熱反應,原電池,電解池電離平衡,鹽類的水解知識與習題.

1、熱化學1、概念界定：環(huán)境-反應體系以外物質(zhì)統(tǒng)稱環(huán)境； 體系-對化學反應中涉及物質(zhì)的總和。2、反應熱、焓變（ H ）（1 ）任何化學反應在發(fā)生物質(zhì)變化的同時都伴隨著能量的變化，能量變化通常表現(xiàn)為熱量 變化，及放出熱量或吸收熱量。（2）化學反應中，當反應物和生成物具有相同溫度時，所放出或吸收的熱量稱為化學反應 的反應熱。（3 ）焓（H）是與內(nèi)能有關的物理量。焓變（ H ）是指在一定條件下，生成物與反應物的焓值差，它是恒壓條件下化學反應的反應熱，它決定來某一化學反應吸收或放出的熱量。焓變值得符號是 H，單位常用KJ/mol。注意：a反應熱的值受多種因素影響【如測定條件（溫度、壓強）、反應物的物質(zhì)的量

2、， 物質(zhì)的聚集狀態(tài)等】 的影響。中學化學一般研究的是一定壓強下，在敞口容器中發(fā)生的反應所放出或吸收的熱量，此條件下的反應熱才是焓變。b、許多化學反應的反應熱可以通過實驗用量熱計直接測得。c、 H的單位KJ/mol”并不是每摩爾具體物質(zhì)反應時伴隨的能量變化是多少千焦，而是指給定形式的具體反應以各物質(zhì)的化學計量數(shù)來計量物質(zhì)的量時伴隨的能量變化，式中mol-1不能理解為每摩爾反應物或生成物，應理解為每摩爾反應”。d、 同一化學反應，物質(zhì)的化學計量數(shù)不同，則 H的符號，單位相同，數(shù)值不同，數(shù)值與 化學計量數(shù)對應成正比。3、化學反應伴隨能量變化的微觀解釋化學反應的實質(zhì)是舊的化學鍵斷裂和新的化學鍵形成的過

3、程，舊的化學鍵斷裂需吸收能量，新的化學鍵形成需放出能量， 由于吸收和放出的能量不同， 必然導致化學反應會吸收或放出 能量。4、放熱反應和吸熱反應（1）概念：放熱反應：反應完成時，生成物釋放的總能量比反應物吸收的總能量大，是 放熱反應。（體系能量降低） 吸熱反應：反應完成時，生成物釋放的總能量小于反應物吸收的總能量，是吸熱反應。（體系能量升高）（2） 焓變符號，規(guī)定放熱反應的 H為”，吸熱反應的 H為?！薄＜捶艧岱磻?H V 0，吸熱反應的H>0 （3）5、熱化學方程式（1）、表明反應放出或吸收的熱量的化學方程式叫做熱化學方程式。熱化學方程式不僅表 示了化學反應中的物質(zhì)變化，也表明了化學

4、反應中的能量變化。（2）、書寫熱化學方程式的注意事項 要注明溫度、壓強，但中學化學中所用的 H數(shù)據(jù)一般都是25C、101Kpa下的數(shù)據(jù)，因此可不特別注明。 須注明 H的?！迸c”。?！北硎疚諢崃?，”表示放出熱量。 要注明反應物和生成物的聚集狀態(tài)。g表示氣體，I表示液體，s表示固體，熱化學方程式中不用氣體符號或沉淀符號。 熱化學方程式各物質(zhì)化學式前面的化學計量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，并不表示物質(zhì)的分子或原子數(shù)。因此熱化學方程式中化學計量數(shù)可以是整數(shù)也可以是分數(shù)。 注意熱化學方程式表示反應已完成的數(shù)量，由于 H與反應完成的物質(zhì)的量有關，所以化學方程式中化學式前面的化學計量數(shù)必須與H相對應。即對于

5、相同的物質(zhì)反應，當化學計量數(shù)不同，其H也不同。當化學計量數(shù)加倍時，H也加倍。當反應逆向進行時，其反應熱與正反應的反應熱數(shù)值相等，符號相反。 對于化學式形式相同的同素異形體，還必須在化學是后面標明其名稱。例如C(s,石墨)6、燃燒熱(1) 概念：25 C、101Kpa時，1mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱，單位為KJ/mol。注意：對物質(zhì)的量限制： 必須是1mol :1mol純物質(zhì)是指1mol純凈物(單質(zhì)或化合物)； 完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物。 女口 3CO2(g) ;H-H2O(I) ; NRN2(g) ; P-P2O5(s);SSO2(g) 等；物質(zhì)的燃

6、燒熱都是放熱反應，所以表示物質(zhì)燃燒熱的H均為負值，即 H v 0(3) 表示燃燒熱熱化學方程式的寫法以燃燒1mol物質(zhì)為標準來配平其余物質(zhì)的化學計量數(shù)，注意：熱化學方程式中常出現(xiàn)分數(shù)。(4) 有關燃燒熱計算：Q (放)=n (可燃物) 心Hc。Q (放)為可燃物燃燒放出的熱量， n (可燃物)為可燃物的物質(zhì)的量， He為可燃物的燃燒熱。7、中和熱(1 )定義：稀溶液中，酸和堿發(fā)生中和反應生成1mol水時的反應熱(2 )注意：稀溶液是指物質(zhì)溶于大量水，即大量水中物質(zhì)的溶解熱效應忽略不計；一般 是指酸、堿的物質(zhì)量濃度均小于或等于1molL-1 :中和熱不包含離子在水中的生成熱、物質(zhì)的溶解熱、電解質(zhì)

