原电池与电解池

1、原电池与电解池原电池形成三条件 “三看”。先看电极两极为导体且活泼性不同再看溶液两极插入电解质溶液中三看回路形成闭合回路或两极接触。原理三要点1 相对活泼金属作负极失去电子发生氧化反应.2 相对不活泼金属或碳作正极得到电子发生还原反应3 导线中接触有电流通过使化学能转变为电能原电池与电解池的比较1定义 2形成条件原电池 化学能转变成电能的装置 合适的电极、合适的电解质溶液、形成回路电解池 电能转变成化学能的装置 电极、电解质溶液或熔融的电解质、外接电源、形成回路3电极名称 4反应类型 5外电路电子流向负极 氧化 负极流出、正极流入正极 还原阳极 氧化阴极 还原 阳极流出、阴极流入一、原电池的有

2、关问题1是否为原电池的判断(1)先分析有无外接电源有外接电源的为电解池无外接电源的可能为原电池然后依据原电池的形成条件分析判断主要是“四看”看电极两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一般为惰性电极)看溶液两极插入溶液中看回路形成闭合回路或两极直接接触看本质有无氧化还原反应发生。(2)多池相连但无外接电源时两极活泼性差异最大的一池为原电池其他各池可看做电解池。2原电池正、负极的确定(1)由两极的相对活泼性确定相对活泼性较强的金属为负极相对活泼性较差的金属或导电的非金属为正极。一般负极材料与电解质溶液要能发生反应如MgAlHCl 溶液构成的原电池中负极为 Mg但 MgAlNaOH 溶液构成的

3、原电池中负极为 Al。(2)根据在两电极发生反应的物质的化合价的升降情况来判断。如甲醇燃烧电池顾名思义甲醇燃烧一般生成二氧化碳则碳的价态升高失电子。所以通入甲醇的电极为负极。(3)由电极变化情况确定某一电极若不断溶解或质量不断减少该电极发生氧化反应则此电极为负极若某一电极上有气体产生电极的质量不断增加或不变该电极发生还原反应则此电极为正极燃料电池除外。如ZnCCuSO4溶液构成的原电池中C 电极上会析出紫红色固体物质则 C 为此原电池的正极。(4)根据某些显色现象确定一般可以根据电极附近显色指示剂(石蕊、酚酞、湿润的淀粉、高锰酸钾溶液等)的变化情况来分析推断该电极发生的反应、化合价升降情况、是

4、氧化反应还是还原反应、是 H+还是 OH-或 I-等放电从而确定正、负极。(5)根据外电路中自由电子的运动方向规定在外电路中电子流出的电极叫负极电子流入的电极叫正极。(6)根据内电路中自由离子的运动方向规定在内电路中阳离子移向的电极叫负极阴离子移向的电极叫正极。3电极反应式的书写(1)如果题目给定的是图示装置先分析正、负极再根据正、负极反应规律去写电极反应式。(2)如果题目给定的是总反应式可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情况)荐选择一个简单变化情况去写电极反应式。另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看做数学中的代数式用总反应式减去已写出的电极反应式即可(加、减法

5、)。加减法书写电池反应式归纳电池总反应还原剂+氧化剂+介质氧化产物+还原产物+其他负极还原剂ne-+介质氧化产物(还原剂失去电子发生氧化反应)正极氧化剂ne-介质还原产物(氧化剂得到电子发生还原反应)介质通常是定向移动到该电极附近的导电离子如 H+、OH-、H2O 等等若氧化(或还原)产物能与之发生复分解反应则其一般书写在电极方程式中。两个电极反应式相加即得电池总反应离子方程式用电池总反应离子方程式减去较简单电极的反应式即为较复杂电极的反应式。原电池反应式一般都可以用加、减法书写。书写时无论是总反应式还是电极反应式都既要满足电子转移守恒、电荷守恒又要满足质量守恒。4原电池的设计方法以氧化还原反

6、应为基础首先要确定原电池的正、负极电解质溶液及电极反应再利用基础知识书写电极反应式参照 ZnCuH2SO4 原电池模型处理问题。如根据反应Cu2FeCl32CuCl22FeCl2 设计一个原电池为Cu 作负极C(或 Pt)作正极。FeCl3 作电解质溶液负极反应为Cu2e-Cu2+正极反应为2Fe3+2e-2Fe2+。二、电解池的有关问题1电极的判断及反应的类型(1)看电源正、负极。若与电源负极相连则为阴极。(2)看电极周围元素价态的升降。若价态升高则为阳极。注意元素价态的升降的判断很多时候是从各种实验现象(如通过对气体成分的描述来判断)来推测反应产物而得出的。(3)看电子的流向。若是电子流出

