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

Zn（一Cu

實(shí)例T±±tQj

二1三三1二一稀硫酸，三三|三.CuCk溶液

--JQ__

使氧化還原反應(yīng)中電子作定向移動(dòng)，從而形成使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化

電流。這種把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原還原反應(yīng)的過程叫做電解。這種把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛?/p>

原理

電池。學(xué)能的裝置叫做電解池。

①電極：兩種不同的導(dǎo)體相連；①電源；②電極（惰性或非惰性）；

形成條件

②電解質(zhì)溶液：能與電極反應(yīng)。③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)

由電極本身性質(zhì)決定：由外電源決定：

電極名稱正極：材料性質(zhì)較不活潑的電極；陽(yáng)極：連電源的正極；

負(fù)極：材料性質(zhì)較活潑的電極。陰極：連電源的負(fù)極；

負(fù)極：Zn-2e=Zn2+（氧化反應(yīng)）陰極：Cu2++2e=Cu（還原反應(yīng)）

電極反應(yīng)

正極:+（還原反應(yīng)）陽(yáng)極：（氧化反應(yīng)）

2H+2e=H2t2CI-2e=CI2t

電子流向負(fù)極f正極電源負(fù)極一陰極；陽(yáng)極一電源正極

電流方向正極f負(fù)極電源正極一陽(yáng)極；陰極一電源負(fù)極

能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能一電能電能一化學(xué)能

①抗金屬的電化腐蝕；①電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；②電鍍（鍍銅）；③

應(yīng)用

②實(shí)用電池。電冶（冶煉Na、Mg>Al）；④精煉（精銅）。

2.化學(xué)腐隹k和電化腐蝕的區(qū)別

化學(xué)腐蝕電化腐蝕

一般條件金屬直接和強(qiáng)氧化劑接觸不純金屬，表面潮濕

反應(yīng)過程氧化還原反應(yīng)，不形成原電池。因原電池反應(yīng)而腐蝕

有無(wú)電流無(wú)電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生

反應(yīng)速率Em化腐蝕>化學(xué)腐蝕

結(jié)果使金屬腐蝕使較活潑的金屬腐蝕

3.吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別

電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕

條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強(qiáng)

正極反應(yīng)

O2+4e+2H2O==40H-2H++2e==H2t

負(fù)極反應(yīng)Fe—2e-==Fe2+Fe—2e==Fe2+

腐蝕作用是主要的腐蝕類型，具有廣泛性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)

4.電解、電離和電鍍的區(qū)別

電解電離電鍍

條件受直流電作用受熱或水分子作用受直流電作用

陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在陰陽(yáng)離子自由移動(dòng)，無(wú)明用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金

實(shí)質(zhì)

兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)顯的化學(xué)變化

陽(yáng)極Cu-2e-=Cu2+

實(shí)例LC電解廠1CCuCI==Cu2++2Cr

CuCL====C11+CI22陰極Cu2++2e-=Cu

關(guān)系先電離后電解，電鍍是電解的應(yīng)用

電鍍銅、精煉銅比N段

電鍍銅精煉銅

形成條件鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，電鍍粗銅金屬作陽(yáng)極，精銅作陰極，CuS04溶液作

液必須含有鍍層金屬的離子電解液

陽(yáng)極Cu-2e=Cu2+陽(yáng)極：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Ci?*等

電極反應(yīng)

陰極Cu2++2e-=Cu陰極：Cu2++2e-=Cu

溶液變化電鍍液的濃度不變?nèi)芤褐腥苜|(zhì)濃度減小

6.電解方程式的實(shí)例(用惰性電極電解):

總反應(yīng)方程式

電解質(zhì)溶液陽(yáng)極反應(yīng)式陰極反應(yīng)式溶液酸堿性變化

(條件：電解)

Cu2++2e=Cu—

CuCI22CI-2e=CI2fCuCl2=Cu+CI2t

HCI2CI-2e=CI2f2H++2e=H2t2HCGH2f+CI21酸性減弱

Na2sO44OH-4e=2H2O+O2^2H++2e=H2f2H2。=2H2t+02f不變

/+。=

H2SO44OH-4e=2H2O+O2r2H+2e=H2f2H22H2t+02t消耗水，酸性增強(qiáng)

