原電池、電解池06.12.20

電化學(xué)專(zhuān)題(2006年高考專(zhuān)題復(fù)習(xí))FZH2006.12.22【學(xué)習(xí)目標(biāo)】1、掌握原電池、電解池的概念及原理，了解銅的電解精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理2、學(xué)會(huì)電極的判斷，學(xué)會(huì)正確書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)及總反應(yīng)方程式，掌握常見(jiàn)離子放電的規(guī)律；3、能運(yùn)用得失電子守恒法解決電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算?！局攸c(diǎn)】原電池、電解原理及應(yīng)用；電極反應(yīng)方程式書(shū)寫(xiě)【概括】

一個(gè)反應(yīng)：氧化還原反應(yīng)

一個(gè)計(jì)算：得失電子守恒法解決電化學(xué)的相關(guān)計(jì)算兩個(gè)轉(zhuǎn)化：化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)化兩個(gè)應(yīng)用:原電池原理應(yīng)用、電解原理應(yīng)用三個(gè)條件：原電池、電解池的形成條件

四個(gè)池子：原電池、電解池、電鍍池、電解精煉池【難點(diǎn)】電極反應(yīng)及總反應(yīng)方程式正確書(shū)寫(xiě)一、原電池、電解池工作原理1.原電池原理：通過(guò)自發(fā)氧化還原反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。2.電解原理：連接直流電源，使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液在陰陽(yáng)兩極上被迫發(fā)生非自發(fā)氧化還原反應(yīng)，從而把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。陽(yáng)極（內(nèi)電路）陰極（內(nèi)電路）CCH2SO4溶液陽(yáng)極陰極+－ee電源正極負(fù)極CuZnH2SO4溶液eeH+SO42–H+SO42–氧化反應(yīng):

Zn-2e-=Zn2+還原反應(yīng):2H++2e-=H2↑還原反應(yīng):2H++2e-=H2↑氧化反應(yīng):

4OH–-4e-

=O2↑+2H2O(左池)(右池)原電池電解池OH–OH–①金屬—金屬電極:②金屬—非金屬電極:③金屬—化合物電極:方法一：根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定失電子的反應(yīng)→氧化反應(yīng)→得電子的反應(yīng)→還原反應(yīng)→方法二：根據(jù)電極反應(yīng)的本身確定。說(shuō)明:正負(fù)極的確定還與所用的電解質(zhì)溶液有關(guān),如Mg—Al—HCl溶液構(gòu)成的原電池中,Mg為負(fù)極,Al為正極;若改用溶液即Mg—Al—NaOH溶液構(gòu)成的原電池中,則Mg為正極,Al為負(fù)極。3、原電池與電解池電極的確定活潑金屬是負(fù)極，不活潑金屬是正極金屬是負(fù)極，非金屬是正極，如干電池等金屬是負(fù)極，化合物是正極,如鉛蓄電池負(fù)極正極1）、原電池正、負(fù)極的判斷2）.電解池陰、陽(yáng)極的判斷可根據(jù)電極與電源兩極相連的順序判斷陰極：與直流電源的負(fù)極相連接的電解池中的電極。其反應(yīng)時(shí),溶液中氧化能力強(qiáng)的陽(yáng)離子首先在陰極上得到電子,發(fā)生還原反應(yīng)。陽(yáng)極：與直流電源的正極直接連接的電極。①若是惰性電極（Pt、Au、C、Ti)，在該極上，溶液中還原性強(qiáng)的陰離子首先失去電子被氧化；②若是活性電極，電極材料參與反應(yīng)，自身失去電子被氧化而溶入溶液中。1）、陽(yáng)極：⑴若陽(yáng)極由活性材料（除C、Pt、Au等以外的其它金屬）做成，陽(yáng)極反應(yīng)是金屬失去電子而被氧化成陽(yáng)離子.⑵若陽(yáng)極是由C、Pt、Au等惰性材料做成，陽(yáng)極反應(yīng)則是電解液中陰離子在陽(yáng)極失去電子被氧化。電極反應(yīng)順序?yàn)椋夯钚噪姌O>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

2）、陰極：陰極反應(yīng)一般是溶液中的陽(yáng)離子得電子的還原反應(yīng)，陽(yáng)離子得電子能力大小順序?yàn)椋篈g+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>

H+>

Al3+>Mg2+>Na+必須注意的是，電鍍時(shí)通過(guò)控制條件，F(xiàn)e2+和Zn2+得電子的能力強(qiáng)于H+。4、電解池兩電極放電順序原電池電解池定義（能量轉(zhuǎn)化）形成條件電極名稱(chēng)電極判斷電極反應(yīng)得失電子

