高中化學原電池和電解池全面總結(jié)超全版.doc

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中電子作定向移動，從而形成電流。這種把化學能轉(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的過程叫做電解。這種把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的裝置叫做電解池。形成條件電極：兩種不同的導體相連；電解質(zhì)溶液：能與電極反應。電源； 電極（惰性或非惰性）；電解質(zhì)（水溶液或熔化態(tài)）。反應類型自發(fā)的氧化還原反應非自發(fā)的氧化還原反應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：連電源的負極；電極反應負極：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反應）正極：2H+2e-=H2（還原反應）陰極：Cu2+ +2e- = Cu （還原反應）陽極：2Cl-2e-=Cl2 （氧化反應）電子流向負極正極電源負極陰極；陽極電源正極電流方向正極負極電源正極陽極；陰極電源負極能量轉(zhuǎn)化化學能電能電能化學能應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）。2化學腐蝕和電化腐蝕的區(qū)別化學腐蝕電化腐蝕一般條件金屬直接和強氧化劑接觸不純金屬，表面潮濕反應過程氧化還原反應，不形成原電池。因原電池反應而腐蝕有無電流無電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生反應速率電化腐蝕化學腐蝕結(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正極反應O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e-=H2負極反應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實質(zhì)陰陽離子定向移動，在兩極發(fā)生氧化還原反應陰陽離子自由移動，無明顯的化學變化用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金實例CuCl2 CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl陽極 Cu 2e- = Cu2+陰極 Cu2+2e- = Cu關(guān)系先電離后電解，電鍍是電解的應用5電鍍銅、精煉銅比較電鍍銅精煉銅形成條件鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子粗銅金屬作陽極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液電極反應陽極 Cu 2e- = Cu2+陰極 Cu2+2e- = Cu陽極：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等陰極：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電解方程式的實例（用惰性電極電解）：電解質(zhì)溶液陽極反應式陰極反應式總反應方程式（條件：電解）溶液酸堿性變化CuCl22Cl-2e-=Cl2Cu2+ +2e-= CuCuCl2= Cu +Cl2HCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22HCl=H2+Cl2酸性減弱Na2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2不變H2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，酸性增強NaOH4OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，堿性增強NaCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOHH+放電，堿性增強CuSO44OH-4e-=2H2O+O2Cu2+ +2e-= Cu2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2+2H2SO4OH 放電,酸性增強考點解說1電化腐蝕：發(fā)生原電池反應，有電流產(chǎn)生（1）吸氧腐蝕負極：Fe2e-=Fe2+正極：O2+4e-+2H2O=4OH-總式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O（2）析氫腐蝕： CO2+H2OH2CO3H+HCO3-負極：Fe 2e-=Fe2+正極：2H+ + 2e-=H2總式：Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2Fe(HCO3)2經(jīng)雙水解、空氣氧化、風吹日曬得Fe2O3。2金屬的防護改變金屬的內(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。在金屬表面覆蓋保護層。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作用的另一種金屬。電化學保護法外加電源的陰極保護法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護的金屬作陰極。犧牲陽極的陰極保護法：外加負極材料，構(gòu)成原電池，被保護的金屬作正極3。常見實用電池的種類和特點干電池（屬于一次電池）結(jié)構(gòu)：鋅筒、填滿MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊狀物。電極反應 負極：Zn-2e-=Zn2+正極：2NH4+2e-=2NH3+H2 NH3和H2被Zn2、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn24NH3=Zn(NH3)42鉛蓄電池（屬于二次電池、可充電電池） 結(jié)構(gòu)：鉛板、填滿PbO2的鉛板、稀H2SO4。A.放電反應 負極： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4 正極： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2OB.