7、的电极刚为阴极。注意一定不能根据两极活泼性的相对大小判断。(4)阳极若为活性电极则电极本身失电子发生氧化反应。阴极电极本身不反应(不论是惰性电极还是活性电极)。溶液中阳离子在阴极获得电子发生还原反应。2电解时电极产物的判断(1)阳极产物的判断首先看电极如果是活性电极(金属活动顺序表 Ag 以前)作阳极则电极材料失电子电极溶解。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)则只看溶液中的离子的失电子能力阴离子放电顺序为S2->I->Br->Cl->OH-(水)。(2)阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序(如下)进行判断Ag+>Hg2+>Fe3+(Fe2+)>Cu2+

8、>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)(水)记住几句话原电池失高氧负失电子化合价升高被氧化是负极得低还正得电子化合价降低被还原是正极电子从负极通过外电路到正极电解池氧阳还阴失电子被氧化做阳极得电子被还原做阴极由于外加电场的作用电解池中阳离子做定向移动由阳极移动到阴极产生电流阳极出氧卤阴极氢金属。盐的离子都放电离子浓度急速减盐的离子不放电水耗离子浓度添。酸根离子单放电产物必得卤氢碱金属离子单放电产物必得金氧酸。是记忆用惰性电极电解盐溶液时产物的口诀。一关于原电池和电解池两极的名称1.1原电池原电池的两极习惯上称为正负极这实际上是物理名称本质上

9、是根据电子或电流的流向定义的。学生如果容易混淆可联系日常生活中的电池记忆是一个比较好的方法。但须注意的是在金属防护中有一个“牺牲阳极的阴极保护法”不要记错。理解原电池的正负极如下几点可以是两种活泼性不同的金属电极可以是金属与非金属如石墨如化学电源中也可以都是惰性电极如燃料电池还可以是金属和金属氧化物如铅蓄电池而电解质则既可以是某电解质的水溶液也可能是熔融盐。2对于正、负极的判断 负极电子流出的一极本质电流流入的一极金属性相对较活泼的一极注意 Al 电极发生氧化反应的一极阴离子移向的一极被腐蚀的一极质量减小的一极燃料气体在其上面失电子的一极根据电极反应现象等。正极电子流入的一极本质电流流出的一极

10、金属性相对较不活泼的一极发生还原反应的一极阳离子移向的一极被保护的一极产生气体获析出金属的一极助燃气体在其上面得电子的一极根据电极反应现象等。2.判断电解池的电极名称与电极反应的关系电解池的两极习惯上称作阴、阳极这实际上是化学名称本质上根据外接电源或电解质溶液中阴、阳离子的移动方向确定的名称即所谓的“阴阳结合”-阴离子向阳极移动阳离子向阴极移动。可以用四个字概括阳-氧阴-还实际上只须记“阳氧”两个字就可以了其它的可以推理。二关于电极反应式的书写在电化学的学习中要紧紧抓住原电池和电解池的不同本质自发和非自发。1.对于原电池电极反应式和总反应式的书写方法一般是第一步判断正负极第二步根据负极及溶液中

11、离子参加反应情况确定电极反应第三步将电极反应相加得总反应式。原电池的“加和法”必须掌握有了这一法宝对于任何一个原电池反应只要先写出易写的一极反应式用总反应式减去其中一极的反应式就可得另一极的反应式注意电荷守恒。2.对于电解池电极反应和总反应式的书写方法一般是 第一步确定电极的材料及阴阳极第二步根据电极材料和溶液介质情况分析判断电极反应第三步将电极反应相加得总反应式注意有水被电解时的情况。三电解规律1.1惰性电极电解酸、碱、盐溶液就可以分为电解水型(例 NaOH)、分解电解质型(例 CuCl2)、放 H2 生碱型(例 NaCl)、放 O2 生酸型(例 CuSO4)等。如果上述方法不容易记忆容易混