7、電離的吸熱所伴隨的熱效應；中和反應的實質(zhì)是H +和OH-化合生成水；若反應過程中有其他物質(zhì)生成(生成沉淀的反應一般為放熱反應)，這部分反應熱也不包含在中和熱內(nèi)。H+ (aq) + OH- (aq)=出0(1) ； H = - 57.3KJ/mol表示強酸強堿稀溶液反應的中和熱；弱酸弱堿因為電離時要吸熱或電離出的H+和OH物質(zhì)的量小于對應酸堿的物質(zhì)的量，所以弱酸弱堿參加的中和反應，其中和熱H> 57.3KJ/mol，表示中和熱偏小。測定中和熱實驗關鍵因素：酸與堿充分反應；防止熱量散失，酸堿溶液濃度等。如：濃硫 酸與堿反應測得中和熱偏高(濃硫酸溶水會放熱)。(3) 書寫中和熱的熱化學方程式時

8、，以生成1mol H2O為標準來配平其余物質(zhì)的化學計量數(shù)8、蓋斯定律(1)定義：化學反應不管是一步完成還是分幾步完成，其反應熱是相同的；即 化學反應熱只與其反應的始態(tài)和終態(tài)有關，而與具體反應進行的途徑無關(2) 、應用：a、利用總反應和一個反應確定另一個反應的熱效應b、熱化學方程式之間可 以進行代數(shù)變換等數(shù)學處理(3) 反應熱與鍵能關系 鍵能：氣態(tài)的基態(tài)原子形成1mol化學鍵釋放的最低能量。鍵能既是形成1mol化學鍵所釋放的能量，也是斷裂 1mol化學鍵所需要吸收的能量。 由鍵能求反應熱： 反應熱等于斷裂反應物中的化學鍵所吸收的能量(為 ?！焙托纬缮晌镏械幕瘜W鍵所放出的能量(為”的代數(shù)和。即

9、H=反應物鍵能總和一生成物鍵能總和=刀E反一刀E生 常見物質(zhì)結構中所含化學鍵類別和數(shù)目： 1molP4中含有6mol P P鍵；28g晶體硅中含有 2mol Si Si鍵；12g金剛石中含有 2mol C C鍵；60g二氧化硅晶體中含有 4mol Si O鍵(5) 反應熱與物質(zhì)穩(wěn)定性的關系不同物質(zhì)的能量（即焓）是不同的，對于物質(zhì)的穩(wěn)定性而言，存在著能量越低越穩(wěn)定”的規(guī)律，因此，對于同素異形體或同分異構體之間的相互轉化，若為放熱反應，則生成物能量低，生成物穩(wěn)定；若為吸熱反應，則反應物的能量低，反應物穩(wěn)定。一、熱化學方程式的書寫與普通化學方程式相比，書寫熱化學方程式除了遵循書寫普通化學方程式外，還

10、應該注意以下幾點： 反應熱AH與測定的條件（溫度、壓強）有關，因此書寫熱化學方程式時應注明應熱AH的測定條件。若沒有注明，就默認為是在25C、101KPa條件下測定的。 反應熱AH只能寫在標有反應物和生成物狀態(tài)的化學方程式的右邊。AH為"表示放熱反應，AH為“ +表示吸熱反應。 AH的單位一般為kJ mol - 1 （kJ/mol ）。 反應物和生成物的聚集狀態(tài)不同，反應熱AH不同。因此熱化學方程式必須注明物質(zhì)的聚集狀態(tài)，固體用 “s、液體用“l(fā)、”氣體用“g”溶液用“aq等表示，只有這樣才能完整地體 現(xiàn)出熱化學方程式的意義。熱化學方程式中不標“1或“J?！?熱化學方程式中各物質(zhì)化學

11、式前面的化學計量數(shù)僅表示該物質(zhì)的物質(zhì)的量，不表示物質(zhì)的分子數(shù)或原子數(shù)，因此化學計量數(shù)可以是整數(shù)，也可以是分數(shù)。 熱化學方程式是表示反應已完成的數(shù)量。由于AH與反應完成物質(zhì)的量有關，所以方程式中化學前面的化學計量系數(shù)必須與AH相對應，如果化學計量系數(shù)加倍，那么AH也加倍。當反應逆向進行時，其反應熱與正反應的反應熱數(shù)值相等，符號相反。 在稀溶液中，酸跟堿發(fā)生中和反應生成1 mol水時的反應熱叫中和熱。書寫中和熱的化學方程式應以生成 1 mol水為基準。 反應熱可分為多種，如燃燒熱、中和熱、溶解熱等，在101Kpa時，1 mol純物質(zhì)完全燃燒生成穩(wěn)定的氧化物時所放出的熱量，叫做該物質(zhì)的燃燒熱。原電池

12、和電解池一原電池；原電池的形成條件原電池的工作原理原電池反應屬于放熱的氧化還原反應，但區(qū)別于一般的氧化還原反應的是，電子轉移不是通過氧化劑和還原劑之間的有效碰撞完成的，而是還原劑 在負極上失電子發(fā)生氧化反應，電子通過外電路輸送到正極上，氧化劑在正極上得電 子發(fā)生還原反應，從而完成還原劑和氧化劑之間電子的轉移。兩極之間溶液中離子的 定向移動和外部導線中電子的定向移動構成了閉合回路，使兩個電極反應不斷進行， 發(fā)生有序的電子轉移過程，產(chǎn)生電流，實現(xiàn)化學能向電能的轉化。從能量轉化角度看，原電池是將化學能轉化為電能的裝置；從化學反應角度看，原電池的原理是氧化還原反應中的還原劑失去的電子經(jīng)導線傳遞給氧化劑

13、，使氧化還原反應分別在兩個電極上進行。原電池的構成條件有三個：（1）電極材料由兩種金屬活動性不同的金屬或由金屬與其他導電的材料（非金 屬或某些氧化物等）組成。（2 ）兩電極必須浸泡在電解質(zhì)溶液中。（3 ）兩電極之間有導線連接，形成閉合回路。只要具備以上三個條件就可構成原電池。而化學電源因為要求可以提供持續(xù)而穩(wěn)定的電流，所以除了必須具備原電池的三個構成條件之外，還要求有自發(fā)進行的氧化 還原反應。也就是說，化學電源必須是原電池，但原電池不一定都能做化學電池。形成前提：總反應為自發(fā)的氧化還原反應電極的構成：a.活潑性不同的金屬 一鋅銅原電池，鋅作負極，銅作正極；b.金屬和非金屬（非金屬必須能導電）一

