原电池电解池.doc

原电池　电解池一、复习策略（一）复习要点阐述1、本专题知识内在联系2、要点复习的策略及技巧（1）原电池　　采用如图所示的装置在甲杯中放入ZnSO4溶液并插入锌片，在乙杯中放入CuSO4溶液并放入铜片，把两个烧杯中的溶液用一个装满氯化钾琼脂的U形管(称为盐桥)连接起来，这时电流计的指针开始偏转，同时锌片开始溶解而铜片上有铜析出这种利用氧化还原反应把化学能转变成电能的装置叫做原电池对于原电池应掌握如下3点　　①电极名称：　　(a)外电路：电子定向移动的路线　　宏观判断：较活泼的金属是负极，较不活泼的电极材料(金属或合金、非金属)是正极　　正、负极划分依据：电子的流向　　(b)内电路：电解质溶液中离子定向移动的路线　　阳极：阴离子趋向的极　　阴极：阳离子趋向的极　　②划分依据：离子定向移动　　电极反应方程式：　　正极(铜片)：Cu2＋＋2e－=Cu(还原反应)　　负极(锌片)：Zn－2e－=Zn2＋(氧化反应)　　总反应方程式：Zn＋CuSO4=ZnSO4＋Cu　　③构成原电池的条件：　　有两种活泼性不同的电极材料与电解质溶液接触如含有杂质的金属与电解质溶液接触时则形成很多微电池2)金属的腐蚀与防护　　负极(Fe)：2Fe－4e－=2Fe2＋正极(C)：2H2O＋O2＋4e－=4OH－　　而金属的防护则是杜绝金属发生氧化还原反应。

可采用改变金属内部组织结构，在金属表面覆盖保护层等方法　　①化学腐蚀与电化腐蚀　化学腐蚀电化腐蚀含义金属或合金直接与具有腐蚀性的化学物质接触发生氧化还原反应而消耗的过程不纯金属或合金与电解质溶液接触发生原电池反应而消耗的过程电子得失金属直接将电子转移给有氧化性的物质活泼金属将电子间接转移给氧化性较强的物质电流无电流产生有微弱电流产生实例金属与Cl2、O2、H2SO4等物质直接反应2Fe＋3Cl2=2FeCl3钢铁在潮湿空气中被腐蚀负极：2Fe－4e－=2Fe2＋正极：2H2O＋O2＋4e－=4OH－　　②金属腐蚀的防护方法：　　a．改变金属的内部组织结构；b．在金属表面覆盖保护层；c．电化学保护法3)几种常见的化学电源　　①干电池　　电极反应：负极(Zn)Zn－2e－=Zn2＋　　正极(C)＋2MnO2＋2e－=2NH3＋Mn2O3＋H2O　　电池总反应式：Zn＋2MnO2＋2NH4Cl=ZnCl2＋Mn2O3＋2NH3＋H2O　　②铅蓄电池　　电极反应：负极(Pb)Pb＋－2e－=PbSO4　　正极(PbO2)PbO2＋4H＋＋＋2e－=PbSO4＋2H2O　　电池总反应式：Pb＋PbO2＋2H2SO4=2PbSO4＋2H2O　　③锂电池　　电极反应：负极(Li)2Li－2e－=2Li＋　　正极I2＋2e－=2I－　　电极总反应式：2Li＋I2=2LiI　　④燃料电池　　氢氧燃料电池，40%的KOH为电解质溶液　　电极反应：负极(H2)： 2H2－4e－＋4OH－=4H2O　　正极(O2)：O2＋2H2O＋4e－=4OH－　　电池总反应式：2H2＋O2=2H2O　　甲烷燃料电池、KOH溶液为电解质溶液　　负极（CH4）：CH4＋10OH－－8e－=＋7H2O　　正极（O2）：2O2＋4H2O＋8e－=8OH－　　电池总反应式：CH4＋2O2＋2KOH=K2CO3＋3H2O　　⑤铝——空气燃料电池　　电极反应：负极：4Al－12e－=4Al3＋　　正极：3O2＋6H2O＋12e－=12OH－　　电池总反应式：4Al＋3O2=2Al2O3　　⑥镍镉可充电原电池　　负极(Cd)：Cd－2e－＋2OH-=Cd(OH)2　　正极：2NiO(OH)＋2e－＋2H2O=2Ni(OH)2＋2OH－　　NiO(OH)化学名称为：羟基镍酰结构式为镍显＋3价　　总反应式为：Cd＋2NiO(OH)＋2H2OCd(OH)2＋2Ni(OH)2　　⑦银锌电池(钮扣电池)　　电极材料：负极：Zn正极：Ag2O　　电解质溶液：KOH溶液　　电极反应：负极：Zn－2e－＋2OH－=ZnO＋H2O　　正极：Ag2O＋2e－＋H2O=2Ag＋2OH－　　总反应：Zn＋Ag2O=ZnO＋2Ag（4）电解池及电解原理　　将连接电源正负极的两电极材料插入电解质溶液便组成电解池。