電子流向負(fù)極

正極負(fù)極陰極；

陽(yáng)極正極二、四池比較化學(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。①活動(dòng)性不同兩電極（從廣義角度理解,在兩極上能自發(fā)發(fā)生氧、還反應(yīng)）②電解質(zhì)溶液（參與或不參與反應(yīng)）

③兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中（或兩電極相靠）形成閉合回路①兩電極接直流電源（兩電極活動(dòng)性可相同，也可不同）②電解質(zhì)溶液（任意）③兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路發(fā)生氧化反應(yīng)的一極發(fā)生還原反應(yīng)的一極電源正極相連電源負(fù)極相連電極或還原劑失電子電極或氧化劑得電子

發(fā)生氧化反應(yīng)（電極或溶液中的陰離子移向陽(yáng)極失電子）

發(fā)生還原反應(yīng)（溶液中的陽(yáng)離子移向陰極失電子）負(fù)極：正極：陽(yáng)極：陰極：負(fù)極：正極：陽(yáng)極：陰極：池型（原理）電解池電鍍池（應(yīng)用電解原理）銅的精煉池（應(yīng)用電解原理）裝置特征陽(yáng)極:陰極:電解液：陽(yáng)極:陰極：電鍍液：陽(yáng)極:陰極:電解液:

電極反應(yīng)陽(yáng)極:陰極:陽(yáng)極：陽(yáng)極:Cu－2e-=Cu2+（Zn-2e-=Zn2+，F(xiàn)e-2e-=Fe2+等）陰極:Cu2++2e-=Cu（Ag、Pt、Au以金屬單質(zhì)沉積于陽(yáng)極，成為“陽(yáng)極泥”）電解質(zhì)溶液的濃度改變不變基本不變鍍層金屬(M)鍍件含鍍層金屬離子(Mn+)粗銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等)精銅CuSO4溶液惰性、活性電極均可任意活性電極先放電,再是易放電的陰離子放電易放電的陽(yáng)離子首先放電M－ne-=Mn+Mn++ne-=M陰極：

[拓展]請(qǐng)結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應(yīng)：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設(shè)計(jì)成一個(gè)原電池。1、電解液：

。2、電極材料：正極

，負(fù)極

。3、電極反應(yīng)式：負(fù)極:.正極:.CuSO4溶液Cu等FeFe–2e-=Fe2+Cu2++2e-

=Cu

FZH1.金屬腐蝕:(1)化學(xué)腐蝕：(2)電化腐蝕:a.析氫腐蝕b.吸氧腐蝕(3).腐蝕的快慢:2.防護(hù)方法:3.制造新化學(xué)電源：

三、原電池應(yīng)用電解池的陽(yáng)極>原電池的負(fù)極>化學(xué)腐蝕>有防腐措施的腐蝕a.外加電流的陰極保護(hù)法b.犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法(1)改變金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(2)在金屬表面覆蓋保護(hù)層(3)電化學(xué)保護(hù)法如干電池、鉛蓄電池、銀鋅電池、鋰電池、氫氧燃料電池等【思考題】下列裝置中的純鋅棒都浸在相同濃度的稀硫酸中，鋅棒腐蝕速度從快到慢的順序是（）A③④②①B②③①④C④②①③D③②①④D四、電解原理的應(yīng)用1、鍍銅反應(yīng)原理２、電解精煉反應(yīng)原理(電解精煉銅)３、鋁的冶煉Al2O3(熔融)４、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理陽(yáng)極：陰極：

2Cl—-2e—=Cl2↑2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑2H++2e—=H2↑2Al2O3

=4Al+3O2↑3．精制飽和食鹽水雜質(zhì)：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、硫酸根離子。除雜：加入BaCl2、Na2CO3、NaOH等。使雜質(zhì)成為沉淀過(guò)濾除去，然后加入鹽酸調(diào)節(jié)鹽水水pH值。

2．添加原料陽(yáng)極室：添加精制飽和食鹽水陰極室：添加純水（加入一定量的NaOH溶液）

1．組成

陽(yáng)極：金屬鈦網(wǎng)制成（為延長(zhǎng)電極使用壽命，網(wǎng)上涂有鈦、釕等氧化物涂層）陰極：由碳鋼網(wǎng)制成（上面涂有鎳涂層）陽(yáng)離子交換膜：只允許陽(yáng)離子通過(guò)，而阻止陰離子和氣體通過(guò)。防止生成H2和Cl2相混合而引起爆炸，又避免生成NaClO。電解槽框?qū)щ娿~棒五、電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的規(guī)律

電解類(lèi)型舉例電極反應(yīng)