14、鋅錳干電池，鋅作負極，石墨作正極；c.金屬與化合物 一鉛蓄電池，鉛板作負極，二氧化鉛作正極；d.惰性電極 一氫氧燃料電池，電極均為鉑。電解液的選擇：電解液一般要能與負極材料發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應。原電池正負極判斷：負極發(fā)生氧化反應，失去電子；正極發(fā)生還原反應，得到電子。電子由負極流向正極，電流由正極流向負極。溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極電極反應方程式的書寫負極：活潑金屬失電子，看陽離子能否在電解液中大量存在。如果金屬陽離子不能與電解液中的離子共存，則進行進一步的反應。例：甲烷燃料電池中，電解液為KOH，負極甲烷失 8個電子生成 CO 2和 出0，但CO 2不能與 0H-共存，要進一步

15、反應 生成碳酸根。正極：當負極材料能與電解液直接反應時，溶液中的陽離子得電子。例：鋅銅原電池中，電解液為HCI，正極H+得電子生成 H2。當負極材料不能與電解液反應時，溶解在電解液中的02得電子。如果電解液呈酸性，O2+4e-+4H+=2H 2O ；如果電解液呈中性或堿性，O2+4e-+2H 2O=4OH -。特殊情況：Mg-AI-NaOH ，Al 作負極。負極：Al-3e -+4OH -=AIO+2H 2O ;正極：2H 2O+2e-=H 2 f +2OH-Cu-Al-HNO 3, Cu 作負極。注意：Fe作負極時，氧化產(chǎn)物是Fe2+而不可能是 Fe3+ ;肼（N2H4）和NH3的電池反應產(chǎn)

16、物是 H?O和N2無論是總反應，還是電極反應，都必須滿足電子守恒、電荷守恒、質(zhì)量守恒。pH變化規(guī)律電極周圍：消耗OH-（H+），則電極周圍溶液的pH減小（增大）；反應生成OH-（H+），則電極周圍溶液的pH增大（減?。?。溶液：若總反應的結果是消耗OH-（H+），則溶液的 pH減?。ㄔ龃螅?；若總反應的結果是生成 OH-（H+），則溶液的 pH增大（減小）；若總反應消耗和生成OH-（H+）的物質(zhì)的量相等，則溶液的pH由溶液的酸堿性決定，溶液呈堿性則pH增大，溶液呈酸性則 pH減小，溶液呈中性則 pH不變。原電池表示方法原電池的組成用圖示表達，未免過于麻煩。為書寫簡便，原電池的裝置常用方便 而科學的

17、符號來表示。其寫法習慣上遵循如下幾點規(guī)定：1. 一般把負極（如Zn棒與Zn2+離子溶液）寫在電池符號表示式的左邊，正極（如Cu棒與Cu 2+離子溶液）寫在電池符號表示式的右邊。2. 以化學式表示電池中各物質(zhì)的組成，溶液要標上活度或濃度（mol/L）,若為氣體物質(zhì)應注明其分壓 （Pa），還應標明當時的溫度。如不寫出，則溫度為298.15K,氣體分壓為101.325kPa,溶液濃度為 1mol/L。3. 以符號I ”表示不同物相之間的接界，用“表示鹽橋。同一相中的不同物質(zhì)之間用“隔開。4. 非金屬或氣體不導電，因此非金屬元素在不同氧化值時構成的氧化還原電對作半電池時，需外加惰性導體（如鉑或石墨等）

18、做電極導體。其中，惰性導體不參與 電極反應，只起導電（輸送或接送電子）的作用，故稱為惰性"電極。理論上，任何氧化還原反應都可以設計成原電池，例如反應：Cl 2+ 2I 2Cl +12此反應可分解為兩個半電池反應：負極：2I- 一 b+ 2e -（氧化反應）正極：C2+2e- 2CI-（還原反應）二兩類原電池吸氧腐蝕吸氧腐蝕：金屬在酸性很弱或中性溶液里，空氣里的氧氣溶解于金屬表面水膜中 而發(fā)生的電化腐蝕，叫吸氧腐蝕.例如鋼鐵在接近中性的潮濕的空氣中腐蝕屬于吸氧腐蝕，其電極反應如下：負極（Fe ）： 2Fe - 4e- = 2Fe 2+正極（C）： 2H2O + O2 + 4e = 4O

19、H -鋼鐵等金屬的電化腐蝕主要是吸氧腐蝕.吸氧腐蝕的必要條件以氧的還原反應為陰極過程的腐蝕，稱為氧還原腐蝕或吸氧腐蝕。發(fā)生吸氧腐蝕的必要條件是金屬的電位比氧還原反應的電位低：氧的陰極還原過程及其過電位吸氧腐蝕的陰極去極化劑是溶液中溶解的氧。隨著腐蝕的進行，氧不斷消耗，只 有來自空氣中的氧進行補充。因此，氧從空氣中進入溶液并遷移到陰極表面發(fā)生還原 反應，這一過程包括一系列步驟。(1) 氧穿過空氣/溶液界面進入溶液；(2 ) 在溶液對流作用下，氧遷移到陰極表面附近；(3 )在擴散層范圍內(nèi)，氧在濃度梯度作用下擴散到陰極表面；(4 ) 在陰極表面氧分子發(fā)生還原反應，也叫氧的離子化反應。吸氧腐蝕的控制過

