2022年原电池与电解池电化学知识点全复习.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 原电池与电解池一、原电池1. 构成原电池的条件：A活泼性不同的两个电极 活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体石墨）,活泼金属为负极；两惰性电极 石墨或 Pt 等（燃料电池电极） ；B电解质溶液；C形成闭合电路；D自发氧化仍原反应；2. 原电池的反应原理电子从负极流出,沿导线流回正极 活动性不同的金属（或一种金属和一种非金属导体石墨）负极：较活泼金属,失电子,化合价上升,发生氧化反应溶液中的阴离子向负极移动,电极质量减小；正极：不活泼金属（或石墨等）,得电子,化合价降低,发生仍原反应；当负极材料能与电解液直接反应时,溶液中的阳离子得电子；例：溶液中假如有阳离子,应由金属阳离子先得电子,变成金属单质,锌铜原电池中,电解液为HCl ,正极 H+得电子生成H2；-+4H+=2H 2O；假如当负极材料不能与电解液反应时,溶解在电解液中的O2 得电子；假如电解液呈酸性,O2+4e电解液呈中性或碱性,O2+4e-+2H 2O=4OH-判定正负极的依据：金属活动次序表 两惰性电极 石墨或 Pt 等（燃料电池电极）负极：可燃烧的气体 正极：氧气 3. 各种电池 碱性干电池Zn+2MnO2+2H2O=ZnOH2+2MnOOH 铅蓄电池Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O, 请写出电极反应式；留意 :PbSO4 是难溶物； 燃料电池名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 二、电解池 1. 电解 ：使电流通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化仍原反应的过程,叫做电解；2. 电解池的组成条件：电解质溶液或熔融电解质形成闭合回路直流电源两个电极判定电解池两极的常用依据 看电源（与电池正极相连的是阳极,与负极相连的是阴极）看电子方向、两极产物（阳离子移向阴极,发生仍原反应 阴离子移向阳极,发生氧化反应）3. 电解反应方程式：阴极：溶液中的阳离子向阴极移动,得电子,发生仍原反应；阴极受爱护；（电镀原理）阳离子的放电次序：金属活动次序表的逆序Zn 2+< Fe 2+ < Pb 2+ < H + < Cu 2+ < Fe 3+ < Hg 2+ < Ag +留意：Ag + Fe 3+ Cu 2+； Fe 2+ H 2O Al电镀时： H +浓度较小： H + Zn 2+ Fe 2+ Pb 2+ Cu 2+3+ 阳极：溶液中的阴离子向阴极移动,失电子,发生氧化反应；放电次序：活性电极 Ag 以前 ,电极失电子A - ne-=A n+S 2IBr ClOH 惰性电极 Pt、Au、石墨 ,阴离子放电电解硫酸铜溶液的电极反应式和总反应式阴极： 2Cu 2+ + 4e- = 2Cu 2Cu + + + O2阳极： 4OH- - 4e- = 2H 2O + O 2= H+2Cu+ + 2H 2O 通电写出以碳棒作电极电解饱和氯化钠溶液的电极反应式阳极 C： 2Cl 2e Cl2 阴极C：2H+ +2e H2 写出以铜棒作电极电解氯化铜溶液的电极反应式阳极 Cu： Cu 2e Cu2+ 4. 电解原理的应用 a. 铜的电解精炼阴极 Cu： Cu2+ +2e Cu 粗铜含的杂质 : Zn 、 Fe、Ni、Ag、Au 等粗铜的精炼粗铜做阳极,纯铜做阴极,CuSO4 溶液做电解液3电极反应式4 阳极上比铜不活泼的金属,沉积于阳极底部,成为阳极泥 ,可以提炼金、银等珍贵金属b. 电镀概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过 程；电镀池形成条件名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 6 页精选学习资料 - - - - - - - - - 镀件作阴极 镀层金属作阳极 含镀层金属阳离子的盐溶液作电解液 电镀的特点 电镀液的组成及酸碱性基本保持不变原电池和电解池1原电池和电解池的比较：装置原电池电解池实例使氧化仍原反应中电子作定向移动,从而形成 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化原理电流；这种把化学能转变为电能的装置叫做原仍原反应的过程叫做电解；这种把电能转变为化电池；学能的装置叫做电解池；形成条件电极：两种不同的导体相连；电源；电极（惰性或非惰性）；电解质溶液：能与电极反应；电解质（水溶液或熔化态）；反应类型自发的氧化仍原反应非自发的氧化仍原反应电极名称由电极本身性质打算：由外电源打算：正极：材料性质较不活泼的电极；阳极：连电源的正极；电极反应负极：材料性质较活泼的电极；阴极：连电源的负极；负极： Zn-2e-=Zn 2+ （氧化反应）阴极： Cu 2+ +2e- = Cu （仍原反应）正极： 2H+2e-=H2 （仍原反应）阳极： 2Cl-2e-=Cl2（氧化反应）电子流向负极正极电源负极阴极；阳极电源正极电流方向正极负极电源正极阳极；阴极电源负极能量转化化学能电能电能化学能应用抗金属的电化腐蚀；电解食盐水（氯碱工业）；电镀（镀铜） ；有用电池；电冶（冶炼Na、Mg、Al）；精炼（精铜） ；2化学腐蚀和电化腐蚀的区分一般条件化学腐蚀电化腐蚀化学腐蚀电化腐蚀金属直接和强氧化剂接触不纯金属,表面潮湿反应过程氧化仍原反应,不形成原电池；因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀结果3吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区分电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e-=H2负极反应Fe 