原电池和电解池知识点归纳.doc

原电池和电解池知识点一原电池和电解池的比较：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牺牲阳极的阴极保护法；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）。二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。三电极反应式的书写：*注意点：1. 弱电解质、气体、难溶物不拆分，其余以离子符号表示；2. 注意电解质溶液对正负极的影响；3. 遵守电荷守恒、原子守恒，通过添加H+ 、OH- 、H2O 来配平1.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-+7H2O2.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参加反应，且产物必为OH-,如氢氧燃料电池（KOH电解质）O2+2H2O+4e=4OH-当电解液为酸性时，H+参加反应，产物为H2O 如氢氧燃料电池（KOH电解质） O2+4O2+4e=2H2O四常见的原电池1.银锌电池：(负极Zn、正极-Ag2O、电解液NaOH )负极 ：Zn+2OH2e-= Zn(OH)2 (氧化反应)正极 ：Ag2O + H2O + 2e-= 2Ag + 2 OH (还原反应)化学方程式 Zn + Ag2O + H2O= Zn(OH)2 + 2Ag2.铝空气海水（负极-铝、正极-石墨、铂网等能导电的惰性材料、电解液-海水）负极 ：4Al12e=4Al3+ (氧化反应) 正极 ：3O2+6H2O+12e=12OH （还原反应)总反应式为： 4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3 （铂网增大与氧气的接触面）海洋灯标电池3.镁-铝电池 （负极-Al、正极-Mg 电解液KOH） 负极(Al)： 2Al + 8 OH- 6e- 2AlO2+4H2O (氧化反应)正极(Mg）： 6H2O + 6e- 3H2+6OH （还原反应)化学方程式： 2Al + 2OH + 2H2O 2AlO2+ 3H24.碱性锌锰干电池：（负极Zn、正极C、 电解液KOH 、MnO2的糊状物）负极： Zn + 2OH 2e-= Zn(OH)2 (氧化反应)正极：2MnO2 + 2H2O + 2e-=2MnOOH +2 OH （还原反应)化学方程式 Zn +2MnO2 +2H2O = Zn(OH)2 + MnOOH5.铅蓄电池：（负极Pb 正极PbO2 电解液 浓硫酸） 放电时 负极： Pb2eSO42=PbSO4(氧化反应)正极： PbO22e4HSO42=PbSO42H2O (还原反应) 充电时 阴极： PbSO4 + 2H+ 2e-= Pb+H2SO4(还原反应)阳极： PbSO4 + 2H2O 2e-= PbO2 + H2SO4 + 2H+ (氧化反应)总化学方程式 PbPbO2 + 2H2SO42PbSO4+2H2O6.镍-镉电池（负极-Cd 、正极NiOOH、电解质溶液为KOH溶液）放电时 负极： Cd 2e+ 2 OH = Cd(OH)2 (氧化反应)Ni(OH)2+Cd(OH)2正极： 2NiOOH + 2e + 2H2O = 2Ni(OH)2+ 2OH (还原反应)充电时 阴极： Cd(OH)2 + 2e= Cd + 2 OH (还原反应)阳极：2 Ni(OH)2 2e+ 2 OH = 2NiOOH + 2H2O (氧化反应)总化学方程式 Cd + 2NiOOH + 2H2OCd(OH)2 + 2Ni(OH)27.氢氧燃料电池电解质是KOH溶液（碱性或中性电解质）负极：H2 2e- + 2OH = 2H2O (氧化反应)正极：O2 + H2O + 4e- = 4OH(还原反应)总反应方程式 2H2 + O2 = 2H2O电解质是H2SO4溶液（酸性电解质） 负极：H2 2e- = 2H+ (氧化反应) 正极：O2 + 4H+ + 4e- = 2H2O (还原反应) 总反应方程式 2H2 + O2 = 2H2O 注意1.碱性溶液反应物、生成物中均无H+ 2.酸性溶液反应物、生成物中均无OH- 8.甲醇燃料电池（铂为两极、电解液KOH溶液） 正极：3O2 + 12e- + 6H20= 12OH- (还原反应) 负极：2CH3OH 12e- + 16OH = 2CO32- +12H2O (氧化反应)总反应方程式 2CH3OH + 3O2 + 4KOH = 2K2CO3 + 6H2O 9.CO燃料电池 （铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混合气为正极助燃气）正极： O2 4e- 2CO2 2CO32- (还原反应)负极： 2CO2CO32- 4e- =4CO2 (氧化反应) 总反应方程式均为： 2CO O2 2CO210.肼燃料电池（铂为两极、电解液KOH溶液）正极： O2 + 2H2O + 4e- = 4OH (还原反应)负极： N2H4 + 4OH - 4e- = N2 + 4H2O (氧化反应)总反应方程式 N2H4 + O2= N2 + 2H2O11.甲烷燃料电池（铂为两极、电解液KOH溶液）正极： 2O2 + 2H2O + 8e- = 8 OH (还原反应)负极： CH4 + 10OH- 8e- = CO32- + 7H2O (氧化反应)总反应方程式 CH4 + 2KOH+ 2O2 = K2CO3 + 3H2O12.