高中化學(xué)知識(shí)點(diǎn)——原電池和電解池

1、原 電 池 和電 解 池1.原電池和電解池的比較:裝置原電池電解池實(shí)例原理使氧化還原反應(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?的裝置叫做原電池。使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、 陽(yáng)兩極引起 氧化還原反應(yīng)的過(guò)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。形成條件電極：兩種不同的導(dǎo)體相連； 電解質(zhì)溶液：能與電極反應(yīng)。電源；電極（惰性或非惰性）；電解質(zhì)（水溶液或熔化態(tài)）。反應(yīng)類型自發(fā)的氧化還原反應(yīng)非自發(fā)的氧化還原反應(yīng).II電極名稱由電極本身性質(zhì)決定：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。由外電源決定：陽(yáng)極：連電源的正極；陰極：連電源的負(fù)極；電極反應(yīng)負(fù)極：

2、Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）正極：2H+ +2e-=H2 T （還原反應(yīng)）陰極：Cu2+2e- = Cu（還原反應(yīng)）陽(yáng)極：2Cl-2e-=C12T（氧化反應(yīng)）電子流向負(fù)極正極電源負(fù)極-陰極；陽(yáng)極-電源正極電流方向正極負(fù)極電源正極-陽(yáng)極；陰極-電源負(fù)極能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能-電能電能-化學(xué)能應(yīng)用抗金屬的電化腐蝕； 實(shí)用電池。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）。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(yīng)屬于放熱的氧化還原反應(yīng)，但區(qū)別于一般的氧化還原反應(yīng)的是，電 子轉(zhuǎn)移不是通過(guò)氧化劑和還原劑之間的有效碰撞完成的，而是還原劑在負(fù)極上失電子發(fā)生

3、氧化反應(yīng)， 電子通過(guò)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(yīng)，從而完成還原劑和氧化劑之間 電子的轉(zhuǎn)移。兩極之間溶液中離子的定向移動(dòng)和外部導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)構(gòu)成了閉合回路，使兩個(gè) 電極反應(yīng)不斷進(jìn)行，發(fā)生有序的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程，產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。從能量轉(zhuǎn)化角度看，原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置；從化學(xué)反應(yīng)角度看，原電池的原理是 氧化還原反應(yīng)中的還原劑失去的電子經(jīng)導(dǎo)線傳遞給氧化劑，使氧化還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行。原電池的構(gòu)成條件有三個(gè)：（1）電極材料由兩種金屬活動(dòng)性不同的金屬或由金屬與其他導(dǎo)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

4、)兩電極之間有導(dǎo)線連接，形成閉合回路。只要具備以上三個(gè)條件就可構(gòu)成原電池。而化學(xué)電源因?yàn)橐罂梢蕴峁┏掷m(xù)而穩(wěn)定的電流，所以 除了必須具備原電池的三個(gè)構(gòu)成條件之外，還要求有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。也就是說(shuō)，化學(xué)電源 必須是原電池，但原電池不一定都能做化學(xué)電池。形成前提：總反應(yīng)為自發(fā)的氧化還原反應(yīng)電極的構(gòu)成：a.活潑性不同的金屬一鋅銅原電池，鋅作負(fù)極，銅作正極；b.金屬和非金屬(非金屬必須能導(dǎo)電)一鋅鎰干電池，鋅作負(fù)極，石墨作正極；c.金屬與化合物 一鉛蓄電池，鉛板作負(fù)極，二氧化鉛作正極；d.惰性電極 一氫氧燃料電池，電極均為粕。電解液的選擇：電解液一般要能與負(fù)極材料發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。原電池

5、正負(fù)極判斷：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，失去電子；正極發(fā)生還原反應(yīng)，得到電子。電子由負(fù)極流向正極，電流由正極流向負(fù)極。溶液中，陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極電極反應(yīng)方程式的書寫負(fù)極：活潑金屬失電子，看陽(yáng)離子能否在電解液中大量存在。如果金屬陽(yáng)離子不能與電解液中的離子共存，則進(jìn)行進(jìn)一步的反應(yīng)。例：甲烷燃料電池中，電解液為KOH ,負(fù)極甲烷失 8個(gè)電子生成 CO2和H2O ,但CO2不能與 OH-共存，要進(jìn)一步反應(yīng)生成碳酸根。正極：當(dāng)負(fù)極材料能與電解液直接反應(yīng)時(shí)，溶液中的陽(yáng)離子得電子。例：鋅銅原電池中，電解液為HCl ,正極H+得電子生成 H2 o當(dāng)負(fù)極材料不能與電解液反應(yīng)時(shí)，溶解在電解液中的O2得電子。如果

