高中化學(xué)原電池和電解池-精講課件

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上 高中化學(xué)原電池和電解池原電池和電解池1原電池和電解池的比較：裝置原電池電解池實例原理使氧化還原反應(yīng)中電子作定向移動，從而形成電流。這種把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。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)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：陽極：連電源的正極；陰極：連電源的

2、負(fù)極；電極反應(yīng)負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反應(yīng)）正極：2H+2e-=H2（還原反應(yīng)）陰極：Cu2+ +2e- = Cu （還原反應(yīng)）陽極：2Cl-2e-=Cl2 （氧化反應(yīng)）電子流向負(fù)極正極電源負(fù)極陰極；陽極電源正極電流方向正極負(fù)極電源正極陽極；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（一）原電池的形成條件原電池的工作原理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)生氧化反

3、應(yīng)，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(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和外部導(dǎo)線中電子的定向移動構(gòu)成了閉合回路，使兩個電極反應(yīng)不斷進行，發(fā)生有序的電子轉(zhuǎn)移過程，產(chǎn)生電流，實現(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)分別在兩個電極上進行。 原電池的構(gòu)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(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）兩

4、電極之間有導(dǎo)線連接，形成閉合回路。 只要具備以上三個條件就可構(gòu)成原電池。而化學(xué)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(gòu)成條件之外，還要求有自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)。也就是說，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）鋅錳干電池，鋅作負(fù)極，石墨作正極；c.金屬與化合物鉛蓄電池，鉛板作負(fù)極，二氧化鉛作正極；d.惰性電極氫氧燃料電池，電極均為鉑。 電解液的選擇：電解液一般要能與負(fù)極材料發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。 原電池正負(fù)極判

5、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，陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極 （二）電極反應(yīng)方程式的書寫負(fù)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(yīng)。例：甲烷燃料電池中，電解液為KOH，負(fù)極甲烷失8個電子生成CO2和H2O，但CO2不能與OH¯共存，要進一步反應(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，溶液中的陽離子得電子。例：鋅銅原電池中，電解液為HCl，正極H+得電子生成H2。當(dāng)負(fù)極材料不能與電解液反應(yīng)時，溶解在電解液中的O2得電子。如

6、果電解液呈酸性，O2+4e¯+4H=2H2O；如果電解液呈中性或堿性，O2+4e¯+2H2O=4OH¯。 特殊情況:Mg-Al-NaOH，Al作負(fù)極。負(fù)極：Al-3e¯+4OH¯=AlO2-+2H2O；正極：2H2O+2e¯=H2+2OH¯ Cu-Al-HNO3，Cu作負(fù)極。 注意：Fe作負(fù)極時，氧化產(chǎn)物是Fe2+而不可能是Fe3+；肼（N2H4）和NH3的電池反應(yīng)產(chǎn)物是H2O和N2 無論是總反應(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p

7、H減?。ㄔ龃螅环磻?yīng)生成OH¯(H+)，則電極周圍溶液的pH增大（減?。?溶液：若總反應(yīng)的結(jié)果是消耗OH¯(H+)，則溶液的pH減?。ㄔ龃螅?；若總反應(yīng)的結(jié)果是生成OH-(H+)，則溶液的pH增大（減?。蝗艨偡磻?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。 （三）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(xué)的符號來表示。其寫法習(xí)慣上遵循如下幾點規(guī)定： 1. 一般把負(fù)極（如Zn棒與Zn2+離子溶液）寫在電池符號表示式的左邊，正

8、極（如Cu棒與Cu2+離子溶液）寫在電池符號表示式的右邊。 2. 以化學(xué)式表示電池中各物質(zhì)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“”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(dǎo)電，因此非金屬元素在不同氧化值時構(gòu)成的氧化還原電對作半電池時，需外加惰性導(dǎo)體（如鉑或石墨等）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，C