12、淆不妨干脆就重点记住常见阴阳离子的放电按顺序借助氧化还原知识更容易记用到时现推导即可。2阴阳离子的放电按顺序阳极:金属阳极(Au、Pt 除外)S2I BrClOH含氧酸根离子和 F。阴极AgHgFe3Cu2Pb2HSn2Fe2Zn2HMg2NaCa2K。上述放电顺序分成四组即“阴前离子和阴后离子氢前离子和氢后离子”然后两两组合成可溶于水的电解质分析电解时的阴阳极放电情况就不难总结出电解规律。3规律位于前边的还原性强的微粒优先失去电子。只要有水含氧酸根离子和F-就不能失去电子。若阳极是活泼或较活泼金属时一般是电极的金属失去电子而不是电解液中阴离子放电。阳离子放电其顺序大体可参照金属活动顺序来推断

13、。位于金属活动顺序表后面的金属其对应的阳离子越易得到电子 即位于前边的氧化性强的微粒优先得到电子。只要有水一般 H+后面的离子不能得到电子。一般电解规律惰性电极可以概括为阳极无卤I2、Br2、Cl2有氧阴极前氢后金氢前析氢氢后析金需要特别注意的是电解一定要看好阳极材料若是活泼金属则是该金属放电。2电解后电解质溶液的复原到底加入何物质能够复原例如电解 CuSO4 溶液为什么要加 CuO 而不是Cu(OH)2?要从一个个的个例中总结出规律加入适量阴阳两极产物的化合物。总的来讲就是既要考虑“质”又要考虑“量”。这样就不难理解电解 CuSO4 溶液为什么要加 CuO 而不是 Cu(OH)2 了。那就是

14、“消耗什么加什么消耗多少加多少”加显然多加了氢。3电解的计算是一个重点应用问题其常用的解题方法可以归结为两种一是根据电解方程式或电极反应式列比例求解二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解此法较为简便。关键是电子守恒特别要注意电极和电极名称要区分清楚电极产物要判断准确找准各产物间量的关系。四金属的腐蚀与防护金属的腐蚀与防护也多与电化学有关要注意结合电化学的相关原理及图像加以分析应用尽量多发掘生活中常见的例子加以巩固理解。例如图各容器中盛有海水铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是A>>> B>>>C>>> D>>>答案为

15、 C。总结金属腐蚀的快慢判断方法电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀同一种金属腐蚀强电解质>弱电解质>非电解质溶液。相反地金属腐蚀的防护措施优劣顺序外加电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>化学防护>无防腐蚀措施。原电池原电池是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流.又称非蓄电池是电化电池的一种其电化反应不同逆转即是只能将化学能转换为电能简单说就即是不能重新储存电力与蓄电池相对。将化学能转变成电能的装置。所以根据定义普通的干电池、燃料电池都可以称为原电池。组成原电池的基本条件是将两

16、种活泼性不同的金属(或石墨)(Pt 和石墨为惰性电极即本身不会得失电子用导线连接后插入电解质溶液中。电流的产生是由于氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行的结果。一般情况下原电池中较活泼的金属做负极较不活泼的金属做正极。负极本身易失电子发生氧化反应电子沿导线流向正极正极上一般为电解质溶液中的阳离子得电子发生还原反应。在原电池中外电路为电子导电电解质溶液中为离子导电。原电池 primary battery 一种将活性物质中化学能通过氧化还原反应直接转换成电能输出的装置。又称化学电池。由于各种型号的原电池氧化还原反应的可逆性很差放完电后不能重复使用故又称一次电池。它通常由正电极、负电极、电解质、隔

17、离物和壳体构成可制成各种形状和不同尺寸使用方便。广泛用于工农业、国防工业和通信、照明、医疗等部门并成为日常生活中收音机、录音机、照相机、计算器、电子表、玩具、助听器等常用电器的电源。原电池一般按负极活性物质如锌、镉、镁、锂等和正极活性物质如锰、汞、二氧化硫、氟化碳等分为锌锰电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池、镁锰电池、锂氟化碳电池、锂二氧化硫电池等。锌锰电池产量最大常按电解质分为氯化铵型和氯化锌型并按其隔离层分为糊式电池和低极电池。以氢氧化钾为电解质的锌锰电池由于其负极(锌)的构造与其他锌锰电池不同而习惯上另作一类称为碱性锌锰电池简称碱锰电池1俗称碱性电池。原电池是一类使化学能直接转换成电能

