原电池和电解池知识总结及练习

1、原电池和电解池1原电池和电解池的比较：装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动，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 还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化 学能的装置叫做电解池。形成条件电极：两种不同的导体相连；电解质溶液：能与电极反应。电源； 电极（惰性或非惰性） ； 电解质（水溶液或熔化态） 。反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应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；电极反应负极： Zn-

2、2e-=Zn2+ （氧化反应） 正极： 2H+2e-=H 2（还原反应）阴极： Cu2+ +2e- = Cu （还原反应） 阳极： 2Cl-2e-=Cl 2 （氧化反应）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抗金属的电化腐蚀；实用电池。电解食盐水（氯碱工业） ；电镀（镀铜） ；电冶（冶炼 Na、Mg、Al）；精炼（精铜）。2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，表面潮湿反应过程氧化还原反应，不形成原电池。因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀化学腐蚀结

3、果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀3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应O2 + 4e- + 2H2O = 4OH -2H+ + 2e -=H 2负极反应Fe 2e-=Fe2+- 2+ Fe 2e =Fe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4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 两极发生氧化还原反应阴阳离子自由移动，无明显的化学变化用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金实例电解CuCl2 = CuCl22+CuCl 2=Cu +2Cl 阳极 Cu 2e

4、- = Cu2+ 阴极 Cu2+2e- = Cu关系先电离后电解，电镀是电解的应用5电镀铜、精炼铜比较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 电解液电极反应阳极 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6电解方程式的实例 (用惰性电极电解)电解质溶液阳极反应式阴极反应式总反应方程式 (条件：电解)溶液酸碱性变化CuCl22Cl -2e-=Cl

5、22+ -Cu +2e= CuCuCl2= Cu +Cl 2HCl2Cl -2e-=Cl 2+-2H+2e-=H 22HCl=H 2 +C2l酸性减弱Na2SO44OH -4e-=2H2O+O2+-2H+2e-=H 22H2O=2H 2+O2不变H2SO44OH -4e-=2H2O+O2+-2H+2e-=H 22H2O=2H 2+O2消耗水，酸性增强NaOH4OH -4e-=2H2O+O2+-2H+2e-=H 22H2O=2H 2+O2消耗水，碱性增强NaCl2Cl -2e-=Cl 2+-2H+2e-=H 22NaCl+2H 2O=H 2 +C2l+ 2NaOHH +放电，碱性增强CuSO44

6、OH -4e-=2H2O+O2Cu2+ +2e-= Cu2CuSO4+2H 2O=2Cu+ O2 +2H2SO4OH 放电,酸性增强考点解说1电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生( 1)吸氧腐蚀负极： Fe 2e-=Fe2+正极： O2+4e-+2H 2O=4OH -总式： 2Fe+O2+2H 2O=2Fe(OH) 2 4Fe(OH) 2+O 2+2H 2O=4Fe(OH) 3 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O(2) 析氢腐蚀： CO2+H2O H2CO3 H +HCO 3- 负极： Fe 2e-=Fe2+ 正极： 2H+ + 2e- =H 2 总式： Fe + 2CO2 + 2H2O

7、= Fe(HCO 3)2 + H2 Fe(HCO 3)2 水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。2金属的防护 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。在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我 保护作用的另一种金属。电化学保护法 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。 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3。常见实用电池的种类和特点干电池(属于一次电池) 结构：锌筒、填满 MnO 2的石墨、溶有 NH 4Cl 的糊状

8、物。 电极反应 负极： Zn-2e-=Zn 2+ 正极： 2NH4+2e-=2NH 3+H2NH 3和H 2被Zn2、 MnO 2吸收： MnO 2+H2=MnO+H 2O,Zn24NH3=Zn(NH3)42 铅蓄电池(属于二次电池、可充电电池)结构：铅板、填满 PbO2 的铅板、稀 H2SO4。A.放电反应 负极： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4- + 2-正极： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O- 2-B.充电反应 阴极： PbSO4 +2e-= Pb+ SO42- 2-阳极： PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+

