原電池、電解池06.12.20

電化學專題(2006年高考專題復習)FZH2006.12.22【學習目標】1、掌握原電池、電解池的概念及原理，了解銅的電解精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)反應原理2、學會電極的判斷，學會正確書寫電極反應及總反應方程式，掌握常見離子放電的規(guī)律；3、能運用得失電子守恒法解決電化學的相關(guān)計算?！局攸c】原電池、電解原理及應用；電極反應方程式書寫【概括】

一個反應：氧化還原反應

一個計算：得失電子守恒法解決電化學的相關(guān)計算兩個轉(zhuǎn)化：化學能和電能的相互轉(zhuǎn)化兩個應用:原電池原理應用、電解原理應用三個條件：原電池、電解池的形成條件

四個池子：原電池、電解池、電鍍池、電解精煉池【難點】電極反應及總反應方程式正確書寫一、原電池、電解池工作原理1.原電池原理：通過自發(fā)氧化還原反應把化學能轉(zhuǎn)化為電能。2.電解原理：連接直流電源，使電流通過電解質(zhì)溶液在陰陽兩極上被迫發(fā)生非自發(fā)氧化還原反應，從而把電能轉(zhuǎn)化為化學能。陽極（內(nèi)電路）陰極（內(nèi)電路）CCH2SO4溶液陽極陰極+－ee電源正極負極CuZnH2SO4溶液eeH+SO42–H+SO42–氧化反應:

Zn-2e-=Zn2+還原反應:2H++2e-=H2↑還原反應:2H++2e-=H2↑氧化反應:

4OH–-4e-

=O2↑+2H2O(左池)(右池)原電池電解池OH–OH–①金屬—金屬電極:②金屬—非金屬電極:③金屬—化合物電極:方法一：根據(jù)電極材料的性質(zhì)確定失電子的反應→氧化反應→得電子的反應→還原反應→方法二：根據(jù)電極反應的本身確定。說明:正負極的確定還與所用的電解質(zhì)溶液有關(guān),如Mg—Al—HCl溶液構(gòu)成的原電池中,Mg為負極,Al為正極;若改用溶液即Mg—Al—NaOH溶液構(gòu)成的原電池中,則Mg為正極,Al為負極。3、原電池與電解池電極的確定活潑金屬是負極，不活潑金屬是正極金屬是負極，非金屬是正極，如干電池等金屬是負極，化合物是正極,如鉛蓄電池負極正極1）、原電池正、負極的判斷2）.電解池陰、陽極的判斷可根據(jù)電極與電源兩極相連的順序判斷陰極：與直流電源的負極相連接的電解池中的電極。其反應時,溶液中氧化能力強的陽離子首先在陰極上得到電子,發(fā)生還原反應。陽極：與直流電源的正極直接連接的電極。①若是惰性電極（Pt、Au、C、Ti)，在該極上，溶液中還原性強的陰離子首先失去電子被氧化；②若是活性電極，電極材料參與反應，自身失去電子被氧化而溶入溶液中。1）、陽極：⑴若陽極由活性材料（除C、Pt、Au等以外的其它金屬）做成，陽極反應是金屬失去電子而被氧化成陽離子.⑵若陽極是由C、Pt、Au等惰性材料做成，陽極反應則是電解液中陰離子在陽極失去電子被氧化。電極反應順序為：活性電極>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-

2）、陰極：陰極反應一般是溶液中的陽離子得電子的還原反應，陽離子得電子能力大小順序為：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+>

H+>

Al3+>Mg2+>Na+必須注意的是，電鍍時通過控制條件，F(xiàn)e2+和Zn2+得電子的能力強于H+。4、電解池兩電極放電順序原電池電解池定義（能量轉(zhuǎn)化）形成條件電極名稱電極判斷電極反應得失電子

電子流向負極

正極負極陰極；

陽極正極二、四池比較化學能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。將電能轉(zhuǎn)變成化學能的裝置。①活動性不同兩電極（從廣義角度理解,在兩極上能自發(fā)發(fā)生氧、還反應）②電解質(zhì)溶液（參與或不參與反應）

③兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中（或兩電極相靠）形成閉合回路①兩電極接直流電源（兩電極活動性可相同，也可不同）②電解質(zhì)溶液（任意）③兩電極必須插入電解質(zhì)溶液中形成閉合回路發(fā)生氧化反應的一極發(fā)生還原反應的一極電源正極相連電源負極相連電極或還原劑失電子電極或氧化劑得電子

發(fā)生氧化反應（電極或溶液中的陰離子移向陽極失電子）

發(fā)生還原反應（溶液中的陽離子移向陰極失電子）負極：正極：陽極：陰極：負極：正極：陽極：陰極：池型（原理）電解池電鍍池（應用電解原理）銅的精煉池（應用電解原理）裝置特征陽極:陰極:電解液：陽極:陰極：電鍍液：陽極:陰極:電解液:

電極反應陽極:陰極:陽極：陽極:Cu－2e-=Cu2+（Zn-2e-=Zn2+，F(xiàn)e-2e-=Fe2+等）陰極:Cu2++2e-=Cu（Ag、Pt、Au以金屬單質(zhì)沉積于陽極，成為“陽極泥”）電解質(zhì)溶液的濃度改變不變基本不變鍍層金屬(M)鍍件含鍍層金屬離子(Mn+)粗銅(含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等)精銅CuSO4溶液惰性、活性電極均可任意活性電極先放電,再是易放電的陰離子放電易放電的陽離子首先放電M－ne-=Mn+Mn++ne-=M陰極：

[拓展]請結(jié)合組成原電池的條件，將氧化還原反應：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+設計成一個原電池。1、電解液：

。2、電極材料：正極

，負極

。3、電極反應式：負極:.正極:.CuSO4溶液Cu等FeFe–2e-=Fe2+Cu2++2e-

=Cu

FZH1.金屬腐蝕:(1)化學腐蝕：(2)電化腐蝕:a.析氫腐蝕b.吸氧腐蝕(3).腐蝕的快慢:2.防護方法:3.制造新化學電源：

三、原電池應用電解池的陽極>原電池的負極>化學腐蝕>有防腐措施的腐蝕a.外加電流的陰極保護法b.犧牲陽極的陰極保護法(1)改變金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)(2)在金屬表面覆蓋保護層(3)電化學保護法如干電池、鉛蓄電池、銀鋅電池、鋰電池、氫氧燃料電池等【思考題】下列裝置中的純鋅棒都浸在相同濃度的稀硫酸中，鋅棒腐蝕速度從快到慢的順序是（）A③④②①B②③①④C④②①③D③②①④D四、電解原理的應用1、鍍銅反應原理２、電解精煉反應原理(電解精煉銅)３、鋁的冶煉Al2O3(熔融)４、氯堿工業(yè)反應原理陽極：陰極：

2Cl—-2e—=Cl2↑2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+Cl2↑2H++2e—=H2↑2Al2O3

=4Al+3O2↑3．精制飽和食鹽水雜質(zhì)：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、硫酸根離子。除雜：加入BaCl2、Na2CO3、NaOH等。使雜質(zhì)成為沉淀過濾除去，然后加入鹽酸調(diào)節(jié)鹽水水pH值。

2．添加原料陽極室：添加精制飽和食鹽水陰極室：添加純水（加入一定量的NaOH溶液）

1．組成

陽極：金屬鈦網(wǎng)制成（為延長電極使用壽命，網(wǎng)上涂有鈦、釕等氧化物涂層）陰極：由碳鋼網(wǎng)制成（上面涂有鎳涂層）陽離子交換膜：只允許陽離子通過，而阻止陰離子和氣體通過。防止生成H2和Cl2相混合而引起爆炸，又避免生成NaClO。電解槽框?qū)щ娿~棒五、電解質(zhì)溶液用惰性電極電解的規(guī)律