20、程及特點金屬發(fā)生氧去極化腐蝕時，多數(shù)情況下陽極過程發(fā)生金屬活性溶解，腐蝕過程處 于陰極控制之下。氧去極化腐蝕速度主要取決于溶解氧向電極表面的傳遞速度和氧在電極表面上的放電速度。因此，可粗略地將氧去極化腐蝕分為三種情況。(1 )如果腐蝕金屬在溶液中的電位較高，腐蝕過程中氧的傳遞速度又很大，則 金屬腐蝕速度主要由氧在電極上的放電速度決定。(2 )如果腐蝕金屬在溶液中的電位非常低，不論氧的傳輸速度大小，陰極過程 將由氧去極化和氫離子去極化兩個反應共同組成。(3 )如果腐蝕金屬在溶液中的電位較低，處于活性溶解狀態(tài)，而氧的傳輸速度 又有限，則金屬腐蝕速度由氧的極限擴散電流密度決定。擴散控制的腐蝕過程中，

21、由于腐蝕速度只決定于氧的擴散速度，因而在一定范圍 內(nèi)，腐蝕電流將不受陽極極化曲線的斜率和起始電位的影響。擴散控制的腐蝕過程中，金屬中不同的陰極性雜質(zhì)或微陰極數(shù)量的增加，對腐蝕 速度的增加只起很小的作用。注意影響吸氧腐蝕的因素1. 溶解氧濃度的影響2 .溫度的影響3 .鹽濃度的影響4.溶液攪拌和流速的影響析氫腐蝕在酸性較強的溶液中發(fā)生電化腐蝕時放出氫氣，這種腐蝕叫做析氫腐蝕。在鋼鐵 制品中一般都含有碳。在潮濕空氣中，鋼鐵表面會吸附水汽而形成一層薄薄的水膜。 水膜中溶有二氧化碳后就變成一種電解質(zhì)溶液，使水里的H+增多。是就構成無數(shù)個以鐵為負極、碳為正極、酸性水膜為電解質(zhì)溶液的微小原電池。這些原電池

22、里發(fā)生的 氧化還原反應是：負極(鐵)：鐵被氧化Fe-2e -=Fe 2+;正極(碳)：溶液中的H +被還原 2H+2e-=H2 f這樣就形成無數(shù)的微小原電池。最后氫氣在碳的表面放出，鐵被腐蝕，所以叫析 氫腐蝕。這種腐蝕叫做析氫腐蝕定義金屬在酸性較強的溶液中發(fā)生電化腐蝕時放出氫氣, 析氫腐蝕。析氫腐蝕與吸氧腐蝕的比較比較項目析氫腐蝕吸氧腐蝕去極化劑性質(zhì)帶電氫離子，遷移速度和擴 散能力都很大中性氧分子，只能靠擴散和對流傳輸去極化劑濃度濃度大，酸性溶液中 H+放電中性或堿性溶液中 H2O作去極化劑 濃度不大，其溶解度通常 隨溫度升高和鹽濃度增大而減小常用原電池方程式1. C H 2S0 4Zn 原電

23、池 正極：2H + + 2e - t H2 f 負極： Zn - 2e- t Zn2+總反應式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 f2 . Cu FeCl 3C 原電池 正極： 2Fe 3+ + 2e- t 2Fe 負極：Cu - 2e- t Cu2+總反應式:2Fe3+ + Cu2Fe 2+ Cu3 鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕正極：02 + 2H2O + 4e- t 40H 負極：2Fe - 4e- t 2Fe 2+2Fe ( 0H) 2總反應式：2Fe + O2 + 2H 20 =4 氫氧燃料電池（中性介質(zhì)）正極：02 + 2H2O + 4e- t 40H 負極：2H2 - 4

24、e- t 4H +總反應式：2H 2 + 02 = 2H 205氫氧燃料電池（酸性介質(zhì)）正極：02 + 4H+ + 4e- t 2H2O 負極：2H 2 - 4e -t 4H +總反應式：2H 2 + O2 = 2H 206 氫氧燃料電池（堿性介質(zhì)）正極：。2 + 2H2O + 4e- t 40H - 負極：2H2 - 4e + 40H - t 4H 2O 總反應式：2H 2 + 02 = 2H 207 .鉛蓄電池(放電)正極(PbO 2):PbO 2 + 2e- + SO42- + 4H+ 宀 PbSO 4 + 2H?0負極(Pb) : Pb- 2e-+ (SO4)2-宀 PbSO 4總反應

25、式：Pb+PbO 2+4H + 2(S0 4)2- = 2PbSO 4 + 2H 2O8 . Al NaOH-Mg 原電池正極：6H 2O + 6e- t 3H2 f + 6OH -負極：2AI - 6e- + 8OH - t 2AIO 2- + 4H 2O總反應式：2AI+2OH -+2H 2O=2AIO 2- + 3H2 f9 . CH4燃料電池(堿性介質(zhì))正極：2O2 + 4H2O + 8e- t 8OH -負極：CH 4 -8e- + 10OH- t (CO3)2- + 7H2O總反應式： CH4 + 2O2 + 2OH - = (CO 3)2- + 3H2O10 .熔融碳酸鹽燃料電池

26、(Li 2CO 3和NazCO 3熔融鹽作電解液，CO作燃料)：正極：。2 + 2CO 2 + 4e- t 2(CO 3)2-(持續(xù)補充 CO2 氣體)負極：2CO + 2(CO 3)2- - 4e- t 4CO 2總反應式：2CO + O2 = 2CO 211 .銀鋅紐扣電池(堿性介質(zhì))正極(Ag 2O) : Ag2O + H2O + 2e- t 2Ag + 2OH -負極(Zn) : Zn + 2OH- -2e- t ZnO + H2O總反應式： Zn + Ag 2O = ZnO + 2Ag生活中常見的原電池常用原電池有鋅一錳干電池、鋅一汞電池、鋅一銀扣式電池及鋰電池等。1鋅-錳干電池：鋅

