2023年原电池和电解池知识点归纳总结全面汇总归纳.pdf

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1、原电池和电解池 1原电池和电解池的比较：2 原电池正负极的判断：根据电极材料判断：活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。根据电子或者电流的流动方向：电子流向：负极正极。电流方向：正极负极。根据电极变化判断：氧化反应负极；还原反应正极。根据现象判断：电极溶解负极；电极重量增加或者有气泡生成正极。根据电解液内离子移动的方向判断：阴离子移向负极；氧离子移向正极。3 电极反应式的书写：负极：负极材料本身被氧化：如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：M-n e-=Mn+如：Zn-2 e-=Zn2+如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：如铅蓄电

2、池，Pb+SO42-2e-=PbSO4 负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，如燃料电池 CH4-O2(C 作电极)电解液为 KOH：负极：CH4+10OH-8 e-=C032-+7H2O 正极：当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应，H2SO4电解质，如 2H+2e=H2 CuSO4电解质：Cu2+2e=Cu 当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的 O2反正还原反应 当电解液为中性或者碱性时，H2O比参加反应，且产物必为 OH-,装置 原电池 电解池 实例 原理 使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变

3、为电能的装置叫做原电池。使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化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；电解质溶液：能与电极反应。能自发的发生氧化还原反应 形成闭合回路 电源；电极（惰性或非惰性）；电解质（水溶液或熔化态）。反应类型 自发的氧化还原反应 非自发的氧化还原反应 电极名称 由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；电极反应 负极：Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）正极：2H+2e-=H2（还原反应）阴极：Cu2+2e-=Cu （还原

4、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；实用电池。电解食盐水（氯碱工业）；电镀（镀铜）；电冶（冶炼 Na、Mg、Al）；精炼（精铜）。如氢氧燃料电池（KOH 电解质）O2+2H2O+4 e=4OH-当电解液为酸性时，H+比参加反应，产物为 H2O O2+4O2+4e=2H2O 4化学腐蚀和电化腐蚀的区别 5吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 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-+2H

5、2O=4OH-2H+2e-=H2 负极反应 Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=Fe2+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 考点解说 6金属的防护 改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。在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。电化学保护法 外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极 7。常见实用电池的种类和特点 干电池（属于一次电池）结构：锌

6、筒、填满 MnO2的石墨、溶有 NH4Cl 的糊状物。酸性电解质：电极反应 负极：Zn-2e-=Zn2+正极：2NH4+2e-=2NH3+H2 NH3和 H2被 Zn2、MnO2吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn24NH3=Zn(NH3)42 碱性电解质：（KOH 电解质）电极反应 负极：Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2 正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+Zn(OH)2 Zn+MnO2+2H2O-=2MnOOH+Zn(OH)2 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-+SO42-=PbSO

7、4 原电池正极：PbO2+2e-+4H+SO42-=PbSO4+2H2O B.充电反应 阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-电解池 阳极：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H+SO42-总式：Pb+PbO2+2H2SO4 放电=充电2PbSO4+2H2O 注意：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 化学腐蚀 电化腐蚀 一般条件 金属直接和强氧化剂接触 不纯金属，表面潮湿 反应过程 氧化还原反应，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

8、电化腐蚀化学腐蚀 结果 使金属腐蚀 使较活泼的金属腐蚀 结构：锂、石墨、固态碘作电解质。A 电极反应 负极：2Li-2e-=2Li+正极：I2+2e-=2I-总式：2Li+I2=2LiI B MnO2 做正极时：负极：2Li-2e-=2Li+正极：MnO2+e-=MnO2-总 Li+MnO2=Li MnO2 锂电池优点：体积小，无电解液渗漏，电压随放电时间缓慢下降，应用:心脏起搏器，手机电池，电脑电池。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

9、出光和热，而是产生电流）注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（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成功。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，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高 2050 倍。电极反应：铝是负极 4Al-12e-=4Al3+；石墨是正极 3O2+6H2O+12e-=12OH-8电解池的阴阳极判断：由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的

10、负极；根据电极反应:氧化反应阳极；还原反应阴极 根据阴阳离子移动方向：阴离子移向阳极；阳离子移向阴极，根据电子几点流方向：电子流向:电源负极阴极；阳极电源正极 电流方向:电源正极阳极；阴极电源负极 9.电解时电极产物判断：阳极：如果电极为活泼电极，Ag 以前的，则电极失电子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+如果电极为惰性电极，C、Pt、Au、Ti 等，则溶液中阴离子失电子，4OH-4e-=2H2O+O2 阴离子放电顺序 S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-阴极：（.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护）根据电解质中阳离子活动顺序判断，阳离子得电子顺序 金属活动顺序表的反表金属活泼性越强，

