高中化學(xué)原電池和電解池全面總結(jié)超全版

1、原電池和電解池1原電池和電解池的比較：裝置 實(shí)例原電池電解池 原理 形成條件使氧化還原反應(yīng)中電子作定向移動(dòng)，從而形成電流。這種把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。電極：兩種不同的導(dǎo)體相連； 電解質(zhì)溶液：能與電極反應(yīng)。使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。這種把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池。電源； 電極（惰性或非惰性）； 電解質(zhì)（水溶液或熔化態(tài)）。 非自發(fā)的氧化還原反應(yīng) 由外電源決定：陽極：連電源的正極； 陰極：連電源的負(fù)極；陰極：Cu2+ +2e- = Cu （還原反應(yīng)） 陽極：2Cl-2e-=Cl2 （氧化反應(yīng)） 電源負(fù)極陰極；陽極電源正極 電源正極陽極；陰極

2、電源負(fù)極 電能化學(xué)能電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；電鍍（鍍銅）；電冶（冶煉Na、Mg、Al）；精煉（精銅）。電化腐蝕 不純金屬，表面潮濕 因原電池反應(yīng)而腐蝕有電流產(chǎn)生電化腐蝕化學(xué)腐蝕使較活潑的金屬腐蝕析氫腐蝕 水膜酸性較強(qiáng) 2H+ + 2e-=H2 Fe 2e-=Fe2+ 發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)電鍍 受直流電作用用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金 陽極 Cu 2e- = Cu2+ 陰極 Cu2+2e- = Cu 反應(yīng)類型 自發(fā)的氧化還原反應(yīng)由電極本身性質(zhì)決定：電極名稱 正極：材料性質(zhì)較不活潑的電極；負(fù)極：材料性質(zhì)較活潑的電極。 負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反應(yīng)）電極反應(yīng)正極：2H+2e-

3、=H2（還原反應(yīng)） 電子流向 負(fù)極正極 電流方向 正極負(fù)極 能量轉(zhuǎn)化 化學(xué)能電能 應(yīng)用抗金屬的電化腐蝕； 實(shí)用電池。2化學(xué)腐蝕和電化腐蝕的區(qū)別 化學(xué)腐蝕一般條件 反應(yīng)過程 有無電流 反應(yīng)速率 結(jié)果 電化腐蝕類型條件 正極反應(yīng) 負(fù)極反應(yīng) 腐蝕作用4電解、電離和電鍍的區(qū)別 電解 條件 實(shí)質(zhì) 實(shí)例 關(guān)系5電鍍銅、精煉銅比較受直流電作用使金屬腐蝕 吸氧腐蝕 水膜酸性很弱或呈中性 O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-Fe 2e-=Fe2+是主要的腐蝕類型，具有廣泛性電離 受熱或水分子作用3吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別金屬直接和強(qiáng)氧化劑接觸 氧化還原反應(yīng)，不形成原電池。無電流產(chǎn)生陰陽離子定向移動(dòng)，在陰

4、陽離子自由移動(dòng)，無明兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng) 顯的化學(xué)變化 CuCl2 = CuCl2電解CuCl2=Cu2+2Cl先電離后電解，電鍍是電解的應(yīng)用 形成條件電鍍銅鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子 陽極 Cu 2e- = Cu2+ 陰極 Cu2+2e- = Cu 電鍍液的濃度不變精煉銅粗銅金屬作陽極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液陽極：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等 陰極：Cu2+ + 2e- = Cu 溶液中溶質(zhì)濃度減小總反應(yīng)方程式 （條件：電解） CuCl2= Cu +Cl2 2HCl=H2+Cl2 2H2O=2H2+O2 2H2O