充電反應 陰極：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42- 陽極：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42- 總式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 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，電極反應式的書寫要求與離子方程式一樣，且加起來應與總反應式相同。鋰電池 結(jié)構(gòu)：鋰、石墨、固態(tài)碘作電解質(zhì)。 電極反應 負極： 2Li-2e- = 2Li+正極： I2 +2e- = 2I- 總式：2Li + I2 = 2LiIA.氫氧燃料電池 結(jié)構(gòu)：石墨、石墨、KOH溶液。電極反應 負極： H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O 正極： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-總式：2H2+O2=2H2O（反應過程中沒有火焰，不是放出光和熱，而是產(chǎn)生電流）注意：還原劑在負極上反應，氧化劑在正極上反應。書寫電極反應式時必須考慮介質(zhì)參加反應（先常規(guī)后深入）。若相互反應的物質(zhì)是溶液，則需要鹽橋（內(nèi)裝KCl的瓊脂，形成閉合回路）。BB.鋁、空氣燃料電池 以鋁空氣海水電池為能源的新型海水標志燈已研制成功。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)分鐘后就會發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高2050倍。電極反應：鋁是負極 4Al-12e-= 4Al3+；石墨是正極 3O2+6H2O+12e-=12OH-4電解反應中反應物的判斷放電順序 陰極A.陰極材料(金屬或石墨)總是受到保護。B.陽離子得電子順序 金屬活動順序表的反表：K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ (H+) Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ Cu2+ Hg2+ Ag+ 陽極A.陽極材料是惰性電極(C、Pt、Au、Ti等)時：陰離子失電子：S2- I- Br- Cl- OH- NO3- 等含氧酸根離子 F-B.陽極是活潑電極時：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電。 5電解反應方程式的書寫步驟：分析電解質(zhì)溶液中存在的離子；分析離子的放電順序；確定電極、寫出電極反應式；寫出電解方程式。如：解NaCl溶液：2NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH，溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應，PH增大電解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O2Cu + O2+ 2H2SO4溶質(zhì)、溶劑均發(fā)生電解反應， PH減小。 電解CuCl2溶液：CuCl2 CuCl2 電解鹽酸： 2HCl H2Cl2溶劑不變，實際上是電解溶質(zhì)，PH增大。電解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2H2O 2H2 + O2，溶質(zhì)不變，實際上是電解水，PH分別減小、增大、不變。酸、堿、鹽的加入增加了溶液導電性,從而加快電解速率（不是起催化作用）。電解熔融NaOH: 4NaOH 4Na + O2 + H2O 用銅電極電解Na2SO4溶液: Cu +2H2O Cu(OH)2 + H2 （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。口訣：“有氫生成堿，有氧生成酸；都有濃度大,都無濃度小”。（“濃度大”、“濃度小”是指溶質(zhì)的濃度）7使電解后的溶液恢復原狀的方法：先讓析出的產(chǎn)物（氣體或沉淀）恰好完全反應，再將其化合物投入電解后的溶液中即可。如：NaCl溶液：通HCl氣體（不能加鹽酸）；AgNO3溶液：加Ag2O固體（不能加AgOH）；CuCl2溶液：加CuCl2固體；KNO3溶液： 加H2O；CuSO4溶液：CuO（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。8電解原理的應用圖20-1A、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)） 反應原理陽極： 2Cl- - 2e-= Cl2 陰極： 2H+ + 2e-= H2總反應：2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH 設備 （陽離子交換膜電解槽）組成：陽極Ti、陰極Fe陽離子交換膜的作用：它只允許陽離子通過而阻止陰離子和氣體通過。制燒堿生產(chǎn)過程 （離子交換膜法） 食鹽水的精制：粗鹽（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等）加入NaOH溶液加入BaCl2溶液加入Na2CO3溶液過濾加入鹽酸加入離子交換劑(NaR) 電解生產(chǎn)主要過程（見圖20-1）：NaCl從陽極區(qū)加入，H2O從陰極區(qū)加入。陰極H+ 放電，破壞了水的電離平衡，使OH-濃度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。B、電解冶煉鋁原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na+AlF63-（B）、氧化鋁： 鋁土礦 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 原理 陽極 2O2 4e- =O2陰極 Al3+3e- =Al總反應：4Al3+6O24Al+3O2 設備：電解槽（陽極C、陰極Fe） 因為陽極材料不斷地與生成的氧氣反應：C+O2 CO+CO2，故需定時補充。C、電鍍：用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程。鍍層金屬作陽極