NaOH4OH、4e-=2H2O+O2個(gè)2H++2e=H2t2H2。=2H2t+02t消耗水，堿性增強(qiáng)

2NaCI+2H2O=H2f+CI2t

+

NaCI2CI-2e=CI2t2H+2e=H2tH+放電，堿性增強(qiáng)

+2NaOH

2CUSO4+2H2O=2CU+02t

/2+

C11SO44OH-4e-=2H2O+O2rCu+2e=Cu0H-放電，酸性增強(qiáng)

+2H2SO4

考點(diǎn)解說

1.電化腐蝕：發(fā)生原電池反應(yīng)，有電流產(chǎn)生

(1)吸氧腐蝕

r負(fù)極：Fe-2e==Fe2+

正極：C)2+4e-+2H2。==40廣

總式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2

4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O

(2)析氫腐蝕：CC)2+H2O=H2co3=H++HCC)3-

r負(fù)極：Fe—2e==Fe2+

|正極：2H++2e=H2t

總式：Fe+2CO2+2H2O=Fe(HCO3)2+H2t

Fe(HCO3)2水解、空氣氧化、風(fēng)吹日曬得Fez03。

2.金屬的防護(hù)

⑴改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。合金鋼中含有合金元素，使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，耐腐蝕。如：不銹鋼。⑵在金屬

表面覆蓋保護(hù)層。常見方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層有自我

保護(hù)作用的另一種金屬。⑶電化學(xué)保護(hù)法

①外加電源的陰極保護(hù)法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極。②犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法：

外加負(fù)極材料，構(gòu)成原電池，被保護(hù)的金屬作正極

3。常見實(shí)用電池的種類和特點(diǎn)

⑴干電池(屬于一次電池)

①結(jié)構(gòu)：鋅筒、填滿Mn02的石墨、溶有NH4CI的糊狀物。

②電極反應(yīng)j負(fù)極：Zn-2e=Zn2+

+

■［正極：2NH4+2e-=2NH3+H2

2+2+

NH3和H2被ZM+、MnCh吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn+4NH3=Zn(NH3)4

⑵鉛蓄電池（屬于二次電池、可充電電池）

①結(jié)構(gòu)：鉛板、填滿PbCh的鉛板、稀H2SO4。

②A.放電反應(yīng)［"負(fù)極：Pb-2e+SO?-=PbSO4

+

正極：PbO2+2e+4H+SO?"=PbSO4+2H2O

2

B.充電反應(yīng)j陰極：PbSO4+2e=Pb+SO4-

2

t陽(yáng)極：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO4-

總式：Pb+PbO2+2H2SO4錯(cuò)誤!2PbscU+2出0

注意：放電和充電是完全相反的過程，放電作原電池，充電作電解池。電極名稱看電子得失，電極反應(yīng)式的書寫要

求與離子方程式一樣，且加起來應(yīng)與總反應(yīng)式相同。

⑶鋰電池

①結(jié)構(gòu)：鋰、石墨、固態(tài)碘作電解質(zhì)。

②電極反應(yīng)J負(fù)極：2Li-2e-=2Li+

■［正極：l2+2e-=21'總式：2Li+l2=2Lil

⑷A.氫氧燃料電池

①結(jié)構(gòu)：石墨、石墨、KOH溶液。

②電極反應(yīng)「負(fù)極：H2-2e+2OH-=2H2O

t正極：。2+4片+2出0=40+總式：2H2+O2=2H2O

（反應(yīng)過程中沒有火焰，不是放出光和熱，而是產(chǎn)生電流）注意：還原劑在負(fù)極上反應(yīng)，氧化劑在正極上反應(yīng)。

書寫電極反應(yīng)式時(shí)必須考慮介質(zhì)參加反應(yīng)（先常規(guī)后深入）。若相互反應(yīng)的物質(zhì)是溶液，則需要鹽橋（內(nèi)裝KCI的瓊