18、的换能装置。原电池连续放电或间歇放电后不能以反向电流充电的方法使两电极的活性物质回复到初始状态即电极活性物质只能利用一次。故亦称一次性电池。常见的原电池常用原电池有锌锰干电池、锌汞电池、锌银扣式电池及锂电池等。1 锌锰干电池锌锰电池具有原材料来源丰富、工艺简单价格便宜、使用方便等优点成为人们使用最多、最广泛的电池品种。锌锰电池以锌为负极以二氧化锰为正极。按照基本结构锌锰电池可制成圆筒形、扣式和扁形扁形电池不能单个使用可组合叠层电池组。按照所用电解液的差别将锌锰电池分为三个类型(1)铵型锌锰电池电解质以氯化铵为主含少量氯化锌。电池符号ZnNH4Cl·ZnCl2MnO2+总电池反应 Zn

19、+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)(2) 锌型锌锰电池又称高功率锌锰电池电解质为氯化锌具有防漏性能好能大功率放电及能量密度较高等优点是锌锰电池的第二代产品20 世纪 70 年代初首先由德国推出。与铵型电池相比锌型电池长时间放电不产生水因此电池不易漏液。电池符号ZnZnCl2MnO2+总电池反应长时间放电Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl2·2ZnO·4H2O+2Mn3O4(3) 碱性锌锰电池这是锌锰电池的第三代产品具有大功率放电性能好、能量密度高和低温性能好等优点。电池符号ZnKOHMnO2+总电池反应 Zn+2H2O+2

20、MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2锌锰电池额定开路电压为 1.5V实际开路电压 1.51.8V 其工作电压与放电负荷有关负荷越重或放电电阻越小闭路电压越低。用于手电筒照明时典型终止电压为 0.9V某些收音机允许电压降至 0.75V。2锂原电池又称锂电池是以金属锂为负极的电池总称。锂的电极电势最负相对分子质量最小导电性良好可制成一系列贮存寿命长工作温度范围宽的高能电池。根据电解液和正极物质的物理状态锂电池有三种不同的类型即固体正极有机电解质电池、液体正极液体电解质电池、固体正极固体电解质电池。Li(CF)n 的开路电压为 3.3V比能量为 480W·h·L-1工作温度

21、在 -5570间在 20下可贮存 10 年之久它们都是近年来研制的新产品目前主要用于军事、空间技术等特殊领域在心脏起搏器等微、小功率场合也有应用。吸氧腐蚀金属在酸性很弱或中性溶液里空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐蚀叫吸氧腐蚀例如钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀其电极反应如下负极FeFe - 2e = Fe2+正极C2H2O + O2 + 4e = 4OH-钢铁等金属的电化腐蚀主要是吸氧腐蚀析氢腐蚀在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气这种腐蚀叫做析氢腐蚀。在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解

22、质溶液使水里的 H+增多。是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。这些原电池里发生的氧化还原反应是负极铁铁被氧化 Fe-2e=Fe2+正极碳溶液中的 H+被还原 2H+2e=H2这样就形成无数的微小原电池。最后氢气在碳的表面放出铁被腐蚀所以叫析氢腐蚀。析氢腐蚀定义金属在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气这种腐蚀叫做析氢腐蚀。原电池的形成条件原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应但区别于一般的氧化还原反应的是电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应电子通过外电路输送到正极上氧化剂在正极上得电子发生还原反应从

23、而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路使两个电极反应不断进行发生有序的电子转移过程产生电流实现化学能向电能的转化。从能量转化角度看原电池是将化学能转化为电能的装置从化学反应角度看原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂使氧化还原反应分别在两个电极上进行。原电池的构成条件有三个1电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料非金属或某些氧化物等组成。2两电极必须浸泡在电解质溶液中。3两电极之间有导线连接形成闭合回路。只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流所

24、以除了必须具备原电池的三个构成条件之外还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说化学电源必须是原电池但原电池不一定都能做化学电池。形成前提总反应为自发的氧化还原反应电极的构成a.活泼性不同的金属锌铜原电池锌作负极铜作正极b.金属和非金属非金属必须能导电锌锰干电池锌作负极石墨作正极c.金属与化合物铅蓄电池铅板作负极二氧化铅作正极d.惰性电极氢氧燃料电池电极均为铂。电解液的选择电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。原电池正负极判断负极发生氧化反应失去电子正极发生还原反应得到电子。电子由负极流向正极电流由正极流向负极。 溶液中阳离子移向正极阴离子移向负极电极反应方程式的书写负极活泼金属失电子

