化學(xué)選修4第四章電化學(xué)基礎(chǔ)全章總結(jié)

224第四章電學(xué)基礎(chǔ)全章結(jié)[學(xué)目標(biāo)定位1.判斷原電池的正、負(fù)極2.會(huì)正確書(shū)寫(xiě)原電池的電極反應(yīng)式會(huì)正確區(qū)分判斷原電池和電解池4.知電解的規(guī)律及其應(yīng)用。一圖解原電池正、負(fù)極的判斷方法原電池中電極的判斷角度如下所示：特別提示)()【例】甲乙兩位學(xué)生想利用原電池反應(yīng)檢測(cè)金屬的活動(dòng)性順序，兩人均使用鎂片與鋁片作電極同將電極放入mol·LH溶中學(xué)電放入mol·L的NaOH溶液中，如下圖所示。如果甲、乙同學(xué)均認(rèn)為若構(gòu)成原電池的電極材料都是金屬，則構(gòu)成負(fù)極材料的金屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑，則甲會(huì)判斷出________的活動(dòng)性更強(qiáng)，而乙會(huì)判斷出________的活動(dòng)性更強(qiáng)。(填元素符號(hào))由此實(shí)驗(yàn)，可得到哪些正確的結(jié)論________(字母。利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動(dòng)性順序時(shí)應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強(qiáng)該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明金屬活動(dòng)性順序表已過(guò)時(shí)，已沒(méi)有實(shí)用價(jià)值)4224)4224444322該驗(yàn)說(shuō)明化學(xué)研究的對(duì)象復(fù)，反應(yīng)受條件影響較大，因此應(yīng)具體問(wèn)題具體分析上實(shí)也反過(guò)來(lái)證明了“直接利用金屬活動(dòng)性順序表判斷原電池的正、負(fù)極”的做法填“可靠”或“不可靠)。如不可靠，請(qǐng)你提出另一判斷原電池正、負(fù)極的可行的實(shí)驗(yàn)方案：如靠，此空可不)解析NaOH“”()答案Al(2)AD不靠

將兩種金屬連上電流表后插入電解質(zhì)溶液中，構(gòu)成原電池，利用電流表測(cè)定電流的方向，從而判斷電子的流動(dòng)方向，由此確定原電池的正、負(fù)極二原電池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)規(guī)律和方法根據(jù)裝書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式先分析題目給定的圖示裝置，確定原電池正、負(fù)極上的反應(yīng)物，并標(biāo)出相同數(shù)目電子的得失。負(fù)極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)常見(jiàn)電池鋅錳干電池

負(fù)極反應(yīng)特點(diǎn)①負(fù)極(本身失去電子生成陽(yáng)離(2

負(fù)極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)方法直接寫(xiě)出負(fù)極反應(yīng)式：(Zn-C-NHCl)鉛蓄電池(Pb-PbOSO)

②生成的陽(yáng)離子不與電解質(zhì)溶液成分反應(yīng)①負(fù)極(Pb)身失去電子生成陽(yáng)離子2)②生成的陽(yáng)離子)與電解質(zhì)溶成(2反應(yīng)

)

Zn－2將①和②進(jìn)行疊加Pb－2e＋SO2甲烷燃料電池

①負(fù)極本身不反應(yīng)，燃料失去電子被氧化②燃料反應(yīng)產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液成分有些能反應(yīng)

將①和②進(jìn)行疊加：－8e＋10OH2＋正極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)①首先判斷在正極發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液能自發(fā)的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)正極上發(fā)生電極反應(yīng)的物質(zhì)是電解質(zhì)溶液中的某種微粒極材料與電解質(zhì)溶液不能自發(fā)的發(fā)生化學(xué)反應(yīng)時(shí)，在正極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是溶解在電解質(zhì)溶液中的。2222222222222222222然后再根據(jù)具體情況寫(xiě)出正極反應(yīng)式寫(xiě)時(shí)也要考慮正極反應(yīng)產(chǎn)物是否與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的問(wèn)題，若參與反應(yīng)也要書(shū)寫(xiě)疊加式。燃料電池的正極反應(yīng)式電解質(zhì)是堿性或中性溶液＋O，電解質(zhì)是酸性溶液：O＋＋4e===2HO。正、負(fù)電極反應(yīng)式相加得到電池反應(yīng)的總反應(yīng)方程式。根據(jù)總應(yīng)式書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式如果題目給定的是總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的化合價(jià)變化情況，再選擇一個(gè)簡(jiǎn)單變化情況寫(xiě)電極反應(yīng)式，另一的電極反應(yīng)式可直接寫(xiě)或?qū)⒏鞣磻?yīng)式看作數(shù)學(xué)中的代數(shù)式，用總反應(yīng)式減去已寫(xiě)出的電極反應(yīng)式即得結(jié)果。以2HO===2HO為，當(dāng)電解質(zhì)溶液為KOH溶時(shí)的電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)步驟如下：根據(jù)總反應(yīng)方程式分析有關(guān)元素化合價(jià)的變化情況，確定失4mol電，初步確定負(fù)極反應(yīng)式為2H===4H