9、+ SO42-总式：放电Pb + PbO2 + 2H 2SO 4 =充=电= 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，电极反应式的书 写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。锂电池结构：锂、石墨、固态碘作电解质。电极反应 负极： 2Li-2e - = 2Li+ 正极： I2 +2e- = 2I- 总式： 2Li + I 2 = 2LiIA.氢氧燃料电池结构：石墨、石墨、 KOH 溶液。电极反应 负极： H2- 2e-+ 2OH- = 2H 2O 正极： O2 + 4e + 2H 2O = 4OH 总式： 2H 2+O

10、 2=2H 2O（反应过程中没有火焰， 不是放出光和热，而是产生电流）注意：还原剂在负极上反应， 氧化剂在正极上反应。 书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入） 。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（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2050 倍。电极反应：铝是负极4Al-12e -= 4Al 3+；石墨是正极 3O2+6H2O+12e-=12OH -4电解反应

11、中反应物的判断 放电顺序阴极 A.阴极材料 （金属或石墨 ）总是受到保护。B.阳离子得电子顺序 金属活动顺序表的反表：K+ <Ca2+ < Na+ < Mg 2+ < Al3+< （H+） < Zn 2+ < Fe2+ < Sn2+ < Pb2+ < Cu2+ < Hg2+ < Ag+ 阳极 A.阳极材料是惰性电极 （C、Pt、Au、Ti 等）时：阴离子失电子： S2- > I- > Br- > Cl- > OH - > NO3- 等含氧酸根离子 >F-B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧

12、化，溶液中的离子不放电。5电解反应方程式的书写步骤：分析电解质溶液中存在的离子；分析离子的放电顺序；确定电极、写出电极反应式；写出电解方程式。如：解 NaCl 溶液：PH 增大电解2NaCl+2H 2O =H 2 +C2l +2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，电解 CuSO4 溶液：PH 减小。电解2CuSO4 + 2H 2O=2Cu + O 2+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应，电解 CuCl 2溶液：电解CuCl 2= CuCl2 电解盐酸：2HCl电解H2Cl2溶剂不变，实际上是电解溶质，PH 增大。电解稀 H2SO4、NaOH 溶液、 Na2SO4溶液： 2H 2O= 2H2

13、 + O2，溶质不变，实际上是电解水， PH 分别减 小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用） 。电解电解熔融 NaOH: 4NaOH =4Na + O 2 + H2O用铜电极电解 Na2SO4溶液 :Cu +2H 2O=电=解=Cu(OH) 2 + H2注意：不是电解水。 ）6电解液的 PH 变化:根据电解产物判断。 口诀：“有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓度大 ,都无浓度小”。（“浓度大”、 “浓度小”是指溶质的浓度）7使电解后的溶液恢复原状的方法：先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如： NaCl 溶液：

14、 通 HCl 气体（不能加盐酸） ；AgNO 3溶液：加 Ag2O 固体（不能加 AgOH）；CuCl2溶液：加 CuCl 2固体； KNO 3 溶液： 加 H 2O； CuSO4溶液： CuO（不能加 Cu2O、Cu（OH）2、Cu2（OH）2CO3）等。 8电解原理的应用A、电解饱和食盐水（氯碱工业）图 20-1反应原理 阳极： 2Cl- - 2e-= Cl2 阴极： 2H+ + 2e-= H2电解总反应： 2NaCl+2H 2O=H 2 +C2l +2NaOH设备 （阳离子交换膜电解槽）组成：阳极 Ti 、阴极 Fe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。制烧碱生

15、产过程 （离子交换膜法）食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等）加入 NaOH 溶液 加入 BaCl 2溶液加入Na2CO 3溶液 过滤加入盐酸 加入离子交换剂 （NaR）电解生产主要过程（见图 20-1）： NaCl 从阳极区加入， H2O 从阴极区加入。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 原料：（A）、冰晶石： Na3AlF6=3Na+AlF 63-NaOHCO2（ B ）、氧化铝： 铝土矿 过滤 NaAlO 2 过滤 Al（OH） 3 Al 2O3 原理 阳极 2O2 4e-

16、 =O2 阴极 Al 3+3e- =Al总反应： 4Al 3+6O2=4Al+3O 2 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应：C+O2 CO+CO2，故需定时补充。C、电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。 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 2e = Z2n+ 阴极 Zn2+2e =Zn电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。在电镀控制的条件下，水电离出来的H+和 OH一般不起反应。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 N

