原電池和電解池剖析

1、原電池1. 概念：將能轉(zhuǎn)化為 _能的裝置稱為原電池。2. 組成條件(1 )活性不同的兩個電極，較活潑的金屬作負(fù)極， 失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；較不活潑的金屬或非金屬 (如 石墨等)作正極，得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，此電極本身不變；(2) 具有電解質(zhì)溶液；(3 )形成閉合回路；(4 )有能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)(有明顯電流產(chǎn)生時需具備此條件)。3. 電子、電流流向外電路：電子由負(fù)極流向正極，與電流方向相反。內(nèi)電路：陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極，電流由負(fù)極流向正極(有時用鹽橋組成閉合回路，此時鹽橋中的陰離子移向負(fù)極，陽離子移向正極)。4. 電極反應(yīng)以鋅銅原電池為例：負(fù)極：反應(yīng)： (較活潑金屬)正極：

2、反應(yīng)： (較不活潑金屬)總反應(yīng)式：注：并不是所有的活潑金屬一定作負(fù)極，如鎂、鋁作為電極，氫氧化鈉做電Al - 3e_ +40H- = AIO2- + 2H2O;解質(zhì)溶液時，鋁作負(fù)極，鎂做正極，負(fù)極電極反應(yīng)為:正極電極反應(yīng)為：2H2O + 2e- = H2 T + 2OH-5. 原電池正負(fù)極的判斷(1) 由組成原電池的兩極材料判斷。 一般是活潑的金屬為負(fù)極，活性性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬為正 極；(2) 根據(jù)電流方向或電子流動方向判斷。電流是由正極流向負(fù)極；電子流動方向是由負(fù)極流向正極。(3) 根據(jù)原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的定向流動方向判斷。在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)， 陽離子移向的極是 正極，陰

3、離子移向的極是負(fù)極。(4) 根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來判斷。原電池的負(fù)極總是失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，其正極總是得電子， 發(fā)生還原反應(yīng)。(5) X極增重或減輕。原電池開始工作后，X極質(zhì)量增加，說明溶液中的陽離子在 X極析出，X及活性較 弱，為正極；若X極質(zhì)量減少，說明其金屬溶解，活性較強，為負(fù)極。(6) X極有氣泡冒出。若有氣泡冒出，是因為發(fā)生了生成氫氣的電極反應(yīng)，說明為正極。6. 燃料電池1. 概念：使燃料與氧化劑反應(yīng)，直接產(chǎn)生電流的一種原電池。2. 電極反應(yīng)：一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫出總的電池 反應(yīng)，但不注明反應(yīng)的條件。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還

4、原反應(yīng)，不過要注意一般電解質(zhì)溶液要參與 電極反應(yīng)。以氫氧燃料電池為例，鉑電極為正負(fù)極，介質(zhì)分別為酸性、堿性和中性來說明其電極方程式的書寫 不同介質(zhì)的總反應(yīng)都是2H2 + O2 = 2H2O(1) 電解質(zhì)使稀硫酸溶液負(fù)極：2H2 -4e- = 4H +正極：02 + 4H + +4e- = 2H2O(2) 電解質(zhì)是稀的 K0H溶液負(fù)極：2H2 + 40H- 4e- = 4H2O正極：。2 + 2H2O +4e- = 40H-（3 ）電解質(zhì)是NaCI溶液負(fù)極：2H2 -4e- = 4H +正極：。2 + 2H2O +4e- = 4OH-注：中性溶液反應(yīng)物中無 H+和0H-;酸性溶液反應(yīng)物、生成物中

5、均無 無H +;水溶液中不能出現(xiàn) 02-;電極反應(yīng)中若有氣體生成，需加“T變式練習(xí):1.寫岀電解質(zhì)是 正極：KOH溶液的甲烷燃料電池的電極反應(yīng)及總反應(yīng)方程式。負(fù)極：總反應(yīng):2.寫岀電解質(zhì)是正極：KOH溶液的甲醇燃料電池的電極反應(yīng)及總反應(yīng)方程式。負(fù)極：總反應(yīng):練習(xí)題：1. （2011年北京）結(jié)合右圖判斷，下列敘述正確的是（）A. I和II中正極均被保護(hù)+B. I和II中負(fù)極反應(yīng)均是 Fe-2e-=Fe2C. I和II中正極反應(yīng)均是 O2+2HQ+4e-=4OH OH-;堿性溶液反應(yīng)物、生成物中均-J- J2. （2012年北京）人工光合作用能夠借助太陽能，用CO2和H2O制備化學(xué)原料，下圖是通過

