電化學(xué)知識(shí)點(diǎn)原電池和電解池-1

電 化 學(xué) 知 識(shí) 點(diǎn) — — - - - 原 電 池 和 電 解 一．原電池和電解池的相關(guān)學(xué)問點(diǎn)原電池和電解池裝置比較：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池 把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池原電池和電解池的比較表：裝置裝置原電池電解池實(shí)例使氧化復(fù)原反響中電子作定向移動(dòng)，從而形成電流。這種把極引起氧化復(fù)原反響的過程叫做電原理化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。叫做電解池。形成條①電極：兩種不同的導(dǎo)體相連；①電源；〔惰性或非惰性；件②電解質(zhì)溶液：能與電極反響。③電解質(zhì)〔水溶液或熔化態(tài)。反響類型 自發(fā)的氧化復(fù)原反響 非自發(fā)的氧化復(fù)原反響

由電極本身性質(zhì)打算：極；

由外電源打算：

負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+ 〕

陰極：Cu2++2e-=Cu 〔復(fù)原反響〕正極：2H++2e-=H2↑〔復(fù)原反 陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑ 〕應(yīng)〕電子流向負(fù)極→正極電源負(fù)極→陰極；陽(yáng)極→電源正極電流方向正極→負(fù)極電源正極→陽(yáng)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①抗金屬的電化腐蝕；②有用電池。①電解食鹽水〔氯堿工業(yè)〔鍍銅；③電冶〔冶煉Na、Mg、AAl；④精煉〔精銅。原電池的本質(zhì)：氧化復(fù)原反響中電子作定向的移動(dòng)過程3．化學(xué)腐蝕和電化腐蝕的區(qū)分化學(xué)腐蝕化學(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，外表潮濕反響過程氧化復(fù)原反響，不形成原電池。因原電池反響而腐蝕有無(wú)電流無(wú)電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生反響速率電化腐蝕＞化學(xué)腐蝕結(jié)果使金屬腐蝕使較活潑的金屬腐蝕吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)分電化腐蝕類電化腐蝕類吸氧腐蝕析氫腐蝕型型條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強(qiáng)正極反響O+4e-+2HO==4OH-222H++2e-==H↑2負(fù)極反響Fe－2e-==Fe2+Fe－2e-==Fe2+腐蝕作用是主要的腐蝕類型，具有發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)廣泛性實(shí)例CuCl實(shí)例CuClCuCl2==Cu2++2Cl陽(yáng)極Cu－2e-=Cu2+2====Cu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(yáng)離子定向移化復(fù)原反響陰陽(yáng)離子自由移變化金屬或合金＋Cl＋Cl2ˉ陰極Cu2++2e-=Cu關(guān)系先電離后電解，電鍍是電解的應(yīng)用電鍍銅、精煉銅比較電鍍銅電鍍銅精煉銅形 鍍層金屬作陽(yáng)極， ，CuSO4溶液作電解成 鍍件作陰極，電鍍 液條 液必需含有鍍層金件 屬的離子電陽(yáng)極 Cu－2e-=極Cu2+陽(yáng)極：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等反陰極Cu2++2e- = 陰極：Cu2++2e-=Cu應(yīng)Cu溶 電鍍液的濃度不變 溶液中溶質(zhì)濃度減小液變化〔2〕析氫腐蝕：〔2〕析氫腐蝕：CO+HO22HCO23H++HCO-3從電極材料：一般較活潑金屬為負(fù)極；或金屬為負(fù)極，非金屬為正極。從電子的流淌方向負(fù)極流入正極從電流方向正極流入負(fù)極依據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動(dòng)方向 陽(yáng)離子流向正極，陰離子流向負(fù)極二．高頻考點(diǎn)1．電化腐蝕：發(fā)生原電池反響，有電流產(chǎn)生〔1〕吸氧腐蝕負(fù)極：Fe－2e-==Fe2+正極：O+4e-+2HO==4OH-2 2總式：2Fe+O+2HO==2Fe(OH)2 2 24Fe(OH)+O+2HO==4Fe(OH) 2Fe(OH)==FeO+3HO2 2 2 3 3 2 3 2負(fù)極：Fe－2e-==Fe2+正極：2H+2e-==H↑2總式：Fe2CO+2HO=Fe(HCO)+H↑2 2 32 2Fe(HCO)水解、空氣氧化、風(fēng)吹日曬得FeO。