6、電解液呈酸性，O2+4e-+4H+=2H2O ;如果電解液呈中性或堿性，O2+4e-+2H2O=4OH- 。特殊ff況：Mg-Al-NaOH , Al 作負(fù)極。負(fù)極： Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O;正極：2H2O+2e-=H2 T +2OH-Cu-Al-HNO3 , Cu 作負(fù)極。注意：Fe作負(fù)極時(shí)，氧化產(chǎn)物是Fe2+而不可能是 Fe3+ ;腫(N2H4 )和NH3的電池反應(yīng)產(chǎn)物是H2O和N2無(wú)論是總反應(yīng)，還是電極反應(yīng)，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(yīng)生成OH-(H+),則電極周圍溶液的p

7、H增大(減小)。溶液：若總反應(yīng)的2果是消耗OH-(H+)，則溶液的 pH減小(增大)；若總反應(yīng)的結(jié)果是生成OH-(H+),則溶液的 pH增大(減小)；若總反應(yīng)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(dá)，未免過(guò)于麻煩。為書寫簡(jiǎn)便，原電池的裝置常用方便而科學(xué)的符號(hào)來(lái) 表示。其寫法習(xí)慣上遵循如下幾點(diǎn)規(guī)定：1 . 一般把負(fù)極(如 Zn棒與Zn2+離子溶液)寫在電池符號(hào)表示式的左邊，正極(如Cu棒與Cu2+離子溶液)寫在電池符號(hào)表示式的右邊。2 .以化學(xué)式表示電池中各物質(zhì)

8、的組成，溶液要標(biāo)上活度或濃度(mol/L )，若為氣體物質(zhì)應(yīng)注明其分壓(Pa),還應(yīng)標(biāo)明當(dāng)時(shí)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(hào)?！北硎静煌锵嘀g的接界，用“援示鹽橋。同一相中的不同物質(zhì)之間用“，隔開。4 .非金屬或氣體不導(dǎo)電，因此非金屬元素在不同氧化值時(shí)構(gòu)成的氧化還原電對(duì)作半電池時(shí)，需 外加惰性導(dǎo)體(如鉗或石墨等)做電極導(dǎo)體。其中，惰性導(dǎo)體不參與電極反應(yīng)，只起導(dǎo)電(輸送或接 送電子)的作用，故稱為 惰性”電極。按上述規(guī)定，Cu -Zn原電池可用如下電池符號(hào)表示：(-)Zn(s) I Zn2+ (C) | Cu2+

9、(C) I Cu(s) (+)理論上，任何氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計(jì)成原電池，例如反應(yīng)：Cl2+ 2I- 2Cl - +I2此反應(yīng)可分解為兩個(gè)半電池反應(yīng)：負(fù)極：2I- - I2+ 2e -(氧化反應(yīng))正松 C2+2e- - 2Cl -(還原反應(yīng))-:該原電池的符號(hào)為： (-)Pt I I2(s) I I- (C) | C- (C) I C2(PCL2) I Pt ( + )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(yīng)如下：負(fù)極(Fe) : 2Fe - 4e =

10、2Fe2+正極(C) : 2H2O + O2 + 4e = 4OH-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(yīng)為陰極過(guò)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(yīng)的電位低：氧的陰極還原過(guò)程及其過(guò)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(jìn)行，氧不斷消耗，只有來(lái)自空氣中的 氧進(jìn)行補(bǔ)充。因此，氧從空氣中進(jìn)入溶液并遷移到陰極表面發(fā)生還原反應(yīng)，這一過(guò)程包括一系列步驟。(1) 氧穿過(guò)空氣/溶液界面進(jìn)入溶液；(2) 在溶液對(duì)流作用下，氧遷移到陰極表面附近；(3 ) 在擴(kuò)散層范圍內(nèi)，氧在濃度梯度作用下擴(kuò)散到陰極表面；(4) 在陰極

11、表面氧分子發(fā)生還原反應(yīng)，也叫氧的離子化反應(yīng)。吸氧腐蝕的控制過(guò)程及特點(diǎn)金屬發(fā)生氧去極化腐蝕時(shí),多數(shù)情況下陽(yáng)極過(guò)程發(fā)生金屬活性溶解,腐蝕過(guò)程處于陰極控制之下O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(guò)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(guò)程將由氧去極化和 氫離子去極化兩個(gè)反應(yīng)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

