原电池和电解池知识点总结.doc

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. 原电池和电解池 1．原电池和电解池的比拟：装置原电池电解池实例原理使氧化复原反响中电子作定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化复原反响的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。形成条件 ①电极：两种不同的导体相连； ②电解质溶液：能与电极反响。 ③能自发的发生氧化复原反响 ④形成闭合回路 ①电源； ②电极〔惰性或非惰性〕； ③电解质〔水溶液或熔化态〕。反响类型自发的氧化复原反响非自发的氧化复原反响电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；电极反响负极：Zn-2e-=Zn2+ 〔氧化反响〕正极：2H++2e-=H2↑〔复原反响〕阴极：Cu2+ +2e- = Cu 〔复原反响〕阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 〔氧化反响〕电子流向负极→正极电源负极→阴极；阳极→电源正极电流方向正极→负极电源正极→阳极；阴极→电源负极能量转化化学能→电能电能→化学能应用 ①①抗金属的电化腐蚀； ②实用电池。 ①电解食盐水〔氯碱工业〕；②电镀〔镀铜〕；③电冶〔冶炼Na、Mg、Al〕；④精炼〔精铜〕。 2原电池正负极的判断： ⑴根据电极材料判断：活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。 ⑵根据电子或者电流的流动方向：电子流向：负极→正极。电流方向：正极→负极。 ⑶根据电极变化判断：氧化反响→负极；复原反响→正极。 ⑷根据现象判断：电极溶解→负极；电极重量增加或者有气泡生成→正极。 ⑸根据电解液内离子移动的方向判断：阴离子→移向负极；氧离子→移向正极。 3电极反响式的书写：负极：⑴负极材料本身被氧化： ①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反响，那么为最简单的：M-n e-=Mn+ 如：Zn-2 e-=Zn2+ ②如果阳离子与电解液成分反响，那么参与反响的局部要写入电极反响式中：如铅蓄电池，Pb+SO42--2e-=PbSO4 ⑵负极材料本身不反响：要将失电子的局部和电解液都写入电极反响式，如燃料电池CH4-O2(C作电极)电解液为KOH：负极：CH4+10OH-8 e-=C032-+7H2O 正极：⑴当负极材料能自发的与电解液反响时，正极那么是电解质溶液中的微粒的反响， H2SO4电解质，如2H++2e=H2 CuSO4电解质： Cu2++2e= Cu ⑵当负极材料不与电解质溶液自发反响时，正极那么是电解质中的O2反正复原反响 ① 当电解液为中性或者碱性时，H2O比参加反响，且产物必为OH-, 如氢氧燃料电池〔KOH电解质〕O2+2H2O+4e=4OH- ②当电解液为酸性时，H+比参加反响，产物为H2O O2+4O2+4e=2H2O 4．化学腐蚀和电化腐蚀的区别化学腐蚀电化腐蚀一般条件金属直接和强氧化剂接触不纯金属，外表潮湿反响过程氧化复原反响，不形成原电池。因原电池反响而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反响速率电化腐蚀＞化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀 5．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反响 O2 + 4e- + 2H2O == 4OH- 2H+ + 2e-==H2↑ 负极反响 Fe －2e-==Fe2+ Fe －2e-==Fe2+ 腐蚀作用是主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内考点解说 6．金属的防护 ⑴改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。 ⑵在金属外表覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使外表生成致密氧化膜；在外表镀一层有自我保护作用的另一种金属。 ⑶电化学保护法 ①外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。 ②牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极 7。常见实用电池的种类和特点 ⑴干电池〔属于一次电池〕 ①结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。酸性电解质： ②电极反响负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：2NH4++2e-=2NH3+H2 NH3和H2被Zn2＋、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2＋＋4NH3=Zn(NH3)42＋碱性电解质：〔KOH电解质〕电极反响负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+ Zn(OH)2 总反响：Zn+ MnO2+2H2O-=2MnOOH+ Zn(OH)2 ⑵铅蓄电池〔属于二次电池、可充电电池〕 ①结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。 ②A.放电反响负极： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4 原电池正极： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O B.充电反响阴极：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42- 电解池阳极：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42- 总式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 注意：放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。电极名称看电子得失，电极反响式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反响式相同。 ⑶锂电池 ①结构：锂、石墨、固态碘作电解质。 ②A电极反响负极： 2Li-2e- = 2Li+ 正极： I2 +2e- = 2I- 总式：2Li + I2 = 2LiI B MnO2 做正极时：负极： 2Li-2e- = 2Li+ 正极：MnO2+e- = MnO2 - 总Li +MnO2= Li MnO2 锂电池优点：体积小，无电解液渗漏，电压随放电时间缓慢下降，应用:心脏起搏器，电池，电脑电池。 ⑷A.氢氧燃料电池 ① 结构：石墨、石墨、KOH溶液。 ②电极反响负极： H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O 正极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH- 总式：2H2+O2=2H2O 〔反响过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流〕注意：复原剂在负极上反响，氧化剂在正极上反响。书写电极反响式时必须考虑介质参加反响〔先常规后深入〕。假设相互反响的物质是溶液，那么需要盐桥〔内装KCl的琼脂，形成闭合回路〕。 B．铝、空气燃料电池以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍。电极反响：铝是负极 4Al-12e-== 4Al3+；石墨是正极 3O2+6H2O+12e-==12OH- 8．