27、-錳電池具有原材料來源豐富、工藝簡單，價格便宜、使用 方便等優(yōu)點，成為人們使用最多、最廣泛的電池品種。鋅一錳電池以鋅為負極，以二 氧化錳為正極。按照基本結構，鋅一錳電池可制成圓筒形、扣式和扁形，扁形電池不 能單個使用，可組合疊層電池(組)。按照所用電解液的差別將鋅一錳電池分為三個 類型：(1) 銨型鋅錳電池：電解質(zhì)以氯化銨為主，含少量氯化鋅?？傠姵胤磻篫n+2NH 4CI+2MnO 2=Zn(NH 3)2Ca+2MnO(OH)(2) 鋅型鋅-錳電池：又稱高功率鋅-錳電池，電解質(zhì)為氯化鋅，具有防漏性能好，能大功率放電及能量密度較高等優(yōu)點，是鋅一錳電池的第二代產(chǎn)品，20世紀70年代初首先由德國推

28、出。與銨型電池相比鋅型電池長時間放電不產(chǎn)生水，因此電池不易漏液?？傠姵胤磻?長時間放電)：2 2ZnO 4H 2O+2Mn 3O4Zn+2Z n(OH)CI+6 MnO (OH)=Z nCI（3）堿性鋅錳電池：這是鋅錳電池的第三代產(chǎn)品，具有大功率放電性能好、能量密度高和低溫性能好等優(yōu)點?？傠姵胤磻篫n+2H 2O+2MnO 2=2MnO（OH）+Zn（OH）2鋅一錳電池額定開路電壓為1.5V，實際開路電壓1.5 1.8V ，其工作電壓與放電負荷有關，負荷越重或放電電阻越小，閉路電壓越低。用于手電筒照明時，典型終 止電壓為 0.9V，某些收音機允許電壓降至0.75V。2 鋰原電池：又稱鋰電池，

29、是以金屬鋰為負極的電池總稱。鋰的電極電勢最負相對分子質(zhì)量最小，導電性良好，可制成一系列貯存壽命長，工作溫度范圍寬的高能電池。根據(jù)電解液和正極物質(zhì)的物理狀態(tài)，鋰電池有三種不同的類型，即：固體 正極一有機電解質(zhì)電池、液體正極一液體電解質(zhì)電池、固體正極一固體電解質(zhì)電池。Li （CF）n 的開路電壓為3.3V，比能量為 480Wh L-1，工作溫度在 -5570 C間，在20 C下可貯存 10年之久！它們都是近年來研制的新產(chǎn)品，目前主要用于軍事、空間 技術等特殊領域，在心臟起搏器等微、小功率場合也有應用。二電解池電解原理1、電解和電解池：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極上引起氧化還原反應的過程叫 做

30、電解。把電能轉變?yōu)榛瘜W能的裝置叫做電解池或電解槽。例：CuCl2 Cu + Cl2 f2、電解池的組成： 有兩個電極插入電解質(zhì)溶液（或熔融狀態(tài)的電解質(zhì)）中。兩極連外接直流電源。3、離子的放電順序： 陰離子失去電子而陽離子得到電子的過程叫放電。電解電解質(zhì)溶液時，在陰陽兩極上首先發(fā)生放電反應的離子分別是溶液里最容易放電的陽離子和最容易放電的 陰離子。（1）陽極：（還原性強的先放電）惰性電極（Pt、Au、石墨、鈦等） 時：>SO42>F活動順序：S2 >I >Br>Cl >OH （水）>NO3活性電極時：電極本身溶解放電。（2）陰極：（氧化性強的先放電）發(fā)生

31、反應的是溶液中的陽離子。>Pb2+>Fe2+> >Na+>Ca 2+ > K +陽離無論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應， 子在陰極上的放電順序是：Ag+>Hg2+>Cu2+>H+ （水）4、電解規(guī)律：（惰性電極）卩日極（陰離子放電）無氧覩根 A OFT A 含重醜根陰極（陽離子啟電）不活潑金屬陽離子> 活潑金屬陽離子（1）電解電解質(zhì)：陽離子和陰離子放電能力均強于水電離出H+和OH 。如無氧酸和不活潑金屬的無氧酸鹽。 HCI （aq）)2Cl2e= CSf2H + + 2e= H2f 電解H2f + CI陽極（Cl > O

32、H 陰極（H +）總方程式2HCl CuCl2 (aq)陽極(CI>OH ) 2CI2e= CRf陰極（Cu2+> H+） Cu2+ + 2e= Cu電解總方程式CuCl2=Cu + Cl2 f（2） 電解水：陽離子和陰離子放電能力均弱于水電離出和OH如含氧酸、強堿、 活潑金屬的含氧酸鹽。 H2SO4（ aq）陽極（SO42v OH）4OH 4e= 2H?O+ O2 f 陰極（H +）2H + + 2e= H2T電解總方程式2出02H?f + O2T NaOH （aq）陽極（OH）4OH 4e= 2H2O+ O2T陰極：（Na + < H += 2H + + 2e= H2f電

33、解總方程式2出02H?f + O2T Na2SO4 （aq）陽極（SO42 < OH = 4OH 4e = 2H2O + O2f陰極：（Na + < H + = 2H + + 2e= H2 f電解總方程式2出02H?f + O2f（3） 電解水和電解質(zhì)：陽離子放電能力強于水電離出H+，陰離子放電能力弱于水電離出OH，如活潑金屬的無氧酸鹽；陽離子放電能力弱于水電離出H + ,陰離子放電能力強于水電離出OH，如不活潑金屬的含氧酸鹽。 NaCl （aq）陽極（C>OH）2Cl2e= CSf陰極：（Na + < H += 2H + + 2e= H2f電解總方程式 2NaCl +