脂，形成閉合回路）。

B.鋁、空氣燃料電池以鋁一空氣一海水電池為能源的新型海水標(biāo)志燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海

水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中，數(shù)分鐘后就會(huì)發(fā)出耀

眼的閃光，其能量比干電池高20?50倍。

電極反應(yīng)：鋁是負(fù)極4Al-12e-==4AF+；

石墨是正極3O2+6H2O+12e-==12OH-

4.電解反應(yīng)中反應(yīng)物的判斷一一放電順序

⑴陰極A.陰極材料（金屬或石墨）總是受到保護(hù)。

B.陽(yáng)離子得電子順序一金屬活動(dòng)順序表的反表：

K+<Ca2+<Na+<Mg2+<AI3+<（H+）<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<Cu2+<Hg2+<Ag+

⑵陽(yáng)極A.陽(yáng)極材料是惰性電極（C、Pt、Au、Ti等）時(shí)：

陰離子失電子：S2->I>Br>Cl>OH->NOf等含氧酸根離子>F-

B.陽(yáng)極是活潑電極時(shí)：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電。

5.電解反應(yīng)方程式的書寫步驟：①分析電解質(zhì)溶液中存在的離子；②分析離子的放電順序；③確定電極、寫出電

極反應(yīng)式；④寫出電解方程式。如：

由解

解NaCI溶液：2NaCI+2H2。====力個(gè)+CI2個(gè)+2NaOH,溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)，PH增大

由解

⑵電解CUSO4溶液：2CuSC）4+2H2O====2Cu+C）2t+2H2SO4溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應(yīng)，PH減小。

由解

⑶電解CuCb溶液：CuCl2====Cu+Cbt

由解

電解鹽酸：2HCI-==H2t+CI2f溶劑不變，實(shí)際上是電解溶質(zhì)，PH增大。

由解

⑷電解稀H2so4、NaOH溶液、NazSCU溶液：2w。====2H2t+02t,溶質(zhì)不變，實(shí)際上是電解水，PH分別減

小、增大、不變。酸、堿、鹽的加入增加了溶液導(dǎo)電性，從而加快電解速率（不是起催化作用）。

⑸電解熔融NaOH:4NaOH====4Na+O2t+H20t

由解

⑹用銅電極電解Na2so4溶液：Cu+2H2。====Cu（OH）2+H2個(gè)（注意：不是電解水。）

6.電解液的PH變化:根據(jù)電解產(chǎn)物判斷?？谠E：“有氫生成堿，有氧生成酸；都有濃度大，都無(wú)濃度小”。（“濃度大”、

“濃度小”是指溶質(zhì)的濃度）

7.使電解后的溶液恢復(fù)原狀的方法：

先讓析出的產(chǎn)物（氣體或沉淀）恰好完全反應(yīng)，再將其化合物投入電解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通

HCI氣體（不能加鹽酸）；②AgN03溶液：加Ag2。固體（不能力口AgOH）；③CuCb溶液：加CuCb固體;④KNO3溶液:

加比0；⑤CuS04溶液:CuO（不能加C112O、CU（OH）2>CU2（0H）2cO3）等。

8.電解原理的應(yīng)用

A、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）

⑴反應(yīng)原理

?陽(yáng)極：2C「-2e-==Cl2t

粗鹽稀食鹽水

■陰極：2H++2e=H2t―?NaOH溶液

申解

總反應(yīng)：2NaCI+2H2。====出個(gè)+CL個(gè)+2NaOH

精制飽和_

⑵設(shè)備（陽(yáng)離子交換膜電解槽）k-%。（含少量

NaCl溶液

NaOH）

①組成：陽(yáng)極一Ti、陰極一Fe

②陽(yáng)離子交換膜的作用：它只允許陽(yáng)離子通過而阻止陰離子

和氣體通過。圖2°：

⑶制燒堿生產(chǎn)過程（離子交換膜法）