電能轉化為化學知識點

1、學習必備歡迎下載第一章第 2 節(jié) 電能轉化為化學能 -電解知識要點一電解的原理1電解：在直流電的作用下，電解質(zhì)在兩個電極上分別發(fā)生氧化還原反應的過程。2電解是將電能轉化為化學能的一種重要的方法。通過電解，可以使許多在通常條件下不能發(fā)生的反應得以進行。3電解質(zhì)電解的過程就是電解質(zhì)導電的過程。所以，電解質(zhì)導電與導體導電不同，電解質(zhì)導電是化學變化，金屬導體導電是物理變化。4電解池的工作原理（ 1）連接電源負極的電極成為陰極，發(fā)生還原反應；連接電源正極的電極稱為陽極，發(fā)生氧化反應。（ 2）溶液中的陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。（ 3）電子從電源負極出發(fā)，沿導線到陰極，陽離子在陰極上得到電子發(fā)生還原反

2、應；陰離子在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應。電子沿導線回到電源的正極而構成閉合回路。5電極上離子放電的規(guī)律（ 1） 陰極 -發(fā)生還原反應陰極材料本身一般不參加反應，溶液中的陽離子在陰極上得電子:+2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+2+ Cu2+ FeK CaH水中 Pb H （酸中）3+ Hg 2+ Ag +（ 2）陽極 -發(fā)生氧化反應若陽極為活性材料( 金屬活動順序表Ag 以前的金屬 ) 時，則陽極材料本身失電子被氧化。若陽極為惰性材料（常指Pt 、C、金）時，陽極本身不參加反應，溶液中的陰離子在陽極上失電子：S2-> SO3 2- > I > Br >

3、 Cl > OH > 含氧酸根離子 > F 注意：電極上離子放電的規(guī)律還受離子濃度的影響。當金屬電極做陽極時, 一般是金屬電極溶解。當溶液中-時-先失去電子。所以，要電解NaCl 的飽和溶液。OH Cl,OH 比 Cl6分析一個電解過程的思維步驟（以惰性電極電解飽和CuSO溶液為例）：4（ 1）通電前，存在著CuSO和 HO的電離，溶液中有：2+2-Cu 、 H、 SO、 OH。4242+2+-2-移向陽極，（ 2）通電后， Cu 、H 移向陰極，Cu 首先在陰極上得電子還原成Cu；OH、SO4-2OH首先失去電子被氧化，陽極上析出O。電極反應式為：2+-=2H2O+O2（氧

4、化反應）陰極： Cu +2e =Cu（還原反應）陽極： 4OH 4e（ 3）寫出電解方程式：寫電解方程式時，先看電極反應式，電極上何種離子放電，電離產(chǎn)生這種離子的物質(zhì)就要寫進電解方程式。溶液中沒有放電的離子結合成新的物質(zhì)。電解 CuSO4溶液的化學方程式和離子方程式分別為：2CuSO 4+2H2O=2Cu+O +H2SO42Cu 2+2H2O=2Cu+O +2H+學習必備歡迎下載（ 4）電解后溶液的變化： CuSO4溶液的濃度減小，溶液的酸性增強，pH 減小。（ 5）溶液恢復到原來狀態(tài)的措施原則是：兩極析出什么加什么。對于CuSO4溶液，就要加入適量的CuO、 CuCO3，但不能加入 Cu（

5、OH） 2。7電解的規(guī)律（ 1）電解質(zhì)本身電解：無氧酸溶液和不活潑金屬的無氧酸鹽溶液電解屬于這一類。如：HCl、 HBr、HI 、 CuCl2、 CuBr2 等。電解方程式為：2HCl=H2 +Cl 2CuCl2=Cu+Cl2電解后，電解質(zhì)溶液減小，無氧酸溶液的酸性減弱，pH增大；加入適量的這種電解質(zhì)可以使溶液恢復到原來狀態(tài)。（ 2）電解 H2O：含氧酸、 強堿、活潑金屬的含氧酸鹽溶液電解屬于這種類型。如：H2SO4、HNO3、 NaOH、KOH、 Ba（ OH） 2、 Na2SO4、 KNO3等。電解方程式為：2H2O=2H+O2特點是：陰、陽兩極產(chǎn)生的氣體體積比為：2:1 。電解后，對于含

