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电化学基础-原电池与电解池的原理

4.阳极 与外电源正极相连接的电极称为阳极。 电解池中负离子移向阳极,在阳极上给出电子,发生 氧化反应。 离子在相应电极上得失电子的过程均称放电。
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§8.1 电化学概论/二、原电池与电解池的关系
化学能

Zn
原电池G<0 电解池G>0
电极
A
电能
V
负载
+
Cu
ZnSO4
多 孔 隔 膜
电解质 溶液
H2 ←
(阴极(还原反应) )(阳极(氧化反应) ) ( 正还阴 ) ( 负氧阳 ) 电解池 (阳极(氧化反应) )(阴极(还原反应) ) ( 正氧阳 ) ( 负还阴 )
原电池
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§8.1 电化学概论/三、电解质溶液的导电机理
三、电解质溶液的导电机理
原电池装置:
1、构成: 2、导电机理: (1)界面上自发反应:
三、电解质溶液的导电机理
电解池装置:
1、构成:
2、导电机理: (1)溶液中,离子的定向移动导致溶液中有电流通过; (2)电流在溶液与电极界面处连续。
原电池与电解池对比
电极反应
在电解池中正极为 阳极,负极为阴极; 在原电池中则相反
溶液中的阳离子向负极迁 移,从负极上取得电子而 发生还原反应
e
电 源
e
溶液中的阴离子向正极迁 移,从正极上失去电子而 发生氧化反应

电位低的电极称为负极


阴 极
Θ
电 解 质 溶 液
阳 极
电位高的电极称为正极
凡是进行还原反应的电 极称为阴极
2 e 2 H 在 H2电极上,发生 H ,氧化反 2 应,H+进入溶液,电子流在电极上,电极电势降 低,为负极。
2 e 2 Cl 在Cl2电极上,发生 Cl ,还原反 2

应,Cl2 夺取电极上的电子,发生还原反应,电极 电势升高。两电极间产生电极差。 (2)在溶液中:离子迁移产生电流。 原电池总结果: 发生自发反应, △G<0 ,原电池自由能下降,转化为对外所作 的电功,若电池反应是可逆的, -△G=W=QE。
1.定义 原电池是利用氧化还原 反应产生电流的装置。 2.原电池的构成 ⑴电势不同的两个电极; ⑵盐桥;
⑶外电路(检流计)。 3.电子由Zn极流向Cu极。 4.Zn极电势低,为负极;Cu极电势高,为正极。
e→
4
§8.1 电化学概论/一、电化学基本概念
3.特征 正极:氧化剂(Cu2+)被还原,半电池反应为: Cu2+ + 2e → Cu 负极:还原剂(Zn)被氧化,半电池反应为: Zn → Zn 2+ + 2e 电池反应为: Cu2+ + Zn → Cu + Zn 2+
2
电极反应
(-)Zn极
(+)Cu极
Zn – 2e
Cu2+ + 2e
Zn2+ (氧化反应)
Cu (还原反应)
电池反应
Zn + Cu2+ Zn2+ + Cu (氧化还原反应)
§8.1 电化学概论/二、原电池与电解池的关系
盐桥的组成和特点: 高浓度电解质溶液,
正负离子迁移速度 差小 。
盐桥的作用: 1)防止两种电解质溶液 混和,消除液接电位, 确保准确测定。 2)提供离子迁移通道。
阴离子迁向阳极
负载电阻 正 极
阳离子迁向阴极
负 极
-
电源
+
Zn
e
Cu
2+
24
e
-
阴 极
e
-
e
+
阳 极
-
e
阳 极
Zn SO
Cu
2+
SO
24
阴 极
ZnSO4溶液
CuSO4溶液
电解质溶液
(a)丹尼尔电池
(b)电解池
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§8.1 电化学概论/二、原电池与电解池的关系
1.原电池: Daniel 电池——铜锌电池结构 (-) Zn ︱Zn2+(1mol/L)‖ Cu2+(1mol/L)︱Cu (+) 0 . 763 V Cu 2+ /Cu = 0.337 V Zn Zn
2、 电解池(electrolytic cell):将电能转化为化学能的装置。
3、 电池分类简表
单液电池 液态电池 双液电池 固态电池 电解质浓差电池
电池
{ {
原 电 池 电解池
浓差电池 电极浓差电池 一次电池 化学电池 二次电池 燃料电池
{ {

§8.1 电化学概论/一 、电化学基本概念
原电池装置与原理
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§8.1 电化学概论/三、电解质溶液的导电机理
原电池
正极:
Cl2 +2e→ 2Cl发生还原作用,是阴极。电 子由H2极流向Cl2极, Cl2极 电势高,是 。
负极:
H2-2e→2H+发生氧化作用, 是阳极。电流由Cl2极流向H2 极,H2极电势低,是 。
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§8.1 电化学概论/三、电解质溶液的导电机理
Fe 阴
→O2
NaOH
Ni 阳
CuSO4
石棉隔膜
G = – 212
kJmol-1
H2O(l)H2(g)+½O2(g) G =237.2 kJmol-1
电极:一般都由金属制成, 属于电子导体(第一类导体) 电解质溶液:离子导体(第二类导体)。
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§8.1 电化学概论/二、原电池与电解池的关系 离子迁移方向
第 8章
电化学基础
§8.1 电化学概论
§8.2 可逆电池
§8.3 可逆电池热力学
§8.4 电极电势
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§8.1 电化学概论
一、电化学基本概念 二、原电池与电解池的关系
三、电解质溶液的导电机理
四、工业生产电解铜实例
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§8.1 电化学概论/一 、电化学基本概念
一 、电化学基本概念
电池分类
1、 原电池(primary cell):将化学能转化为电能的装置。
凡是进行氧化反应的电 极称为阳极
§8.1 电化学概论/二、原电池与电解池的关系
正极: 电势高的电极称为正极,电流从正
极流向负极。
负极:
电势低的电极称为负极,电子从负 极流向正极。
阴极: 发生还原作用的电极称为阴极。
阳极: 发生氧化作用的电极称为阳极。
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§8.1 电化学概论/二、原电池与电解池的关系
Ox(氧化态)+ ne来自还原 氧化Red(还原态)
原电池
正极,阴极,还原反应,Ox+ze→Red 负极,阳极,氧化反应,Red→Ox+ze
电解池
正极,阳极,氧化反应,Red→Ox+ze
负极,阴极,还原反应,Ox+ze→Red
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§8.1 电化学概论/二、原电池与电解池的关系
结论: 电极命名法:
正极(电势高) 负极(电势低)
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§8.1 电化学概论/一、电化学基本概念
电解池装置与原理

电解装置
1.电解 借助电能使不能自发进行的氧化还原化学反应得以进行 的过程。 2.电解池 电解的装置称为电解池(或电解槽)。
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§8.1 电化学概论/一、电化学基本概念
3.阴极 与外电源负极相连接的电极 称为阴极。 电解池中正离子移向阴极, 在阴极上得到电子,发生 还原反应。
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