二轮复习(电化学)

化学反应与能量变化二轮复习

三、原电池和电解池工作原理氧化反应Zn-2e=Zn2+

铜锌原电池电解质溶液失e,沿导线传递，有电流产生还原反应2H++2e=H2↑阴离子阳离子总反应：负极正极2H++2e=H2↑Zn－2e=Zn2+Zn+2H+=Zn2++H2↑Zn+H2SO4=ZnSO4+H2↑(离子方程式）（化学方程式）电极反应正极：负极：（氧化反应）（还原反应）注：盐桥：在U型管中装满用饱和KCl溶液和琼胶作成的冻胶。盐桥的作用：使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而电子不断从Zn极流向Cu极。原电池的工作原理：（1）外电路：电子从负极流出，沿外电路流入正极，与电流方向相反。（2）内电路：电解质溶液中离子移动的方向：阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定向移动。原电池正、负极的确定(1)由两极的相对活泼性确定:较活泼金属一般作负极；正负极的确定还与所用的电解质溶液有关,如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中,Mg为负极,Al为正极;若改用溶液即Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中,则Mg为正极,Al为负极。(2)根据氧化还原反应确定:发生氧化反应的一极为负极。发生还原反应的一极为正极。(3)根据电子流向或电流方向确定：电子流出的一极或电流流入的一极为负极；电子流入的一极或电流流出的一极为正极；(4)根据电解质溶液中自由离子的移动方向确定：阴离子移向的电极为负极，阳离子移向的电极为正极。(5)还可以借助反应的一些特殊现象（如电极溶解、增重，电极周边溶液或指示剂的变化等）来判断。【规律总结】原电池正负极的判断：负极：（1）较活泼金属（2）氧化反应（3）电子流出（4）阴离子流向的一极，一般电极不断溶解正极：（1）较不活泼金属或非金属（2）还原反应（3）电子流入（4）阳离子流向的一极，电极可能增重【规律总结】原电池分析电极反应及其产物负极：M-ne-=Mn+正极：(1)酸性溶液中2H++2e-=H2↑(2)不活泼金属盐溶液Mn++ne-=M(3)中性、弱酸性条件下2H2O+O2+4e-=4OH-

电解池电子和离子的移动方向：①电子：从电源的负极流向电解池的阴极;从电解池的阳极流回电源的正极.②离子:阳离子移向电解池的阴极,在阴极上得电子被还原;阴离子移向电解池的阳极,在阳极上失电子被氧化。为什么说电解质溶液的导电过程就是其电解过程？电解质溶液导电时，在电场的作用下，溶液中的阴、阳离子分别向两极移动，在两极上得、失电子发生还原反应和氧化反应，所以电解质溶液的导电过程就是其电解过程。电解电极产物的判断方法：

阳极：先看电极材料，再看阴离子。阳极放电顺序：金属电极（除Pt、Au外）>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子

阴极：只看溶液中阳离子。无论是惰性电极还是活泼电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阴极放电次序一般为：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Fe2+>Zn2+>H+(水)（浓度会影响放电的顺序，如电镀锌时，溶液中c(Zn2+)>c(H+),放电次序(Zn2+>H+）分析电解反应的一般思路：明确溶液中存在哪些离子、电极根据放电顺序分析，得出产物阴阳两极附近有哪些离子用惰性电极电解电解质溶液时溶液的pH变化及电解的类型有如下规律：类型电极反应特点实例电解类型阴极：2H++2e-＝H2↑阳极：4OH--4e-＝O2↑+2H2ONaOHH2SO4Na2SO4电解电解质电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HClCuCl2放H2生碱型阴极：放出氢气生成碱阳极：电解质阴离子放电NaCl放O2生酸型阳极：OH-放电生成酸阴极：电解质阳离子放电CuSO4规律总结：用惰性电极电解电解质溶液时溶液的pH变化及电解的类型有如下规律：类型电解物质电解质溶液的浓度pH电解质溶液复原应加入的物质电解类型水增大增大H2O水增大减小H2O水增大不变H2O电解电解质电解质减小增大HCl电解质减小增大CuCl2放H2生碱型电解质和水生成新电解质增大HCl放O2生酸型电解质和水生成新电解质减小CuO规律总结：电解后溶液pH的变化规律：先看原溶液的酸碱性，再看电解产物：①放H2生碱型：pH变大；②放O2生酸型：pH变小；③放出O2和H2（电解水型）：