32 2 32、原電池的應(yīng)用：①加快化學(xué)反響速率，如粗鋅制氫氣速率比純鋅制氫氣快。②比較金屬活動(dòng)性強(qiáng)弱。可以利用原電池比較金屬的活動(dòng)性挨次〔負(fù)極活潑。將兩種不電子流向、離子移動(dòng)方向等進(jìn)展推斷。③設(shè)計(jì)原電池。④利用原電池原理可以分析金屬的腐蝕和防護(hù)問題的酸堿性，可把電化學(xué)腐蝕分為：吸氧腐蝕和析氫腐蝕兩種。以鋼鐵腐蝕為例，吸氧腐蝕發(fā)生的條件是鋼鐵外表吸附的水膜中溶有O，并呈極弱酸2性或中性，反響中O得電子被復(fù)原；其電極反響式分別為：負(fù)極(Fe)：2Fe—4e-==2Fe2+，2正極(C)：O+2HO+4e-==4OH-。2 2析氫腐蝕發(fā)生的條件是鋼鐵外表吸附的水膜酸性較強(qiáng)，反響時(shí)有H2析出；其電極反響式分別為：負(fù)極(Fe)：Fe—2e-Fe2+，正極(C)：2H++2e-==H2↑。金屬防腐方法：①轉(zhuǎn)變金屬內(nèi)部構(gòu)造；②外表掩蓋保護(hù)層〔如鋼鐵外表涂礦物油、油漆、加電鍍層、形成穩(wěn)定的氧化膜等；③電化學(xué)保護(hù)法〔接上一塊活潑金屬使被保護(hù)金屬成為正極受保護(hù)、將被保護(hù)金屬接到電源負(fù)極。正極〔保護(hù)〕＞電解池的負(fù)極〔保護(hù)。3。有用電池的種類和特點(diǎn)⑴干電池〔屬于一次電池〕①構(gòu)造：鋅筒、填滿MnO的石墨、溶有NHCl的糊狀物。2 4②電極反響 負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+正極：2NH++2e-=2NH+H4 3 2NH和H被Zn2＋、MnO吸?。?MnO+H=MnO+HO,Zn2＋＋4NH=Zn(NH)2＋3 2 2 2 2 2 3 34⑵鉛蓄電池〔屬于二次電池、可充電電池〕①構(gòu)造：鉛板、填滿PbO的鉛板、稀HSO。2 2 4②A.放電反響 負(fù)極：Pb-2e-+SO2-=PbSO4 4正極：PbO+2e-+4H++SO2-=PbSO+2HO2 4 4 2B.充電反響 陰極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-總式：PbPbO+2HSO22 4=充電2PbSO+2HO42陽(yáng)極：PbSO-2e-總式：PbPbO+2HSO22 4=充電2PbSO+2HO42子得失，電極反響式的書寫要求與離子方程式一樣，且加起來(lái)應(yīng)與總反響式一樣。⑶鋰電池①構(gòu)造：鋰、石墨、固態(tài)碘作電解質(zhì)。②電極反響 負(fù)極：2Li-2e- =2Li+正極：I+2e-=2I- 總式：2Li+I=2LiI2 2⑷A.氫氧燃料電池①構(gòu)造：石墨、石墨、KOH②電極反響 負(fù)極：H-2e-+2OH-=2HO2 2正極：O+4e-+2HO=4OH-總式：2H+O=2HO2 2 2 2 2〔反響過程中沒有火焰，不是放出光和熱，而是產(chǎn)生電流〕留意：復(fù)原劑在負(fù)極上反響〔先常規(guī)后深入。假設(shè)相互反響的物質(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 空氣—海水電池為能源的型海水標(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)出刺眼的閃光，其能量比干電池高20～50倍。電極反響：鋁是負(fù)極 4Al-12e-==4Al3+；石墨是正極 3O+6HO+12e-==12OH-2 2電解反響方程式的書寫步驟：分析離子的放電挨次；H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反響，PHCuSO4溶液：2CuS4+2H==2Cu+O↑+2HSO4溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反響，PH⑶電解CuCl2CuCl==Cu＋Cl2↑電解鹽酸：2HCl===H2↑＋Cl2↑溶劑不變，實(shí)際上是電解溶質(zhì)，PHHSO、NaOH溶液、NaSO4溶液：2H==2H↑+O↑，溶質(zhì)不變，實(shí)際上是電解水，PH加快電解速率〔不是起催化作用。NaOH:4NaOH===4NaO↑+HO↑2 2⑹用銅電極電解NaSO溶液: Cu+2H===Cu(OH)+H↑ 〔留意不是電解水〕2 4 2 2 2電解液的PH變化:依據(jù)電解產(chǎn)物推斷。〕使電解后的溶液恢復(fù)原狀的方法：先讓析出的產(chǎn)物〔氣體或沉淀〕恰好完全反響，再將其化合物投入電解后的溶液中即NaCl溶液：通HCl氣體〔不能加鹽酸AgNO溶液：加AgO〔3 2AgOH；CuCl2

