原電池和電解池原電池和電解池1．原電池和電解池的比較：裝置原電池電解池實例使氧化還原反應中電子作定向移動，從而形成使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化電流。這種把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原還原反應的過程叫做電解。這種把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛黼姵亍W能的裝置叫做電解池。①電極：兩種不同的導體相連；②電解質(zhì)溶液：能與電極反應。①電源；②電極（惰性或非惰性）；③電解質(zhì)（水溶液或熔化態(tài)）。形成條件③能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應④形成閉合回路反應類型自發(fā)的氧化還原反應非自發(fā)的氧化還原反應由外電源決定：由電極本身性質(zhì)決定：電極名稱正極：材料性質(zhì)較不活潑的電極；陽極：連電源的正極；陰極：連電源的負極；負極：材料性質(zhì)較活潑的電極。負極：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應）Cu+2e-=Cu（還原反應）陰極：2+電極反應正極：2H+2e=H2↑（還原反應）2Cl-2e=Cl2↑陽極：--（氧化反應）+-電子流向負極→正極→負極→電能電源負極→陰極；陽極→電源正極電流方向正極電源正極→陽極；陰極→電源負極能量轉(zhuǎn)化化學能電能→化學能①電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；鍍銅）；②電鍍（③①①抗金屬的電化腐蝕；應用②實用電池。電冶（冶煉Na、Mg、Al）；④精煉（精銅）。2原電池正負極的判斷：頁腳內(nèi)容原電池和電解池⑴根據(jù)電極材料判斷：活潑性較強的金屬為負極，活潑性較弱的或者非金屬為正極。⑵根據(jù)電子或者電流的流動方向：電子流向：負極→正極。電流方向：正極→負極。→正極。→負極；電極重量增加或者有氣泡生成→正極。→移向負極；氧離子→移向正極。⑶根據(jù)電極變化判斷：氧化反應→負極；還原反應⑷根據(jù)現(xiàn)象判斷：電極溶解⑸根據(jù)電解液內(nèi)離子移動的方向判斷：陰離子3電極反應式的書寫：負極：⑴負極材料本身被氧化：①如果負極金屬生成的陽離子與電解液成分不反應，則為最簡單的：M-ne-=Mn+如：Zn-2e-=Zn2+②如果陽離子與電解液成分反應，則參與反應的部分要寫入電極反應式中：如鉛蓄電池，Pb+SO42--2e-=PbSO4⑵負極材料本身不反應：要將失電子的部分和電解液都寫入電極反應式，如燃料電池CH4-O2(C作電極)電解液為KOH：負極：CH+10OH-8e-=C032-+7H2O4正極：⑴當負極材料能自發(fā)的與電解液反應時，正極則是電解質(zhì)溶液中的微粒的反應，H2SO4電解質(zhì)，如2H++2e=H2CuSO4電解質(zhì)：Cu2++2e=Cu⑵當負極材料O反正還原反應不與電解質(zhì)溶液自發(fā)反應時，正極則是電解質(zhì)中的2①當電解液為中性或者堿性時，O比參加反應，H且產(chǎn)物必為OH-,2如氫氧燃料電池（KOH電解質(zhì)）O2+2H2O+4e=4OH-H比參加反應，產(chǎn)物為H+2OO2+4O2+4e=2H2O②當電解液為酸性時，4．化學腐蝕和電化腐蝕的區(qū)別化學腐蝕電化腐蝕一般條件金屬直接和強氧化接劑觸不純金屬，表面潮濕因原電池反應而腐蝕反應過程有無電流反應速率結(jié)果氧化還原反應，不形成原電池。無電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生電化腐蝕＞化學腐蝕使金屬腐蝕使較活潑的金屬腐蝕頁腳內(nèi)容原電池和電解池5．吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別電化腐蝕類型條件吸氧腐蝕析氫腐蝕水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強O2+4e-+2H2O==4OH-Fe－2e-==Fe2+2H++2e-==H2↑Fe－2e-==Fe2+正極反應負極反應腐蝕作用是主要的腐蝕類型，具有廣泛性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)考點解說6．金屬的防護⑴改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。合金鋼中含有合金元素，使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，耐腐蝕。如：不銹鋼。⑵在金屬表面覆蓋保護層。常見方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面鍍一層有自我保護作用的另一種金屬。⑶電化學保護法①外加電源的陰極保護法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護的金屬作陰極。②犧牲陽極的陰極保護法：外加負極料材，構(gòu)成原電池，被保護的金屬作正極7。