电解池的阴阳极判断： ⑴由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极； ⑵根据电极反响: 氧化反响→阳极；复原反响→阴极 ⑶根据阴阳离子移动方向：阴离子移向→阳极；阳离子移向→阴极， ⑷根据电子几点流方向：电子流向: 电源负极→阴极；阳极→电源正极电流方向: 电源正极→阳极；阴极→电源负极 9.电解时电极产物判断： ⑴阳极：如果电极为活泼电极，Ag以前的，那么电极失电子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+ 如果电极为惰性电极，C、Pt、Au、Ti等，那么溶液中阴离子失电子，4OH-- 4e-= 2H2O+ O2 阴离子放电顺序S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F- ⑵阴极：〔.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护〕根据电解质中阳离子活动顺序判断，阳离子得电子顺序 — 金属活动顺序表的反表金属活泼性越强，那么对应阳离子的放电能力越弱，既得电子能力越弱。 K+ <Ca2+ < Na+ < Mg2+ < Al3+< (H+) < Zn2+ < Fe2+ < Sn2+ < Pb2+ < Cu2+ < Hg2+ < Ag+ 10．电解、电离和电镀的区别电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动，在两极发生氧化复原反响阴阳离子自由移动，无明显的化学变化用电解的方法在金属外表镀上一层金属或合金实例 CuCl2 Cu＋Cl2 CuCl2==Cu2++2Clˉ 阳极 Cu －2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu 关系先电离后电解，电镀是电解的应用 11．电镀铜、精炼铜比拟电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液电极反响阳极 Cu －2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu 阳极：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小 12．电解方程式的实例〔用惰性电极电解〕：电解质溶液阳极反响式阴极反响式总反响方程式〔条件：电解〕溶液酸碱性变化 CuCl2 2Cl--2e-=Cl2↑ Cu2+ +2e-= Cu CuCl2= Cu +Cl2↑ —— HCl 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑ 2HCl=H2↑+Cl2↑ 酸性减弱 Na2SO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 不变 H2SO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 消耗水，酸性增强 NaOH 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 消耗水，碱性增强 NaCl 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑ 2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH H+放电，碱性增强 CuSO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ Cu2+ +2e-= Cu 2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑+2H2SO4 OHˉ 放电,酸性增强 13，以惰性电极电解电解质溶液的规律： ⑴电解水型：电解含氧酸，强碱，活泼金属的含氧酸盐，如稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极：2H++2e-=H2↑ 总反响：2H2O 2H2↑ + O2↑，溶质不变，PH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的参加增加了溶液导电性,从而加快电解速率〔不是起催化作用〕。 ⑵电解电解质：无氧酸〔HF除外〕、不活泼金属的无氧酸盐，如CuCl2 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极：Cu2+ +2e-= Cu 总反响：CuCl2= Cu +Cl2↑ ⑶放氢生成碱型：活泼金属的无氧酸盐〔F化物除外〕如NaCl 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极：2H++2e-=H2↑ 总反响：2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH 公式：电解质+H2O→碱+ H2↑+非金属 ⑷放氧省酸型：不活泼金属的含氧酸盐，如CuSO4 阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极：Cu2+ +2e-= Cu 总反响：2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑+2H2SO4 公式：电解质+H2O→酸+ O2↑+金属解NaCl溶液：2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反响，PH增大 8．电解原理的应用图20-1 A、电解饱和食盐水〔氯碱工业〕 ⑴反响原理阳极： 2Cl- - 2e-== Cl2↑ 阴极： 2H+ + 2e-== H2↑ 总反响：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH ⑵设备〔阳离子交换膜电解槽〕 ①组成：阳极—Ti、阴极—Fe ②阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。 ⑶制烧碱生产过程〔离子交换膜法〕 ①食盐水的精制：粗盐〔含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等〕→参加NaOH溶液→参加BaCl2溶液→参加Na2CO3溶液→过滤→参加盐酸→参加离子交换剂(NaR) ②电解生产主要过程〔见图20-1〕：NaCl从阳极区参加，H2O从阴极区参加。阴极H+ 放电，破坏了水的电离平衡，使OH-浓度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。 B、电解冶炼铝 ⑴原料：〔A〕、冰晶石：Na3AlF6=3Na++AlF63- 〔B〕、氧化铝：铝土矿 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 ⑵ 原理阳极 2O2－－ 4e- =O2↑ 阴极 Al3＋+3e- =Al 总反响：4Al3++6O2ˉ4Al+3O2↑ ⑶ 设备：电解槽〔阳极C、阴极Fe〕因为阳极材料不断地与生成的氧气反响：C+O2 → CO+CO2，故需定时补充。 C、电镀：用电解的方法在金属外表镀上一层金属或合金的过程。 ⑴镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子。电镀锌原理：阳极 Zn－2eˉ = Zn2+ 阴极 Zn2++2eˉ=Zn ⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。 ⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H+和OHˉ一般不起反响。 ⑷电镀液中加氨水或 NaCN的原因：使Zn2+离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。 D、电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。 E、电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。铜前金属先反响但不析出，铜后金属不反响，形成 “阳极泥〞。实用文档.

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