溶液：加CuCl2

固體；④KNO3

溶液：加HO；⑤CuSO2

溶液：CuO〔不7．電解原理的應(yīng)用7．電解原理的應(yīng)用A、電解飽和食鹽水〔氯堿工業(yè)〕⑴反響原理CuO、Cu(OH)、Cu(OH)CO〕等。2 2 2 2 3陽(yáng)極：2Cl--2e-== Cl↑2陰極：2H++2e-==H↑2總反響：2NaCl+2H===H↑+Cl↑+2NaOH2 2 2⑵設(shè)備〔陽(yáng)離子交換膜電解槽〕Ti、陰極—Fe②陽(yáng)離子交換膜的作用：它只允許陽(yáng)離子通過而阻擋陰離子和氣體通過。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〕→NaOHBaCl溶液→參加NaCO溶液→過濾→參加鹽酸→參加離子交換劑(NaR)2 2 3②電解生產(chǎn)主要過程〔見圖20-1：NaClHOH+放2OH-濃度增大，OH-Na+NaOHB、電解冶煉鋁A、冰晶石：NaAlF=3Na++AlF3-3 6 6NaOH CO〔B、氧化鋁：鋁土礦→NaAlO2

Al(OH)

→ AlO323⑵原理 陽(yáng)極 2O2－－4e-=O↑3232陰極 Al3＋+3e-=Al總反響：4Al3++6O2ˉ====4Al+3O↑2⑶設(shè)備：電解槽〔陽(yáng)極C、陰極Fe〕由于陽(yáng)極材料不斷地與生成的氧氣反響：C+O2→CO+CO，故需定時(shí)補(bǔ)充。2C、電鍍：用電解的方法在金屬外表鍍上一層金屬或合金的過程。⑴鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，電鍍液必需含有鍍層金屬的離子。電鍍鋅原理：陽(yáng)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在電鍍掌握的條件下，水電離出來(lái)的H+OHˉ一般不起反響。⑷電鍍液中加氨水或NaCNZn2+離子濃度很小，鍍速慢，鍍層才能致密、光亮。DNa、Mg、AlE、電解精煉銅：粗銅作陽(yáng)極，精銅作陰極，Cu2+。銅前金屬先反響但不析出，銅后金屬不反響，形成“陽(yáng)極泥”。性質(zhì)類原電池電解池性質(zhì)類原電池電解池電鍍池別定義〔裝置特點(diǎn)〕反響特征自發(fā)反響非自發(fā)反響非自發(fā)反響將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)應(yīng)用電解原理在某些金電能的裝置能的裝置屬外表鍍上一側(cè)層其他金屬裝置特征無(wú)電源，兩級(jí)材有電源料不同同可不同形成條件 活動(dòng)性不同的兩 兩電極連接直流電 1鍍層金屬接電源正極，極 源 待鍍金屬接負(fù)極電鍍液必需含有鍍層金屬的電解質(zhì)溶液

兩電極插入電解質(zhì)離子溶液形成閉合回路電極名稱 負(fù)極：較活潑金 陽(yáng)極與電源正極