[中學(xué)教育]2009年電化學(xué)知識規(guī)律總結(jié)

1、.電化學(xué)知識規(guī)律總結(jié)【知識要點】一、原電池、電解池、電鍍池的比較原電池電解池電鍍池定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置形成條件活潑性不同的兩電極電解質(zhì)溶液形成閉合回路兩電極接直流電源兩電極插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負極電鍍液必須含有鍍層金屬的離子電極名稱負極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬（或能導(dǎo)電的非金屬）陽極：與電源正極相連陰極：與電源負極相連名稱同電解，但有限制條件。陽極：必須是鍍層金屬陰極：鍍件電極反應(yīng)負極：氧化反應(yīng)、金屬失電子正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子陽極：氧化反應(yīng)、溶液中的陰

2、離子失電子，或電極金屬失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子陽極：金屬電極失電子陰極：電鍍液中的陽離子得電子1、原電池、電解池、電鍍池判斷規(guī)律若無外電源，可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件判定，主要思路是三“看” 先看電極：兩種活潑性不同的金屬(或其中一種非金屬導(dǎo)體)作電極 再看溶液：在電解質(zhì)溶液中能自發(fā)地發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 后看回路：用導(dǎo)線連接的兩電極與 電解質(zhì)溶液接觸并形成閉合回路。若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池，當陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬離子相同則為電鍍池；若為無明顯外接電源的串聯(lián)電路，則應(yīng)利用題中信息找出能發(fā)生自發(fā)氧化還原反應(yīng)的裝置為原電池。2、

3、構(gòu)成原電池的類型（1）活潑性不同的導(dǎo)電材料：a. 在金屬金屬構(gòu)成的原電池中，相對活潑的金屬作負極，被氧化，生成金屬陽離子；相對不活潑的金屬作正極，溶液中的陽離子被還原（一般被還原為單質(zhì)）。如電極反應(yīng)：負極：正極：b. 在金屬非金屬構(gòu)成的原電池中，非金屬電極（如石墨），一般只起導(dǎo)電作用，故作正極，金屬電極作負極，如電極反應(yīng)：負極：正極：c. 在金屬金屬氧化物構(gòu)成的原電池中，金屬氧化物中的金屬元素已是最高（或較高）價態(tài)，難被氧化，故作正極，并直接參與還原反應(yīng)，金屬電極作為負極，如（銀鋅鈕扣電池）：負極：正極：d. 用兩個惰性電極作為載體的燃料電池，通有還原性氣體的電極作為負極，通有氧化性氣體的電極

4、作為正極。如氫氧燃料電池。其電極為可吸附氣體的惰性電極，如鉑電極，活性炭等，兩極分別通入和，以的溶液為電解質(zhì)溶液：負極：正極：總反應(yīng)：3、化學(xué)電源（1）干電池 電極反應(yīng)式為：正極（石墨）2NH42e2NH3H2 負極（鋅筒）Zn2e Zn2總反應(yīng)式為：2NH4 Zn2NH3H2Zn2（2）鉛蓄電池電極反應(yīng)式為：正極PbO24HSO422ePbSO42H2O 負極PbSO422ePbSO4總反應(yīng)式為： PbO2 Pb2H2SO42PbSO42H2O（3）鋰電池電極反應(yīng)式為：正極I22e2I負極2Li2e2Li總反應(yīng)式為：I22Li2LiI（4）燃料電池：以氫氧燃料電池為例總反應(yīng)式為：2H2O22

5、H2O注意：電極反應(yīng)分別在負極和正極進行的氧化和還原反應(yīng)叫做電極反應(yīng)。電池反應(yīng)電極反應(yīng)的總反應(yīng)叫做總電池反應(yīng)或電池反應(yīng)。書寫時，將兩個電極反應(yīng)式相加，消去得失電子，即得。書寫電極反應(yīng)時，要確定正負極，弄清正負極上的反應(yīng)，保證原子守恒、電荷守恒和不忽視介質(zhì)參與反應(yīng)，弱電解質(zhì)、氣體、或難溶物以分子形式表示，其余以離子符號表示舉例：原電池（）CH4|KOH（aq）|O2（）負極CH410OH8eCO327H2O正極2O24H2O8e 8OH原電池總反應(yīng)CH42O22OHCO323H2O4、金屬的腐蝕和防護（1）金屬的腐蝕：分化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕兩種 化學(xué)腐蝕 電化學(xué)腐蝕含義金屬或合金直接與具有腐蝕性

