增重，應(yīng)是Cu的質(zhì)量,根據(jù)總反應(yīng)方程式:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4--->4H+2×64g4molxx=

[H+]==4×10-3mol/L答案：A【例2】某堿性蓄電池在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)為:Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2,下列說法中正確的是:A、放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是Fe.B、放電時(shí)，正極反應(yīng)是：NiO2+2e-+2H+=Ni(OH)2C、充電時(shí)，陰極反應(yīng)是：Ni(OH)2-2e-+2OH-=NiO2+2H2OD、充電時(shí)，陽極附近pH值減小.解析：根據(jù)原電池在放電時(shí),負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),再根據(jù)元素化合價(jià)變化,可判斷該電池負(fù)極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)為Fe,正極為NiO2,此電池為堿性電池,在書寫電極反應(yīng)和總電池反應(yīng)方程式時(shí)不能出現(xiàn)H+,故放電時(shí)的電極反應(yīng)是:負(fù)極:Fe-2e-+2OH-=Fe(OH)2，正極：NiO2+2e-+2H2O=Ni(OH)2+2OH