9、uZn原電池可用如下電池符號表示： （-）Zn(s)Zn2+ (C)Cu2+ (C) Cu(s) （+） 理論上,任何氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池，例如反應(yīng): Cl2+ 2I¯ 2Cl¯ +I2 此反應(yīng)可分解為兩個半電池反應(yīng)： 負(fù)極：2I¯ I2+ 2e¯ （氧化反應(yīng)） 正極：Cl2+2e¯ 2Cl¯（還原反應(yīng)） 該原電池的符號為： （-）Pt I2(s)I- (C)Cl- (C)C2(PCL2) Pt（+）二 兩類原電池（一）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

10、 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 = 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(yīng)，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

11、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(yīng)，也叫氧的離子化反應(yīng)。 吸氧腐蝕的控制過程及特點 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

12、去極化兩個反應(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，則金屬腐蝕速度由氧的極限擴散電流密度決定。 擴散控制的腐蝕過程中，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。 解題過程 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°/nF 主要是濃差極化： =2.3RT/nFlg(1

13、-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只能靠擴散或遷移離開，無氣泡逸出，得不到附加攪拌 （二）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。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(gòu)成無數(shù)個以鐵為負(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

14、叫析氫腐蝕。 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，這種腐蝕叫做析氫腐蝕。 （三）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?。ㄋ模┏Ｓ迷姵胤匠淌?CuH2SO4Zn原電池 正極： 2H+ + 2e- H2 負(fù)極： Zn - 2e- Zn2+ 總反應(yīng)式： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 2CuFeCl3C原電池 正極： 2Fe3+ + 2e- 2Fe

15、2+ 負(fù)極： Cu - 2e- Cu2+ 總反應(yīng)式： 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ 3鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生吸氧腐蝕 正極：O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 負(fù)極：2Fe - 4e- 2Fe2+ 總反應(yīng)式：2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe（OH)2 4氫氧燃料電池（中性介質(zhì)） 正極：O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 負(fù)極：2H2 - 4e- 4H+ 總反應(yīng)式：2H2 + O2 = 2H2O 5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 = 2H2O 6氫氧燃

16、料電池（堿性介質(zhì)） 正極：O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 負(fù)極：2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O 總反應(yīng)式：2H2 + O2 = 2H2O 7鉛蓄電池（放電） 正極 (PbO2) ： PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ PbSO4 + 2H2O 負(fù)極 (Pb) ：Pb- 2e-+ (SO4)2- PbSO4 總反應(yīng)式：Pb+PbO2+4H+ 2(SO4)2- = 2PbSO4 + 2H2O 8AlNaOHMg原電池 正極：6H2O + 6e- 3H2 + 6OH- 負(fù)極：2Al - 6e- + 8OH- 2AlO2- + 4H2O 總反應(yīng)式：2Al+2OH-+

17、2H2O=2AlO2- + 3H2 9CH4燃料電池(堿性介質(zhì)) 正極：2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 負(fù)極：CH4 -8e- + 10OH- (CO3)2- + 7H2O 總反應(yīng)式：CH4 + 2O2 + 2OH- = (CO3)2- + 3H2O 10熔融碳酸鹽燃料電池 （Li2CO3和Na2CO3熔融鹽作電解液，CO作燃料）： 正極：O2 + 2CO2 + 4e- 2(CO3)2- (持續(xù)補充CO2氣體) 負(fù)極：2CO + 2(CO3)2- - 4e- 4CO2 總反應(yīng)式：2CO + O2 = 2CO2 11.銀鋅紐扣電池(堿性介質(zhì)) 正極 (Ag2O) ：Ag2O + H2

18、O + 2e- 2Ag + 2OH- 負(fù)極 (Zn) ：Zn + 2OH- -2e- ZnO + H2O 總反應(yīng)式：Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag（五）常見的原電池常用原電池有鋅錳干電池、鋅汞電池、鋅銀扣式電池及等。 1 鋅錳干電池：鋅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。鋅錳電池以鋅為負(fù)極，以二氧化錳為正極。按照基本結(jié)構(gòu)，鋅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。 電池符號:(-) Zn