。根據(jù)電解質(zhì)溶液為堿性，與H不大量共，反應(yīng)生成水出OH應(yīng)入負(fù)極反應(yīng)式中，故負(fù)極反應(yīng)式為2H＋4OH－4e===4H。用總反應(yīng)式＋O===2HO減負(fù)極反應(yīng)式得正極反應(yīng)式＋＋

?？沙潆姵仉姌O反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)在書(shū)寫(xiě)可充電電池電極反應(yīng)式時(shí)，要明確電池和電極，放電為原電池，充電為電解池。原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)升高。原電池的正極發(fā)生還原反應(yīng)，對(duì)應(yīng)元素化合價(jià)降低。【例】氫燃料電池的工作原理如下圖所示。通常氫氧燃料電池有酸式(當(dāng)解質(zhì)溶液為硫酸時(shí)和堿式當(dāng)電解質(zhì)溶液為或時(shí)兩種。試回答下列問(wèn)題：酸式電池的電極反應(yīng)：負(fù)極：，正極：；電池總反應(yīng)；電解質(zhì)溶液的pH________(填“變大”、“變小”或“不變。2222222222222222222222222堿式電池的電極反應(yīng)：負(fù)極：，正極：；電池總反應(yīng)；電解質(zhì)溶液的pH________(填“變大”、“變小”或“不變。解析(2OH＋H

H

2

HH

OO2

O

2

H

OOH

2

H

H

HO(OH)答案(1)2H－===4HO＋＋4H===2HO＋O===2H變－4e＋===4HO＋＋O===4OH2H＋O===2H變理解感悟pH原電池電解池的比較裝置類(lèi)別

三原電池和電解池的比較與判斷原電池

電解池原理裝置特點(diǎn)

使氧化還原反應(yīng)中電子的轉(zhuǎn)移做定向移動(dòng)，從而形成電流將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能

使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能實(shí)例電極名稱(chēng)

負(fù)極

正極

陰極

陽(yáng)極222反應(yīng)類(lèi)型

氧化反應(yīng)

還原反應(yīng)

還原反應(yīng)

氧化反應(yīng)反應(yīng)特征電極判斷電子流向離子移動(dòng)

自發(fā)的氧化還原反應(yīng)(主動(dòng))由電極本身決定正極：流入電子負(fù)極：流出電子負(fù)極→外電路→正極陽(yáng)離子向正極移動(dòng)陰離子向負(fù)極移動(dòng)

借助電流(動(dòng)由外電源決定陽(yáng)極：連電源正極陰極：連電源負(fù)極電解池陽(yáng)極→電源正極→電源負(fù)極→電解池陰極陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)原電池電解池的判斷先分析有無(wú)外接電源外電源的可能為原電池用原電池的構(gòu)成條件判斷確定。有接源的為電解池。其中，當(dāng)陽(yáng)極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽(yáng)離子相同時(shí)，則為電鍍池；其余情況為電解池。【例】根下列四種電化學(xué)裝置圖，回答下列問(wèn)題：裝置名稱(chēng)：A________B________，C________D________裝置A中Fe是______，Zn_____極；裝置D中Fe是_極，C是_____。寫(xiě)出各電極反應(yīng)式：裝置

氧化反應(yīng)

還原反應(yīng)裝置、相較，其反應(yīng)率的大小關(guān)系。答案

(1)電鍍池電池

原電池

原電池

(2)陰陽(yáng)負(fù)