6、人工光合作D. I和II中分別加入少量 KFe（CN）6溶液，均有藍(lán)色沉淀9用制備HCOOH的原理示意圖，下列說法不正確的是（）A. 該過程是將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程B. 催化劑a表面發(fā)生氧化反應(yīng)，有 O2產(chǎn)生C. 催化劑a附近酸性減弱，催化劑 b附近酸性增強D. 催化齊U b表面的反應(yīng)是 CO2 +2H+2e 一 =HCOOH3. 據(jù)報道，我國擁有完全自主產(chǎn)權(quán)的氫氧燃料電池車已在北京奧運會期間為運動員提供服務(wù)。某種氫氧燃料電池的電解液為KOH溶液，下列有關(guān)該電池的敘述不正確的是（）A. 正極反應(yīng)式為： 。2 + 2H2O +4e- = 4OHB. 工作一段時間后，電解液中KOH的物質(zhì)的量不

7、變C. 該燃料電池的總反應(yīng)方程式為：2H2 + O2 = 2H2OD. 用該電池電解CuCl2溶液，產(chǎn)生2.24LCl 2 （標(biāo)況下）時，有 0.1mol電子轉(zhuǎn)移4. 燃料電池是燃料（如 CO，H2，CH4等）跟氧氣（或空氣）起反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置，電解質(zhì)溶液是強堿溶液，下面關(guān)于甲烷燃料電池的說法正確的是（）A .負(fù)極反應(yīng)式： O2+2H2O+4e=4OH-B .負(fù)極反應(yīng)式：CH4+8OH -8e=CO 2+6H 2OC .隨著放電的進(jìn)行，溶液的pH值不變 D .放電時溶液中的陰離子向負(fù)極移動電解池一、基本概念1. 概念：將能轉(zhuǎn)化為能的裝置叫電解池。2. 電解：電流（外加直流電）通過電

8、解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)（被動的而不是自發(fā)的）過 程。3. 放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程。4. 電解池形成條件（1）與電源相連的兩個電極；（2）電解質(zhì)溶液（3）形成閉合回路5. 電子流向電源負(fù)極電解池陰極電解質(zhì)溶液電解池陽極電源正極6. 電極名稱及反應(yīng)：陽極：與電源 相連的電極，發(fā)生 反應(yīng)。陰極：與電源 相連的電極，發(fā)生 反應(yīng)。二、電解時電極產(chǎn)物的判斷1. 陽極產(chǎn)物的判斷首先看電極，如果是活性電極（金屬活動性順序表 Ag以前），則電極材料失電子，電極溶解，溶液中的陰 離子不能失電子。如果是惰性電極（Pt、Au、石墨），則看溶于中的離子的失電子能力，

9、此時，根據(jù)陰離子 放電順序加以判斷（放電順序即為得失電子能力順序） 。陽極上的放電順序：S2-| -Br-COH-NO 3-SO42-（等含氧酸根離子）F-即：活性陽極（金屬）無氧酸根離子0H-含氧酸根離子F-2. 陰極陽離子的放電順序Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+ （指酸電離的）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+AI 3+Mg2+Na+Ca2+K +（在水溶液中只考慮此部分）（只在熔融狀態(tài)下放電）三、氯堿工業(yè)1.電解飽和食鹽水以制備燒堿、氫氣和氯氣，電解飽和食鹽水的工 業(yè)生產(chǎn)叫氯堿工業(yè)。2. 實驗原理：陽極：2Cl- - 2e-= CbT陰極：2H+ + 2e = H2T電解總反應(yīng)：2Na

10、Cl+2H 20=H 2 f +Q f +2NaOHCliH*ma脫H朮隔OH常灌1f1r士陽+朝制翹利一Jj OHHtO（# 少 NaOH）四、電鍍1. 概念：應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。2. 目的：電鍍的目的主要是使金屬增強抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬度。3. 鍍層金屬：通常是一些在空氣或溶液中不易起變化的金屬，如鎘、銀、銅等。4. 原理：電鍍時，把待鍍金屬制品作為陰極，用鍍層金屬作為陽極；用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)配成電 鍍液，通低壓直流電，陽極因素溶解在溶液中成為陽離子，移向陰極，在陰極獲得電子被還原成金屬，在 待鍍件表面上覆蓋上一層均勻光潔而致密的鍍層。

11、5. 電鍍的特點一多、一少、一不變一多：指陰極上有鍍層金屬沉積;一少：陽極上有鍍層金屬溶解；一不變：電解液濃度不變。五、電解精煉銅1. 電極反應(yīng)陽極（粗銅）：Cu -2e- = Cu2+陰極（純銅）:Cu2+ + 2e- = Cu2. 粗銅中往往含鋅、鐵、鎳、金等多種雜質(zhì)，當(dāng)含雜質(zhì)的銅在陽極不斷溶解時，位于金屬活動性順序銅以前的金屬雜質(zhì)如鋅、鐵等也會同時失去電子。但是他們的陽離子比銅離子難以還原，所以它們并不在陰極 獲得電子析岀，而只是留在電解液里。而位于金屬活動性順序銅之后的銀、金等雜質(zhì)，因為失電子能力比 銅弱，難以在陽極失去電子變成陽離子而溶解，當(dāng)陽極上的銅失去電子變成離子溶解之后，它們以

