高二化學(xué)原電池和電解池

1、第六講 原電池和電解池1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，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。形成條件電極：兩種不同的導(dǎo)體相連；電解質(zhì)溶液：能與電極反應(yīng)。能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應(yīng)形成閉合回路電源； 電極（惰性或非惰性）；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；

2、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)用抗金屬的電化腐蝕；實(shí)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）。2原電池正負(fù)極的判斷：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。根據(jù)電子或者電流的流動方向：電子流向：負(fù)極正極。電流方向：正極負(fù)極。根據(jù)電極變化判斷：氧化反應(yīng)負(fù)極； 還

3、原反應(yīng)正極。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。根據(jù)電解液內(nèi)離子移動的方向判斷：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：負(fù)極材料本身被氧化：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-n e-=Mn+ 如：Zn-2 e-=Zn2+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-=PbSO4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-8 e-=C032-+7H2O正極：當(dāng)負(fù)極材料能自發(fā)的與電解液

4、反應(yīng)時，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=H2 CuSO4電解質(zhì)： Cu2+2e= Cu當(dāng)負(fù)極材料不與電解質(zhì)溶液自發(fā)反應(yīng)時，正極則是電解質(zhì)中的O2反正還原反應(yīng) 當(dāng)電解液為中性或者堿性時，H2O比參加反應(yīng)，且產(chǎn)物必為OH-,如氫氧燃料電池（KOH電解質(zhì)）O2+2H2O+4e=4OH-當(dāng)電解液為酸性時，H+比參加反應(yīng)，產(chǎn)物為H2O O2+4O2+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

5、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)6金屬的防護(hù)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。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。電化學(xué)保護(hù)法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。

6、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A.氫氧燃料電池 結(jié)構(gòu)：石墨、石墨、KOH溶液。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

7、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)分鐘后就會發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高2050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：由外電源決定：陽極：連電源的正極； 陰極：連電源的負(fù)極；根據(jù)電極反應(yīng): 氧化反應(yīng)陽極 ；還原反應(yīng)陰極根據(jù)陰陽離子移動方向：陰離子移向陽極；陽離子移向陰極，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.電解時電極產(chǎn)物判斷：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

8、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- 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)中陽離子活動順序判斷，陽離子得電子順序 金屬活動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+ ”、“=”或“a，則該電解質(zhì)可能是A、NaoH B、H2SO4 C、AgNO3 D、Na2SO421、下圖中能驗(yàn)證氯化鈉溶液（含酚酞）電解產(chǎn)物的裝置是（

9、）放電充電3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH22、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。高鐵電池的總反應(yīng)為 下列敘述不正確的是（ ）A放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e +2OH= Zn(OH)2B充電時陽極反應(yīng)為：Fe(OH)3 3e + 5 OH = FeO + 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(qiáng)23、下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)際的是 （ ）A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極 B.電解法精煉粗銅，用純銅作陰極C.電解飽和

10、食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極 D.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極24、關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是A電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉 B若在陽極附近的溶液中滴入KI試液，溶液呈棕色C若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色D電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行?5、金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質(zhì)，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Fe2+Ni2+Cu2+）A陽極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2+ + 2e = NiB電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C電解后，溶液中存在的金

11、屬陽離子只有Fe2+ 和Zn2+D電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt26、三氧化二鎳(Ni2O3)可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調(diào)NiCl2溶液pH至7.5，加放適量硫酸鈉后進(jìn)行電解。電解過程中產(chǎn)生的Cl2在弱堿性條件下生成ClO，把二價鎳氧化為三價鎳。以下說法正確的是( )A、可用鐵作陽極材料 B、電解過程中陽極附近溶液的pH升高C、陽極反應(yīng)方程式為：2Cl2eCl2D、1 mol二價鎳全部轉(zhuǎn)化為三價鎳時，外電路中通過了1 mol電子。27、以惰性電極電解CuSO4溶液。若陽極上產(chǎn)生氣體的物質(zhì)的量為0.0100 mol，則陰極上析出Cu的質(zhì)量A. 0.64 g

12、B. 1.28 g C. 2.56 g D. 5.12 g28、某同學(xué)按圖所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說法正確的是( )稀H2SO4Cu石墨A. 電解過程中，銅電極上有H2產(chǎn)生B. 電解初期，主反應(yīng)方程式為：CuH2SO4 CuSO4H2C. 電解一定時間后，石墨電極上有銅析出D. 整個電解過程中，H的濃度不斷增大29、某學(xué)生設(shè)計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實(shí)驗(yàn)。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會出現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是( )鉑片 濾紙 鉛筆祝你成功ab直流電源A. 鉛筆端作陽極，發(fā)生還原反應(yīng) B. 鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反

13、應(yīng)C. 鉛筆端有少量的氯氣產(chǎn)生 D. a點(diǎn)是負(fù)極，b點(diǎn)是正極銅絲表面皿隔膜(只允許SO42 通過)濾紙(滴加了Na2SO4、酚酞溶液)ZnSO4溶液CuSO4溶液YZnCuX30、如圖所示，下列敘述正確的是( )A. Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng) B. X為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C. Y與濾紙接觸處有氧氣生成 D. X與濾紙接觸處變紅31、下列有關(guān)工業(yè)生產(chǎn)的敘述正確的是A合成氨生產(chǎn)過程中將NH3液化分離，可加快正反應(yīng)速率，提高N2、H2的轉(zhuǎn)化率B硫酸工業(yè)中，在接觸室安裝熱交換器是為了利用SO3轉(zhuǎn)化為H2SO4時放出的熱量C電解飽和食鹽水制燒堿采用離子交換膜法，可防止陰極室產(chǎn)生的C12進(jìn)入陽極室D電解精煉