6、氧酸，酸性增強，pH 減??；對于強堿，堿性增強，pH 增大；對于活潑金屬的含氧酸鹽，pH一般認為不變。電解一段時間后，加入適量的H2O可使溶液恢復到原來狀態(tài)。（ 3）電解質(zhì)和水電解：活潑金屬的無氧酸鹽、不活潑金屬的無氧酸鹽的水溶液電解屬于這種類型。如： NaCl、 KCl、 CuSO4、 Cu（ NO3） 2、 AgNO3等。電解活潑金屬的無氧酸鹽溶液時（以NaCl 為例），電解方程式為：2NaCl+2H 2O=2NaOH+H +Cl 2特點是：陰極附近溶液顯堿性，滴入酚酞顯紅色。電解后溶液的pH增大，溶液的堿性增強，加入適量HCl 可使溶液恢復到原來狀態(tài)。電解不活潑金屬含氧鹽溶液（以AgNO

7、3為例）時，電解方程式為：4AgNO 3+2HO=4ag+O2 +4HNO3電解后溶液的酸性增強，pH 減小，加入適量的 Ag2O可使溶液恢復到原來狀況。8有關電解的計算有關電解的計算題，解題方法是守恒法。陰極上得到的電子數(shù)=陽極上失去的電子數(shù)。還有些情況下，也可根據(jù)電解方程式計算。二電解原理的應用1電解飽和食鹽水制燒堿、氫氣和氯氣（即氯堿工業(yè)）（ 1）裝置：陽離子交換膜電解槽。膜的作用是允許陽離子通過，而不允許陰離子通過，能使 NaOH在陰極附近富集，防止H 和 Cl混合劇烈反應發(fā)生爆炸。22（ 2）飽和食鹽水的精制：粗食鹽中含有2+2+2-等雜質(zhì)離子，如不除去，會在電解過程中產(chǎn)生Mg 、C

8、a、 SO4Mg（ OH） 2、Ca（ OH）2 等沉淀堵塞隔膜。除去這些雜質(zhì)離子的試劑和順序是：2+2+-加過量的 NaOH除 Mg ：Mg +2OH=Mg（ OH）2 ；2-2+2-=BaSO4；加過量的Na2CO32+2+加過量的 BaCl2 除 SO4： Ba +SO4除 Ca 和過量的Ba ：2+2-2+2-=BaCO3；加適量的鹽酸除過量的2-Ca +CO3=CaCO3， Ba +CO3CO3、 OH，調(diào)節(jié)溶液的pH 接近+-2-+7，H +OH=H O， CO+2H =CO +HO。2322學習必備歡迎下載（ 3）電解過程+-通電后， Na、 H移向陰極， Cl、 OH移向陽極。

9、+-2陽極： 2Cl2e-2陰極： 2H +2e =H （還原）=Cl （氧化）+H2O的電離平衡，促使H2O不斷典禮出+-陰極上 H 放電后，打破了H和 OH，而最后溶液中-+-OH濃度大于H 濃度，溶液顯堿性，Na、OH形成 NaOH溶液。電解方程式為： 2NaCl+2H2O=2NaOH+H +Cl 2。陽極產(chǎn)物為 Cl 2，陰極產(chǎn)物為2電鍍H+不斷放電，H2 和 NaOH。（ 1）電鍍：應用電解原理，在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程稱為電鍍。進行電鍍的裝置稱為電鍍池。（ 2）電鍍的原理：鍍件（待鍍的金屬）作陰極，鍍層金屬作陽極，含有鍍層金屬離子的溶液作電解質(zhì)溶液。電極反應式為：-n+n