25、看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存则进行进一步的反应。例甲烷燃料电池中电解液为 KOH负极甲烷失 8 个电子生成 CO2 和 H2O但 CO2 不能与 OH-共存要进一步反应生成碳酸根。正极当负极材料能与电解液直接反应时溶液中的阳离子得电子。例锌铜原电池中电解液为 HCl正极 H+得电子生成 H2。当负极材料不能与电解液反应时溶解在电解液中的 O2 得电子。如果电解液呈酸性O2+4e-+4H+=2H2O如果电解液呈中性或碱性O2+4e-+2H2O=4OH-。特殊情况:Mg-Al-NaOHAl 作负极。负极Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O正极2H2

26、O+2e-=H2+2OHCu-Al-HNO3Cu 作负极。注意Fe 作负极时氧化产物是 Fe2+而不可能是 Fe3+肼N2H4和 NH3 的电池反应产物是 H2O 和 N2无论是总反应还是电极反应都必须满足电子守恒、电荷守恒、质量守恒。pH 变化规律电极周围消耗 OH-(H+)则电极周围溶液的 pH 减小增大反应生成 OH-(H+)则电极周围溶液的 pH 增大减小。溶液若总反应的结果是消耗 OH-(H+)则溶液的 pH 减小增大若总反应的结果是生成 OH-(H+)则溶液的 pH 增大减小若总反应消耗和生成 OH-(H+)的物质的量相等则溶液的 pH 由溶液的酸碱性决定溶液呈碱性则 pH 增大溶

27、液呈酸性则 pH 减小溶液呈中性则 pH 不变。常用原电池方程式1CuH2SO4Zn 原电池正极 2H+ + 2e- = H2负极 Zn - 2e- = Zn2+总反应式 Zn + 2H+ = Zn2+ + H22CuFeCl3C 原电池正极 2Fe3+ + 2e- = 2Fe2+负极 Cu - 2e- = Cu2+总反应式 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+3钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀正极O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-负极2Fe - 4e- = 2Fe2+总反应式2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe(OH)24氢氧燃料电池中性介质正极O2 + 2H2O

28、 + 4e- = 4OH-负极2H2 - 4e-= 4H+总反应式2H2 + O2 = 2H2O5氢氧燃料电池酸性介质正极O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O负极2H2 - 4e-= 4H+总反应式2H2 + O2 = 2H2O6氢氧燃料电池碱性介质正极O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-负极2H2 - 4e- + 4OH- = 4H2O总反应式2H2 + O2 = 2H2O7铅蓄电池放电正极 (PbO2) PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ = PbSO4 + 2H2O负极 (Pb) Pb- 2e-+ SO42-= PbSO4总反应式Pb+PbO2+4H+ 2SO

29、42- = 2PbSO4 + 2H2O8AlNaOHMg 原电池正极6H2O + 6e- = 3H2 + 6OH-负极2Al - 6e- + 8OH- = 2AlO2- + 4H2O总反应式2Al+2OH-+2H2O=2AlO2- + 3H29CH4 燃料电池(碱性介质)正极2O2 + 4H2O + 8e- = 8OH-负极CH4 -8e- + 10OH- = CO32- + 7H2O总反应式CH4 + 2O2 + 2OH- = CO32- + 3H2O10熔融碳酸盐燃料电池Li2CO3 和 Na2CO3 熔融盐作电解液CO 作燃料正极O2 + 2CO2 + 4e- = 2CO32- (持续补

30、充 CO2 气体)负极2CO + 2CO32- - 4e- = 4CO2总反应式2CO + O2 = 2CO211银锌纽扣电池(碱性介质)正极 (Ag2O) Ag2O + H2O + 2e- = 2Ag + 2OH-负极 (Zn) Zn + 2OH- -2e- = ZnO + H2O总反应式Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag电解池1、电解原理1什么是电解电解是使电流通过电解质溶液或熔化的电解质而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。上图是电解 CuCl2 溶液的装置。通电后发生反应CuCl2=Cu + Cl2或用离子方程式表示Cu2+ 2Cl-=Cu + Cl22电解过程中的能量转化电能

31、转化为化学能3发生电解反应的条件与电源相连的两个电极电解质溶液或熔化的电解质两个电极浸泡在电解质溶液中形成闭合回路。4电极反应与电源的正极相连的电极称为阳极。物质在阳极上失去电子发生氧化反应。如上图装置中Cl-在阳极上失去电极转化为 Cl阳极反应式2Cl-2eCl2与电源的负极相连的电极成为阴极。物质在阴极上得到电子发生还原反应。如上图装置中Cu2+在阴极是得到电子转化为 Cu阴极反应式Cu2+2eCu5电解池电极反应方程式的书写阳极活泼金属电极失电子Au,Pt除外惰性电极溶液中阴离子失电子失电子能力活泼金属MgAg>S2->I->Br->Cl->OH->含