12、度由氧的極限擴(kuò)散電流密度決定。擴(kuò)散控制的腐蝕過(guò)程中，由于腐蝕速度只決定于氧的擴(kuò)散速度，因而在一定范圍內(nèi)，腐蝕電流將 不受陽(yáng)極極化曲線的斜率和起始電位的影響。擴(kuò)散控制的腐蝕過(guò)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(duì)腐蝕速度的增加只起 很小的作用。解題過(guò)程 一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陰極控制原因主要是活化極化：=2.3RT lgiC/i ° / a nF主要是濃差極化：=2.3RT/nFlg(1-iC/iL)陰極反應(yīng)產(chǎn)物 以氫氣泡逸出，電極表面溶液得到附加攪拌 產(chǎn)物OH只能靠擴(kuò)散或遷移離開，無(wú)氣泡逸出，得

13、不到附加攪拌析氫腐蝕在酸性較強(qiáng)的溶液中發(fā)生電化腐蝕時(shí)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(huì)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(gòu)成無(wú)數(shù)個(gè)以鐵為負(fù)極、碳為正極、酸性水膜為電解質(zhì)溶液的微小原電池。 這些原電池里發(fā)生的氧化還原反應(yīng)是：負(fù)極(鐵)：鐵被氧化 Fe-2e=Fe2+ ；正極(碳)溶液中的 H+被還原 2H+2e=H2這樣就形成無(wú)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。析氫腐蝕定義金屬在酸性較強(qiáng)的溶液中發(fā)生電化腐蝕時(shí)放出氫氣，這種腐蝕叫做析氫腐蝕。析氫腐蝕與吸氧

14、腐蝕的比較比較項(xiàng)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(kuò) 散能力都很大中性氧分子，只能靠擴(kuò)散和對(duì)流傳輸去極化劑濃度濃度大，酸，性溶液中 H+放中性或堿性溶液中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 . CuH2SO4Zn原電池正極： 2H+ + 2e- - H2T負(fù)極： Zn - 2e- f Zn2+總反應(yīng)式：Zn + 2H+ = Zn2+ + H2T2 . Cu-FeCl3 C 原電池正極：2Fe3+ + 2e- - 2Fe2+負(fù)極： Cu - 2e- f Cu2+總反應(yīng)式：2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+3

15、 .鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕正極：O2 + 2H2O + 4e- f 4OH -負(fù)極：2Fe - 4e- - 2Fe2+總反應(yīng)式：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe （ OH）24 .氫氧燃料電池（中性介質(zhì)）正極：O2 + 2H2O + 4e- f 4OH -負(fù)極：2H2 - 4e- - 4H+總反應(yīng)式：2H2 + O2 = 2H2O5 .氫氧燃料電池（酸性介質(zhì)）正極：O2 + 4H+ + 4e- - 2H2O負(fù)極：2H2 - 4e- - 4H+總反應(yīng)式：2H2 + O2 = 2H2O6 .氫氧燃料電池（堿性介質(zhì)）正極：O2 + 2H2O + 4e- f 4OH -負(fù)極：2H2

16、- 4e- + 4OH- - 4H2O總反應(yīng)式：2H2 + O2 = 2H2O7 .鉛蓄電池（放電）正極（PbO2）:PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ - PbSO4 + 2H2O負(fù)極（Pb） : Pb- 2e-+ （SO4）2- f PbSO4總反應(yīng)式：Pb+PbO2+4H+ 2（SO4）2-= 2PbSO4 + 2H2O8 . Al NaO+Mg 原電池正極：6H2O + 6e- - 3H2T + 6OH-負(fù)極：2Al - 6e- + 8OH- - 2AlO2 - + 4H2O總反應(yīng)式：2Al+2OH-+2H2O=2AlO2-+ 3H2T9 . CH4燃料電池（堿性介質(zhì)）正

17、極：2O2 + 4H2O + 8e- - 80H -負(fù)極：CH4 -8e- + 10OH- - (CO3)2 - + 7H2O總反應(yīng)式：CH4 + 202 + 20H- = (CO3)2- + 3H2O10 .熔融碳酸鹽燃料電池(Li2CO3 和Na2CO3 熔融鹽作電解液，C0作燃料)：正極：02 + 2CO2 + 4e- - 2(CO3)2 -(持續(xù)補(bǔ)充 C02 氣體)負(fù)極：2C0 + 2(CO3)2- 4e- - 4CO2總反應(yīng)式：2C0 + 02 = 2CO211 .銀鋅紐扣電池(堿性介質(zhì))正極(Ag20): Ag20 + H20 + 2e- - 2Ag + 20H -負(fù)極(Zn) :

