2022年电化学知识归纳总结.docx

精选学习资料 - - - - - - - - - 电化学学问归纳总结一、电解原理 1、电解（1）电解的概念：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化仍 原反应的过程叫电解； 电解质在电流的作用下发生氧化仍原反应,是电能转化为化学能的过程, 电解反应是非自发的； 阳极失去电子发生氧化反应,阴极得到电子发生仍原反应；（2）电解池的概念：把电能转变为化学能的装置叫电解池或电解槽；其中根直流电源或原电池的负极相连的电极是电解池的阴极；反之,跟直流电源或原电池的正极相连的电极是电解池的阳极；构成电解池的条件是： 直流电源； 两个电极,与电源的正极相连的电极叫阳极,与电源负极相连的电极叫阴极；电解质溶液或熔融态电解质；2、电解原理和规律（1）电极分为惰性电极和活泼电极两种；惰性电极在电解过程中只导电,电极本身不发生任何化学变化,电极材料为石墨、铂、金等；活泼电极是指除石墨、铂、金以外的导电材料做阳极时, 金属原子失去电子时发生氧化仍原反应的电极；（2）放电次序阳离子在阴极的放电次序：（H +）、Zn 2+、Fe 2+、Sn 2+、Pb 2+、（H +）、Cu 2+、Fe 3+、Hg 2+、Ag + 从左到右放电才能依次增强（越排在后面越简单先得电子）留意：a 金属离子在阴极放电与否, 既跟金属的活泼性有关, 又跟离子浓度有关；例如在一般盐溶液中氢离子浓度很小,放电次序在 或浓度相差不大时,放电次序在 Pb 2+后；Zn 2+前,而在相同浓度b Al 3+、Mg 2+、Na +、Ca 2+、K +在水中不放电,只在熔融时放电；阴离子在阳极（惰性电极）放电次序：OH-、Cl- 、Br-、I- 、S 2-放电才能依次增强（越排在后面越简单失去电子）留意： a 阳极如为活泼电极,就是活泼电极自身溶解放电,此时不考虑阴离子的放电；名师归纳总结 b F-及含氧酸根在水溶液中不放电；第 1 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 3、电解精炼电解精炼是利用电解原理提纯金属；如电解精炼铜时, 要把粗铜挂在电解槽的阳极,用硫酸铜溶液做电解液,阴极挂纯铜；电解时阳极发生氧化反应,Cu 失去电子变为 Cu 2+进入溶液,比铜活泼的金属也失去电子进入溶液；不如铜活泼的金属杂质不能失去电子而变成“ 阳极泥” 被除去；在阴极发生仍原反应,2+ Cu易得到电子被仍原成Cu,而比铜活泼的杂质离子被留在电解液里,这样就达到了提纯的目的；4、电镀铜（1）电镀的涵义：电镀是应用电解原理在某些金属表面上镀上一层其他金属或 合金的过程；（2）电镀的目的：是金属增强抗腐蚀才能、增加美观和表面硬度；（3）电镀铜原理的归纳：电镀铜和电解精炼铜的原理是一样的；电解时,一般都是用含有镀层离子的电解质配成电镀液；把待镀金属制品侵入电镀液中与直流电源的负极相连,作为负极；而用镀层金属作为阳极,与直流电源正极相连；通入低压直流电, 阳极金属溶解在溶液里成为阳离子,移向负极, 这些离子在阴极上得到电子被仍原成金属, 掩盖在需要电镀的金属制品上； 例如电镀铜用铜板做 阳极,硫酸铜溶液作电镀液,镀件要挂在阴极；5、电解质导电的实质 对电解质溶液 （或熔融状态的电解质） 通电时, 电子从电源的负极沿导线流 入电解池的阳极, 电解质的阳离子移向阴极得电子发生仍原反应；电解质的阴离 子移向阳极失去电子 （有的是组成阳极的金属原子失去电子）发生氧化反应, 电子从电解池的阳极流出并沿导线流回电源的正极；这样,电流就依靠电解质溶液（或熔融状态的电解质） 