32、氧酸根>F-阴极溶液中阳离子得电子得 电 子 能 力 Ag+>Fe3+>Cu+>H+ 酸 >Pb+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+水>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+规律铝前含铝离子不放电氢水后离子先放电氢水前铝后的离子看条件6三类电解型的电解规律电解水型强碱含氧酸活泼金属的含氧酸盐pH 由溶液的酸碱性决定溶液呈碱性则 pH 增大溶液呈酸性则 pH 减小溶液呈中性则 pH 不变。电解质溶液复原加适量水电解电解质型无氧酸不活泼金属的无氧酸盐pH 变大。电解质溶液复原加适量电解质。放氢生碱型活泼金属的无

33、氧酸盐pH 变大。电解质溶液复原加阴离子相同的酸放氧生酸型不活泼金属的无氧酸盐pH 变小。电解质溶液复原加阳离子相同的碱或氧化物7意义使在通常情况下不发生变化的物质发生氧化还原反应得到所需的化工产品、进行电镀以及冶炼活泼的金属。2、电解原理的应用1电解饱和食盐水饱和食盐水溶液中存在和l以及水电离产生的和。其中氧化性还原性l。所以和l先放电即发生还原或氧化反应。阴极 还原反应阳极ll 氧化反应总反应的化学方程式l=等号上为通电l用离子方程式表示l=等号上为通电l。2电镀和电解精炼铜电镀时把待镀的金属制品即镀件作阴极镀层金属作阳极用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。阳极阴极这样在直流电的作用下镀层金

34、属就均匀地覆盖到镀件的表面。同样的道理用纯铜作阴极用粗铜作阳极用溶液作电解液。通入直流电作为阳极的粗铜逐渐溶解在阴极上析出纯铜从而达到提纯铜的目的。3电解法冶炼金属钠、钙、镁、铝等活泼金属很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠阴极阳极3、电解时物质在电极上的放电顺序1阳极与电源的正极相连。当阳极的电极材料为金属Pt 或 Au 除外时通电后作电极的金属失去电子变成金属离子溶解到电解质溶液中。当阳极的电极材料是惰性物质如 Au、Pt 或石墨时通电后溶液中的阴离子在阳极上失去电子当溶液中同时存在多种阴离子时还原性强的离子先失去

35、电子发生氧化反应。常见阴离子的还原性由强到弱的顺序是含氧酸根离子如、等。和在电解时的电极反应式分别是因为水电离能够产生所以电解含氧酸盐溶液时在阳极上是放电生成氧气而含氧酸根离子不发生变化。2阴极与电源的负极相连。在阴极上发生还原反应的是溶液中的阳离子。当溶液中存在多种阳离子时按金属活动性顺序越不活泼的金属其阳离子的氧化性越强越容易被还原。在水溶液中铝之前的金属的阳离子不可能被还原。酸、碱、盐溶液电解规律1无氧酸是其本身的电解2含氧酸是水的电解3可溶性碱是水的电解4活泼性金属的含氧酸盐也是水的电解5活泼金属的无氧盐阴极析出氢气并伴随溶液现碱性阳极析出非金属单质6不活泼金属的无氧盐是该盐的电解7中

36、等活动性金属的含氧酸盐阴极析出金属阳极得到氧气同时酸性提高电化学知识包括原电池、电解池是无机化学中很重要的知识它既涉及到理论知识又与元素化合物知识密切相关是考查学生主干知识和各种能力方面很好的结合点倍受高考关注谓之有“千斤”之重实不为过。专题复习时借助“八两”分析实现“拨千斤”之举是完全可以达成的。功能例 1 在理论上可用于设计成原电池的化学反应是( )。A、2Al(s)+2NaOH(aq)+2H2O(1)=2NaAlO2(aq)+3H2(g)H<0B、Ba(OH)2·8H2O(s)+2NH4Cl(s)=BaCl2(aq)+2NH3·H2O(1)+8H2O(1)H&g

37、t;0C、CaC2(s)+2H2O(1)Ca(OH)2(s)+C2H2(g)H<0D、C(s)+H2O(g)=CO(g)+ H2(g)H>0简析可用于设计成原电池的化学反应必须是自发 (通常表现为放热反应)的氧化还原反应B、D 为吸热反应B、C 为非氧化还原反应故答案选 A。例 2 在原电池和电解池的电极上所发生的反应同属氧化反应或同属还原反应的是( )。A原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应简析根据表格内容可知答案为 B(同属还原反应)、C(同属氧化反应)。例