10、+-陽極： M-ne =M （氧化）陰極： M +ne =M（還原）由得失電子相等的原理可知，電解質(zhì)溶液中n+M 的濃度不會發(fā)生改變。例如：鐵表面鍍銅時，鐵作陰極，銅作陽極，CuSO溶液作電解質(zhì)溶液。4（ 3）電鍍時電解原理的應用，電鍍池是一種特殊的電解池，電鍍的特點是電解質(zhì)溶液中的離子濃度保持不變。3銅的電解精練（ 1）粗銅常含有： Zn、 Fe、Ni 、 Ag、 Au、 Pt 等雜質(zhì)，精練的方法是電解。（ 2）電解精練銅的裝置：粗銅作陽極，純銅作陰極，CuSO4溶液作電解質(zhì)溶液。（ 3）電極反應式為：陽極： Zn-2e - =Zn2+； Fe-2e - =Fe2+； Ni-2e - =Ni

11、 2+； Cu-2e- =Cu2+陰極： Cu2+2e- =CuZn2+、 Fe2+、Ni 2+由于氧化性比Cu2+弱，留在溶液中， ；Ag、Au、Pt 由于還原性弱不易失去電子，而以單質(zhì)的形式與泥沙一起沉落到陽極附近形成陽極泥。電解精練銅類似于電鍍銅， 但不同的是， 電解精練銅的電解質(zhì)溶液中 Cu2+濃度要略為減少。4電解冶煉鋁工業(yè)上用電解熔融的Al O 的方法冶煉鋁。 由于 Al O 的熔點很高， 必須加入冰晶石 （ Na AlF）232336作熔劑，其作用是降低Al 2O3 的熔點。陽極： 6O212e- =3O2陰極： 4Al 3+12e- =4Al陽極材料是石墨，高溫下伴隨發(fā)生反應：

12、C+O=CO，因此，電解過程中要定期補充電極。225電解冶煉鈉和電解冶煉鎂。2NaCl（熔融） =2Na+Cl2MgCl2（熔融）=Mg+Cl2?；瘜W能轉化為電能 - 電池知識要點一、原電池的工作原理1、原電池：借助氧化還原反應，將化學能轉化為電能的裝置稱為原電池。2、構成原電池的條件（ 1）有活動性不等的兩個電極O2+4H +4e- = 2H 2O。學習必備歡迎下載（ 2）電極要與電解質(zhì)溶液接觸（ 3）要形成閉合回路三個條件要同時滿足，否則不構成原電池。一般說來，氧化還原反應都可在一定條件下設計成原電池。構成原電池后，一般說來化學反應速率要加快。實驗室不用純鋅與稀硫酸反應制氫氣而要用粗鋅與稀

13、硫酸反應制氫氣，就是利用原電池的原理。在原電池中，電極并不一定要與電解質(zhì)溶液直接反應。當電極不與電解質(zhì)溶液直接反應時，正極上得電子的物質(zhì)一般為溶解在水溶液中的氧氣，正極上的電極反應式為：O2+2H 2O+4e- = 4OH -。3、原電池的工作原理（ 1）相對活潑的金屬作負極，負極上一定發(fā)生氧化反應；相對不活潑的金屬（或非金屬）作正極，正極上一定發(fā)生還原反應。（ 2）電子從負極流向正極，電流從正極流向負極。（ 3）溶液中的陰離子移向負極，陽離子移向正極。但是，有一些特例： 將鎂和鋁插到 NaOH 溶液中， 用導線連接后構成原電池， 鋁是負極，鎂是正極。-負極： 2Al+8OH-6e = 2Al

14、O 2 +4H 2O正極： 6H 2O+6e- = 3H 2+6OH -總反應： 2Al+2NaOH+2H 2O=2NaAlO 2+3H 2還有，將鐵和銅插到濃硝酸中，用導線連接構成原電池，由于鐵在濃硝酸中鈍化不能繼續(xù)反應，而銅可與濃硝酸反應，所以，銅時負極，鐵是正極。負極： Cu-2e- = Cu 2+正極： 2NO3- +4H + + 2e- = 2NO 2+2H 2O由此可見，并不一定是活潑性強的金屬作負極。金屬作負極還是作正極，要看電解質(zhì)溶液而定。4、電極反應式的書寫（ 1）書寫電極反應式的方法是- 疊加法。即將兩個電極反應疊加一定得到電池總反應。在推寫電極反應時，一般先寫出電池總反應