12、金屬單 質(zhì)的形式沉積在電解槽底，形成陽極泥邙日極泥可作為提煉金、銀等貴重金屬的原料）。六、電冶金Ca、Na、1. 本質(zhì)：利用電解使礦石中的金屬離子獲得電子，從它們的化合物中被還原出來。2. 適用范圍：制取活潑金屬單質(zhì)（分別電解熔融的KCl、CaCl2、NaCl、MgC、AI2O3等制取K、Mg、Al 等）鉑片 濾紙 鉛筆祝你成功b直流電源al練習(xí)題: 1.某學(xué)生設(shè)計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實驗。濾紙先用氯化鈉、無色 酚酞的混合液浸濕，然后平鋪在一塊鉑片上，接通電源后，用鉛筆在濾紙上寫字，會岀現(xiàn)紅色字跡。據(jù)此，下列敘述正確的是（）A鉛筆端作陽極，發(fā)生還原反應(yīng)B鉑片端作陰極，發(fā)生氧化反應(yīng)C鉛筆端

13、有少量的氯氣產(chǎn)生D a點是負(fù)極，b點是正極2. 實驗室用鉛蓄電池作電源電解飽和食鹽水制取氯氣，已知鉛蓄電池放電時發(fā)生如下反應(yīng)：負(fù)極Pb +SO 4 _=PbS04 + 2e，正極 PbO? + 4H + + SO 4 _ + 2e =PbSO4 + 2出0。若制得 CI2 物質(zhì)的量為0.050mol，這時電池內(nèi)消耗的 H2SO4的物質(zhì)的量至少是（）A. 0.025 molB.0.050 molC. 0.10 molD.0.20 mol3. 將含有0.400molCuS04和0.200molKCl的水溶液1L，用惰性電極電解一段時間后，在一個電極上析出19.2gCu，此時在另一電極上放出的氣體在

14、標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積為（）A 5.60L B. 6.72LC. 4.48L D. 3.36L4. 用下圖所示的裝置進(jìn)行電解。通電一會兒，發(fā)現(xiàn)濕潤的淀粉KI試紙的C端變?yōu)樗{(lán)色。則:淀將試近 Pi 壬迅-魁陋h他MCu-（刪）（1）A中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式為 。（2）在B中觀察到的現(xiàn)象是 、。（3） 室溫下，若從電解開始到時間t s, A、B裝置中共收集到標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體 0.168 L,若電解過程中無其他副反應(yīng)發(fā)生，經(jīng)測定電解后A中溶液體積恰為1000 mL ,則A溶液的pH為。5. 下列有關(guān)電解原理的說法不正確的是（）A 電解飽和食鹽水時，一般用鐵作陽極，碳作陰極B 電鍍時，通常把待鍍的金屬制品作

15、陰極，把鍍層金屬作陽極C 對于冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁等這樣活潑的金屬，電解法幾乎是唯一可行的工業(yè)方法D電解精煉銅時，用純銅板作陰極，粗銅板作陽極6. 關(guān)于電解NaCI水溶液，下列敘述正確的是（）A電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B .若在陽極附近的溶液中滴入KI淀粉試液，溶液呈藍(lán)色C 若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液仍無色D 電解一段時間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，加入適量鹽酸充分?jǐn)嚢韬笕芤嚎苫謴?fù)原狀況(7. 下圖是電解精煉銅裝置， 其中c、d為銅電極。則下列有關(guān)的判斷不正確的是A c為粗銅板、d為純銅板B 電解過程中，SO42濃度幾乎不變C 電解過程中，陽極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的

16、增加相等D 電解過程中，c電極板附近沉積不溶物，d電極板質(zhì)量增加氫口8. 下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，下列 敘述不正確的是（）A. a電極是負(fù)極B. b電極的電極反應(yīng)為：4OH 4e- = 2H2O +0 2C. 氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D. 氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部儲藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置9.如下圖所示，下列敘述正確的是忑血皿（弭 1JII 了 “曲人、CuSChi隔!1（只光許甌穴通過A Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)B. X為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)C. Y與濾紙接觸處有氧氣生成D. X與濾紙接觸處變紅10.電瓶車所用電池一般為鉛蓄電池，這是一種典型的可充電電池，電池總反應(yīng)式為: 放電2So42PbSO4 + 2H2O充電則下列說法正確的是 （）A .放電時：負(fù)極板上發(fā)生了還原反應(yīng)Pb+ PbO2+ 4H +B .放電時：正極反應(yīng)是 Pb 2e2 4O S +:柱稀硫腿目L 一幣菁電池示意圖C .充電時：鉛畜電池的負(fù)極應(yīng)與充電器電源的正極相連D .充電時：陽極反應(yīng)是 PbSO4 2e + 2H2O=PbO2 + SO4 + 4H11.如圖所示，a b是石墨電極，通電一段時間