5、=2H2+O2 2H2O=2H2+O2 2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH 電極反應(yīng) 溶液變化6電解方程式的實(shí)例（用惰性電極電解）：電解質(zhì)溶液 CuCl2 HCl Na2SO4 H2SO4 NaOH NaCl CuSO4陽極反應(yīng)式 2Cl-2e-=Cl2 2Cl-2e-=Cl2 4OH-4e-=2H2O+O2 4OH-4e-=2H2O+O2 4OH-4e-=2H2O+O2 2Cl-2e-=Cl2 4OH-4e-=2H2O+O2陰極反應(yīng)式 Cu2+ +2e-= Cu 2H+2e-=H2 2H+2e-=H2 2H+2e-=H2 2H+2e-=H2 2H+2e-=H2 Cu2+ +2e-

6、= Cu 溶液酸堿性變化 酸性減弱 不變 消耗水，酸性增強(qiáng) 消耗水，堿性增強(qiáng) H+放電，堿性增強(qiáng)2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2OH 放電,酸性增強(qiáng)+2H2SO4考點(diǎn)解說1電化腐蝕：發(fā)生原電池反應(yīng)，有電流產(chǎn)生 （1）吸氧腐蝕負(fù)極：Fe2e-=Fe2+ 正極：O2+4e-+2H2O=4OH- 總式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O （2）析氫腐蝕： CO2+H2OH2CO3H+HCO3-負(fù)極：Fe 2e-=Fe2+ 正極：2H+ + 2e-=H2總式：Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe

7、(HCO3)2 + H2Fe(HCO3)2水解、空氣氧化、風(fēng)吹日曬得Fe2O3。 2金屬的防護(hù)改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。合金鋼中含有合金元素，使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，耐腐蝕。如：不銹鋼。在金屬表面覆蓋保護(hù)層。常見方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護(hù)作用的另一種金屬。電化學(xué)保護(hù)法外加電源的陰極保護(hù)法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極。犧牲陽極的陰極保護(hù)法：外加負(fù)極材料，構(gòu)成原電池，被保護(hù)的金屬作正極 3。常見實(shí)用電池的種類和特點(diǎn)干電池（屬于一次電池）結(jié)構(gòu)：鋅筒、填滿MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊狀物。 電極反應(yīng) 負(fù)極：Zn-2e-=Zn

8、2+ 正極：2NH4+2e-=2NH3+H2 NH3和H2被Zn2、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn24NH3=Zn(NH3)42 鉛蓄電池（屬于二次電池、可充電電池） 結(jié)構(gòu)：鉛板、填滿PbO2的鉛板、稀H2SO4。 A.放電反應(yīng) 負(fù)極： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4 正極： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O B.充電反應(yīng) 陰極：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42- 陽極：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42- 總式：Pb + PbO2 + 2H2SO4=放電充電2PbSO4 +

9、 2H2O 注意：放電和充電是完全相反的過程，放電作原電池，充電作電解池。電極名稱看電子得失，電極反應(yīng)式的書寫要求與離子方程式一樣，且加起來應(yīng)與總反應(yīng)式相同。鋰電池 結(jié)構(gòu)：鋰、石墨、固態(tài)碘作電解質(zhì)。 電極反應(yīng) 負(fù)極： 2Li-2e- = 2Li+ 正極： I2 +2e- = 2I- 總式：2Li + I2 = 2LiI A.氫氧燃料電池 結(jié)構(gòu)：石墨、石墨、KOH溶液。電極反應(yīng) 負(fù)極： H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O 正極： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-總式：2H2+O2=2H2O （反應(yīng)過程中沒有火焰，不是放出光和熱，而是產(chǎn)生電流）注意：還原劑在負(fù)極上反應(yīng)，氧化劑在正

10、極上反應(yīng)。書寫電極反應(yīng)式時(shí)必須考慮介質(zhì)參加反應(yīng)（先常規(guī)后深入）。若相互反應(yīng)的物質(zhì)是溶液，則需要鹽橋（內(nèi)裝KCl的瓊脂，形成閉合回路）。B鋁、空氣燃料電池 以鋁空氣海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中，數(shù)分鐘后就會(huì)發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高2050倍。 電極反應(yīng)：鋁是負(fù)極 4Al-12e-= 4Al3+；石墨是正極 3O2+6H2O+12e-=12OH- 4電解反應(yīng)中反應(yīng)物的判斷放電順序 陰極A.陰極材料(金屬或石墨)總是受到保護(hù)。 B.陽離子得電子順序 金屬活動(dòng)順序表的反表：K+ C