19、NH4Cl·ZnCl2MnO2 (+) 總電池反應(yīng)： Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+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，是鋅錳電池的第二代產(chǎn)品，20世紀(jì)70年代初首先由德國推出。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。 電池符號：(-) ZnZnCl2MnO2 (+) 總電池反應(yīng)（長時間放電）： Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl2·2ZnO·4H2O+2Mn3O4 (3)堿性鋅錳電池：這是鋅錳電池的第三代產(chǎn)品，具

20、有大功率放電性能好、能量密度高和低溫性能好等優(yōu)點。 電池符號：(-) ZnKOHMnO2 (+) 總電池反應(yīng)： Zn+2H2O+2MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2 鋅錳電池額定開路電壓為1.5V，實際開路電壓1.51.8V ，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，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，是以金屬鋰為負(fù)極的電池總稱。鋰的 最負(fù)相對分子質(zhì)量最小，導(dǎo)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：固體正極有機電解質(zhì)電

21、池、液體正極液體電解質(zhì)電池、固體正極固體電解質(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間，在20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(shù)等特殊領(lǐng)域，在心臟起搏器等微、小功率場合也有應(yīng)用。 二 電解池 （一）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(yīng)的過程叫做電解。把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。CuCl2 CuCl22、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

22、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(yīng)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：S2>I>Br>Cl>OH（水）>NO3>SO42>F活性電極時：電極本身溶解放電。（2）陰極：（氧化性強的先放電）無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)的是溶液中的陽離子。陽離子在陰極上的放電順序是：Ag+>Hg2+>Cu2+>H+（水）>Pb2+>Fe2+> >Na+>Ca 2+ > K

23、+ 4、電解規(guī)律：（惰性電極）（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。HCl（aq）陽極（ClOH）2Cl2eCl2陰極（H） 2H2eH2總方程式2HClH2Cl2CuCl2（aq）陽極（ClOH）2Cl2eCl2陰極（Cu2H）Cu22eCu總方程式CuCl2CuCl2（2）電解水：陽離子和陰離子放電能力均弱于水電離出H+和OH 。如含氧酸、強堿、活潑金屬的含氧酸鹽。H2SO4（aq）陽極（SO42OH 4OH4e2H2OO2陰極（H）2H2eH2總方程式2H2O2H2O2NaOH（aq）陽極（OH）4OH4e2H2OO2陰極：（

24、NaH2H2eH2總方程式2H2O2H2O2Na2SO4（aq）陽極（SO42OH4OH4e2H2OO2陰極：（NaH2H2eH2總方程式2H2O2H2O2（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（ClOH）2Cl2eCl2陰極：（NaH2H2eH2總方程式2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2CuSO4（aq）陽極（SO42OH4OH4e2H2OO2陰極（Cu2H）Cu22eCu總方程式 2CuSO42H2O2Cu2

25、H2SO4O2【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)物的反應(yīng)必須符合電解方程式生成物的化學(xué)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OH，陰極區(qū)域pH變大；陽極OH放電產(chǎn)生O2，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O2，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值會變大，成中性

26、溶液。電解過程中，只產(chǎn)生H2，pH變大。電解過程中，只產(chǎn)生O2，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(yīng)用1、銅的電解精煉2、陽極（粗銅棒）：Cu2eCu2 陰極（精銅棒）：Cu22eCu 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，Zn2e = Zn2+ 、Fe2e = Fe2+ 、Ni2e =Ni2+，F(xiàn)e2+、Zn2+、Ni2+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、p

27、H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）：Cu2eCu2 陰極（鍍件）：Cu22eCu 電鍍液：含鍍層金屬的電解質(zhì)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(yīng)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）電鍍過程的特點：犧牲陽極；電鍍液的濃度（嚴(yán)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

28、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(guān)。陽極：石墨或金屬鈦2Cl2eCl2陰極：鐵網(wǎng)2H2eH2電解質(zhì)溶液：飽和食鹽水總方程式：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2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和Cl向陽極移動，由于Cl比OH容易失去電子，在陽極被氧化成氯原子，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，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)合成氫分子放出；在陰極上得到NaOH。（1）飽