溶液變化

溶液復(fù)原物質(zhì)類(lèi)別實(shí)例PHC濃度電解水含氧酸H2SO4陽(yáng)極：陰極：H2O強(qiáng)堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4分解電解質(zhì)無(wú)氧酸HCl陽(yáng)極：陰極：HCl不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽CuCl2陽(yáng)極：陰極：CuCl2溶質(zhì)和溶劑同時(shí)電解活潑金屬的無(wú)氧酸鹽NaCl陽(yáng)極：陰極：HCl不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4陽(yáng)極：陰極：CuO4OH—-4e—

=O2↑+2H2O4H++4e—=2H2↑2Cl—-2e—=Cl2↑2H++2e—=H2↑2Cl—-2e—=Cl2↑Cu2++2e—=Cu2Cl—-2e—=Cl2↑2H++2e—=H2↑4OH—-4e—=O2↑+2H2O2Cu2++4e—=2Cu減小增大不變?cè)龃笤龃笤龃蠓懦鯤2生成堿減小放出O2生成酸增大增大增大減小減小生成新物質(zhì)生成新物質(zhì)

練習(xí)1.請(qǐng)觀察下列實(shí)驗(yàn)裝置圖，指出各裝置的名稱(chēng)。電解池電鍍池

NaCl溶液硫酸溶液原電池課堂練習(xí)CuZnCCuFeFe粗CuCuSO4溶液精Cu精煉池ABCDCuSO4溶液電解池原電池

陰極陽(yáng)極練習(xí)2、判斷下列裝置各屬于什么池？正極負(fù)極練習(xí)3、如下圖兩個(gè)電解槽中，A、B、C、D均為石墨電極。如果電解過(guò)程中共有0.02mol電子通過(guò)，下列敘述中正確的是()

A.甲燒杯中A極上最多可析出銅0.64gB.甲燒杯中B極上電極反應(yīng)式為：4OH—-4e—=2H2O+O2↑C.乙燒杯中滴入酚酞試液，D極附近變紅D.乙燒杯中C極上發(fā)生還原反應(yīng)C★如何書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)？

規(guī)律：原電池或電解池的兩電極反應(yīng)式之和即為總反應(yīng)式，寫(xiě)法：總反應(yīng)式減去一電極反應(yīng)式即為另一個(gè)電極反應(yīng)式。對(duì)于較復(fù)雜的、陌生的反應(yīng)可用該方法解題并檢驗(yàn)。書(shū)寫(xiě)注意事項(xiàng)：一看電極材料；二看環(huán)境介質(zhì)；三看附加條件與信息六、電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)

書(shū)寫(xiě)步驟：（1）寫(xiě)出燃燒反應(yīng)正確的化學(xué)方程式；（2）根據(jù)電解液改寫(xiě)燃料電池總反應(yīng)；（3）寫(xiě)出正極的電極反應(yīng)式(一般較簡(jiǎn)單);（4）由燃料電池總反應(yīng)式減去正極的電極反應(yīng)式得到負(fù)極的電極反應(yīng)式。1.怎樣書(shū)寫(xiě)燃料電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式？解：①燃燒總反應(yīng)：CH4+2O2=CO2+2H2O②燃料電池總反應(yīng)：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O③正極：2O2+4H2O+8e－=8OH-④負(fù)極：CH4+10OH--8e－=CO32-+7H2O

練4.已知CH4、O2、NaOH溶液組成的燃料電池總反應(yīng)：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O請(qǐng)寫(xiě)出其電極反應(yīng)鉛蓄電池Pb+SO42--2e-=PbSO4PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O總反應(yīng)：FZH正極PbO2：負(fù)極Pb：＋燃料電池負(fù)極H2：正極O2：O2+2H2O

+4e-=4OH-

總反應(yīng)：O2+2H2

=2H2Oa、氫氧燃料電池是一種新型的化學(xué)電池，其構(gòu)造如圖示：兩個(gè)電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。（在堿性條件下反應(yīng)如下）FZH2H2+4OH--4e-=4H2O氫氧燃料電池在不同介質(zhì)中的電極反應(yīng)介質(zhì)電池反應(yīng)：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性負(fù)極正極中性負(fù)極

正極堿性負(fù)極正極2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=4H2O2H2+4OH--4e-=4H2O

O2+2H2O+4e-=4OH-總反應(yīng)：2H2+O2

=2H2O2.如何書(shū)寫(xiě)可逆電池電極反應(yīng)式？可逆電池電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)的關(guān)鍵是要弄清電解液是酸性還是堿性（H+和OH-），不可亂用，然后是反應(yīng)方向判斷。練習(xí)5.已知鉛蓄電池充放電的電池反應(yīng)式如下：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O試寫(xiě)出放電時(shí)的正、負(fù)極,充電時(shí)的陰、陽(yáng)極的電極反應(yīng)式。放電時(shí)：負(fù)極：Pb-2e－+SO42-=PbSO4