38、 3 某可充电的锂离子电池以 LiMn2O4 为正极嵌入锂的碳材料为负极含 Li+导电固体为电解质。放电时的电池反应为Li+LiMn2O4=Li2Mn2O4。下列说法正确的是 。A放电时LiMn2O4 发生氧化反应B放电时正极反应为Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4C充电时LiMn2O4 发生氧化反应D充电时阳极反应为Li+e-=Li简析放电时原电池的负极(嵌入锂的碳材料)发生氧化反应A 错正极 LiMn2O4 发生还原反应电极反应式为 Li+LiMn2O4+e-=Li2Mn2O4B 对充电时应当是 Li2Mn2O4既发生氧化反应又发生还原反应C 错充电时Li+e-=Li 反应为阴极

39、的反应D 错。例 4 氢能源是 21 世纪极具开发前景的新能源之一它既是绿色能源又可循环使用。请在下图的两个空框中填上循环过程中反应物和生成物的分子式以完成理想的氢能源循环体系图(循环中接受太阳能的物质在自然界中广泛存在)。从能量转换的角度看过程主要是能转化为 能。简析题目限定讨论氢能源的问题作为燃料电池原理势必是 2H2O2=2H2O故左右两个空框应分别填写 H2O、H2O2而从能量转换的角度看过程主要是 化学 能转化为 电 能。近十年来高考题原电池、电解池1996全国21.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Cl20.050摩,这时电池内消

40、耗的H2SO4的物质的量至少是( ).(A)0.025摩 (B)0.050摩 (C)0.10摩 (D)0.20摩1997全国5.钢铁发生吸氧腐蚀时,正极上发生的电极反应是(A)2H+2e-=H2(B)Fe2+2e-=Fe(C)2H2O+O2+4e-=4OH-(D)Fe3+e-=Fe2+1998 全国 10、下列关于铜电极的叙述 正确的是A、铜锌原电池中铜是正极 B、用电解法精炼粗铜时铜作阳极C、在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极D、电解稀硫酸制 H2、O2 时铜作阳极1998 全国 22、将质量分数为 0.052(5.2%)的 NaOH 溶液 1 升密度为 1.06 克/毫升用铂电极电解当溶液中

41、的 NaOH 的质量分数改变了 0.010(1.0%)时停止电解则此时溶液中应符合的关系是NaOH 的质量分数 阳极析出物的质量克 阴极析出物的质量克A 0.062(6.2%) 19 152B 0.062(6.2%) 152 19C 0.042(4.2%) 1.2 9.4D 0.042(4.2%) 9.4 1.22000 上海 8随着人们生活质量的不断提高废电池必须进行集中处理的问题被提到议事日程其首要原因是 。A. 利用电池外壳的金属材料B. 防止电池中汞、镉和铅等重金属离子对土壤和水源的污染C. 不使电池中渗泄的电解液腐蚀其他物品D. 回收其中石墨电极2000 上海 12在外界提供相同电量

42、的条件下Cu2或 Ag分别按Cu e Cu22 或Ag e Ag 在电极上放电若析出铜的质量为 1.92g则析出银的质量为 。A. 1.62g B. 6.48g C. 3.24g D. 12.96g2000 全国 18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加入几滴氯化铜溶液气泡放出速率加快2000 广东 21.用铂电极情性电解下列溶液时阴极和阳极上的主要产物分别是 H2 和 O2 的是A. 稀 NaOH 溶液B HCL

43、 溶液C 酸性 MgSO4 溶液D 酸性 AgNO32001 上海 7铜片和锌片用导线连接后插入稀硫酸中锌片是A 阴极 B 正极 C 阳极 D 负极2001 试测题 2以石墨作电极电解氯化铜溶液若电解时转移的电子数是 3.01×1023则此时在阴极析出铜的质量是A8g B16g C32g D64g2001 试测题 4可以将反应 Zn+Br2=ZnBr2 设计成蓄电池下列 4 个电极反应Br2+2e=2Br-2Br-2e=Br2Zn-2e=Zn2+Zn2+2e=Zn其中表示充电式的阳极反应和放电时的负极反应的分别是A和 B和 C和 D和2001 试测题 11下列说法正确的是A电解 Na

