原电池电解池知识总结.docx

选修四 电化学基础知识点总结2011-11-20 1 原电池及其应用1.1 原电池原理1.1.1 原电池装置构成① 两个活泼性不同的电极； ② 电解质溶液或熔融的电解质［说明］ 原电池的两极分别称为正极和负极两极中相对活泼（易失电子）的作为负极，相 对不活泼的为正极负极应要能与电解质溶液发生自发的氧化反应当两电极材料均插入电 解质溶液中并将两极相连构成闭合电路，原电池装置才能发生电化反应产生电流1.1.2 原电池发电原理及电极反应将铜片和锌片平行地插入稀硫酸溶液中，则构成了原电池若将两极用导线相连，则有电 流产生发电”的原理说明如下：由于锌比铜活泼，易失电子，Zn为负极，Cu则为正极 两极相连后，Zn自发失去电子，不断“溶解”，形成Zn2+进入溶液锌片失去的电子沿外电路 到达铜片，此时溶液中阳离子 H+ 在铜片表面获得电子，形成 H2 逸出与此同时溶液中的阴 离子（SO 2-, OH-）移向负极，阳离子（H+ ）移向正极（电池内部离子的迁移是由化学势所推 4 动的，即非电场力做功完成）由于电池工作时，电子能自发地从负极经外电路流向正极， 在电池内部，溶液中离子能自发地迁移，这样电池就向外提供电能，发电了。

电极反应式表示如下负极（Zn） Zn - 2e- = Zn2+ （负极发生失电子的氧化反应，流出电子）正极（Cu） 2H+ + 2e- = H t （正极发生得电子的还原反应，流进电子）2总反应式 Zn + 2H+ = Zn2+ + H t从上分析可知 此例正极材料本身并无参与电极反应，仅起作导体作用而已因此，正极材 料若换为活泼性比锌差的导体为电极（如石墨），效果一样1.2 原电池的应用主要有两方面：其一，利用原电池自发进行的氧化还原反应，开发化学电源；其二，抑制 原电池反应发生，应用于金属腐蚀的防护1.2.1 常见的化学电源① 锌-锰干电池正极-石墨棒，负极-锌筒，电解质-淀粉湖-NHC1与碳粉、MnO的混合物 42负极反应： Zn-2e- =Zn2+ ，正极反应： 2NH + + 2e- =2NH + H ， 2MnO + H4 3 2 2 2 电池反应： Zn + NHCl + MnO = ZnCl + 2NH + MnO + HOMnO23+ HO；2② 铅蓄电池2 2 3 2 3 2电解质溶液为(电解液：1.25g/cm3~1.28g/cm3的^SO溶液放电时，负极-Pb： Pb-2e-+ SO 2- = PbSO !；正极-Pb (PbO ) : PbO +2e-+4H++SO 2-= PbSO4 4 2 2 4 4! +2HO2充电时，阴极： PbSO +2e-=Pb + SO 2- 阳极：PbSO ! -2e-+2HO = PbO + 4H++SO 2-；4 4 4 2 2 4③ 燃烧电池利用可燃物与O的反应开发的电源，燃料电池与普通电池的区别:不是把还原剂、氧化剂 物质全部贮藏在电池内，而是工作时不断从外界输入，同时电极反应产物不断排出电池。