a．若原溶液呈酸性则pH减小；

b．若原溶液呈碱性pH增大；

c．若原溶液呈中性pH不变；④既无O2产生又无H2产生（电解电解质型）：溶液的pH均向7靠近。规律总结：四、常见的化学电源1、常见的化学电源：锌锰干电池、铅蓄电池、氢氧燃料电池、锂电池、银锌纽扣电池等。锂电池是一种高能电池，其体积小、重量轻，单位质量（或体积）能量比高，是十分理想的化学电源。

2、化学电源分类：一次电池、可充电电池和燃料电池3、燃料电池的优点：具有能量利用效率高、可连续使用和污染轻等优点。燃料电池的特点：电池的正负极反应物气体分别储存在电池之外的容器中。两种气体分别不断地输入燃料电池的两极，通过燃料气体在负极发生的氧化反应和氧气在正极发生的还原反应，实现一个相当于燃烧反应的电池反应，将化学能转变为电能。1、干电池

银锌纽扣电池：负极反应：Zn+2OH--2e-=ZnO+H2O正极反应：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-

总反应：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag负极：Zn正极：Ag2OKOH溶液为电解质溶液规律总结：电极反应式的书写：1、根据总式分析出正负极放电的物质：将氧化还原反应折成两个半反应氧化剂---还原产物还原剂---氧化产物（找准电极，是电极本身还是其他物质参与反应）2、看环境（注意考虑电极产物与电解质溶液的后续反应），配守恒（电荷守恒、原子守恒）3、两加和，验总式4、总式—负极=正极碱性锌锰干电池：负极：正极：电解质：KOH溶液——Zn——MnO2Zn+2OH--2e-=ZnO+H2OMnO2+2H2O+2e-=Mn(OH)2+2OH-

电池反应：Zn+MnO2+H2O=Mn(OH)2+ZnO放电过程总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2OPb+SO42--2e-=PbSO4

正极：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O负极：铅蓄电池：正极：PbO2负极：Pb电解质：H2SO4溶液2、可充电电池（二次电池）规律小结：二次电池充放电规律放电——原电池充电——电解池充电反应是放电反应的逆过程镍镉可充电电池：Cd(OH)2+2Ni(OH)2Cd+2NiO(OH)+2H2O

充电放电正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)23、燃料电池介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2O

O2+2H2O+4e-=4OH-固体燃料电池介质电池反应：

2H2+Ｏ２=2H2O

负极正极负极

正极2H2-4e-+2O2－=2H2O

O2+4e-=2O2－

2H2-4e-=4H+

O2+4H+

+4e-=2H2O甲烷燃料电池：负极:正极:2O2+4H2O＋8e-＝8OH-总反应方程式：KOH做电解质溶液：CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O甲醇燃料电池：负极:正极:3O2+6H2O＋12e-＝12OH-总反应方程式：KOH做电解质溶液：2CH4O-12e-+16OH-=2CO32-+12H2O2CH4O+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O1、金属的腐蚀

金属或合金跟周围环境中的物质发生化学反应而腐蚀损耗的现象，即为金属的腐蚀。本质是金属原子失去电子被氧化的过程。五、金属的腐蚀与防护2金属腐蚀的分类（1）化学腐蚀：（2）电化学腐蚀:金属与其他物质直接接触发生氧化还原反应而引起的腐蚀。不纯的金属或合金发生原电池反应，使较活泼的金属失去电子被氧化而引起的腐蚀。化学腐蚀与电化学腐蚀比较化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟非金属单质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化较活泼金属被氧化联系两者往往同时发生，电化腐蚀更普遍析氢腐蚀吸氧腐蚀条件