18、 Zn + 20H- -2e- - ZnO + H20 總反應(yīng)式：Zn + Ag20 = ZnO + 2Ag常見的原電池常用原電池有鋅一鎰干電池、鋅一汞電池、鋅一銀扣式電池及鋰電池等。1鋅-鎰干電池：鋅-鎰電池具有原材料來(lái)源豐富、工藝簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜、使用方便等優(yōu)點(diǎn)，成 為人們使用最多、最廣泛的電池品種。鋅-鎰電池以鋅為負(fù)極，以二氧化鎰為正極。按照基本結(jié)構(gòu)， 鋅-鎰電池可制成圓筒形、扣式和扁形，扁形電池不能單個(gè)使用，可組合疊層電池(組)。按照所用 電解液的差別將鋅一鎰電池分為三個(gè)類型：(1)鏤型鋅-鎰電池：電解質(zhì)以氯化鏤為主，含少量氯化鋅。電池符號(hào)：(-) Zn NH4C1- ZnCl2 MnO

19、2 (+)總電池反應(yīng)：Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH)(2)鋅型鋅-鎰電池：又稱高功率鋅-鎰電池，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(diǎn)，是鋅鎰電池的第二代產(chǎn)品，20世紀(jì)70年代初首先由德國(guó)推出。與鏤型電池相比鋅型電池長(zhǎng)時(shí)間放電不產(chǎn)生水，因此電池不易漏液。電池符號(hào)：(-)Zn ZnCl2 MnO2 (+)總電池反應(yīng)(長(zhǎng)時(shí)間放電)：Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnC 122ZnO- 4H2O+2Mn3O4(3)堿性鋅-鎰電池：這是鋅-鎰電池的第三代產(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(diǎn)。電池符號(hào)

20、：(-)Zn KOH MnO2 (+)總電池反應(yīng)：Zn+2H2O+2MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2鋅一鎰電池額定開路電壓為1.5V ,實(shí)際開路電壓 1.5 1.8V ,其工作電壓與放電負(fù)荷有關(guān)，負(fù)荷越重或放電電阻越小，閉路電壓越低。用于手電筒照明時(shí)，典型終止電壓為0.9V ,某些收音機(jī)允許電壓降至 0.75V。2.鋰原電池：又稱鋰電池，是以金屬鋰為負(fù)極的電池總稱。鋰的電極電勢(shì)最負(fù)相對(duì)分子質(zhì) 量最小，導(dǎo)電性良好，可制成一系列貯存壽命長(zhǎng)，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(jī)電解質(zhì)電池、液體正極一液體電解質(zhì)電池、固體正極

21、一固體電解質(zhì)電池。Li (CF)n的開路電壓為3.3V ,比能量為 480W h 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(lái)研制的新產(chǎn)品，目前主要用于軍事、空 間技術(shù)等特殊領(lǐng)域，在心臟起搏器等微、小功率場(chǎng)合也有應(yīng)用。二電解池電解原理1、電解和電解池：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極上引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫做電解。把電能轉(zhuǎn) 變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。電解CuCl2 =Cu+C12T2、電解池的組成：有兩個(gè)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(yáng)離子得到電子的過(guò)程叫放電。電解電解

22、質(zhì)溶液時(shí)，在陰陽(yáng)兩極上首先發(fā)生放電反應(yīng)的離子分別是溶液里最容易放電的陽(yáng)離子和最容易放電的陰離子。（1）陽(yáng)極：（還原性強(qiáng)的先放電）惰性電極（Pt、Au、石墨、鈦等） 時(shí)：S2 >I >Br >C1 >OH （水）>NO3 >SO42 >F活性電極時(shí)：電極本身溶解放電。（2）陰極：（氧化性強(qiáng)的先放電）無(wú)論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。陽(yáng)離子在陰極上的放電順序是：Ag+>Hg2+>Cu2+>H+ （水）>Pb2+>Fe2，- >Na+>Ca 2+ > K +4、電解規(guī)律：（

23、惰性電極）（1）電解電解質(zhì)：陽(yáng)離子和陰離子放電能力均強(qiáng)于水電離出H+和OH o如無(wú)氧酸和不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽。 HC1 （aq）陽(yáng)極（C1>OH ） 2C1 2e =C12f陰極（H+）2H +2e =H2 f電解總方程式2HC1H2? + Cl 2 TCuC12 （aq）陽(yáng)極（C1>OH ） 2C1 2e =C12f陰極（Cu2+ > H+）Cu2+ + 2e = Cu電解總方程式CuC12Cu+ C12 T（2）電解水：陽(yáng)離子和陰離子放電能力均弱于水電離出H+和OH o如含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸鹽。H2SO4 （aq）陽(yáng)極（SO42 V OH = 4OH 4e =