常見實用電池的種類和特點⑴干電池（屬于一次電池）①結(jié)構(gòu)：鋅筒、填滿MnO的石墨、溶有NH4Cl的糊狀物。酸性電解質(zhì)：2②電極反應負極：Zn-2e-=Zn2+正極：2NH4++2e-=2NH3+H2NH3和H2被ZnMnO2吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn4NH=Zn(NH)、2＋＋2＋342＋3堿性電解質(zhì)：（KOH電解質(zhì)）電極反應負極：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正極：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+Zn(OH)2Zn+MnO2+2H2O-=2MnOOH+Zn(OH)2⑵鉛蓄電池（屬于二次電池、可充電電池）①結(jié)構(gòu)：鉛板、填滿PbO的鉛板、稀H2SO4。2頁腳內(nèi)容原電池和電解池②A.放電反應負極：Pb-2e-+SO42-=PbSO4+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O原電池正極：PbO2B.充電反應陰極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-電解池陽極：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-放電總式：Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O充電注意：放電和充電是完全相反的過程，放電作原電池，充電作電解池。電極名稱看電子得失，電極反應式的書寫要求與離子方程式一樣，且加起來應與總反應式相同。⑶鋰電池①結(jié)構(gòu)：鋰、石墨、固態(tài)碘作電解質(zhì)。②A電極反應負極：2Li-2e-+2e=2I-=2Li+正極：I-2總式：2Li+I2=2LiIBMnO2做正極時：負極：2Li-2e-=2Li+正極：MnO2+e=MnO2--總Li+MnO2=LiMnO2鋰電池優(yōu)點：體積小，無電解液滲漏，電壓隨放電時間緩慢下降，應用:心臟起搏器，手機電池，電腦電池。⑷A.氫氧燃料電池①結(jié)構(gòu)：石墨、石墨、KOH溶液。②電極反應負極：H-2e-+2OH-=2H2O2正極：O+4e-+2H2O=4OH2H+O=2H2O總式：22-2（反應過程中沒有火焰，不是放出光和熱，而是產(chǎn)生電流）注意：還原劑在負極上反應，氧化劑在正極上反應。書寫電極反應式時必須考慮介質(zhì)參加反應（先常規(guī)后深入）。相若互反應的物質(zhì)是溶液，則需要鹽橋（內(nèi)裝KCl的瓊脂，形成閉合回路）。頁腳內(nèi)容原電池和電解池B．鋁、空氣燃料電池以鋁—空氣—海水電池為能源的新型海水標志燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海水為電解質(zhì)溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷產(chǎn)生電流。只要把燈放入海水中，數(shù)分鐘后就會發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高20～50倍。電極反應：鋁是負極4Al-12e-==4Al3+；石墨是正極3O2+6H2O+12e-==12OH-8．電解池的陰陽極判斷：⑴由外電源決定：陽極：連電源的正極；陰極：→陽極→陰極:氧化反應；還原反應離子移動方向：陰離子移向→陽極；陽離子移向→陰極，子幾點流方向：電子流向:電源負極→陰極；陽極→電源正極電流方向:電源正極→陽極；陰極→電源負極連電源的負極；⑵根據(jù)電極反應⑶根據(jù)陰陽⑷根據(jù)電9.電解時電極產(chǎn)物判斷：⑴陽極：如果電極為活潑電極，Ag以前的，則電極失電子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+C、Pt、Au、Ti等，陰離子放電順序S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-（.陰極材料(金屬或石墨)總是受到保護）根據(jù)電解質(zhì)中陽如果電極為惰性電極，則溶液中陰離子失電子，4OH-4e-=2H2O+O2-⑵陰極：離子活動順序判斷，陽離子得電子順序—金屬活動順序表的反表金屬活潑性越強，則對應陽離子的放電能力越弱，既得電子能力越弱。K+<Ca2+<Na+<Mg2+<Al3+<(H+)<Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<Cu2+<Hg2+<Ag+10．電解、電離和電鍍的區(qū)別電解電離電鍍條件受直流電作用受熱或水分子作用受直流電作用頁腳內(nèi)容原電池和電解池陰陽離子定向移動，在陰陽離子自由移動，無明用電解的方法在金屬表面鍍上一層金實質(zhì)兩極發(fā)生氧化還原反應顯的化學變化屬或合金陽極Cu－2e-=Cu2+陰極Cu2++2e-=CuCuCl2====電解Cu＋Cl2CuCl2==Cu2++2Clˉ實例關(guān)系先電離后電解，電鍍是電解的應用11．