原电池和电解池知识点总结.doc

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原电池和电解池
1．原电池和电解池的比拟：
装置
原电池
电解池

实例

原理
使氧化复原反响中电子作定向移动，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、阳两极引起氧化复原反响的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。
形成条件
①电极：两种不同的导体相连；
②电解质溶液：能与电极反响。
③能自发的发生氧化复原反响
④形成闭合回路
①电源； ②电极〔惰性或非惰性〕；
③电解质〔水溶液或熔化态〕。
反响类型
自发的氧化复原反响
非自发的氧化复原反响
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；
电极反响
负极：Zn-2e-=Zn2+ 〔氧化反响〕
正极：2H++2e-=H2↑〔复原反响〕
阴极：Cu2+ +2e- = Cu 〔复原反响〕
阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 〔氧化反响〕
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
①①抗金属的电化腐蚀；
②实用电池。
①电解食盐水〔氯碱工业〕；②电镀〔镀铜〕；③电冶〔冶炼Na、Mg、Al〕；④精炼〔精铜〕。
2原电池正负极的判断：
⑴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。
⑵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。
⑶根据电极变化判断：氧化反响→负极； 复原反响→正极。
⑷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。
⑸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电极反响式的书写：
负极：⑴负极材料本身被氧化：
①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反响，那么为最简单的：M-n e-=Mn+ 如：Zn-2 e-=Zn2+
②如果阳离子与电解液成分反响，那么参与反响的局部要写入电极反响式中：
如铅蓄电池，Pb+SO42--2e-=PbSO4
⑵负极材料本身不反响：要将失电子的局部和电解液都写入电极反响式，
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：⑴当负极材料能自发的与电解液反响时，正极那么是电解质溶液中的微粒的反响，
H2SO4电解质，如2H++2e=H2 CuSO4电解质： Cu2++2e= Cu
⑵当负极材料不与电解质溶液自发反响时，正极那么是电解质中的O2反正复原反响
① 当电解液为中性或者碱性时，H2O比参加反响，且产物必为OH-,
如氢氧燃料电池〔KOH电解质〕O2+2H2O+4e=4OH-
②当电解液为酸性时，H+比参加反响，产物为H2O O2+4O2+4e=2H2O
4．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，外表潮湿
反响过程
氧化复原反响，不形成原电池。
因原电池反响而腐蚀
有无电流
无电流产生
有电流产生
反响速率
电化腐蚀＞化学腐蚀
结果
使金属腐蚀
使较活泼的金属腐蚀
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
正极反响
O2 + 4e- + 2H2O == 4OH-
2H+ + 2e-==H2↑
负极反响
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
⑴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。
⑵在金属外表覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使外表生成致密氧化膜；在外表镀一层有自我保护作用的另一种金属。
⑶电化学保护法
①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。
②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
⑴干电池〔属于一次电池〕
①结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。酸性电解质：
②电极反响 负极：Zn-2e-=Zn2+
正极：2NH4++2e-=2NH3+H2
NH3和H2被Zn2＋、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2＋＋4NH3=Zn(NH3)42＋
碱性电解质：〔KOH电解质〕
电极反响 负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+ Zn(OH)2
总反响：Zn+ MnO2+2H2O-=2MnOOH+ Zn(OH)2
⑵铅蓄电池〔属于二次电池、可充电电池〕

①结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。
②A.放电反响 负极： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4 原电池
正极： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O

B.充电反响 阴极：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42- 电解池
阳极：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42-
总式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 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，电极反响式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反响式相同。
⑶锂电池
①结构：锂、石墨、固态碘作电解质。
②A电极反响 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， 电池，电脑电池。

⑷A.氢氧燃料电池

① 结构：石墨、石墨、KOH溶液。
②电极反响 负极： H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O
正极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
总式：2H2+O2=2H2O
〔反响过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流〕
注意：复原剂在负极上反响，氧化剂在正极上反响。书写电极反响式时必须考虑介质参加反响〔先常规后深入〕。假设相互反响的物质是溶液，那么需要盐桥〔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20～50倍。
电极反响：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：
⑴由外电源决定：阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极；
⑵根据电极反响: 氧化反响→阳极 ；复原反响→阴极
⑶根据阴阳离子移动方向：阴离子移向→阳极；阳离子移向→阴极，
⑷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：
⑴阳极：如果电极为活泼电极，Ag以前的，那么电极失电子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+
如果电极为惰性电极，C、Pt、Au、Ti等，那么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-
⑵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，那么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，在两极发生氧化复原反响
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外表镀上一层金属或合金
实例
CuCl2 Cu＋Cl2
CuCl2==Cu2++2Clˉ
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、精炼铜比拟

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
电极反响
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
阳极反响式
阴极反响式
总反响方程式
〔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-=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
OHˉ 放电,酸性增强
13，以惰性电极电解电解质溶液的规律：
⑴电解水型：电解含氧酸，强碱，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↑ 总反响：2H2O 2H2↑ + O2↑，
溶质不变，PH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的参加增加了溶液导电性,从而加快电解速率〔不是起催化作用〕。
⑵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 总反响：CuCl2= Cu +Cl2↑
⑶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↑ 总反响：2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH
公式：电解质+H2O→碱+ H2↑+非金属
⑷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 总反响：2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑+2H2SO4
公式：电解质+H2O→酸+ O2↑+金属
解NaCl溶液：2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反响，PH增大
8．电解原理的应用
图20-1
A、电解饱和食盐水〔氯碱工业〕
⑴反响原理
阳极： 2Cl- - 2e-== Cl2↑
阴极： 2H+ + 2e-== H2↑
总反响：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH
⑵设备 〔阳离子交换膜电解槽〕
①组成：阳极—Ti、阴极—Fe
②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。
⑶制烧碱生产过程 〔离子交换膜法〕
①食盐水的精制：粗盐〔含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等〕→参加NaOH溶液→参加BaCl2溶液→参加Na2CO3溶液→过滤→参加盐酸→参加离子交换剂(NaR)
②电解生产主要过程〔见图20-1〕：NaCl从阳极区参加，H2O从阴极区参加。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
⑴原料：〔A〕、冰晶石：Na3AlF6=3Na++AlF63-
〔B〕、氧化铝： 铝土矿 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3
⑵ 原理
阳极 2O2－ － 4e- =O2↑
阴极 Al3＋+3e- =Al
总反响：4Al3++6O2ˉ4Al+3O2↑
⑶ 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响：C+O2 → CO+CO2，故需定时补充。
C、电镀：用电解的方法在金属外表镀上一层金属或合金的过程。
⑴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 Zn－2eˉ = Zn2+
阴极 Zn2++2eˉ=Zn
⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。
⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H+和OHˉ一般不起反响。
⑷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+。铜前金属先反响但不析出，铜后金属不反响，形成 “阳极泥〞。
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