34、 2H2O2NaOH + H2 f+ CI2 f CuSO4 （aq）陽極（SO42 < OH = 4OH 4e = 2H2O + O2 f陰極（Cu2 > H ） Cu2 + 2e = Cu電解總方程式 2CuSO4 + 2H 2O2Cu + 2H 2SO4+。2 f【歸納總結】（1）電解的四種類型（惰性電極）：類型電實例電呻對 象PH電解 質(zhì)鞭 度電幀g mat陰:4H*+4e=2H2 t陽:4OH- 4e=O2忖2日刃水増堆大水誡噌大WK水噌大Mb*盛型電鮮血的盟子在兩根破電電解質(zhì)増降低加氯化氫増加無水氯 化啊生魁陽極；陰富子敵電H2+«氯化訥電解質(zhì) +*増障低扣氫

35、猶氫觸6產(chǎn)： 02+ffi陰極：陽苗子啟電+*障低加氨化鋼加氯化銀（2）電解質(zhì)溶液濃度復原：加入物質(zhì)與電解產(chǎn)物的反應必須符合電解方程式生成物的 化學計量數(shù)。（3）電解時pH的變化：電極區(qū)域：陰極 H+放電產(chǎn)生H2,破壞水的電離平衡云集 0H，陰極區(qū)域pH變大；陽 極0H放電產(chǎn)生02，破壞水的電離平衡云集 H +，陽極區(qū)域pH變小。電解質(zhì)溶液：電解過程中，既產(chǎn)生 H2,又產(chǎn)生02,則原溶液呈酸性的 pH變小，原溶 液呈堿性的pH變大，原溶液呈中性的 pH不變（濃度變大）；電解過程中，無H2和。2產(chǎn)生，pH幾乎不變。如電解 CuCS溶液（CuCS溶液由于Cu2+水解顯酸性），一旦 CuCl2全部

36、電解完，pH值會變大，成中性溶液。電解過程中，只產(chǎn)生H2, pH變大。電解過程中，只產(chǎn)生。2, pH變小。（4） 電極方程式的書寫：先看電極；再將溶液中的離子放電順序排隊，依次放電； 注意要遵循電荷守恒，電子得失的數(shù)目要相等。（二）電解原理的應用1、銅的電解精煉 2+2、陽極（粗銅棒）：Cu 2e = Cu+ 陰極（精銅棒）：Cu + 2e = Cu電解質(zhì)溶液：含銅離子的可溶性電解質(zhì)分析：因為粗銅中含有金、銀、鋅、鐵、鎳等雜質(zhì)，電解時，比銅活潑的鋅、鐵、鎳會在陽極放電形成陽離子進入溶液中，Zn 2e = Zn2+、Fe 2e = Fe2+、Ni 2e =Ni2+, Fe2+、Zn2+、Ni2+

37、不會在陰極析出，最終留存溶液中，所以電解質(zhì)溶液的濃度、質(zhì)量、pH均會改變。還原性比銅差的銀、金等不能失去電子，它們以單質(zhì)的形式沉積在電解槽溶液中，成為陽極泥。陽極泥可再用于提煉金、銀等貴重金屬。2、電鍍陽極（鍍層金屬）： Cu 2e = Cu2+陰極（鍍件）：Cu" + 2e = Cu電鍍液：含鍍層金屬的電解質(zhì)麗 KTl|_|z*rni1-T卜CaSQ分析：因為由得失電子數(shù)目守恒可知，陽極放電形成的Cu2+離子和陰極Cu2 +離子放電的量相等，所以電解質(zhì)溶液的濃度、質(zhì)量、pH均不會改變。（1）電鍍是電解的應用。電鍍是以鍍層金屬為陽極，待鍍金屬制品為陰極，含鍍層金 屬離子為電鍍液。（2

38、）電鍍過程的特點：犧牲陽極；電鍍液的濃度（嚴格說是鍍層金屬離子的濃度）保持不變；在電鍍的條件下，水電離產(chǎn)生的H+、OH 一般不放電。電解飽和食鹽水氯堿工業(yè)氯堿工業(yè)所得的 NaOH、Cl 2、H2都是重要的化工生產(chǎn)原料，進一步加工可得多種化 工產(chǎn)品，涉及多種化工行業(yè)，如：有機合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、造紙、紡織等，與人們的生活息 息相關。+t土 f NaOHStNa'CTOH*T帕啖靱精制飽和NaCL&0含少量IMOH陽極：石墨或金屬鈦 2C1 2e= Cl2f 陰極：鐵網(wǎng)2H + + 2e= H2f電解質(zhì)溶液：飽和食鹽水電解總方程式：2NaCl + 2H2O2NaOH + H2T+ C

39、bf分析：在飽和食鹽水中接通直流電源后，溶液中帶負電的 0H 和Cl向陽極移動，由于Cl比0H 容易失去電子，在陽極被氧化成氯原子，氯原子結合成氯分子放出；溶液中帶正 電的Na+和H +向陰極移動，由于 H+比Na+容易失去電子，在陰極被還原成氫原子，氫原子 結合成氫分子放出；在陰極上得到NaOH。（1）飽和食鹽水的精制：原因：除去NaCl中的M g CI2、Na2SO4等雜質(zhì)，防止生成氫氧化鎂沉淀影響 溶液的導電性，防止氯化鈉中混有硫酸鈉影響燒堿的質(zhì)量。試劑加入的順序：先加過量的BaCl2和過量的NaOH（順序可換），再加入過量的Na2CO3, 過濾，加鹽酸調(diào)節(jié) pH為7。（2）隔膜的作用：

40、防止氫氣和氯氣混合發(fā)生爆炸；防止氯氣和氫氧化鈉反應影響燒堿的質(zhì)量。4、電解法冶煉活潑金屬：(1) 電解熔融的氯化鈉制金屬鈉：電解2NaCI (熔融)2Na + Cbf(2) 電解熔融的氯化鎂制金屬鎂：電解MgCl2 (熔融)Mg + Cl2f(3) 電解熔融的氧化鋁制金屬鋁：電解2AI 2。3 (熔融)4AI + 302 f分析：在金屬活動順序表中 K、Ca、Na、Mg、Al等金屬的還原性很強，這些金屬都很 容易失電子，因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來，只能用電解其化合物熔融狀態(tài)方法來冶煉。注意：電解熔融NaCI和飽和NaCI溶液的區(qū)別；不能用 MgO替代MgCI 2的原因；