17、a、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+。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成 “阳极泥 ”。习题一、选择题1钢铁发生吸氧腐蚀时 ,正极上发生的电极反应是 + 2+A 2H+2e = H2BFe2+2e = Fe- 3+2+C 2H2O+O 2+4e = 4OH-D Fe3+ +e = Fe2+2以下现象与电化腐蚀无关的是B生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈D银质奖牌久置后表面变暗,确定它们的还原性强弱顺序为A 黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿 C锈质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈 3A、B、C 是三种金属 ,根据下列、两个实验将 A

18、与 B 浸在稀硫酸中用导线相连 ,A 上有气泡逸出 ,B 逐渐溶解 电解物质的量浓度相同的 A、C 盐溶液时 ,阴极上先析出 C（使用惰性电极 ）A A>B>CBB>C>AC C>A>BD B>A>C4下列关于实验现象的描述不正确的是A 把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌溶液，铁片表面出现一层锌 C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁D 把锌粒放入盛有盐酸的试管中， 5在外界提供相同电量的条件， 量为 1.92g，则析出银的质量为A 1.62gB.6.48g6100mL 浓度为

19、 2 mol/L 的盐酸跟过量锌片反应，A 加入适量的 6 mol/L 的盐酸C加入适量蒸馏水 7用两支惰性电极插入 氢气析出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略）A 27 mgB 54 mgC8氢镍电池是近年开发出来的可充电电池， 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是A 电池放电时，电池负极周围溶液的加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率加快Cu2+或 Ag+分别按 Cu 2+2e Cu或 Ag+e Ag 在电极上放电，电极上析出铜的质D.12.96g为加快反应速率， 又不影响生成的氢气的总量， 可采用的方法是 B加入数滴氯化铜溶液 D加入适量的氯化钠溶液C.3.24g500 mL AgNO 3溶

20、液中，通电电解。当电解液的 pH 从 6.0 变为 3.0时（设电解时阴极没有 ，电极上析出银的质量大约是108 mgD 216 mg氢镍电池的总反应式是PH 不断增大B 电池放电时，镍元素被氧化C电池充电时，氢元素被还原D 电池放电时， H2 是负极9用惰性电极电解 M（NO3）x 的水溶液，当阴极上增重 ag 时，在阳极上同时产生 bL 氧气（标准状况） ：从而可 知M 的相对原子质量为22.4ax11.2ax5.6ax2.5axA BCDb b b b 10实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气,已知铅蓄电池放电时发生如下反应 :今若制得 Cl 2 0.050mol ，这时电池内消

21、耗的 H2SO4 的物质的量至少是A 0.025molB 0.050molC 0.10molD 0.20mol11将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联,在一定条件下通电一段时间后 ,析出钾、镁、铝的物质的量之比为A 1:2:3B3:2:1C 6:3:1D 6:3:212下图中 x、y 分别是直流电源的两极 ,通电后发现 a极板质量增加 ,b 极板处有无色无臭气体放出 ,符合这一情况的 是13将 Al 片和 Cu 片用导线相连，一组插入浓 HNO3 溶液中，一组插入稀 这两个原电池中，正极分别为NaOH 溶液中，分别形成了原电池，则在AAl 片、 Cu片BCu 片、Al 片CA

22、l 片、Al 片DCu 片、Cu 片14盐溶液电解时，在相同时间作用下，析出金属的物质的量取决于A 电极的性质B电流强度C所加电压D金属离子的价数15A、B、C三个电解槽， A 槽是 CuCl 2水溶液，纯铜片做阴极， B、C 都是 AgNO 3水溶液，纯银丝做阴极，先将 A、B槽并联，再与 C槽串联进行电解，当 B 槽中银丝质量增加 0.108g，C槽银丝质量增加 0.216g时，A 槽中铜片 质量增加为A 0.216gB 0.108gC0.064gD 0.032g二、综合题16工业上为了除去含 Cr2O72-离子的酸性废水，采用以下处理方法： 往工业废水中加入适量的食盐水 12g/L ；以铁作为电极进