电解池是将电能转变成化学能的装置　　①电极名称：　　　　②阴、阳离子放电规律：　　阴、阳离子失去或得到电子的过程叫放电　　a．活性材料(即金属Zn，Cu，Fe，Ag等)作阳极时则该活性材料溶解因为构成该活性材料的金属原子失电子的能力比阴离子要强　　b．惰性材料(如石墨、铂、金等)作阳极时，溶液中阴离子放电顺序为：S2－>I－>Br->Cl－>OH－>　　③无论是活性材料，还是惰性材料作阴极，都不参与电极反应溶液中阳离子放电顺序为：　　Au3＋>Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋(5)用惰性电极电解时溶液中变化情况简析类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH值电解质溶液复原电解水型阴极：4H＋＋4e－=2H2阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2NaOH水增大增大加水H2SO4水增大减小加水Na2SO4水增大不变加水分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大加氯化钠CuCl2电解质减小　加氯化铜放出H2生碱型阴极：H2O分解放出H2生成碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大加氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O分解放O2生成酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜3、综合复习应明确的几个问题（1）原电池的两个电极是否必须有一个与电解质溶液自发发生氧化还原反应？　　答：不一定。

原电池的电极材料是否参与反应有如下3种情况：　　①仅有一个电极参与反应例如钢铁的电化腐蚀　　负极：2Fe－4e－=2Fe2＋　　正极：2H2O＋O2＋4e－=4OH－　　铝－空气海水电池　　负极（Al）：4Al－12e－=4Al3＋　　正极：6H2O＋3O2＋12e－=12OH－　　②两个电极均参与反应铅蓄电池　　负极（Pb）：Pb－2e－＋=PbSO4　　正极（PbO2）：PbO2＋＋4H＋＋2e－=PbSO4＋2H2O　　总反应方程式：Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O　　③两个电极均不参与反应　　例如阿波罗宇宙飞船用的氢氧燃料电池正负极材料均为多孔碳电极（负极填充铂粉钯粉正极填充Co、Au、Ag等氧化物）　　负极(多孔碳电极)：2H2－4e－＋4OH－=4H2O　　正极(多孔碳电极)：2H2O＋O2＋4e－=4OH－（2）怎样书写燃料电池的电极反应方程式？　　a．碱性燃料电池的正极反应方程式是：2H2O＋O2＋4e－=4OH－，这是解题的切入点，然后由总反应方程式减正极反应方程，得负极电极反应方程式　　①氢氧燃料电池　　负极：2H2＋4OH－－4e－=4H2O　　正极：2H2O＋O2＋4e－=4OH－　　总反应：2H2＋O2=2H2O　　②CH4燃料电池CH4|KOH(aq)|O2　　负极：CH4＋10OH－－8e－=＋7H2O　　正极：2CH4＋4O2＋8e－=2CO2＋4H2O　 总反应方程式：CH4+2O2=CO2+2H2O　　③丁烷燃料电池C4H10|K2CO3|O2　　负极：2C4H10＋－52e－=34CO2＋10H2O　　正极：26CO2＋13O2＋52e－=　　总反应方程式：2C4H10+9O2=8CO2+10H2O　　燃料电池电子流向：　　负极正极→阴离子在正极得e－　　阴离子在负极失e－→负极　　O2在燃料电池中总是作正极，若电解质为水溶液则O2转化为OH－，若电解质为熔融盐则O2转化为O2－。