41、不能用 AICI 3替代AI2O3的原因。三原電池、電解池和電鍍池的比較,! 電 用電X裝 -的 理嘩 再金 用層裝置a FeC 甘C6 Fe代威a#=機直應叫|5刊酬制Z%: 衛(wèi)腳還B1號LM電ESf煜典型例題分析例1、下圖中x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)a極板質(zhì)量增加，b極板處有無色無臭氣體放出，符合這一情況的是（）a極板b極板x電極Z溶液A鋅石墨負極CuSO4B石墨石墨負極NaOHC銀鐵正極AgNO 3D銅石墨負極CuCl2分析：通電后a極板增重，表明溶液中金屬陽離子在a極板上放電，發(fā)生還原反應析出了金屬單質(zhì)，因此可確定a極板是電解池的陰極， 與它相連接的直流電源的 x極是負極。

42、選 項C中x極為正極，故 C不正確。A中電解液為CuSO4溶液，陰極a板上析出Cu而增重， 陽極b板上由于OH離子放電而放出無色無臭的 02,故A正確。B中電解液為NaOH溶液， 通電后陰極a上應放出H2, a極板不會增重，故 B不正確。D中電解液為CuC"溶液，陰極 a板上因析出Cu而增重，但陽板b板上因C離子放電，放出黃綠色有刺激性氣味的C12,故D不正確。答案為 A。例2、高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn ( OH ) 2+2Fe ( OH )3+4KOH下列敘述不正確

43、的是A、 放電時負極反應為：Zn 2e_ +20H_ = Zn （OH ） 2 2 B、 充電時陽極反應為：Fe （OH） 3 3e + 5 OH = FeO4 + 4H2OC、放電時每轉移 3 mol電子，正極有1mol K2FeO4被氧化D、放電時正極附近溶液的堿性增強分析：A是關于負極反應式的判斷，判斷的要點是：抓住總方程式中“放電”是原電池、“充電”是電解池的規(guī)律，再分析清楚價態(tài)的變化趨勢，從而快速準確的判斷，A是正確的。B是充電時的陽極方程式， 首先判斷應該從右向左，再判斷陽極應該是失去電子，就應該是元素化合價升高的元素所在的化合物參加反應，然后注重電子、電荷以及元素三個守恒，B正確

44、；C主要是分析原總方程式即可，應該是1mol K 2FeO4被還原，而不是氧化。 D選項中關于放電時正極附近的溶液狀況，主要是分析正極參加反應的物質(zhì)以及其電極反應式即可， 本答案是正確的。答案選 Co例5、通以相等的電量，分別電解等濃度的硝酸銀和硝酸亞汞（亞汞的化合價為+1價）溶液，若被還原的硝酸銀和硝酸亞汞的物質(zhì)的量之比n （硝酸銀）：n （硝酸亞汞）=2 : 1,則下列表述正確的是（）A、 在兩個陰極上得到的銀和汞的物質(zhì)的量之比n （Ag ）： n （ Hg） =2 : 1B、在兩個陽極上得到的產(chǎn)物的物質(zhì)的量不相等C、硝酸亞汞的分子式為 HgNO3D、硝酸亞汞的分子式為 Hg2 （ NO

45、3）2分析：通以相等的電量即是通過相同的電子數(shù)，銀和亞汞都是+1價，因此，得到的單質(zhì)銀和汞的物質(zhì)的量也應相等；又因電解的n （硝酸銀）：n （硝酸亞汞）=2 : 1，硝酸銀的化學式為AgNO3,故硝酸亞汞的化學式不可能為HgNO3,只能為Hg? （ NO3） 2。答案為D。例6、下圖中電極a、b分別為Ag電極和Pt電極，電極c、d都是石墨電極。通電一段時 間后，只在c、d兩極上共收集到336mL （標準狀態(tài)）氣體?；卮穑海?）直流電源中，M為極。（2） Pt電極上生成的物質(zhì)是 ，其質(zhì)量為 go（3） 電源輸出的電子，其物質(zhì)的量與電極b、c、d分別生成的物質(zhì)的物質(zhì)的量之比為：2 : : : 。（

46、4） AgNO 3溶液的濃度（填增大、減小或不變。下同） , AgNO 3溶液的 pH, H2SO4溶液的濃度 , H2SO4溶液的pH。（5）若H2SO4溶液的質(zhì)量分數(shù)由 5.00%變?yōu)?.02%,則原有5.00%的H2SO4溶液為多 少go分析：電解5.00%的稀H2SO4,實際上是電解其中的水。因此在該電解池的陰極產(chǎn)生 H2,陽極產(chǎn)生。2,且V （ H2）： V （。2）=2: 1。據(jù)此可確定d極為陰極，則電源的 N極為 負極，M 極為正極。在 336mL 氣體中，V （出）=2/3 x 336ml=224ml，為 0.01mol, V （O2） =1/3 x 336ml=112ml，為

47、0.005mol。說明電路上有 0.02mol電子，因此在 b極（Pt、陰極） 產(chǎn)生：0.02X 108=2.16g ,即 0.02mol 的 Ag。貝U n （e）: n （Ag ） : n （O2）: n （ H2）=0.02 : 0.02 : 0.005 : 0.01=4 : 4： 1 : 2。由 Ag （陽）電極、Pt （陰）電極和 AgNO 3溶液組成 的電鍍池，在通電一定時間后，在Pt電極上放電所消耗溶液中Ag+離子的物質(zhì)的量，等于Ag電極被還原給溶液補充的Ag+離子的物質(zhì)的量，因此AgNO 3不變，溶液的pH也不變。電解5.00%的H2SO4溶液，由于其中的水發(fā)生電解，因此H2S