里的阴阳离子的定向移动而通过溶液（或熔融状态的电解质）,所以电解质溶液（或熔融状态的电解质）的导电过程,就是电解质溶液（或熔融状态的电解质）的电解过程；名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 6、用惰性电极进行各种电解质溶液的电解规律类型实例电极反应电 解质溶溶液的 pH电解质溶液电解H2SO4阴极： 4H +4e-=2H2液的变化变化的复原浓度变大变小加水水型NaOH 阳极： 4OH-4e-=2H2O+O 2浓度变小变大加水Na2SO4不变加水只电阴极： 2H +2e-=H2HCl 变大通氯化氢气解电CuCl2阳极： 2Cl-2e-=Cl 2浓度变小变大体解质阴极： Cu 2+2e-=Cu 加入氯化铜阳极： 2Cl-2e-=Cl 2粉末电解NaCl 生成了碱阴极： 2H +2e-=H2通氯化氢气电解CuSO阳极： 2Cl-2e-=Cl 2生成了酸变小体阴极： 2Cu 2+4e- =2Cu 质和加氧化铜粉水型阳极： 4OH-4e-=2H2O+O 2末习题：一、从 NO3-、SO4 2- 、H +、Cu 2+、Ba 2+、Ag +、Cl电解质,采纳惰性电极对其溶液进行电解；- 等离子中选出适当的离子组成（1） 两级分别放出氢气和氧气时,电解质的化学式可能是：（2） 如阴极析出金属,阳极放出氧气,电解质的化学式可能是：（3） 两级分别放出气体,且体积比为1：1,电解质的化学式可能是：答案：（1）HNO 3、H2SO4、BaNO3 2、BaOH2、中的一种（2）AgNO 3、CuNO 3 、CuSO 4中的一种（3）HCl、BaCl2中的一种二、工业上为了处理含有Cr2O7 2-酸性工业废水,采纳下面的处理方法：往工业废水里加入适量的NaCl,以 Fe 为电极进行电解,经过一段时间,有CrOH3 和FeOH3沉淀生成,工业废水中的铬的含量以低于排放标准；请回答以下问题：名师归纳总结 （1）两级发生反应的电极反应式：阳极阴极第 3 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - （2）写出 Cr2O7 2-变 Cr 3+为的离子方程式（3）工业废水由酸性变为碱性的缘由（4）（填“ 能” 或“ 不能”）改用石墨电极,缘由是答案：（1）Fe-2e-=Fe 2+;2H +2e-=H2（2）Cr2O7 2-+6Fe 2+14H +=2Cr 3+6Fe 3+7H2O （3）H +不断放电, Cr2O7 2-与 Fe 2+反应中消耗cOH->cH + H+,打破了水的电离平稳,使溶液（3）不能；由于用石墨做电极,阳极产生氯气,得不到 Fe 2+,缺少仍原剂,不能使 Cr2O7 2-Cr 3+CrOH3 而除去；三、X、Y、Z、M代表四种金属元素；金属X和 Z 用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解, Z 极上有氢气放出；如电解Y 2+和 Z 2+离子共存溶液时, Y 先析出；又如 M 2+离子氧化性强于 Y 2+离子；就这四种金属的活动性由强到弱的次序为：答案： X>Z>Y>M 二、氯碱工业 1、电解饱和食盐水反应原理（1）试验步骤 装置见课本,在 U形管里倒入饱和食盐水,插入一根石墨棒作 阳极,一根铁棒做阴极； 同时在两边管中各滴入酚酞试液,并用潮湿的碘化钾淀 粉试纸检验阳极放出的气体；接通直流电源后,留意管内发生的现象；（2）试验现象 阳极上有气泡逸出,气体出现黄绿色,有刺激性气味,使潮湿 的碘化钾淀粉试纸变为蓝色, 阳极区溶液由无色变为黄绿色； 阴极上有气泡生成,气体无色无味；阴极区溶液由无色变为浅红色、红色逐步加深、区域逐步扩大；（3）试验结论 