正極：PbO2+2e－+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O充電時(shí)：陰極：PbSO4+2e－=Pb+SO42-

陽(yáng)極：PbSO4+2H2O-2e－=PbO2+SO42-+4H+七、電解計(jì)算——電子守恒法練習(xí)6.鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時(shí)間,兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.P)氣體.求電解后溶液的pH.Cu2+得電子數(shù)+H+得電子數(shù)=OH-失電子總數(shù)n(Cu2+)×2+0.5×2=0.5×4n(Cu2+)=0.5molCu2+～2H+

C(H+)=1mol/LpH=0

解析：陽(yáng)極4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極Cu2++2e-=Cu2H++2e=H2↑

練習(xí)7：在下列兩個(gè)電解池中，I、II兩極都是石墨電極。將電源接通一段時(shí)間，Pt電極質(zhì)量增加5.40g。回答下列問(wèn)題：1)在I、II極上析出什么物質(zhì),各多少克？2）Ag電極溶解多少克？AgNO3PtCuSO4ⅠⅡAgFZH練習(xí)8、下列圖一、圖二是鐵釘在水中被腐蝕的實(shí)驗(yàn)

數(shù)天后數(shù)天后圖一圖二（1）上述兩裝置中鐵釘發(fā)生變化的共性是：（2）圖一說(shuō)明原溶液呈性，鐵釘發(fā)生腐蝕，電極反應(yīng)為：（3）圖二說(shuō)明原溶液呈性，鐵釘發(fā)生腐蝕電極反應(yīng)為：發(fā)生了原電池反應(yīng)中性或弱酸吸氧負(fù)極：Fe-2e=Fe2+；正極：2H2O+O2+2e

=4OH-

負(fù)極：Fe-2e=Fe2+；正極：2H++2e=H2↑較強(qiáng)酸性析氫1、池型的判斷

有外加電源一定為電解池，無(wú)外加電源一定為原電池（電鍍池中是以鍍層金屬為陽(yáng)極，鍍件為陰極，含鍍層金屬陽(yáng)離子的溶液為電解液；電解精煉池中是以粗金屬為陽(yáng)極，純金屬為陰極，含該純金屬陽(yáng)離子的溶液為電解液）。多池組合時(shí)，一般含活潑金屬的池為原電池，其余都是在原電池帶動(dòng)下的電解池。小結(jié)：原電池與電解池的比較及判斷：3、電解池放電順序的判斷陽(yáng)極放電：

1）惰性電極（如Pt、Au、C、Ti)：則溶液中陰離子放電（見(jiàn)書(shū)本順序）。2）非惰性電極：電極材料首先失電子（即電極參與反應(yīng)）。陰極放電：電極材料受保護(hù)，溶液中陽(yáng)離子放電（金屬活動(dòng)順序表）。2、電極的判斷原電池：看電極材料，較活潑金屬為負(fù)極（或失電子極），反之為正極；電解池：看電源的正負(fù)極，與電源正極相連的為陽(yáng)極；反之為陰極。4、電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)①書(shū)寫(xiě)規(guī)律：原電池或電解池的兩電極反應(yīng)式之和即為總反應(yīng)式；②書(shū)寫(xiě)方法：總反應(yīng)式減去一電極反應(yīng)式即為另一個(gè)電極反應(yīng)式。對(duì)于較復(fù)雜的、陌生的反應(yīng)可用該方法解題并檢驗(yàn)；③書(shū)寫(xiě)注意事項(xiàng)：一看電極材料；二看環(huán)境介質(zhì)；三看附加條件與信息。5、電解計(jì)算常用方法：電子守恒法1.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(zhì)量增加,b極板處有無(wú)色無(wú)味的氣體放出,符合這一情況的（）A練習(xí)A、P是電源的正極B、F極上發(fā)生的反應(yīng)為：4OH--4e-=2H2O+O2↑C、電解時(shí)，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電極均參加了反應(yīng)D、通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變

B2．如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對(duì)該裝置的有關(guān)敘述正確的是

（）3右圖中電極a、b分別為Ag電極和Pt電極，電極c、d都是石墨電極。通電一段時(shí)間后，在c、d兩極上共收集到336mL（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)）氣體?；卮穑海?）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：___________（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______（5）若H2SO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由5.00%變?yōu)?.02%，則原有5.00%的H2SO4溶液為

g。正Ag2.164:4:1:2不變不變?cè)龃鬁p小45.184．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(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為下列敘述不正確的是()A放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2B充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為：Fe(OH)3－3e-+5OH-=FeO42－+4H2OC放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D．放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH放電充電（