6、的物質(zhì)接觸發(fā)生氧化還原反應(yīng)而消耗的過程不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生原電池反應(yīng)而消耗的過程電子得失金屬直接把電子轉(zhuǎn)移給有氧化性的物質(zhì)其中的活潑金屬將電子間接轉(zhuǎn)移給氧化性較強的物質(zhì)電流無電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生腐蝕現(xiàn)象金屬被氧化損耗其中較活潑的金屬被氧化損耗實例金屬與O2、Cl2等物質(zhì)直接反應(yīng)鋼鐵在潮濕的空氣中被腐蝕（2）鋼鐵的電化腐蝕原理鋼鐵在干燥空氣中長時間不易腐蝕，但在潮濕的空氣里易被腐蝕。原因是，鋼鐵表面會吸附一層水膜，這層水膜中含有少量的H、OH，還溶解了少量的CO2、O2等，即在鋼鐵表面形成了一層電解質(zhì)溶液，構(gòu)成了原電池吸氧腐蝕：負極：2Fe4e2Fe2 正極：2H2OO24e4O

7、H（此時電解質(zhì)溶液酸性較弱、中性、或堿性）總反應(yīng)：2H2OO22Fe 2Fe(OH)2在空氣中 4 Fe（OH）22H2OO24 Fe（OH）3，F(xiàn)e（OH）3失水而成鐵銹Fe2O3·xH2O析氫腐蝕：負極：Fe2e Fe2 正極：2H+2eH2 （此時電解質(zhì)溶液酸性較強） 總反應(yīng)：2HFeFe2 H2注意：一般情況下，以吸氧腐蝕為主。吸氧腐蝕和析氫腐蝕的主要區(qū)別在于正極反應(yīng)。（3）金屬的防護：金屬的腐蝕主要是電化學(xué)腐蝕中的吸氧腐蝕，只要減少形成原電池3條件中的一個，就可防止原電池反應(yīng)的發(fā)生。內(nèi)因改變金屬內(nèi)部結(jié)構(gòu)。外因采用適當方法將金屬與介質(zhì)（主要指電解質(zhì)溶液）隔離，如噴漆、涂油、電

8、鍍、表面鈍化等。電化學(xué)保護法：如船體外殼嵌鋅，將鋼鐵外殼與鋅人為的構(gòu)成原電池，腐蝕鋅，保護船體。或外加電源，使被保護的金屬與電源的負極相連，成為陰極而被保護。2、 電極產(chǎn)物的判斷規(guī)律總結(jié) 離子的放電順序與金屬或非金屬的活潑性有關(guān)，金屬越活潑，其陽離子在電極上得電子被還原就越困難；非金屬越活潑，其陰離子在電極上失電子被氧化也越困難（符合正易逆難規(guī)律）。1、陰極：(陰極電極材料的本身受到保護，不參與反應(yīng))應(yīng)是溶液中較易得電子的陽離子在陰極上得電子而被還原，陽離子在陰極的放電（即離子的氧化性）順序： 。當此放電順序適用于陽離子濃度相差不大時，順序要有相應(yīng)的變動(當溶液中H+只來自于水電離時，H+的放

9、電順序介于A13+和Zn2+之間)。 2、陽極：如果用惰性電極(如Pt、Au、石墨等)做陽極，則溶液中較易失電子的陰離子在陽極上失電子而被氧化。如果用活潑金屬做陽極，則陽極依金屬活潑性強弱的順序本身失電子被氧化成為陽離子進入溶液，陰離子在陽極的放電（即離子的還原性）順序： 含氧酸根離子3、用惰性電極電解電解質(zhì)溶液的反應(yīng)規(guī)律及溶液的變化 惰性電極的材料通常是石墨（C）或鉑（Pt），因其性質(zhì)非常穩(wěn)定，很難失去電子，因此本身不參與電極反應(yīng)。如何準確地寫出用惰性電極電解電解質(zhì)溶液時的反應(yīng)方程式并判斷溶液的變化呢？可以按離子的放電順序?qū)⑺械年帯㈥栯x子分為四個部分： 這樣很容易得出以下規(guī)律：電解質(zhì)電解類

10、型電極反應(yīng)特點實例電解物質(zhì)電解質(zhì)溶液濃度pH變化電解質(zhì)溶液復(fù)原I、IV離子組成電解水型陰極：陽極：NaOH水增大增大水H2SO4水增大減小水Na2SO4水增大不變水II、III離子組成電解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小增大HClCuCl2電解質(zhì)減小CuCl2I、III離子組成放H2生堿型陰極：H2O放H2生堿陽極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大HClII、IV離子組成放O2生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽極：H2O放O2生酸CuSO4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小CuO 實際上I、IV中的離子（除、）在水溶液中一般不考慮放電，因為水電離出的、的放電