電解類型舉例電極反應

溶液變化

溶液復原物質(zhì)類別實例PHC濃度電解水含氧酸H2SO4陽極：陰極：H2O強堿NaOH活潑金屬的含氧酸鹽Na2SO4分解電解質(zhì)無氧酸HCl陽極：陰極：HCl不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2陽極：陰極：CuCl2溶質(zhì)和溶劑同時電解活潑金屬的無氧酸鹽NaCl陽極：陰極：HCl不活潑金屬的含氧酸鹽CuSO4陽極：陰極：CuO4OH—-4e—

=O2↑+2H2O4H++4e—=2H2↑2Cl—-2e—=Cl2↑2H++2e—=H2↑2Cl—-2e—=Cl2↑Cu2++2e—=Cu2Cl—-2e—=Cl2↑2H++2e—=H2↑4OH—-4e—=O2↑+2H2O2Cu2++4e—=2Cu減小增大不變增大增大增大放出H2生成堿減小放出O2生成酸增大增大增大減小減小生成新物質(zhì)生成新物質(zhì)

練習1.請觀察下列實驗裝置圖，指出各裝置的名稱。電解池電鍍池

NaCl溶液硫酸溶液原電池課堂練習CuZnCCuFeFe粗CuCuSO4溶液精Cu精煉池ABCDCuSO4溶液電解池原電池

陰極陽極練習2、判斷下列裝置各屬于什么池？正極負極練習3、如下圖兩個電解槽中，A、B、C、D均為石墨電極。如果電解過程中共有0.02mol電子通過，下列敘述中正確的是()

A.甲燒杯中A極上最多可析出銅0.64gB.甲燒杯中B極上電極反應式為：4OH—-4e—=2H2O+O2↑C.乙燒杯中滴入酚酞試液，D極附近變紅D.乙燒杯中C極上發(fā)生還原反應C★如何書寫電極反應？

規(guī)律：原電池或電解池的兩電極反應式之和即為總反應式，寫法：總反應式減去一電極反應式即為另一個電極反應式。對于較復雜的、陌生的反應可用該方法解題并檢驗。書寫注意事項：一看電極材料；二看環(huán)境介質(zhì)；三看附加條件與信息六、電極反應的書寫

書寫步驟：（1）寫出燃燒反應正確的化學方程式；（2）根據(jù)電解液改寫燃料電池總反應；（3）寫出正極的電極反應式(一般較簡單);（4）由燃料電池總反應式減去正極的電極反應式得到負極的電極反應式。1.怎樣書寫燃料電池的電極反應式和總反應式？解：①燃燒總反應：CH4+2O2=CO2+2H2O②燃料電池總反應：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O③正極：2O2+4H2O+8e－=8OH-④負極：CH4+10OH--8e－=CO32-+7H2O

練4.已知CH4、O2、NaOH溶液組成的燃料電池總反應：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O請寫出其電極反應鉛蓄電池Pb+SO42--2e-=PbSO4PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O總反應：FZH正極PbO2：負極Pb：＋燃料電池負極H2：正極O2：O2+2H2O

+4e-=4OH-

總反應：O2+2H2

=2H2Oa、氫氧燃料電池是一種新型的化學電池，其構(gòu)造如圖示：兩個電極均由多孔性碳制成，通入的氣體由孔隙逸出，并在電極表面放電。（在堿性條件下反應如下）FZH2H2+4OH--4e-=4H2O氫氧燃料電池在不同介質(zhì)中的電極反應介質(zhì)電池反應：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性負極正極中性負極

正極堿性負極正極2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=4H2O2H2+4OH--4e-=4H2O

O2+2H2O+4e-=4OH-總反應：2H2+O2

=2H2O2.如何書寫可逆電池電極反應式？可逆電池電極反應式書寫的關(guān)鍵是要弄清電解液是酸性還是堿性（H+和OH-），不可亂用，然后是反應方向判斷。練習5.已知鉛蓄電池充放電的電池反應式如下：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O試寫出放電時的正、負極,充電時的陰、陽極的電極反應式。放電時：負極：Pb-2e－+SO42-=PbSO4