燃料电池的原料，除氢气和氧气外，也可以是CH、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂常 4见有：氢氧燃烧电池、烃类（如CH、CH ）燃烧电池、醇类（如CH OH、CHOH）燃烧电4 2 6 3 2 5池、肼（HN-NH）--空气燃料电池等1.2.2 金属的腐蚀及防护（ 1 ）金属的腐蚀金属或合金跟周围接触到的物质（气体或液体）进行化学反应而损耗的过程即为金属的腐蚀若金属与接触到的物质直接发生氧化还原反应而引起的腐蚀称为化学腐蚀，此类腐蚀无电 流产生；若合金或不纯金属，接触到电解质溶液而构成了原电池，其中活泼的金属作负极， 失去电子而被氧化的腐蚀称电化腐蚀,此类腐蚀拌随有电流的产生电化腐蚀又分为析氢腐蚀 和吸氧腐蚀，两者的比较见下表析氢腐蚀吸氧腐蚀条 件水膜酸性较强水膜酸性很弱或非酸性正极反 应2H+ + 2e- = H2tO + 2HO + 4e-=4OH-2 2负极反 应Fe - 2e- = Fe2+其它Fe2++2OH-=Fe(OH)；24Fe(OH) +O +2H O=4Fe(OH)c c c c（2）金 根据金 类型及 可从以属的防护 属腐蚀的 其原理， 下几方面采取防护措施：① 阻断形成原电池的条件，避免电化腐蚀。

如保持铁件表面干燥或表面涂一层油漆等② 形成原电池，但把被保护的金属作正极，避免腐蚀如在钢铁船体埋锌块，在海水中可形成Zn-Fe原电池，因钢铁船体为正极得以保护③ 外接直流电源，将被保护金属接到电源的负极，并形成闭合回路2 电解池及其应用2.1 电解的原理2.1.1 电解池装置构成① 阴阳两个电极; ② 电解质溶液（或熔化的电解质）［说明］：①电解池两极名称分别叫阴极和阳极，由所连接在的外电源的那一极决定与外接 电源负极相连作为电解池的阴极，与外接电源正极相连的作为电解池的阳极②当然若要发生电解，还要有外接直流电源设备，并构成闭合回路2.1.2 电解原理分析以惰性电极电解硫酸铜溶液为例说明通电前 CuSO = Cu2+ + SO2- ， HO = H+ + OH-溶液中存在由电离产生的两种阳离子（Cu2+和H+）,两种阴离子（SO2-和0H-）4通电后 ① 离子定向移动 阳离子（CU2+和H+）移向阴极，阴离子（SO 2-和OH-）移向阳极4② 电极反应阴极：由于CU2+比H+易得电子，故2CU2+ + 4&二2Cu 发生还原反应）阳极：由于OH-比SO 2-易失电子，故4OH— - 4e- = 2H O + O t （发生氧化反应）4 2 2（或 2HO 4e- = O + 4H+ ） 22③ 溶液pH变化在阳极区，由于水电离出的OH-得到电子形成O逸出，而H+仍留在溶液中，2 造成溶液中n（H+）＞n（OH-）,使溶液显酸性。

总化学反应方程式 2CuSO + 2HO = 2Cu + O t + 2HSO4 2 2 2 42.1.3 放电顺序粒子在电极上得电子或失电子的过程又叫放电阴离子失电子从易到难顺序：S2- > I- > Br - > Cl- > OH- > F-（或最高价含氧酸根离子） 阳离子得电子从易到难顺序（与金属活动顺序相反）：Ag+>Hg2+>Fe3+（变Fe2+）>Cu2+>酸中的H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H 0中H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+2说明:① 上述顺序为各离子浓度相近时的放电顺序② 电解池中电极材料分两类，一类称惰性电极，如石墨、铂、金，它不参与电极反 应，仅起导电体作用；另一类称活泼电极，即除铂、金外的常见金属材料的电极当阳极为 活泼电极时，在电解时它将优先失电子而被氧化为金属离子“溶”入溶液，而溶液中阴离子 不会发生失电子的变化③ 利用离子放电顺序可以判断电解时电极的产物2.1.4 电解规律（1） 常见酸碱盐溶液的电解规律（惰性阳极）电解反 应类型电解质类型规一律例PH变 化溶液复原 法电解水含氧酸实质电解水一>H + OQ Q电解稀H SO2 4降 低加HO2强碱溶液实质电解水一>H + O电解NaOH溶液升 高加HO2活泼金属含 氧酸盐实质电解水一>H + OQ Q电解Na SO溶液2 4不 变加HO2电解质 分解无氧酸酸一-> H +非 金属2HCl==H + Cl2 2升高加HCl不活泼金属 无氧酸盐盐 > 金属+非金属CuCl = Cu + Cl2 2加 CuCl2放氧生 酸不活泼金属 含氧酸盐盐+水---> 金 属+O+酸22CuSO +2HO =4 22Cu+O +2H SO降 低加CuO（CuCO）3放氢生 碱活泼金属无 氧酸盐盐+水---> H + 非金属+碱22KCl + 2HO =2H +Cl +2KOHo o升 高加HCl（2）溶液电解pH变化规律若水中OH-在阳极放电生成O,则阳极区溶液增生H+，pH降低;若水中H+在阴极放电生成2H,则阴极区溶液增生O H-，pH升高;总反应的结果，若溶液生成酸,则溶液pH降低；若2 生成碱，则pH升高。