用惰性材料做阳极,电解饱和食盐水,生成氯气、氢气、和氢氧 化钠,化学方程式、离子方程式如下：电解 电解2NaCl+2H2O=2NaOH+H 2 +O2 2Cl- +2H2O=2OH- +H2 +O2电解饱和食盐水反应原理的解析与归纳；名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 通电前：溶液中存在,有Na +、Cl-、H +、OH-四种离子,做无规章运动；通电后：阳离子向阴极定向移动并在电极上放电,由于H +得电子才能大于Na +、在阴极上得电子放电,生成H2；其反应为： 2H +2e-=H2 ；阴离子向阳极定向移动,由于 Cl-失电子的才能大于 OH-,在阳极失去电子放出 Cl 2,其反应为：2Cl-2e-=Cl 2电解后：由于阴极邻近 H +放电生成 H2,是该区域的氢离子浓度降低,破坏了邻近的水的电离平稳, 促进了水连续电离, 使水电离平稳向右移动, 结果阴极区溶液里氢氧根浓度增大,使阴极区溶液呈显碱性,滴入酚酞时变红；2、离子交换膜法制烧碱（1）离子交换膜电解槽的组成由阳极（金属钛网）、阴极（碳钢网） 离子交换膜、 电解槽框和导电铜棒等组成,每台电解槽有如干的单元电解槽并联组成或串联组成；（2）阳离子交换膜的作用将电解槽隔成阳极室和阴极室, 它只答应阳离子（Na +）通过,而阻挡阴离子（Cl-、OH-）和气体通过；这样既防止阴极产生的氢气和阳极产生的氯气相混合引起爆炸,又能防止氯气和氢氧化钠作用生成3、食盐的精制（1）粗盐的成分：粗盐中含有泥沙、求,因此必需经过精制；NaClO而影响烧碱的质量；Ca 2+、Mg 2+、Fe 3+、SO4 2-杂质,不符合电解要（2）杂质的危害： Ca 2+、Mg 2+、Fe 3+等金属离子在碱性环境中会生成沉淀,破坏离子交换膜；此外,杂质的存在会使得到的产品不纯；（3）除杂质的过程：粗盐水加入过量的氯化钡溶液用于除去硫酸根离子,再加入过量的氢氧化钠溶液除去镁离子、 三价铁离子, 再加入过量的碳酸钠溶液除去钙离子和钡离子,过滤除去沉淀和泥沙, 最终加入过量的盐酸除去碳酸根,去；过量的盐酸可以通过加热除名师归纳总结 留意：除杂质时所加试剂的次序要求是：a 碳酸钠必需放在氯化钡之后,b 过第 5 页,共 8 页- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 滤沉淀之后再加入盐酸；试剂加入次序有多种挑选,如：a 氯化钡、氢氧化钠、碳酸钠、过滤、盐酸；b 氯化钡、碳酸钠、氢氧化钠、过滤、盐酸；c 氢氧化钠、氯化钡、碳酸钠、过 滤、盐酸；4、饱和食盐水在化学中的应用（1）排饱和食盐水法收集氯气； 用排空气法收集氯气不纯, 而氯气较易溶于水,不能用排水法, 要用排饱和食盐水法收集； 在饱和食盐水中有足够的氯离子可抑 制氯气与水的反应,从而降低氯气在水中的溶解度,收集到纯洁的氯气；（2）试验室制乙炔时,常用饱和食盐水（而不用水）与电石反应；由于电石与水快速猛烈反应, 产生大量气泡影响乙炔气体的收集；用饱和食盐水代替纯水可使反应平稳, 气体渐渐放出, 从而收集到较平稳的乙炔气流,实质上氯化钠起稀 释水的作用；三、原电池原理 1、原电池的构造：理论上讲,活泼性不同的两种金属或金属与其他导电体（如 石墨）相连,放入电解质溶液中都可以形成原电池；（1）原电池中,电极名称叫做负极、正极,不叫阴极、阳极；（2）原电池中,活泼金属作负极,不活泼金属或非金属材料作正极；（3）假如使用乙醇等非电解质溶液,就不能形成原电池；假如两电极间未用导 