3）原电池的正、负极能否叫作阴、阳极？　　1）电极名称：　　(a)外电路：电子定向移动的路线　　宏观判断：较活泼的金属是负极，较不活泼的电极材料(金属或合金、非金属)是正极　　正、负极划分依据：电子的流向　　(b)内电路：电解质溶液中离子定向移动的路线　　阳极：阴离子趋向的极　　阴极：阳离子趋向的极　　划分依据：离子定向移动　　（4）在用惰性电极电解电解质溶液时涉及到有关于水的电极反应能否将其概括为H＋在阴极放电，OH－在阳极放电？　　答：不能这样概括这是因为用惰性电极电解某些实质上是电解水的电解质溶液时要考虑溶液中离子的浓度对放电顺序的影响例如：用惰性电极电解1mol·L－1NaOH溶液时，写出阴、阳两极上发生反应的电极反应方程式　　阳极：4OH--4e－=2H2O＋O2↑　　阴极：4H＋＋4e－=2H2↑　　阳极电极反应方程式无疑是正确的但阴极反应方程式就不能反映电解的本质因为在阴极附近H2O的c(H2O)=55.6mol·L－1，而1mol·L－1NaOH溶液中c(H＋)=1×10－141mol·L－1有理由认为H＋在阴极的放电行为相对于水是不重要的所以阴极电极反应方程式为：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－。

　　综上所述，可归纳如下：　　（1）用惰性电极电解稀的强酸强碱盐溶液、稀的强碱溶液、稀H2SO4等溶液　　阴极：4H＋＋4e－=2H2↑　　阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑　　（2）若题给信息强调电解质溶液浓度是等于或大于1mol·L－1，其实质是电解水的某些电解质溶液时，电极反应方程式应写成：　　阳极：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑　　阴极：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－　　（5）电解电解质溶液时，含氧酸根一定不参加电极反应吗？　　不一定例如：工业上制备KMnO4生产流程如下：　　①将MnO2KOH粉碎混和在空气中加热熔化并不断搅拌以制取K2MnO4　　②电解K2MnO4浓溶液在阳极得到，在阴极放出H2　　写出流程①的化学反应方程式，流程②的电极反应方程式和总反应化学方程式解：　　①2MnO2＋4KOH＋O22K2MnO4＋2H2O　　②阴极：4H2O＋4e－=2H2↑＋4OH－　　阳极：－2e－=　　2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋2KOH＋H2↑（6）氯碱工业中，电解的食盐水为什么必须是饱和溶液？　　①降低Cl2在水中的溶解度，从而减少副反应的发生　　②采用饱和食盐水，可以提高溶液的电导率。

　　③采用饱和食盐水，可使Cl2析出电位降低，从而防止OH－放电，以析出O2二、典例剖析例1、下列各装置是原电池的写出电极反应方程式，不是原电池的说明理由解析：　　装置A是原电池电极反应方程式是：负极(Zn)：Zn－2e－=Zn2＋；正极(Cu)：2H＋＋2e－=H2↑装置B无内电路，故不能构成原电池装置C是原电池电极反应方程式是：负极(Cu)：Cu－2e－=Cu2＋；正极(Ag)：2Ag＋＋2e－=2AgD装置中甘油不是电解质，故不是原电池例2、分别放在。