2.2 电解的应用2.2.1 电镀电镀装置:以镀层金属作阳极,镀件挂在阴极,含镀层金属离子的盐为电镀液电镀特点：电镀过程中镀层金属离子浓度不变2.2.2氯碱工业（1）立式隔膜电解槽的结构 澱① 阳极：由金属钛网（涂有钉氧化物制成）；② 阴极：由碳钢网涂有Ni涂层）制成；③ 离子交换膜；电解槽框及导电铜阳离子交换膜（2）阳离子交换膜的作用：阻止Cl-、OH-等阴离子及气体分子通过这样可防止阴极产生的H 与阳极产生的 Cl 混合而爆炸，也避免了 Cl 与阴极产生的的 NaOH 作用生成 NaClO 而影响2 2 2NaOH产品质量3) 反应原理：阳极：2Cl- - 2e- = Cl t :阴极：2H++ 2e- = H t 22电解反应化学方程式 2NaCl + 2HO == H + Cl + 2NaOH2 2 2离子方程式 2Cl- + 2HO == H + Cl + 2OH-2 2 2⑷产品：NaOH、H、C|2.2.3电解精炼(电解精炼铜为例)(1) 装置：阳极一粗铜；阴极一纯铜；电解质溶液一铜盐溶液(如CuSO)4(2) 电极反应阳极：粗铜失电子放电“溶解”，Cu-2e-=Cu2+ 。

粗铜中比铜活泼的金属溶解变成阳离子进入溶液，比铜活泼性差的金属如Au、Ag等贵重金属则落入阳极泥中阴极：溶液中Cu2+得电子放电，Cu2+ + 2e- = Cu生成的Cu沉积在阴极上而得到精铜3 原电池与电解池的比较项目原电池电解池反应性质氧化还原反应自发进行的反应多为非自发，但也可以是 自发反应装置性质化学能转为电能电能转为化学能电极名称负极和正极阴极和阳极电极反应式负极：失电子氧化反应阴极：得电子还原反应正极：得电子还原反应阳极：失电子氧化反应离子迁移方 向阳离子移向正极，阴离 子移向负极阳离子移向阴极，阴离 子移向阳极4 电化学试题解法指导4.1 解题步骤方法① 判断两池(原电池还是电解池)一②标注电极名称一③写出电极反应式一(根据电极产 物、溶液成分变化)一④描述或解释现象或进行有关计算［练4-01］ 把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示平面液变红的图)，经过一段时间后，首先观察到溶区域是( )A、I和III附近 B、I和W附近C、II和III附近 D、II和W附近［解析］①判两池：通常有外接电源的装置是电解池，故左图为电解池,根据右图为两个活性 不同金属浸在电解质溶液中可判断为原电池；②标电极名：左图由外接电源极性可知I为阴极，II为阳极；右图因Zn比Fe活泼，故III为负极，IV为正极。

③写电极反应：左图中， 阳极II:金属Fe优先氧化Fe-2e-=Fe2+ ；阴极I：水中氢放电：2H++2e-=H :④现象及解释：2因I区OH-增生，。