线连接,也不能形成原电池；概括：两种活泼性不同的电极；电解质溶液；形成闭合回路；2、原电池电极判定及电极反应方程式的书写（1）原电池正负电极的判定方法由组成原电池两级的材料判定；属或能导电的非金属为正极；一般是活泼的金属为负极, 活泼性较弱的金依据电流方向或电子流淌方向判定；电流是由正极流向负极； 电子流淌方向是由负极流向正极；名师归纳总结 - - - - - - -第 6 页,共 8 页精选学习资料 - - - - - - - - - 依据原电池里电解质溶液里的离子的流淌方向判定；子移向的极是正极,阴离子移向的极是负极；在电解质溶液内, 阳离依据原电池两级发生的变化来判定； 原电池的负极总是失去电子发生氧化反 应,其正极总是得到电子发生仍原反应；依据现象判定；溶解的一级为负极,增重或有气体放出的一级为正极；（2）原电池的电极反应式和总反应式的书写原电池中,正极电子流入得电子发生仍原反应负极电子流出失电子发生氧化反应留意：两级得失电子数相等；电极反应式常用“=” ,不用“ ” ；电极反应中如有气体生成,需要加“ ”；原电池的总的反应式：一般把正极和负极的电极反应式相加而得；如电解质为弱电解质, 在相加时应把离子改为相应的弱电解质；3、原电池的常见种类（1）负极参与反应的原电池典型的原电池由活泼金属做电极材料构成的原电池是一类典型的原电池；这类原电池工作时,负极发生氧化反应被腐蚀,正极通常被爱护（或是不参与反应的惰性电极）；（2）两级都参与反应的原电池可充电电池可充电电池是两个电极都参与反应的原电池,常见的有铅蓄电池、 镍锌电池和银锌电池；它们在放电时遵循原电池原理,给它们充电时遵循电解原理； 这类电池两级材料通常分别是活泼金属和具有强氧化性的金属氧化物（如 Ag2O、PbO2 等）（3）两级都不发参与反应的原电池燃料电池用惰性材料做原电池的两级, 如在两电极上引入适当的物质并使它们发生氧化仍原反应,形成两电极都不参与反应的原电池；如燃料电池；名师归纳总结 电 池 名负极正极电 解 质电极反应第 7 页,共 8 页称Zn 溶液负极： Zn-2e-=Zn 2+干电池石墨（NH4 +） NH4Cl 和淀粉糊正极： 2NH4 +2e-=2NH 3 +H2- - - - - - -精选学习资料 - - - - - - - - - 银 锌 电Zn Ag2O KOH 负极： Zn+2OH-2e-=ZnO+H 2O 池Pb PbO2H2SO4正极： Ag2O+H 2O+2e-=2Ag+2OH铅 蓄 电负极： Pb+SO 2-2e-=PbSO池（放电PtH 2 PtO2 KOH 正极： PbO2+4H +SO 2-+2e- =PbSO 4+2H2O 负极： 2H2+4OH- -4e-=4H2O 氢 氧 燃料电池正极： O2+2H2O+4e-=4OH4、金属的腐蚀及其防护（1）化学腐蚀与电化腐蚀含义化学腐蚀电化腐蚀金属或合金直接与具有腐蚀性的不纯的金属或合金与电解液接触化学物质接触发生氧化仍原而消 耗的过程；发生原电池反应而消耗的过程；电子得失金属直接将电子转移给有氧化性活泼金属将电子间接转移给氧化电流的物质；性较强的物质；无电流产生有柔弱的电流产生腐蚀现象金属单质较活泼金属实例金属与氯气、氧气等物质直接反钢铁在潮湿的空气中被腐蚀；应；（2）吸氧腐蚀与析氢腐蚀类型吸 O2腐蚀析 H2 腐蚀条件水膜呈弱酸性或中性水膜呈酸性正极反应（ C）O2+2H2O+4e-=4OH2H +2e-=H2负极反应 Fe Fe-2e-=Fe 2+Fe-2e- =Fe 2+其他反应Fe 2+2OH- =FeOH24FeOH2+2H2O+O 2=4FeOH3FeOH3失去部分水转化为铁锈名师归纳总结 - 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