11、能力比它們強。溶液的復(fù)原就按溶液“少啥補啥”，如用惰性電極電解溶液時兩極分別產(chǎn)生、，則Ag與O的物質(zhì)的量之比為2：1，所以加入可使溶液復(fù)原。三、用惰性電極電解鹽AmBn溶液的有關(guān)計算時常用的關(guān)系式1、認識“荷”平使者H2O維護溶液中的“荷”平 當只有An+放電時，水向溶液中補充同量的H+： An+ nH+ 當只有Bm-放電時，水向溶液中補充同量的OH-： Bm- mOH- 當An+、Bm-都放電時，水分子不管“閑事” 當An+、Bm-都不放電時，水分子電離出的H+、OH-分別在陰陽極放電n42、常用于計算的兩個關(guān)系式（1） 當只有An+放電時，An+ nH+ nH2O O2 關(guān)系式意義為：1個

12、An+在陰極放電生成A單質(zhì)，則溶液中由水補充n個H+（另n個OH-在陽極放電生成n/4個O2分子），同時消耗n個水分子，并在陽極產(chǎn)生n/4個O2分子（陰陽兩極轉(zhuǎn)移電子的數(shù)量相等，An+ n e n/4 O2）。m2（2） 當只有Bm-放電時 ，Bm- mOH- mH2O H2 關(guān)系式意義為：1個Bm-在陽極放電生成B單質(zhì)，則溶液中由水補充m個OH-（另m個H+在陰極放電生成m/2 個H2分子），同時消耗m個水分子，并在陽極產(chǎn)生m/2個H2分子（陰陽兩極轉(zhuǎn)移電子的數(shù)量相等，Bm- -m e m/2 H2）?？傊悍治鲭娊鈶?yīng)用的主要方法思路通電前：電解質(zhì)溶液的電離過程(包括電解質(zhì)和水的電離)離子移

13、向：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極 放電 陽極：金屬陽極S2+IBrClOHNOSO42F。能力 陰極：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+P b2+Sn2+Fe2+Zn2+H+Al3+通電后 Mg2+Na+Ca2+K+。電極反應(yīng)：電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式電解 兩極現(xiàn)象、水的電離平衡 結(jié)果 離子濃度、溶液酸堿性、PH值變化等四、工業(yè)運用1、氯堿工業(yè)原料的應(yīng)用 A、粗鹽的成分：泥沙、Ca2+、Mg2+、SO42B、雜質(zhì)的危害：生成沉淀損壞離子交換膜：得到的產(chǎn)品不純。C、除雜試劑：a、BaCl2 b、NaOH c、Na2CO3 d、HCl D、試劑加入順序：abc過濾d或acb過濾d或bac過濾d反應(yīng)原

14、理：2NaCl+2H2O =2NaOH+H2+Cl2電極名稱與材料：陰極(碳棒)、陽極(鐵棒)電解電極反應(yīng)：陰極(還原反應(yīng))2H+2e=H2 陽極(氧化反應(yīng))2Cl+2e=Cl2電解離子方程式：2Cl+2H2O 2OH+ H2+ Cl2化學(xué)方程式：2NaCl+2H2O 2NaOH + H2+ Cl2 陰極區(qū) 陽極區(qū)立式隔膜電解槽（市售消毒器原理）2、電鍍：運用于電解精煉銅或鐵表面鍍銅、鋅等電鍍的目的：使金屬增強抗腐蝕能力，增加美觀和表面硬度。因此鍍層金屬通常是一些在空氣或溶液里不易起變化的金屬(如鉻、鋅、鎳、銀)和合金(銅錫合金、銅鋅合金等)。陽極：鍍層金屬； 陰極：被鍍金屬； 電解質(zhì)：含陽極材料的金屬離子鹽溶液電解前后電鍍液的含量不變。3、銅的電解精煉用粗銅做陽極，純銅片做陰極，硫酸銅溶液做電解液。反應(yīng)為：陰極Cu22eCu 陽極Cu2eCu2在陽極上，比銅活潑的雜質(zhì)金屬也失去電子Zn2eZn2 Ni2eNi2。但比銅活動性弱的金屬（金、銀等）沉積在陽極泥中。4、蓄電池：蓄電池是原電池和電解池在生活中的綜合應(yīng)用。蓄電池的放電過程相當于原電池，負極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；蓄電池的充電過程相當于電解池，放電時的正極變?yōu)殡娊獬氐年枠O，與外電源正極相連，負極變?yōu)殛帢O