11、a2+ Na+ Mg2+ Al3+ (H+) Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ Cu2+ Hg2+ Ag+ 陽極A.陽極材料是惰性電極(C、Pt、Au、Ti等)時(shí)：陰離子失電子：S2- I- Br- Cl- OH- NO3- 等含氧酸根離子 F- B.陽極是活潑電極時(shí)：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電。 5電解反應(yīng)方程式的書寫步驟：分析電解質(zhì)溶液中存在的離子；分析離子的放電順序；確定電極、寫出電極反應(yīng)式；寫出電解方程式。如：解NaCl溶液：2NaCl+2H2O =H2+Cl2+2NaOH，溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)，PH增大電解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O=2Cu + O2

12、+ 2H2SO4溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)， PH減小。 電解CuCl2溶液：CuCl2= CuCl2 電解鹽酸： 2HCl = H2Cl2溶劑不變，實(shí)際上是電解溶質(zhì)，PH增大。電解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2H2O= 2H2 + O2，溶質(zhì)不變，實(shí)際上是電解水，PH分別減小、增大、不變。酸、堿、鹽的加入增加了溶液導(dǎo)電性,從而加快電解速率（不是起催化作用）。電解熔融NaOH: 4NaOH =4Na + O2 + H2O 用銅電極電解Na2SO4溶液: Cu +2H2O= Cu(OH)2 + H2 （注意：不是電解水。）6電解液的PH變化:根據(jù)電解產(chǎn)物判斷?？谠E：“有氫生成堿，

13、有氧生成酸；都有濃度大,都無濃度小”。（“濃度大”、“濃度小”是指溶質(zhì)的濃度）電解電解電解電解電解電解電解7使電解后的溶液恢復(fù)原狀的方法：先讓析出的產(chǎn)物（氣體或沉淀）恰好完全反應(yīng)，再將其化合物投入電解后的溶液中即可。如：NaCl溶液：通HCl氣體（不能加鹽酸）；AgNO3溶液：加Ag2O固體（不能加AgOH）；CuCl2溶液：加CuCl2固體；KNO3溶液： 加H2O；CuSO4溶液：CuO（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。 8電解原理的應(yīng)用A、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)） 反應(yīng)原理陽極： 2Cl- - 2e-= Cl2 陰極： 2H+ + 2e-= H2 總反應(yīng)：2

14、NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH 設(shè)備 （陽離子交換膜電解槽）組成：陽極Ti、陰極Fe 陽離子交換膜的作用：它只允許陽離子通過而阻止陰離子圖20-1 和氣體通過。制燒堿生產(chǎn)過程 （離子交換膜法） 食鹽水的精制：粗鹽（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等）加入NaOH溶液加入BaCl2溶液加入Na2CO3溶液過濾加入鹽酸加入離子交換劑(NaR) 電解生產(chǎn)主要過程（見圖20-1）：NaCl從陽極區(qū)加入，H2O從陰極區(qū)加入。陰極H+ 放電，破壞了水的電離平衡，使OH-濃度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。B、電解冶煉鋁 原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na+AlF63-（B）、氧化鋁： 鋁土礦 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 過濾過濾NaOHCO2電解 原理 陽極 2O2 4e- =O2陰極 Al3+3e- =Al 總反應(yīng)：4Al3+6O2=4Al+3O2 設(shè)備：電解槽（陽極C、陰極Fe） 因?yàn)殛枠O材料不斷地與生成的氧氣反應(yīng)：C+O2 CO+CO2，故需定時(shí)補(bǔ)充。C、電鍍：用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程。鍍層金