丙烷燃料电池（铂为两极、正极通入O2和CO2、负极通入丙烷、电解液有三种）电解质是熔融碳酸盐（K2CO3或Na2CO3）正极 ： 5O2 + 20e- + 10CO2 = 10CO32- (还原反应)负极 ： C3H8 - 20e-+ 10CO32- = 3CO2 + 4H2O (氧化反应)总反应方程式 C3H8 + 5O2 = 3CO2 + 4H2O碱性电解质（铂为两极、电解液KOH溶液）正极 ： 5O2 + 20e- + 10H2O = 20OH (还原反应)负极 ： C3H8 - 20e-+ 26 OH = 3CO32- + 17H2O (氧化反应)总反应方程式 C3H8 + 5O2 +6KOH = 3 K2CO3 + 7H2O五化学腐蚀和电化腐蚀的区别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电化腐蚀化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀六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- + 2H2O = 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*金属腐蚀的快慢的判断 在同一电解质溶液中，电解原理引起的腐蚀原电池原理化学腐蚀有效防腐措施的腐蚀；七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*防腐措施：外接电源的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法一般防护无防护八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；阴极电源负极九.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，则对应阳离子的放电能力越弱，既得电子能力越弱: H+（水） Zn2+ Fe2+ H+（酸） Cu2+ Fe3+ Ag+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CuCl22Cl-2e-=Cl2Cu2+ +2e-= CuCuCl2= Cu +Cl2HCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22HCl=H2+Cl2酸性减弱Na2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2不变H2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，酸性增强NaOH4OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，碱性增强NaCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOHH+放电，碱性增强CuSO44OH-4e-=2H2O+O2Cu2+ +2e-= Cu2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2+2H2SO4OH 放电,酸性增强十以惰性电极电解电解质溶液的规律：电解水型：电解含氧酸，强碱，活泼金属的含氧酸盐（稀H2SO4、NaOH、Na2SO4）阳极：4OH-4e-=2H2O+O2 阴极：2H+2e-=H2 总反应：2H2O 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、不活泼金属的无氧酸盐，如CuCl2 、HCl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 如NaCl阳极：2Cl-2e-=Cl2 阴极：2H+2e-=H2 总反应： 2NaCl+2H2O=H2+Cl2+2NaOH公式：电解质+H2O碱+ H2+非金属放氧生酸型：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+金属图20-1十一电解原理的应用电解饱和食盐水（氯碱工业） 反应原理阳极： 2Cl- - 2e-= Cl2 阴极： 2H+ + 2e-= H2总反应：2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH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。（2）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。电解冶炼铝，以及活泼金属Na、Mg原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na+AlF63-（B）、氧化铝： 铝土矿 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3 原理 阳极 2O2 4e- =O2阴极 Al3+3e- =Al总反应：4Al3+6O24Al+3O2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。 电解精炼铜*粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。阳极：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等阴极：Cu2+ + 2e- = Cu溶液中溶质浓度减小，铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成 “阳极泥”。 十二电解、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 CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl阳极 Cu 2e- = Cu2+阴极 Cu2+2e- = Cu关系先电离后电解，电镀是电解的应用十三。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，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