正極：PbO2+2e－+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O充電時：陰極：PbSO4+2e－=Pb+SO42-

陽極：PbSO4+2H2O-2e－=PbO2+SO42-+4H+七、電解計算——電子守恒法練習6.鉑電極電解1LCu(NO3)2和KNO3混合溶液,通電一段時間,兩極均產(chǎn)生11.2L(S.T.P)氣體.求電解后溶液的pH.Cu2+得電子數(shù)+H+得電子數(shù)=OH-失電子總數(shù)n(Cu2+)×2+0.5×2=0.5×4n(Cu2+)=0.5molCu2+～2H+

C(H+)=1mol/LpH=0

解析：陽極4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極Cu2++2e-=Cu2H++2e=H2↑

練習7：在下列兩個電解池中，I、II兩極都是石墨電極。將電源接通一段時間，Pt電極質(zhì)量增加5.40g?；卮鹣铝袉栴}：1)在I、II極上析出什么物質(zhì),各多少克？2）Ag電極溶解多少克？AgNO3PtCuSO4ⅠⅡAgFZH練習8、下列圖一、圖二是鐵釘在水中被腐蝕的實驗

數(shù)天后數(shù)天后圖一圖二（1）上述兩裝置中鐵釘發(fā)生變化的共性是：（2）圖一說明原溶液呈性，鐵釘發(fā)生腐蝕，電極反應為：（3）圖二說明原溶液呈性，鐵釘發(fā)生腐蝕電極反應為：發(fā)生了原電池反應中性或弱酸吸氧負極：Fe-2e=Fe2+；正極：2H2O+O2+2e

=4OH-

負極：Fe-2e=Fe2+；正極：2H++2e=H2↑較強酸性析氫1、池型的判斷

有外加電源一定為電解池，無外加電源一定為原電池（電鍍池中是以鍍層金屬為陽極，鍍件為陰極，含鍍層金屬陽離子的溶液為電解液；電解精煉池中是以粗金屬為陽極，純金屬為陰極，含該純金屬陽離子的溶液為電解液）。多池組合時，一般含活潑金屬的池為原電池，其余都是在原電池帶動下的電解池。小結(jié)：原電池與電解池的比較及判斷：3、電解池放電順序的判斷陽極放電：

1）惰性電極（如Pt、Au、C、Ti)：則溶液中陰離子放電（見書本順序）。2）非惰性電極：電極材料首先失電子（即電極參與反應）。陰極放電：電極材料受保護，溶液中陽離子放電（金屬活動順序表）。2、電極的判斷原電池：看電極材料，較活潑金屬為負極（或失電子極），反之為正極；電解池：看電源的正負極，與電源正極相連的為陽極；反之為陰極。4、電極反應的書寫①書寫規(guī)律：原電池或電解池的兩電極反應式之和即為總反應式；②書寫方法：總反應式減去一電極反應式即為另一個電極反應式。對于較復雜的、陌生的反應可用該方法解題并檢驗；③書寫注意事項：一看電極材料；二看環(huán)境介質(zhì)；三看附加條件與信息。5、電解計算常用方法：電子守恒法1.右圖中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極板處有無色無味的氣體放出,符合這一情況的（）A練習A、P是電源的正極B、F極上發(fā)生的反應為：4OH--4e-=2H2O+O2↑C、電解時，甲、乙、丙三池中，除E、F兩極外，其余電極均參加了反應D、通電后，甲池的PH減小，而乙、丙兩池溶液的PH不變

B2．如上圖所示，通電后A極上析出Ag，對該裝置的有關(guān)敘述正確的是

（）3右圖中電極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，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

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：___________（4）AgNO3溶液的濃度（填增大、減小或不變。下同）

，AgNO3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

g。正Ag2.164:4:1:2不變不變增大減小45.184．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下列敘述不正確的是()A放電時負極反應為：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2B充電時陽極反應為：Fe(OH)3－3e-+5OH-=FeO42－+4H2OC放電時每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D．放電時正極附近溶液的堿性增強3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH放電充電（