15、，然后再寫出負極反應式或正極反應式，將總反應減去負極反應式或正極反應式就可得到正極反應式或負極反應式。例如：將兩個 Pt 電極插入 KOH 溶液中，用導線連接，分別往兩極上通入CH4和 O2，則可構成一個燃料電池。該電池的總反應的離子方程式為：CH 4+2O2+2OH - = CO32- +3H 2O2O2+8e- +4H 2O可以知道通 CH4 的一極是負極，通入 O2 的一極是正極。正極反應式是：-。將總反應減去正極反應得負極反應式：CH 4+10OH-2-=8OH-8e = CO 3 +7 H 2O。（ 2）在推寫電極反應式還必須注意到介質(zhì)（環(huán)境）的種類。例如，當正極參與反應的物質(zhì)是 O

16、2 時，如果在堿性環(huán)境或中性環(huán)境中，電極反應式為：O2+2H 2O+4e - = 4OH -；如果在酸性環(huán)境中，電極反應式為：又如： 當負極上反應的物質(zhì)為當在堿性環(huán)境中，電極反應式為：二、化學電源H2 時，如果在酸性環(huán)境中，電極反應式為： H 2+2e- = 2H + ；H2+2OH - +2e- = 2H 2O。學習必備歡迎下載1、一次電池：即只能放電不能充電的電池。這種電池使用后隨即棄去，因此可造成環(huán)境污染。常見的一次電池有干電池，即鋅錳電池。其負極是鋅殼，正極是中間的碳棒，電解質(zhì)是 NH 4Cl 和 MnO 2 的糊狀物。其工作原理如下：-2+負極：（ Zn） Zn-2e = Zn正極：

17、（C） 2NH 4+ +2e- = 2NH 3+H 2MnO 2 的作用是吸收產(chǎn)生的H 2，發(fā)生反應的化學方程式為：2MnO 2+H2=Mn 2O3+H 2O。反應產(chǎn)生的 NH 3 是被負極產(chǎn)生的 Zn2+吸收，二者形成穩(wěn)定的鋅氨絡離子。 反應的離子方程式為： Zn2+4NH 3=Zn （ NH 3） 4 2+ 。由于 NH 4Cl 溶液顯酸性，對鋅殼有腐蝕作用，即使不使用也可漏液失效。為了延長電池的使用壽命和提高其性能，人們將電池內(nèi)的NH 4Cl 溶液換成 KOH 溶液制成堿性鋅錳電池。電池的總反應為：Zn+2MnO 2+H 2O=Zn （OH ） 2+Mn 2O3。-正極： 2MnO 2+

18、H2O+2e = Mn 2O3 +2OH2、二次電池：即可充電電池或蓄電池。它是利用可逆的氧化還原反應設計的?？沙潆婋姵卦诜烹姇r是一個原電池，將化學能轉化為電能；在充電時是一個電解池，將電能轉化為（ 1）放電時：負極（ Pb） Pb+SO42- -2e- = PbSO4+2-正極（ PbO2）PbSO2+4H +SO4= PbSO4 +2H 2O陰極（ Pb） PbSO4+2e- = Pb+SO42-陽極（ PbO2）PbSO4+2H 2O-2e- = PbO2+4H +SO42-總反應為： Pb+PbO2+2H 2SO4 = 2PbSO 4+2H 2 O該電池在放電過程中，每消耗1 mol

19、H 2SO4 轉移1 mol 電子。3、燃料電池：通過燃料氣體與氧氣分別在兩個電極上發(fā)生電極反應，將化學能轉化為電能的裝置。燃料電池的總反應是與燃料燃燒時發(fā)生的反應相同的反應。一般說來，燃料氣是通入負極，助燃氣通入正極。例如：一種以 H2 為燃料氣， O2 為助燃氣， KOH 溶液為電解質(zhì)溶液的燃料電池，其總反應為： 2H2+O 2=2H 2O。電極反應分別為：正極： O2+2H 2 O+4e-=4OH -負極： 2H 2+4OH 4e- = 4H 2O但是，如果是H2SO4 作電解質(zhì)溶液，則電極反應分別為：負極： 2H 2-4e- = 4H + -正極： O2+4H +4e = 2H 2O三、金屬的腐蝕與防護1、金屬的