14、銅時，同一時間內(nèi)陽極溶解銅的質(zhì)量比陰極析出銅的質(zhì)量小32、關(guān)于鉛蓄電池的說法正確的是（ ）A在放電時，正極發(fā)生的反應(yīng)是 Pb(s) +SO42（aq）= PbSO4(s) +2eB在放電時，該電池的負(fù)極材料是鉛板 C在充電時，電池中硫酸的濃度不斷變小D在充電時，陽極發(fā)生的反應(yīng)是 PbSO4(s)+2e= Pb(s)+ SO42（aq）33、取一張用飽和的NaCl溶液浸濕的pH試紙，兩根鉛筆芯作電極，接通直流電源，一段時間后，發(fā)現(xiàn)a電極與試紙接觸處出現(xiàn)一個雙色同心圓，內(nèi)圈為白色，外圈呈淺紅色。則下列說法錯誤的是( ) Ab電極是陰極Ba電極與電源的正極相連C電解過程中水是氧化劑Db電極附近溶液的

15、pH變小34、電解100mL含c（H+）0.30mol/L的下列溶液，當(dāng)電路中通過0.04mol電子時，理論上析出金屬質(zhì)量最大的是（ ）A0.10mol/LAg+ B0.02mol/L Zn2+ C0.20mol/L Cu2+ D0.20mol/L Pb2+35、右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極 a 和 b 附近分別滴加一滴石蕊試液。下列實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象中正確的是（ ）A逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的B一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體 Ca 電極附近呈紅色，b 電極附近呈藍(lán)色 Db 電極附近呈紅色，a 電極附近呈藍(lán)色36、鎳鎘（Ni-Cd）可充電電池在

16、現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用。已知某鎳鎘電池的電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其充、放電按下式進(jìn)行：Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)2有關(guān)該電池的說法正確的是A充電時陽極反應(yīng)：Ni(OH)2 e + OH- = NiOOH + H2O B充電過程是化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的過程C放電時負(fù)極附近溶液的堿性不變 D放電時電解質(zhì)溶液中的OH-向正極移動37、據(jù)報道，我國擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧燃料電池車將在奧運(yùn)會期間為運(yùn)動員提供服務(wù)。某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液。下列有關(guān)電池的敘述不正確的是（ ）A正極反應(yīng)式為：O22H2O4e =4OH B工作一段時間后，電解液中的KOH的物質(zhì)

17、的量不變C該燃料電池的總反應(yīng)方程式為：2H2O2=2H2OD用該電池電解CuCl2溶液，產(chǎn)生2.24LCl2(標(biāo)準(zhǔn)狀況)時，有0.1mol電子轉(zhuǎn)移38、下列敘述正確的是（ ）A在原電池的負(fù)極和電解池的陰極上都是發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)B用惰性電極電解Na2SO4溶液，陰陽兩極產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為1：2C用惰性電極電解飽和NaCl溶液，若有1 mol電子轉(zhuǎn)移，則生成1 molNaOHD鍍層破損后，鍍錫鐵板比鍍鋅鐵板更耐腐蝕39、氯堿廠電解飽和食鹽水制取NaOH的工藝流程示意圖14-4如下依據(jù)上圖，完成下列填空：(1)在電解過程中，與電源正極相連的電極上所發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為_ ，與電源負(fù)極相連的電

18、極附近，溶液pH (選填“不變”“升高”或“下降”)。(2)工業(yè)食鹽含Ca2+、Mg2+等雜質(zhì)。精制過程發(fā)生反應(yīng)的離子方程式為 、 。(3)如果粗鹽中SO42含量較高，必須添加鋇試劑除去SO42-，該鋇試劑可以是 。aBa(OH)2 bBa(NO3)2 cBaCl2(4)為有效除去Ca2+、Mg2+、SO42，加入試劑的合理順序?yàn)?(選填a、b、c多選扣分)。a先加NaOH,后加Na2CO3，再加鋇試劑 b先加NaOH，后加鋇試劑，再加Na2CO3c先加鋇試劑，后加NaOH，再加Na2CO3(5)脫鹽工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差異，通過 、冷卻、 (填寫操作名稱)除去NaCl(6)在隔膜法電解食鹽水時，電解槽分隔為陽極區(qū)和陰極區(qū)，防止Cl2與NaOH反應(yīng)；采用無隔膜電解冷的食鹽水時，Cl2與NaOH充分接觸，產(chǎn)物僅是NaClO 和H2，相應(yīng)的化學(xué)方程式為 。40、如圖是可用于測量阿伏加德羅常數(shù)的裝置示意圖，其中A、B是兩塊純銅片，插在CuSO4稀溶液中，銅片與引出導(dǎo)線相連，引出端分別為X、Y。 當(dāng)以I=0.21A的電流電解60min后，測得銅片A的質(zhì)量增加了0.25g，則圖裝置中的X端應(yīng)與直流電的 極相連，它是電解池的