29、和食鹽水的精制：原因：除去NaCl中的MCl2、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：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：2NaCl（熔融）2NaCl2（2）電解熔融的氯化鎂制金屬鎂：MgCl2（熔融）MgCl2（3）電解熔融的氧化鋁制金屬鋁：2Al2O3（熔融）4Al3O2分析：在金屬活動順序表中K、Ca、Na、M

30、g、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NaCl和飽和NaCl溶液的區(qū)別；不能用MgO替代MgCl2的原因；不能用AlCl3替代Al2O3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(fù)極CuSO4B石墨石墨負(fù)極NaOHC銀鐵正極AgNO3D銅石墨負(fù)極CuCl2分析：通電后a極板增重，表明溶液中金屬陽離子在a極板上放電，發(fā)生還原

31、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O2，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，但陽板b板上因Cl離子放電，放出黃綠色有刺激性氣味的Cl2，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(yīng)為 3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（

32、OH）2+2Fe（OH）3+4KOH下列敘述不正確的是A、放電時負(fù)極反應(yīng)為：Zn2e +2OH= Zn（OH）2B、充電時陽極反應(yīng)為：Fe（OH）33e + 5 OH = FeO+ 4H2OC、放電時每轉(zhuǎn)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(guān)于負(fù)極反應(yīng)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(zhǔn)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(yīng)該從右向左，再判斷陽極應(yīng)該是失去電子，就應(yīng)該是元素化合價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

33、守恒，B正確；C主要是分析原總方程式即可，應(yīng)該是1mol K2FeO4被還原，而不是氧化。D選項中關(guān)于放電時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C。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）=21，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）=21B、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HgNO3 D、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相

34、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(yīng)相等；又因電解的n（硝酸銀）n（硝酸亞汞）=21，硝酸銀的化學(xué)式為AgNO3，故硝酸亞汞的化學(xué)式不可能為HgNO3，只能為Hg2（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(biāo)準(zhǔn)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 g。（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。（4）AgNO3溶液的濃度（填增大、減小或不變。下同），AgNO3溶液的pH，H

35、2SO4溶液的濃度，H2SO4溶液的pH。（5）若H2SO4溶液的質(zhì)量分?jǐn)?shù)由5.00%變?yōu)?.02%，則原有5.00%的H2SO4溶液為多少g。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O2，且V（H2）：V（O2）=2：1。據(jù)此可確定d極為陰極，則電源的N極為負(fù)極，M極為正極。在336mL氣體中，V（H2）=2/3×336ml=224ml，為0.01mol，V（O2）=1/3×336ml=112ml，為0.005mol。說明電路上有0.02mol電子，因此在b極（Pt、陰極）產(chǎn)生：0.02×108=2.16g

36、，即 0.02mol的Ag。則n（e） n（Ag） n（O2） n（H2）= 0.020.020.0050.01=4：4：1：2。由Ag（陽）電極、Pt（陰）電極和AgNO3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AgNO3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H2SO4增大，由于H+增大，故溶液的pH減小。設(shè)原5.00%的H2SO4溶液為xg，電解時消耗水0.01×18 = 0.18g，則：，解得：。答案：（1）正（2）Ag、2.16（3

37、）21/21；（4）不變、不變、增大、減??；（5）45.18。1確定金屬活動性順序例1（1993年上海高考化學(xué)題）有A、B、C、D四種金屬，將A與B用導(dǎo)線聯(lián)結(jié)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(yīng)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性由強到弱的順序為 （ ）ADCAB BDABC CDBAC DBADC 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，說明B為正極，金屬活動性AB。另可比較出金屬活動性DA，BC。故答案為B項。2比較反應(yīng)速率例2（2000年北京春季

38、高考化學(xué)題）100mL濃度為2 mol·L-1的鹽酸跟過量的鋅片反應(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 B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(yīng)，反應(yīng)速率加快，又鋅是過量的，生成H2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。 3書寫電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式例3（2000年全