24、2H2O+ O2 f陰極（H+）2H +2e =H2f電解總方程式2H2O2H2 T + O2 TNaOH （aq）陽(yáng)極（OH ） 4OH 4e =2H2O+O2 f陰極：（Na < H = 2H +2e =H2f電解總方程式2H2O2H2 T + O2 TNa2SO4 （aq）陽(yáng)極（SO42 V OH = 4OH 4e = 2H2O+ O2 f陰極：（Na < H =2H+ + 2e = H2 f電解總方程式2H2O2H 2 T + O2 T（3）電解水和電解質(zhì)：陽(yáng)離子放電能力強(qiáng)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(wú)氧酸鹽；陽(yáng)離子放電能力弱于水電離出

25、H + ,陰離子放電能力強(qiáng)于水電離出 OH ,如不活潑金屬的含氧酸鹽。NaCl （aq）陽(yáng)極（Cl >OH ） 2Cl 2e =Cl2?陰極：（Na < H = 2H +2e =H2t 電解總方程式2NaCl + 2H2O2NaOH + H2 T + Cl2 TCuSO4 （aq）陽(yáng)極（SO42 V OH = 4OH 4e = 2H2O+ O2 T陰極（Cu2+ > H+）Cu2+ + 2e = Cu電解總方程式2CuS04+ 2H 2O2Cu + 2H 2SO4+ 02 T【歸納總結(jié)】（1）電解的四種類型（惰性電極）：- '（2）電解質(zhì)溶液濃度復(fù)原：加入物質(zhì)與電解產(chǎn)

26、物的反應(yīng)必須符合電解方程式生成物的化學(xué)計(jì)量數(shù)。（3）電解時(shí)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OH，陰極區(qū)域pH變大；陽(yáng)極 OH-放電產(chǎn)生。2,破壞水的電離平衡云集H+,陽(yáng)極區(qū)域pH變小。電解質(zhì)溶液：電解過(guò)程中，既產(chǎn)生H2,又產(chǎn)生。2,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(guò)程中，無(wú)H2和O2產(chǎn)生，pH幾乎不變。如電解 CuCl2溶液（CuCl2溶液由于Cu2+水解顯酸性），一旦 CuCl2全部電解完，pH值會(huì)變大，成中性溶液。電解過(guò)程中， 只產(chǎn)生H2, pH變大。電解過(guò)程中，只產(chǎn)生O2, pH變小。（4）電

27、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(duì)，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(yīng)用1、銅的電解精煉2、陽(yáng)極（粗銅棒）：Cu - 2e = Cu2+陰極（精銅棒）：Cu2+ + 2e =Cu電解質(zhì)溶液：含銅離子的可溶性電解質(zhì)分析：因?yàn)榇帚~中含有金、銀、鋅、鐵、銀等雜質(zhì)，電解時(shí)，比銅活潑的鋅、鐵、銀會(huì)在陽(yáng)極放電形成 陽(yáng)離子進(jìn)入溶液中， Zn -2e = Zn2+、Fe-2e = Fe2+、Ni -2e =Ni2+, Fe2+、Zn2+、Ni2+ 不會(huì)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(huì)改變。還原性比銅差的銀、金等不能失去

28、電子，它們以單質(zhì)的形式沉積在電解槽溶液中，成為陽(yáng)極泥。陽(yáng)極泥可再用于提煉金、銀等貴重金屬。2、電鍍陽(yáng)極（鍍層金屬）： Cu-2e =Cu2+陰極（鍍件）：Cu2+ + 2e = Cu電鍍液：含鍍層金屬的電解質(zhì)分析：因?yàn)橛傻檬щ娮訑?shù)目守恒可知，陽(yáng)極放電形成的Cu2+離子和陰極Cu型離子放電的量相等，所以電解質(zhì)溶液的濃度、質(zhì)量、pH均不會(huì)改變。（1）電鍍是電解的應(yīng)用。電鍍是以鍍層金屬為陽(yáng)極，待鍍金屬制品為陰極，含鍍層金屬離子為電鍍液。（2）電鍍過(guò)程的特點(diǎn)：犧牲陽(yáng)極；電鍍液的濃度（嚴(yán)格說(shuō)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

29、業(yè)所得的 NaOH、Cl 2、H2都是重要的化工生產(chǎn)原料，進(jìn)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(jī)合成、醫(yī)藥、農(nóng)藥、造紙、紡織等，與人們的生活息息相關(guān)。陽(yáng)極：石墨或金屬鈦2c一2e=Cl2 T陰極：鐵網(wǎng)2H+ + 2e=H2T電解質(zhì)溶液：飽和食鹽水電解總方程式：2NaCl +2H2O2NaOH + H2? + Cl2T分析：在飽和食鹽水中接通直流電源后， 溶液中帶負(fù)電的 OH一和C向陽(yáng)極移動(dòng)，由于C廠比OH一容易失 去電子，在陽(yáng)極被氧化成氯原子，氯原子結(jié)合成氯分子放出；溶液中帶正電的Na+和H+向陰極移動(dòng)，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(jié)合成氫分