11、则对应阳离子的放电能力越弱，既得电子能力越弱。K+Ca2+Na+Mg2+Al3+(H+)Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+Cu2+Hg2+Ag+10电解、电离和电镀的区别 电解 电离 电镀 条件 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，在两极发生氧化还原反应 阴阳离子自由移动，无明显的化学变化 用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金 实例 CuCl2 电解=CuCl2 CuCl2=Cu2+2Cl 阳极 Cu 2e-=Cu2+阴极 Cu2+2e-=Cu 关系 先电离后电解，电镀是电解的应用 11电镀铜、精炼铜比较 电镀铜 精炼铜 形成条件 镀层金属作阳极，镀件作阴极

12、，电镀液必须含有镀层金属的离子 粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4 溶液作电解液 电极反应 阳极 Cu 2e-=Cu2+阴极 Cu2+2e-=Cu 阳极：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等 阴极：Cu2+2e-=Cu 溶液变化 电镀液的浓度不变 溶液中溶质浓度减小 12电解方程式的实例（用惰性电极电解）：电解质溶液 阳极反应式 阴极反应式 总反应方程式（条件：电解）溶液酸碱性变化 CuCl2 2Cl-2e-=Cl2 Cu2+2e-=Cu CuCl2=Cu+Cl2 HCl 2Cl-2e-=Cl2 2H+2e-=H2 2HCl=H2+Cl2 酸性减弱 Na2SO4 4OH-4e-=

13、2H2O+O2 2H+2e-=H2 2H2O=2H2+O2 不变 H2SO4 4OH-4e-=2H2O+O2 2H+2e-=H2 2H2O=2H2+O2 消耗水，酸性增强 NaOH 4OH-4e-=2H2O+O2 2H+2e-=H2 2H2O=2H2+O2 消耗水，碱性增强 NaCl 2Cl-2e-=Cl2 2H+2e-=H2 2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH H+放电，碱性增强 CuSO4 4OH-4e-=2H2O+O2 Cu2+2e-=Cu 2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4 OH 放电,酸性增强 13，以惰性电极电解电解质溶液的规律：电解水型：电解含氧酸，强

14、碱，活泼金属的含氧酸盐，如稀 H2SO4、NaOH 溶液、Na2SO4溶液：阳极：4OH-4e-=2H2O+O2 阴极：2H+2e-=H2 总反应：2H2O电解=2H2+O2，溶质不变，PH 分别减小、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）。电解电解质：无氧酸（HF 除外）、不活泼金属的无氧酸盐，如 CuCl2 阳极：2Cl-2e-=Cl2 阴极：Cu2+2e-=Cu 总反应：CuCl2=Cu+Cl2 放氢生成碱型：活泼金属的无氧酸盐（F 化物除外）如 NaCl 阳极：2Cl-2e-=Cl2 阴极：2H+2e-=H2 总反应：2NaCl+2H2O=H2

15、+Cl2+2NaOH 公式：电解质+H2O碱+H2+非金属 放氧省酸型：不活泼金属的含氧酸盐，如 CuSO4 阳极：4OH-4e-=2H2O+O2 阴极：Cu2+2e-=Cu 总反应：2CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4 公式：电解质+H2O酸+O2+金属 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 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 总反应：2NaCl+2H2O电解=H2+Cl2+2NaOH 设备（阳离子交换膜电解槽）组成：阳极Ti、

16、阴极Fe 阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。制烧碱生产过程（离子交换膜法）食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、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，破坏了水的电离平衡，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+AlF63-（B）、氧化铝：铝土矿 NaOH过滤 NaAlO2 CO2过滤 Al(OH)3

17、Al2O3 原理 阳极 2O2 4e-=O2 阴极 Al3+3e-=Al 总反应：4Al3+6O2电解=4Al+3O2 设备：电解槽（阳极 C、阴极 Fe）因为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，电镀液必须含有镀层金属的离子。电镀锌原理：阳极 Zn2e=Zn2+阴极 Zn2+2e=Zn 电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。在电镀控制的条件下，水电离出来的 H+和 OH 一般不起反应。电镀液中加氨水或 NaCN 的原因：使 Zn2+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 Cu2+。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成“阳极泥”。图 20-1