2e-=Fe 2+Fe 2e-=Fe 2+腐蚀作用是主要的腐蚀类型,具有广泛性发生在某些局部区域内4电解、电离和电镀的区分名师归纳总结 条件电解电离无明电镀第 3 页,共 6 页受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动,在阴阳离子自由移动,用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 实例两极发生氧化仍原反应显的化学变化CuCl2电解 =Cu Cl2CuCl2=Cu 2+2Cl 阳极 Cu 2e- = Cu 2+阴极 Cu 2+2e- = Cu 关系先电离后电解,电镀是电解的应用5电镀铜、精炼铜比较形成条件电镀铜精炼铜镀层金属作阳极,镀件作阴极,电镀粗铜金属作阳极,精铜作阴极,CuSO4溶液作电极反应液必需含有镀层金属的离子电解液- = Zn 2+Cu - 2e- = Cu 2+ 等阳极 Cu 2e- = Cu 2+ 阳极： Zn - 2e阴极 Cu 2+2e- = Cu 阴极： Cu 2+ + 2e- = Cu 溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小6电解方程式的实例（用惰性电极电解） ：总反应方程式（条件：电解）溶液酸碱性变化电解质溶液阳极反应式阴极反应式CuCl22Cl-2e-=Cl2Cu 2+ +2e-= Cu CuCl2= Cu +Cl2HCl 2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22HCl=H2 +Cl2酸性减弱4OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2 +O2不变Na2SO4H2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2 +O2消耗水,酸性增强NaOH 4OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2 +O2消耗水,碱性增强NaCl 2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22NaCl+2H2O=H2 +Cl2H+放电,碱性增强+2NaOH CuSO44OH-4e-=2H2O+O2Cu 2+ +2e-= Cu 2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2+2H2SO4OH 放电 ,酸性增强考点解说1电化腐蚀：发生原电池反应,有电流产生（1）吸氧腐蚀负极： Fe2e-=Fe 2+ 正极： O2+4e-+2H2O=4OH-总式： 2Fe+O2+2H2O=2FeOH24FeOH2+O2+2H2O=4FeOH32FeOH3=Fe2O3+3H2O （2）析氢腐蚀：CO2+H2OH2CO3H+HCO3-负极： Fe 2e-=Fe 2+ 正极： 2H + + 2e-=H2总式： Fe + 2CO2 + 2H2O = FeHCO32 + H2FeHCO32水解、空气氧化、风吹日晒得 Fe2O3；2金属的防护转变金属的内部组织结构；合金钢中含有合金元素,使组织结构发生变化,耐腐蚀；如：不锈钢；在金属表面掩盖爱护层；常见方式有：涂油脂、油漆或掩盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我爱护作用的另一种金属；电化学爱护法 外加电源的阴极爱护法 :接上外加直流电源构成电解池,被爱护的金属作阴极；牺牲阳极的阴极爱护法：外加负极材料,构成原电池,被爱护的金属作正极3；常见有用电池的种类和特点干电池（属于一次电池）结构：锌筒、填满MnO2 的石墨、溶有NH4Cl 的糊状物；2第 4 页,共 6 页电极反应负极： Zn-2e-=Zn 2+ 正极：2NH4+2e-=2NH3+H2NH3和 H2被 Zn 2、MnO2 吸取：MnO 2+H2=MnO+H2O,Zn 2 4NH3=ZnNH34名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池） 结构：铅板、填满 PbO2的铅板、稀 H2SO4；A.放电反应 负极：Pb-2e-+ SO4 2- = PbSO4正极：PbO2 +2e-+4H + + SO4 2- = PbSO4 + 2H2O B.充电反应 阴极： PbSO4 +2e-= Pb+ SO4 2-阳极： PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO4 2-放电 充电总式： Pb + PbO2 + 2H2SO4 = 2PbSO4 + 2H2O 留意：放电和充电是完全相反的过程,放电作原电池,充电作电解池；电极名称看电子得失,电极反应式的书写要求与离子方程式一样,且加起来应与总反应式相同；锂电池结构：锂、石墨、固态碘作电解质；极反应负极：2Li-2e-= 2Li+ 正极：I2 +2e- = 2I-总式： 2Li + I2 = 2LiI A.