48、O4增大，由于H+增大，故溶液的pH減小。設原5.00%的H2SO4溶液為xg ,電解時消耗水0.01 X 18= 0.18g ,則： 5.00%x =5.02%（x-0.18 ），解得：x = 45.18g。答案：（1）正（2） Ag、2.16 （3） 2 : 1/2 : 1;不變、不變、增大、減小；（5） 45.18。例1 . （1993年上海高考化學題）有 A、B C、D四種金屬，將A與B用導線聯(lián)結起來， 浸入電解質(zhì)溶液中，B不易被腐蝕；將 A D分別投入到等濃度的鹽酸中， D比A反應劇烈； 將銅浸入B的鹽溶液中無明顯變化； 將銅浸入C的鹽溶液中，有金屬C析出。據(jù)此可推知它 們的金屬活動

49、性由強到弱的順序為（）A. D> C> A> B B . D> A> B> CC. D> B> A> C D . B> A> D> C解析：根據(jù)原電池原理，較活潑金屬作負極，較不活潑金屬作正極，B不易被腐蝕，說明B為正極，金屬活動性 A> B。另可比較出金屬活動性D> A, B> G故答案為B項。2.比較反應速率例2. （2000年北京春季高考化學題）100mL濃度為2 mol L-1的鹽酸跟過量的鋅片反應，為加快反應速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用的方法是（）A. 加入適量的6mol L-1的鹽酸B

50、. 加入數(shù)滴氯化銅溶液C. 加入適量蒸餾水D. 加入適量的氯化鈉溶液解析：向溶液中再加入鹽酸，H的物質(zhì)的量增加，生成 H2的總量也增加，A錯。加入氯化銅后，鋅置換出的少量銅附在鋅片上，形成了原電池反應，反應速率加快，又鋅是過量的，生成H的總量決定于鹽酸的量，故B正確。向原溶液中加入水或氯化鈉溶液都引起溶液中H濃度的下降，反應速率變慢，故C D都不正確。本題答案為 B項。3書寫電極反應式、總反應式例3.（2000年全國高考理綜題）熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li 2CCO和NqCO的熔融鹽 混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃氣，空氣與 CO的混合氣體為 陰極助燃氣，制得在 650

51、 C下工作的燃料電池，完成有關的電池反應式：陽極反應式：2CO+2CO-4e = 4CO陰極反應式：電池總反應式：。解析：作為燃料電池，總的效果就是把燃料進行燃燒。本題中CO為還原劑，空氣中 02為氧化劑，電池總反應式為：2CO+（2=2CO。用總反應式減去電池負極（即題目指的陽極）反應式，就可得到電池正極（即題目指的陰極）反應式：Q+2CO+4e-= 2CQ2-。4.分析電極反應例4. （ 1999年全國高考化學題） 氫鎳電池是近年開發(fā)出來的可充電電池，它可以取代會產(chǎn)生污染的銅鎳電池。氫鎳電池的總反應式是：（1/2）H 2+NiO（OH）.殳更、Ni（OH）2根據(jù)此反應式判斷下列敘述中正確的

52、是（）A. 電池放電時，電池負極周圍溶液的pH不斷增大B. 電池放電時，鎳元素被氧化C. 電池充電時，氫元素被還原D .電池放電時，H2是負極解析：電池的充、放電互為相反的過程，放電時是原電池反應，充電時是電解池反應。根據(jù)氫鎳電池放電時的總反應式可知，電解質(zhì)溶液只能是強堿性溶液，不能是強酸性溶液， 因為在強酸性溶液中 NiO（OH）和Ni（OH） 2都會溶解。這樣可寫出負極反應式：H+2OH-2e -=2H2Q H2為負極，附近的pH應下降。放電時鎳元素由 +3價變?yōu)?2價，被還原，充電時氫元 素由+1價變?yōu)?價，被還原。故答案為 C、D項。例5.（ 2000年全國高考理綜題）鋼鐵發(fā)生電化學腐

53、蝕時，負極發(fā)生的反應（）+ -A. 2H +2e = H22HO+O+4e = 4OHC. Fe-2e-=Fe2+D . 4OH+4e=2H2O+O解析：鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生電化學腐蝕時，負極為鐵，正極為碳，電解質(zhì)溶液為溶有Q或CQ等氣體的水膜。當水膜呈弱酸性或中性時發(fā)生吸氧腐蝕，負極反應為： Fe-2e-=F,，正極反應為：2H2O+Q+4e-= 4OH ;當水膜呈酸性時發(fā)生析氫腐蝕，負極反應 為：Fe-2e-=Fe，正極反應為：2H+2e=H。鋼鐵的電化學腐蝕以吸氧腐蝕為主。故答案 為C項。5判斷原電池的電極例6.（ 2001年廣東高考化學題）鎳鎘（Ni-Cd ）可充電電池在現(xiàn)代生活中有

54、廣泛應用，宀越*皿尸心宀卞+卄一CdCOHJi+WOHh事學Cd+2NiO（OH>2H2O匕的充放電反應按下式進仃：由此可知，該電池放電時的負極材料是（）A. Cd（OH）2 B . Ni（OH） 2C. Cd D . NiO（OH）解析：此電池放電時為原電池反應，所列反應由右向左進行，Cd元素由0價變?yōu)?2價,失去電子，被氧化，故 Cd是電池的負極反應材料。本題答案為C項。例7. （ 2001年上海高考化學題） 銅片和鋅片用導線連接后插入稀硫酸中，鋅片是（）A.陰極B 正極C 陽極D 負極解析：銅片和鋅片用導線連接后插入稀硫酸中形成了原電池，由于金屬活動性Zn> Cu,故Zn為負極。答案為D項。6原電池原理的綜合應用例8.（2004年天津高考理綜題）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