30、子放出；在陰極上得到NaOHo(1)飽和食鹽水的精制：原因：除去 NaCl中的MgC& Na2SO4等雜質(zhì)，防止生成氫氧化鎂沉淀影響溶液的導(dǎo)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(guò)量的BaCl2和過(guò)量的NaOH (順序可換)，再加入過(guò)量的Na2CO3,過(guò)濾，加鹽酸調(diào)節(jié)pH為7。(2)隔膜的作用：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(yīng)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2NaCl (熔融)2Na + C12T(2)電解熔融的氯化鎂制金屬鎂： 電解MgCl 2 (熔融)Mg + C12T(3)電解熔融的氧化鋁制

31、金屬鋁：電解2A1 2O3 (熔融)4Al + 302 T分析：在金屬活動(dòng)順序表中K、Ca、Na、Mg、Al等金屬的還原性很強(qiáng)，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(lái)，只能用電解其化合物熔融狀態(tài)方法來(lái)冶煉。注意：電解熔融NaCl和飽和NaCl溶液的區(qū)別；不能用 MgO替彳MgCl 2的原因；不能用 A1C1 3替彳AI2O3的 原因。三原電池、電解池和電鍍池的比較典型例題分析例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(wú)色無(wú)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(fù)極CuSO4B石墨石墨負(fù)極NaOHC銀

32、鐵正極AgNO 3D銅石墨負(fù)極CuCl2分析：通電后a極板增重，表明溶液中金屬陽(yáng)離子在a極板上放電，發(fā)生還原反應(yīng)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(fù)極。選項(xiàng)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(yáng)極b板上由于0H離子放電而放出無(wú)色無(wú)臭的 。2, 故A正確。B中電解液為NaOH溶液，通電后陰極 a上應(yīng)放出H2, a極板不會(huì)增重，故 B不正確。D中電解 液為CuCl2溶液，陰極a板上因析出Cu而增重，但陽(yáng)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

33、充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為 3Zn+2K 2FeO4+8H2。'充電3Zn (OH) 2+2Fe (OH) 3+4KOH 下列敘述不正確的是A、放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：Zn-2e +2OH = Zn (OH) 22B、充電時(shí)陽(yáng)極反應(yīng)為：Fe (OH) 33e + 5 OH = FeO 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。 + 4H2OC、放電時(shí)每轉(zhuǎn)移 3 mol電子，正極有 1mol K 2FeO4被氧化D、放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)分析：A

34、是關(guān)于負(fù)極反應(yīng)式的判斷，判斷的要點(diǎn)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(jià)態(tài)的變化趨勢(shì)，從而快速準(zhǔn)確的判斷，A是正確的。B是充電時(shí)的陽(yáng)極方程式，首先判斷應(yīng)該從右向左，再判斷陽(yáng)極應(yīng)該是失去電子，就應(yīng)該是元素化合價(jià)升高的元素所在的化合物參加反 應(yīng)，然后注重電子、電荷以及元素三個(gè)守恒，B正確；C主要是分析原總方程式即可，應(yīng)該是1mol K 2FeO4被還原，而不是氧化。D選項(xiàng)中關(guān)于放電時(shí)正極附近的溶液狀況，主要是分析正極參加反應(yīng)的物質(zhì)以及其電極反應(yīng)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(jià)為+1價(jià))溶液，

35、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(gè)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(gè)陽(yáng)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 HgNO 3D、硝酸亞汞的分子式為 Hg2 (NO3) 2分析：通以相等的電量即是通過(guò)相同的電子數(shù)，銀和亞汞都是+1價(jià)，因此，得到的單質(zhì)銀和汞的物質(zhì)的量也應(yīng)相等；又因電解的 n (硝酸銀)：n (硝酸亞汞)=2 ： 1,硝酸銀的化學(xué)式為 AgNO 3,故硝酸亞汞的化 學(xué)式不可能為HgNO 3,只能為Hg2 (NO3) 2。答案為D。例6

36、、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(shí)間后，只在c、d兩極上共收集到 336mL (標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài))氣體。回答：(1)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 : : _1 .確定金屬活動(dòng)性順序例1.有A、B、C、D四種金屬，將 A與B用導(dǎo)線聯(lián)結(jié)起來(lái)，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(yīng)劇烈；將銅浸入 B的鹽溶液中無(wú)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(dòng)性由強(qiáng)到弱的順序?yàn)?/p>