電鍍銅、精煉銅比較電鍍銅精煉銅形成條件鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍粗銅金屬作陽極，精銅作陰極，CuSO4溶液作液必須含有鍍層金屬的離子電解液陽極Cu－2e-=Cu2+陽極：Zn-2e=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等-電極反應陰極Cu2++2e-=CuCu+2e-=Cu陰極：2+溶液變化電鍍液的濃度不變?nèi)芤褐腥苜|(zhì)濃度減小12．電解方程式的實例（用惰性電極電解）：總反應方程式電解質(zhì)溶液陽極反應式陰極反應式溶液酸堿性變化（條件：電解）CuCl2HCl2Cl--2e-=Cl2↑2Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=CuCuCl2=Cu+Cl2↑2HCl=H2↑+Cl2↑2H2O=2H2↑+O2↑2H2O=2H2↑+O2↑2H2O=2H2↑+O2↑——2H++2e-=H2↑酸性減弱Na2SO4H2SO4NaOH4OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑4OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑4OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑不變消耗水，酸性增強消耗水，堿性增強2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOHNaCl2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑H+放電，堿性增強2CuSO4+2H2O=2Cu+CuSO44OH--4e-=2H2O+O2↑Cu2++2e-=CuOHˉ放電,酸性增強O2↑+2H2SO413，以惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律：型：電解含氧酸，強堿，活潑金屬的含氧酸鹽，如稀H2SO4、NaOH溶液、NaSO4溶液：2⑴電解水頁腳內(nèi)容原電池和電解池電解總反應：2HO====2H↑+O2↑，22-4e=2H2O+O2↑陽極：4OH-陰極：2H+2e-=H2↑+-溶質(zhì)不變，PH分別減小、增大、不變。酸、堿、鹽的加入增加了溶液導電性,從而加快電解速率（不是起催化作用）。⑵電解電解質(zhì)：無氧酸（HF除外）、不活潑金屬的無氧酸鹽，如CuCl2-2e=Cl2↑陰極：Cu+2e-=Cu2+總反應：CuCl2=Cu+Cl2↑陽極：2Cl--⑶放氫生成堿型：活潑金屬的無氧酸鹽（F化物除外）如NaCl-2e=Cl2↑陽極：2Cl-陰極：+2H+2e-=H2↑2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH總反應：-公式：電解質(zhì)+H2O→堿+H2↑+非金屬⑷放氧省酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽，如CuSO4-4e=2H2O+O2↑陽極：4OH-陰極：Cu+2e-=Cu總反應：2CuSO4+2H2O=2Cu+-2+O2↑+2H2SO4公式：電解質(zhì)+H2O→酸+O2↑+金屬O====H電解2↑+Cl2↑+2NaOH，溶質(zhì)、溶2NaCl+2H2劑均發(fā)生電解反應，PH增大解NaCl溶液：8．電解原A、電解⑴反應原理的應用飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）理-2e-==Cl2↑陽極：2Cl-電解陰極：2H++2e-==H2↑總反應：2NaCl+2H2O====H2↑+Cl2↑+2NaOH⑵設備（陽①組成：陽極—Ti、陰極—Fe②陽離子交換膜的作用：⑶制燒堿生產(chǎn)過程（離子交換膜法）①食鹽離子交換膜電解槽）圖20-1它只允許陽離子通過而阻止陰離子和氣體通過。水的精制：粗鹽（含泥沙、Ca、Mg2+、Fe3+、SO42-2+→加入NaOH溶液→加入BaCl2溶液→加等）→過濾→加入鹽酸→加入CO溶液離子交換劑(NaR)入Na23頁腳內(nèi)容原電池和電解池②電解生產(chǎn)主要過程（見圖20-1）：NaCl從陽極區(qū)加入，H2O從陰極區(qū)加入。陰極H+放電，破壞了水的電離平衡，使OH-濃度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。B、電解冶煉鋁⑴原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na++AlF63-NaOHCO△（B）、氧化鋁：鋁土礦——→NaAlO2——→Al(OH)3—→Al2O32過濾過濾⑵原理陽極2O2－－4e-=O2↑陰極Al3＋+3e-=Al電解+6Oˉ====4Al+3O2↑總反應：4Al3+2⑶設備：電解槽（陽極C、陰極Fe）因為陽極材料不斷地與生成的氧氣反應：C+O2→CO+CO2，故需定時補充。C、電鍍：用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程。⑴鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子。電鍍鋅原理：陽極Zn－2eˉ=Zn2+陰極Zn2++2e