高中化学原电池和电解池全面总结超全版公司内部编号:(GOOD-TMMT-MMUT-UUPTY-UUYY-DTTI-原电池和电解池1.原电池和电解池的比较:2.化学腐蚀和电化腐蚀的区别3.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别4.电解、电离和电镀的区别5.电镀铜、精炼铜比较6.电解方程式的实例(用惰性电极电解):↑+2NaOH强CuSO44OH--4e-=2H2O+O2↑Cu2+ +2e-= Cu2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑+2H2SO4OHˉ放电,酸性增强考点解说1.电化腐蚀:发生原电池反应,有电流产生(1)吸氧腐蚀负极:Fe-2e-==Fe2+正极:O2+4e-+2H2O==4OH-总式:2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O(2)析氢腐蚀: CO2+H2O H2CO3H++HCO3-负极:Fe -2e-==Fe2+正极:2H+ + 2e-==H2↑总式:Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2+ H2↑Fe(HCO3)2水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。
2.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。
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3。
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。
②电极反应负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2NH4++2e-=2NH3+H2NH3和H2被Zn2+、MnO2吸收: MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2++4NH3=Zn(NH3)42+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.放电反应负极: Pb-2e-+ SO42- = PbSO4正极: PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4+ 2H2OB.充电反应阴极:PbSO4 +2e-= Pb+ SO42-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。
⑶锂电池①结构:锂、石墨、固态碘作电解质。
②电极反应负极: 2Li-2e- = 2Li+正极: I2 +2e- = 2I-总式:2Li + I2= 2LiI⑷A.氢氧燃料电池①结构:石墨、石墨、KOH溶液。
②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20~50倍。
电极反应:铝是负极 4Al-12e-== 4Al3+;石墨是正极 3O2+6H2O+12e-==12OH-4.电解反应中反应物的判断——放电顺序⑴阴极A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。
B.阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表:K+ <Ca2+ < Na+ < Mg2+ < Al3+< (H+) < Zn2+ < Fe2+ < Sn2+ < Pb2+ < Cu2+ < Hg2+ < Ag+⑵阳极A.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时:阴离子失电子:S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > NO3- 等含氧酸根离子>F-B.阳极是活泼电极时:电极本身被氧化,溶液中的离子不放电。
5.电解反应方程式的书写步骤:①分析电解质溶液中存在的离子;②分析离子的放电顺序;③确定电极、写出电极反应式;④写出电解方程式。
如: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⑵电解CuSO4溶液:2CuSO4+ 2H2O电解====2Cu + O2↑+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应, PH减小。
⑶电解CuCl2溶液:CuCl2电解==== Cu+Cl2↑电解盐酸: 2HCl 电解==== H2↑+Cl2↑溶剂不变,实际上是电解溶质,PH增大。
⑷电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液:2H2O电解==== 2H2↑ + O2↑,溶质不变,实际上是电解水,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)。
⑸电解熔融NaOH: 4NaOH 电解====4Na + O2↑ + H2O↑⑹用铜电极电解Na2SO4溶液: Cu +2H2O电解==== Cu(OH)2+ H2↑(注意:不是电解水。
)6.电解液的PH变化:根据电解产物判断。
口诀:“有氢生成碱,有氧生成酸;都有浓度大,都无浓度小”。
(“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度)7.使电解后的溶液恢复原状的方法:先让析出的产物(气体或沉淀)恰好完全反应,再将其化合物投入电解后的溶液中即可。
如:①NaCl溶液:通HCl气体(不能加盐酸);②AgNO3溶液:加Ag2O固体(不能加AgOH);③CuCl2溶液:加CuCl2固体;④KNO3溶液:加H2O;⑤CuSO4溶液:CuO(不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3)等。
8.电解原理的应用A、电解饱和食盐水(氯碱工业)⑴反应原理阳极: 2Cl- - 2e-== Cl2↑阴极: 2H+ + 2e-== H2↑图20-1总反应:2NaCl+2H2O电解====H2↑+Cl2↑+2NaOH⑵设备(阳离子交换膜电解槽)①组成:阳极—Ti、阴极—Fe②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)→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)②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⑴原料:(A)、冰晶石:Na3AlF6=3Na++AlF63-(B)、氧化铝:铝土矿NaOH——→过滤NaAlO2CO2——→过滤Al(OH)3△—→ Al2O3⑵原理阳极 2O2-- 4e- =O2↑阴极 Al3++3e- =Al总反应:4Al3++6O2ˉ电解====4Al+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。
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=Zn⑵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一般不起反应。
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+。
铜前金属先反应但不析出,铜后金属不反应,形成“阳极泥”。