44、OH 溶液时溶液浓度将减小pH 增大B电解 H2SO4 溶液时溶液浓度将增大pH 减小C电解 Na2SO4 溶液时溶液浓度将增大pH 不变D电解 NaCl 溶液时溶液浓度将减小pH 不变上海理综 35、化学电池在通讯、交通及日常生活中有着广泛的应用。1目前常用的镍Ni镉Cd电池其电池总反应可以表示为Cd2NiO(OH)2H2O 2Ni(OH)2Cd(OH)2已知 Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 均难溶于水但能溶于酸以下说法中正确的是 以上反应是可逆反应 以上反应不是可逆反应 充电时化学能转变为电能 放电时化学能转变为电能A B C D 2废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物有资料表明一节废

45、镍锡电池可以使一平方米面积的耕地失去使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为(3)另一种常用的电池是锂电池很是一种碱金属元素其相对原子质量为 7由于它的比容量单位质量电板材料所能转换的电量特别大而广泛应用于心脏起搏器一般使用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成电池总反应可表示为LiMnO2LiMnO2试回答锂电池比容量特别大的原因是锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制为什么这种电池不能使用电解质的水溶液请用化学方程式表示其原因1B 2Ni(OH)2 和 Cd(OH)2 能溶于酸性溶液。3锂的摩尔质量小 2LiZH2OLiOHH22001 广东 2镍镉NiCd可充电电池在现代生活中有广泛

46、应用它的充放电反应按下式进行Cd(OH)22Ni(OH)2 Cd2NiO(OH)2H2O 由此可知该电池放电时的负极材料是CfKa bAc dBeA.Cd(OH)2 B.Ni(OH)2 C.Cd D.NiO(OH)2002 上海 16某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液通电时为使 Cl2 被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液设计了如图的装置则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是A a 为正极b 为负极NaClO 和 NaClB a 为负极b 为正极NaClO 和 NaClC a 为阳极b 为阴极HClO 和 NaClD a 为阴极b 为阳极HClO 和

47、NaCl2002 春季 12通以相等的电量分别电解等浓度的硝酸银和硝酸亚汞亚汞的化合价为1溶液若被还原的硝酸银和硝酸亚汞的物质的量之比 n硝酸银n硝酸亚汞21则下列表述正确的是A.在两个阴极上得到的银和汞的物质的量之比 n银n汞21B.在两个阳极上得到的产物的物质的量不相等C.硝酸亚汞的分子式为 HgNO3D.硝酸亚汞的分子式为 Hg2(NO3)2(2002 试测题 16右图 A 为直流电源B 为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸C 为电镀槽接通电路后发现 B 上的 C 点显红色请填空1电源 A 的 a 为 极。2滤纸 B 上发生的总反应方程式为。3欲在电镀槽中实现铁上镀锌接通 K 点使 c、

48、d 两点短路则电极 e 上发生的反应为 电极 f 上发生的反应为 槽中盛放的镀液可以是 或只要求填两种电解质溶液。1正 22NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH3Zn2e = Zn2+ Zn2+2e = ZnZnSO4 溶液或 ZnCl2 溶液2002 广东 10在原电池和电解池的电极上所发生的反应同属氧化反应或同属还原反应的是A.原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应2003 春季 30.下图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图其中 A、B 是两块纯铜片插在

49、 CuSO4 稀溶液中铜片与引出导线相连引出端分别为 x 、 y。1当以 I0.21A 的电流电解 60 分钟后测得铜片 A 的质量增加了 0.25g 则图中装置的 x 端应与直流电的 极相连它是电解池的 极。2电解后铜片 B 的质量 。答增加、减少或不变3列式计算实验测得的阿伏加德罗常数 NA。已知电子电量 e1.60×1019C1负 阴 2减少 3g Cmol C sN A 191 1 10.25 2 1 1.6 1064 0.21 60 min 60 min 23 16.0 10 mol2003 试测题 3烧过菜的铁锅未及时洗涤(残液中含 NaCl 等)第二天便出现红棕色锈斑Fe(OH)3 失水的产物。下列反应表示整个过程可能发生的变化其中不符合事实的是A.2H2OO24e=4OHB.Fe=Fe33eC.Fe22OH=Fe(OH)2 D.4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)32003 试测题 13一种新型的燃料电池它以多孔镍板为电极插入 KOH 溶液中然后分别向两极通入乙烷和氧气其总反应为2C2H6 7O28KOH=4K2CO310H2O有关此电池的推断正确的是A.负极反应为 14H2O7O228e=28OHB.放电一段时间