氢氧燃料电池 结构：石墨、石墨、KOH溶液；电极反应 负极：H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O 正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-总式： 2H2+O2=2H2O （反应过程中没有火焰,不是放出光和热,而是产生电流）留意：仍原剂在负极上反应,氧化剂在正极上反应；书写电极反应式时必需考虑介质参与反应（先常规后深化） ；如相互反应的物质是溶液,就需要盐桥 （内装 KCl的琼脂,形成闭合回路） ；B铝、空气燃料电池 以铝 空气 海水电池为能源的新型海水标志灯已研制胜利；这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流；只要把灯放入海水中,数分钟后就会发出刺眼的闪光,其能量比干电池高 2050 倍；电极反应：铝是负极 4Al-12e-= 4Al 3+；石墨是正极 3O2+6H2O+12e-=12OH- 4电解反应中反应物的判定放电次序阴极 A.阴极材料 金属或石墨 总是受到爱护；B.阳离子得电子次序 金属活动次序表的反表：K+ <Ca 2+ < Na+ < Mg 2+ < Al 3+< H+ < Zn 2+ < Fe 2+ < Sn 2+ < Pb 2+ < Cu 2+ < Hg 2+ < Ag +阳极 A.阳极材料是惰性电极 C、 Pt、 Au、Ti 等时：阴离子失电子：S 2- I- Br- Cl- OH- NO3- 等含氧酸根离子F-B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化,溶液中的离子不放电；5电解反应方程式的书写步骤：分析电解质溶液中存在的离子；分析离子的放电次序；确定电极、写出电极反应式；写出电解方程式；如：解 NaCl 溶液： 2NaCl+2H2O 电解 =H2 +Cl2 +2NaOH,溶质、溶剂均发生电解反应,PH 增大PH减小；电解 电解 CuSO4 溶液： 2CuSO4 + 2H2O =2Cu + O2 + 2H2SO4 溶质、溶剂均发生电解反应,电解电解 CuCl2溶液： CuCl2 =CuCl2 电解盐酸：2HCl 电解 =H2 Cl2 溶剂不变,实际上是电解溶质,PH增大；PH 分别减小、第 5 页,共 6 页电解 电解稀 H2SO4、NaOH 溶液、 Na2SO4 溶液： 2H2O = 2H2+ O2 ,溶质不变,实际上是电解水,增大、不变；酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）；电解熔融NaOH: 4NaOH 电解 =4Na + O2+ H2O名师归纳总结 - - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 用铜电极电解Na2SO4溶液 : 电解 Cu +2H2O =CuOH2 + H2 （留意：不是电解水； ）；（“ 浓度大” 、6电解液的PH变化 :依据电解产物判定；口诀：“ 有氢生成碱, 有氧生成酸； 都有浓度大 ,都无浓度小”“ 浓度小” 是指溶质的浓度）7使电解后的溶液复原原状的方法：先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应,再将其化合物投入电解后的溶液中即可；如： NaCl溶液：通 HCl气体（不能加盐酸） ；AgNO3 溶液：加 Ag2O 固体（不能加AgOH）；CuCl2溶液：加 CuCl2固体； KNO3溶液： 加H2O； CuSO4溶液： CuO（不能加 Cu2O、CuOH2、Cu2OH2CO3）等；8电解原理的应用A、电解饱和食盐水（氯碱工业）反应原理阳极：2Cl- - 2e-= Cl2阴极：2H+ + 2e-= H2电解总反应： 2NaCl+2H2O =H2 +Cl2 +2NaOH 设备（阳离子交换膜电解槽）组成：阳极 Ti、阴极 Fe 阳离子交换膜的作用：它只答应阳离子通过而阻挡阴离子和气体通过；图 20-1 制烧碱生产过程（离子交换膜法）食盐水的精制：粗盐（含泥沙、 Ca 2+、Mg 2+、Fe3+、SO42- 等）加入 NaOH 溶液加入 BaCl2溶液加入 Na2CO3溶液过滤加入盐酸加入离子交换剂 NaR 电解生产主要过程（见图 20-1）： NaCl从阳极区加入,H2O 从阴极区加入；阴极 H+ 放电,破坏了水的电离平稳,使 OH-浓度增大, OH-和 Na +形成 NaOH 溶液；B、电解冶炼铝原料：（A）、冰晶石： Na3AlF6=3Na +AlF6 3-（B）、氧化铝：NaOH 过滤铝土矿2O 2 4e- =O2NaAlO2CO2过滤AlOH3Al2O3 原理阳极阴极Al 3+3e- =Al 电解总反应： 4Al 3+6O 2 =4Al+3O2 设备：电解槽（阳极C、阴极 Fe） 由于阳极材料不断地与生成的氧气反应：C+O2 CO+CO2,故需定时补充；C、电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程；镀层金属作阳极,镀件作阴极,电镀液必需含有镀层金属的离子；电镀锌原理：阳极 Zn2e = Zn 2+ 阴极 Zn 2+2e =Zn电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化；在电镀掌握的条件下,水电离出来的 H +和 OH 一般不起反应；电镀液中加氨水或 NaCN的缘由：使 Zn 2+离子浓度很小,镀速慢,镀层才能致密、光亮；D、电解冶炼活泼金属 Na、Mg、Al 等；E、电解精炼铜： 粗铜作阳极, 精铜作阴极, 电解液含有 Cu 2+；铜前金属先反应但不析出,铜后金属不反应, 形成 “阳极泥 ”；名师归纳总结 - 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