正极

负极

溶液

析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）

2H++2e-=H2

O2+2H2O+4e-=

4OH-

Fe-2e-=Fe2+

Fe2++

2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)32Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O水膜酸性较强水膜酸性很弱或中性①改变金属内部的组织结构，制成合金(如不锈钢）。②在金属表面覆盖保护层。如油漆、油脂等，电镀Zn,Cr等易氧化形成致密的氧化物薄膜作保护层。③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。3、金属腐蚀的防护（1）、金属防护的几种重要方法原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。（2）、金属的电化学防护牺牲阳极的阴极保护法：外加电源的阴极保护法：辅助阳极（不溶性）金属的电化学防护小结

在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液防腐措施由好到坏的顺序如下：外接电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件保护＞无防腐条件例：下列各情况，在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是(5)(2)(1)(3)(4)六、电解原理的应用氯碱工业（一）氯碱工业原理1、氯碱工业：

工业用电解饱和氯化钠溶液的方法制取NaOH、H2、Cl2，并以它们为原料生产一系列化工产品称为氯碱工业3、电极反应式（惰性电极）：阳极：2Cl--2e-=Cl2

阴极：2H++2e-=H2

2、原理2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑

总反应方程2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑

阳极产物：阴极产物：Cl22NaOH和H2

Ｃl2Ｈ2NaOH（二）离子交换膜法制烧碱1、电解槽的构成离子交换膜电解槽主要有

等构成。阳极用

制成，阴极用

制成，

把电解槽隔成阴极室和阳极室阴极室、阳极室和阳离子交换膜金属钛网碳钢网阳离子交换膜稀阳离子交换膜有一种特殊性能，它只允许

通过，即只允许

通过而

，则不能通过，利用这一性质，可以防止阴极产生的

和阳极产生的

相混合而爆炸，又能避免

和

反应生成

而影响烧碱的质量阳离子

钠离子氢氧根离子和气体H2Cl2Cl2NaOHNaClO

2、离子交换膜作用3、电解精制的饱和食盐水精制的饱和食盐水进入

；纯水（加入一定量的NaOH溶液[目的增强导电性]）加入

通电时,

在阴极表面放电生成

，

穿过离子膜由

进入阴极室，导出的阴极液中含有

；

则在阳极表面放电生成

。

阳极室阴极室H+H2Na+阳极室NaOHCl-Cl24、饱和食盐水的精制电解法制碱的主要原料是

，由于粗盐中含有泥沙、

等杂质，

因此必须进行精制。饱和食盐水Ca2+、Mg2+、SO42-

+-精铜粗铜

电解质溶液(CuSO4溶液)阴极：Cu2++2e-==Cu（还原反应）阳极：Cu—2e-==Cu2+（氧化反应）特征精铜作阴极，粗铜作阳极阳极主要金属与电解质中的阳离子相同电解液CuSO4的浓度基本不变，有杂质离子Zn2+、Fe2+、Ni2+铜的电解精炼

2、电极反应式阳极：Zn-2e-=Zn2+

Ni-2e-=Ni2+

Cu-2e-=Cu2+

阴极：Cu2++2e-=Cu3、阳极泥主要成分：Au和Ag4、溶液中铜的浓度：有所减少基本不变电镀1、电镀定义：利用电解原理在某些金属或非金属表面镀上一层其他金属或合金的过程叫电镀。2、电镀的主要目的是增强材料的抗腐蚀能力或为了美观或增加表面的强度3、电镀时：待镀金属（镀件）作

极；以镀层金属作

极；用含

作为电解质溶液阴阳镀层金属阳离子的溶液+-铁片铜片

电镀液(CuSO4溶液)阴极：Cu2++2e-==Cu（还原反应）阳极：Cu—2e-==Cu2+（氧化反应）特征待镀金属作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电解质。【注意】电解质溶液在电解