高中化学原电池和电解池

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

Zn（一Cu

实例T±±tQj

二1三三1二一稀硫酸，三三|三.CuCk溶液

--JQ__

使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化

电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化

原理

电池。学能的装置叫做电解池。

①电极：两种不同的导体相连；①电源；②电极（惰性或非惰性）；

形成条件

②电解质溶液：能与电极反应。③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

由电极本身性质决定：由外电源决定：

电极名称正极：材料性质较不活泼的电极；阳极：连电源的正极；

负极：材料性质较活泼的电极。阴极：连电源的负极；

负极：Zn-2e=Zn2+（氧化反应）阴极：Cu2++2e=Cu（还原反应）

电极反应

正极:+（还原反应）阳极：（氧化反应）

2H+2e=H2t2CI-2e=CI2t

电子流向负极f正极电源负极一阴极；阳极一电源正极

电流方向正极f负极电源正极一阳极；阴极一电源负极

能量转化化学能一电能电能一化学能

①抗金属的电化腐蚀；①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③

应用

②实用电池。电冶（冶炼Na、Mg>Al）；④精炼（精铜）。

2.化学腐隹k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Em化腐蚀>化学腐蚀

结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==40H-2H++2e==H2t

负极反应Fe—2e-==Fe2+Fe—2e==Fe2+

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

阴阳离子定向移动，在阴阳离子自由移动，无明用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金

实质

两极发生氧化还原反应显的化学变化

阳极Cu-2e-=Cu2+

实例LC电解厂1CCuCI==Cu2++2Cr

CuCL====C11+CI22阴极Cu2++2e-=Cu

关系先电离后电解，电镀是电解的应用

电镀铜、精炼铜比N段

电镀铜精炼铜

形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuS04溶液作

液必须含有镀层金属的离子电解液

阳极Cu-2e=Cu2+阳极：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Ci?*等

电极反应

阴极Cu2++2e-=Cu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):

总反应方程式

电解质溶液阳极反应式阴极反应式溶液酸碱性变化

(条件：电解)

Cu2++2e=Cu—

CuCI22CI-2e=CI2fCuCl2=Cu+CI2t

HCI2CI-2e=CI2f2H++2e=H2t2HCGH2f+CI21酸性减弱

Na2sO44OH-4e=2H2O+O2^2H++2e=H2f2H2。=2H2t+02f不变

/+。=

H2SO44OH-4e=2H2O+O2r2H+2e=H2f2H22H2t+02t消耗水，酸性增强

NaOH4OH、4e-=2H2O+O2个2H++2e=H2t2H2。=2H2t+02t消耗水，碱性增强

2NaCI+2H2O=H2f+CI2t

+

NaCI2CI-2e=CI2t2H+2e=H2tH+放电，碱性增强

+2NaOH

2CUSO4+2H2O=2CU+02t

/2+

C11SO44OH-4e-=2H2O+O2rCu+2e=Cu0H-放电，酸性增强

+2H2SO4

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

r负极：Fe-2e==Fe2+

正极：C)2+4e-+2H2。==40广

总式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2

4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O

(2)析氢腐蚀：CC)2+H2O=H2co3=H++HCC)3-

r负极：Fe—2e==Fe2+

|正极：2H++2e=H2t

总式：Fe+2CO2+2H2O=Fe(HCO3)2+H2t

Fe(HCO3)2水解、空气氧化、风吹日晒得Fez03。

2.金属的防护

⑴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。⑵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。⑶电化学保护法

①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。②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

⑴干电池(属于一次电池)

①结构：锌筒、填满Mn02的石墨、溶有NH4CI的糊状物。

②电极反应j负极：Zn-2e=Zn2+

+

■［正极：2NH4+2e-=2NH3+H2

2+2+

NH3和H2被ZM+、MnCh吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn+4NH3=Zn(NH3)4

⑵铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池）

①结构：铅板、填满PbCh的铅板、稀H2SO4。

②A.放电反应［"负极：Pb-2e+SO?-=PbSO4

+

正极：PbO2+2e+4H+SO?"=PbSO4+2H2O

2

B.充电反应j阴极：PbSO4+2e=Pb+SO4-

2

t阳极：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO4-

总式：Pb+PbO2+2H2SO4错误!2PbscU+2出0

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。

⑶锂电池

①结构：锂、石墨、固态碘作电解质。

②电极反应J负极：2Li-2e-=2Li+

■［正极：l2+2e-=21'总式：2Li+l2=2Lil

⑷A.氢氧燃料电池

①结构：石墨、石墨、KOH溶液。

②电极反应「负极：H2-2e+2OH-=2H2O

t正极：。2+4片+2出0=40+总式：2H2+O2=2H2O

（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KCI的琼

脂，形成闭合回路）。

B.铝、空气燃料电池以铝一空气一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20〜50倍。

电极反应：铝是负极4Al-12e-==4AF+；

石墨是正极3O2+6H2O+12e-==12OH-

4.电解反应中反应物的判断一一放电顺序

⑴阴极A.阴极材料（金属或石墨）总是受到保护。

B.阳离子得电子顺序一金属活动顺序表的反表：

K+<Ca2+<Na+<Mg2+<AI3+<（H+）<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<Cu2+<Hg2+<Ag+

⑵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->NOf等含氧酸根离子>F-

B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。

5.电解反应方程式的书写步骤：①分析电解质溶液中存在的离子；②分析离子的放电顺序；③确定电极、写出电

极反应式；④写出电解方程式。如：

由解

解NaCI溶液：2NaCI+2H2。====力个+CI2个+2NaOH,溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大

由解

⑵电解CUSO4溶液：2CuSC）4+2H2O====2Cu+C）2t+2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应，PH减小。

由解

⑶电解CuCb溶液：CuCl2====Cu+Cbt

由解

电解盐酸：2HCI-==H2t+CI2f溶剂不变，实际上是电解溶质，PH增大。

由解

⑷电解稀H2so4、NaOH溶液、NazSCU溶液：2w。====2H2t+02t,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）。

⑸电解熔融NaOH:4NaOH====4Na+O2t+H20t

由解

⑹用铜电极电解Na2so4溶液：Cu+2H2。====Cu（OH）2+H2个（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：①NaCl溶液：通

HCI气体（不能加盐酸）；②AgN03溶液：加Ag2。固体（不能力口AgOH）；③CuCb溶液：加CuCb固体;④KNO3溶液:

加比0；⑤CuS04溶液:CuO（不能加C112O、CU（OH）2>CU2（0H）2cO3）等。

8.电解原理的应用

A、电解饱和食盐水（氯碱工业）

⑴反应原理

・阳极：2C「-2e-==Cl2t

粗盐稀食盐水

■阴极：2H++2e=H2t―►NaOH溶液

申解

总反应：2NaCI+2H2。====出个+CL个+2NaOH

精制饱和_

⑵设备（阳离子交换膜电解槽）k-%。（含少量

NaCl溶液

NaOH）

①组成：阳极一Ti、阴极一Fe

②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。图2°：

⑶制烧碱生产过程（离子交换膜法）