正

(3)A：－2e2

＋2e===Zn：－2e===Fe＋2e===HCFe2e===Fe＋

===HD：－2e

O＋O4e(4)B>C四電解規(guī)律及其應(yīng)用電解池電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)規(guī)律2電解2222224222422電解池中電極反應(yīng)式的書(shū)寫(xiě)關(guān)鍵是掌握離子的放電順序。陰極與電源負(fù)極相連電發(fā)生還原反規(guī)律有兩個(gè)是電極本身不參加反應(yīng)；二是電解質(zhì)溶液中氧化性強(qiáng)的陽(yáng)離子先得電子，如

>Cu>Pb2>Sn2

>Zn2

，要注意金屬活動(dòng)性順序表中Al及Al前面的金屬離子在溶液中不放電。陽(yáng)極與電源正極相連，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。其規(guī)律有兩個(gè)：一是若陽(yáng)極為非惰性電極除、Au之的金屬作電極，電極本身失去電子被氧化，電解質(zhì)溶液中的陰離子不參與電極反應(yīng)二是若陽(yáng)極為惰性(或金屬作電極電質(zhì)溶液中還原性強(qiáng)的陰離子失去電子被氧化，如S2>I>Cl>OH含酸根。特別注意：書(shū)寫(xiě)電解池中電極反應(yīng)式時(shí)，要以實(shí)際放電的離子表示，但書(shū)寫(xiě)總電解反應(yīng)方程式時(shí)，弱電解質(zhì)要寫(xiě)成分子式。如用惰性電極電解溶，極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為4OH－4e===2HO＋↑，陰極發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為＋2e===H↑總應(yīng)式表示為O=====↑＋O↑用惰性極電解酸、堿、鹽溶液的規(guī)律類(lèi)型電解水型

物質(zhì)類(lèi)型①?gòu)?qiáng)堿(NaOH)②含氧酸()

電解物質(zhì)水

電解質(zhì)溶液濃度增大

增大減小

使電解質(zhì)溶液復(fù)原加水③活潑金屬含氧酸鹽Na)

不變電解質(zhì)型放生堿型放O生酸型

④無(wú)氧酸(⑤不活潑金屬無(wú)氧酸(CuCl)活潑金屬無(wú)氧酸不活潑金屬含氧酸鹽CuSO)

電解質(zhì)電解質(zhì)和水電解質(zhì)和水

減小生成新電解質(zhì)生成新電解質(zhì)

增大增大減小

加電解質(zhì)本身加相應(yīng)的無(wú)氧酸加相應(yīng)的氧化物電解原的應(yīng)用氯堿工業(yè)解飽和食鹽水制取NaOH和H以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品。電鍍?nèi)鐖D所鐵片上鍍銀：42電解2電解23244242電解2電解232442待鍍金屬制品作陰極，鍍層金屬作陽(yáng)極，用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。電解精煉銅如圖所示：用純銅板作陰極，粗銅板(含、Fe、Ni、、Au等質(zhì))作陽(yáng)極，溶或CuCl溶液作電解液。電冶金2NaCl(熔融=====＋↑O(熔融)↑【例4下是一個(gè)用鉑絲作電極電解MgSO溶的裝置，電解液中加有中性紅色指示劑，此時(shí)溶液呈紅色。(指示劑的色范圍：～，性紅，堿性黃色)回答下列問(wèn)題：下列關(guān)于電解過(guò)程中電極附近溶液顏色變化的敘述正確的______________(填編號(hào)。①A極近溶液由紅變黃B極近溶液由紅變黃③A極近溶液不變色④B極近溶液不變色寫(xiě)出A極生反應(yīng)的反應(yīng)式________________________________________________________________________。寫(xiě)出極生反應(yīng)的反應(yīng)式________________________________________________________________________。電解一段時(shí)間后，切斷電源，將電解液倒入燒杯內(nèi)觀察到的現(xiàn)象____________解析A)H

H

2

(OH)22422422242242222222422電解222A(B)O

c(H

)HMg(OH)HSO答案(1)④＋2e===H↑(或2HO＋H↑)、2＋===Mg(OH)↓(3)4OH－===2H＋O↑(或O4e===4H＋O↑)溶液呈紅色，白色沉淀溶(或大部分溶解理解感悟MgSONaSOMgCl2

NaCl—MgClMg2

2

O=====Mg(OH)↓H↑Cl↑KINaCl