37、（）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(fù)極，較不活潑金屬作正極，B不易被腐蝕，說(shuō)明 B為正極，金屬活動(dòng)性A>B。另可比較出金屬活動(dòng)性D>A, B>G故答案為B項(xiàng)。2 .比較反應(yīng)速率例2. 100mL濃度為2 mol L-1的鹽酸跟過(guò)量的鋅片反應(yīng)，為加快反應(yīng)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8 .加入數(shù)滴氯化銅溶液C.加入適量蒸鐳水D.加入適量的氯化鈉溶液

38、解析：向溶液中再加入鹽酸，H+的物質(zhì)的量增加，生成 H的總量也增加，A錯(cuò)。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(yīng)，反應(yīng)速率加快，又鋅是過(guò)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(yīng)速率變慢，故 C D都不正確本題答案為B項(xiàng)。9 .書寫電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式Li 2CO和NaCO的熔融鹽混合物作電解650 c下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池CO為還原劑，空氣中 O2為氧化劑，電池總例3.熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用 質(zhì)，Cg陽(yáng)極燃?xì)?，空氣與 CO的混合氣體為陰極助燃?xì)?，制得在反?yīng)式：陽(yáng)極反應(yīng)式：2

39、CO+2CO-4e-= 4CO陰極反應(yīng)式：,電池總反應(yīng)式： 。解析：作為燃料電池，總的效果就是把燃料進(jìn)行燃燒。本題中 反應(yīng)式為：2CO+O=2CO。用總反應(yīng)式減去電池負(fù)極（即題目指的陽(yáng)極）反應(yīng)式，就可得到電池正極（即題目 指的陰極）反應(yīng)式：O+2CO+4e= 2CO32-10 .分析電極反應(yīng)例4.氫銀電池是近年開發(fā)出來(lái)的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生污染的銅銀電池。氫銀電池的總反應(yīng)式是：（1/2）H 2+NiO（OH） .故電 Ni（OH） 2充至根據(jù)此反應(yīng)式判斷下列敘述中正確的是（）A.電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大11 電池放電時(shí)，銀元素被氧化C.電池充電時(shí)，氫元素被還原D.電池

40、放電時(shí)，H2是負(fù)極解析：電池的充、放電互為相反的過(guò)程，放電時(shí)是原電池反應(yīng)，充電時(shí)是電解池反應(yīng)。根據(jù)氫銀電池放電時(shí)的總反應(yīng)式可知，電解質(zhì)溶液只能是強(qiáng)堿性溶液，不能是強(qiáng)酸性溶液，因?yàn)樵趶?qiáng)酸性溶液中NiO(OH)和Ni(OH)2都會(huì)溶解。這樣可寫出負(fù)極反應(yīng)式：H2+2OH-2e - = 2HO, H為負(fù)極，附近的pH應(yīng)下降。放電時(shí)銀元素由+3價(jià)變?yōu)?2價(jià)，被還原，充電時(shí)氫元素由+1價(jià)變?yōu)?價(jià)，被還原。故答案為 C、D項(xiàng)。例5.鋼鐵發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)()A. 2H+2e-=H2B . 2H2O+O+4e= 4OHC. Fe-2e-=Fe2+D . 4OH+4e-=2H2O+O解析：鋼鐵在

41、潮濕的空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，負(fù)極為鐵，正極為碳，電解質(zhì)溶液為溶有?；駽O等氣體的水膜。當(dāng)水膜呈弱酸性或中性時(shí)發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為：Fe-2e-=Fe2+,正極反應(yīng)為：2H2O+O+4e=4OH；當(dāng)水膜呈酸性時(shí)發(fā)生析氫腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為：Fe-2e-=Fe2+,正極反應(yīng)為：2H+2e=H2。鋼鐵的電化學(xué)腐蝕以吸氧腐蝕為主。故答案為C項(xiàng)。5 .判斷原電池的電極例6.銀鎘(Ni-Cd )可充電電池在現(xiàn)代生活中有廣泛應(yīng)用，它的充放電反應(yīng)按下式進(jìn)行：CK0H方十 2NK0H方 毒襄 Cd+2NiQ(0H)MHQ由此可知，該電池放電時(shí)的負(fù)極材料是()A. Cd(OH)2 B . Ni(OH) 2C.