39、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Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽 混合物作電解質(zhì)，CO為陽極燃?xì)?，空氣與CO2的混合氣體為陰極助燃?xì)?，制得?50下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：陽極反應(yīng)式：2CO+2CO32-4e-= 4CO2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行燃燒。本題中CO為還原劑，空氣中O2為氧化劑，電池總反應(yīng)式為：2CO+O2=2CO2。用總反應(yīng)式減去電池負(fù)極（即題目指的陽極）反應(yīng)式，就可得到電池正極（即題目指的陰極）反應(yīng)式：O2+2CO2+4e-= 2CO32- 。4分析電極反應(yīng)例4（1999年全國高

40、考化學(xué)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(yīng)式是：(1/2)H2+NiO(OH) Ni(OH)2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，電池負(fù)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(fù)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(yīng)，充電時是電解池反應(yīng)。根據(jù)氫鎳電池放電時的總反應(yīng)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(fù)極反應(yīng)式：H2+2OH-2e- = 2H2O，H2為負(fù)極，附近的

41、pH應(yīng)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(xué)腐蝕時,負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)（ ）A2H+2e-=H2 B2H2O+O2+4e-= 4OH- CFe-2e-=Fe2+ D4OH-+4e-=2H2O+O2解析：鋼鐵在潮濕的空氣中發(fā)生電化學(xué)腐蝕時，負(fù)極為鐵，正極為碳，電解質(zhì)溶液為溶有O2或CO2等氣體的水膜。當(dāng)水膜呈弱酸性或中性時發(fā)生吸氧腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為：Fe-2e-=Fe2+，正極反應(yīng)為：2H2O+O2+4e-= 4OH-；當(dāng)水膜呈酸性時發(fā)生析氫腐蝕，負(fù)極反應(yīng)為：Fe-2e-=Fe2+，正極反應(yīng)

42、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。5判斷原電池的電極例6（2001年廣東高考化學(xué)題）鎳鎘（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)按下式進行：由此可知，該電池放電時的負(fù)極材料是（ ）ACd(OH)2 BNi(OH)2 CCd DNiO(OH)解析：此電池放電時為原電池反應(yīng)，所列反應(yīng)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(fù)極反應(yīng)材料。本題答案為C項。 例7（2001年上海高考化學(xué)題）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

43、電池，由于金屬活動性ZnCu，故Zn為負(fù)極。答案為D項。6原電池原理的綜合應(yīng)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，下列敘述不正確的是 ( )Aa電極是負(fù)極Bb電極的電極反應(yīng)為：4OH-4e-= 2H2O+O2C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：O2+2H2O+4e-=4OH-，電池總反應(yīng)式為：2H2+O2=2H2O。H2為還原劑，O2為氧化劑，H2、O2不需全部儲

44、藏在電池內(nèi)。故答案為B項。例9（2004年江蘇高考化學(xué)題）堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錳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)+H2O(l) = Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列說法錯誤的是（ ） A電池工作時，鋅失去電子 B電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq) C電池工作時，電子由正極通過外電路流向負(fù)極 D外電路中每通過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KOH溶液，結(jié)合總反應(yīng)式可寫出負(fù)極反應(yīng)式：Zn(s)+2OH-

45、(aq)-2e- = Zn(OH)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：2MnO2(s)+H2O(1)+2e- = Mn2O3(s)+2OH-(aq)。Zn為負(fù)極，失去電子，電子由負(fù)極通過外電路流向正極。1molZn失去2mol電子，外電路中每通過O.2mol電子，Zn的質(zhì)量理論上減小6.5g。故答案為C項。1. 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 （ BC ）A原電池正極和電解池陽極所發(fā)生的反應(yīng) B原電池正極和電解池陰極所發(fā)生的C原電池負(fù)極和電解池陽極所發(fā)生的反應(yīng) D原電池負(fù)極和電解池陰極所發(fā)生的反應(yīng)2、關(guān)于原電池和電解池的敘述正確的是 （ ）A原電池失去電子的電極稱為陰極 B電解池的陽極、原電池的負(fù)極都發(fā)生氧化反應(yīng)C原電池的兩極，一定要由活動性不同的兩種金屬組成D電解時電解池的陽極一定是陰離子放電3用石墨作電極，電解1 mol·L1下列物質(zhì)的溶液，溶液的pH保持不變的是 ( )