42、Cd D . NiO(OH)解析：此電池放電時(shí)為原電池反應(yīng)，所列反應(yīng)由右向左進(jìn)行，Cd元素由0價(jià)變?yōu)?2價(jià)，失去電子，被氧化，故Cd是電池的負(fù)極反應(yīng)材料。本題答案為C項(xiàng)。例7.銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，鋅片是()A.陰極B .正極C .陽(yáng)極D .負(fù)極解析：銅片和鋅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中形成了原電池，由于金屬活動(dòng)性Zn>Cu,故Zn為負(fù)極。答案為D項(xiàng)。U6 .原電池原理的綜合應(yīng)用例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+OTC.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源D.氫

43、氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置解析：分析氫氧燃料電池原理示意圖，可知 a極為負(fù)極，其電極反應(yīng)為： 2H2-4e-=4H+, b極為正極，其 電極反應(yīng)為：O+2H2O+4e=4OH,電池總反應(yīng)式為： 2H2+Q=2H2。H為還原劑，O2為氧化劑，入、O2不需全部 儲(chǔ)藏在電池內(nèi)。故答案為 B項(xiàng)。例9.堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅一鎰堿性電池以氫氧化鉀溶液 為電解液，電池總反應(yīng)式為:Zn(s)+2MnO2(s)+H 2。(1)Zn(0H)2(s)+Mn 2Q(s)下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是().電池工作時(shí)，鋅失去電子.電池正極的電極反應(yīng)式為：

44、2MnO(s)+H 2O(1)+2e - = MnQ(s)+2OH - (aq).電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極Zn(s)+2OH-(aq)-2e.外電路中每通過(guò) O.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g解析： 該電池的電解液為 KO的液，結(jié)合總反應(yīng)式可寫出負(fù)極反應(yīng)式:Zn(0H)2(s),用總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式，可得到正極反應(yīng)式:Zn為負(fù)極，失去電子，電子由負(fù)極通過(guò)外電路流向正極。2MnO(s)+H 2O+2e - = Mr2C3(s)+2OH-(aq) °1molZn失去2mol電子，外電路中每通過(guò)O.2mol電1.AC.原電池正極和電解池陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)原電池負(fù)

45、極和電解池陽(yáng)極所發(fā)生的反應(yīng)2、A.B.C.D.3.關(guān)于原電池和電解池的敘述正確的是原電池失去電子的電極稱為陰極電解池的陽(yáng)極、原電池的負(fù)極都發(fā)生氧化反應(yīng)/原電池的兩極，一定要由活動(dòng)性不同的兩種金屬組成電解時(shí)電解池的陽(yáng)極-定是陰離子放電J用石墨作電極，電解 1 mol L下列物質(zhì)的溶液，溶液的B .原電池正極和電解池陰極所發(fā)生的D .原電池負(fù)極和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng) )A.HCl.NaOH C . NaSOpH呆持不變的是().NaCl子，Zn的質(zhì)量理論上減小 6.5g。故答案為C項(xiàng)。在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是4.A.B.C.D.5、鋅作陽(yáng)極，鍍件作陰極

46、, 鉗作陰極，鍍件作陽(yáng)極, 鐵作陽(yáng)極，鍍件作陰極; 鋅用陰極，鍍件作陽(yáng)極,溶液中含有鋅離子 溶液中含有鋅離子 溶液中含有亞鐵離子 溶液中含有鋅離子氫鎮(zhèn)電池是近年開發(fā)出來(lái)的可充電電池，它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的鎘銀電池。氫銀電池的總反應(yīng)式是2A.B.NiO(OH)方商 Ni(OH) 2根據(jù)此反應(yīng)式判斷，下列敘述中正確的是:C.電池放電時(shí),電池放電時(shí),電池充電時(shí),電池負(fù)極周圍溶液的銀元素被氧化氫元素被還原pH值不斷增大.電池放電時(shí)，H2是負(fù)極6.銀鋅電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的充電和放電過(guò)程可以表示為2Ag+Zn(OH)2在鐵制品上鍍上一定厚度的鋅層，以下設(shè)計(jì)方案正確的是放電.j AgO+Z

47、n+HO,在此電池放電時(shí)，負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是A. Ag7 .用惰性電極電解M勺相對(duì)原子質(zhì)量是22.4axA. b B.Zn(OH)2M(NO) x的水溶液,()11.2axb C.C . Ag2O 當(dāng)陰極上增重56axb8 . 100 mL濃度為 2 mol的方法是 L的鹽酸跟過(guò)量的鋅片反應(yīng), )D. Znag時(shí)，在陽(yáng)極上同時(shí)產(chǎn)生D.2.5axbb L氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，從而可知為加快反應(yīng)速率，又不影響生成氫氣的總量，可采用 、一 一一一1一-A.加入適量的6 mol - L的鹽酸B.加入數(shù)滴氯化銅溶液C.加入適量蒸鐳水D.加入適量的氯化鈉溶液9.下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述不正確的是（）A.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出