原电池和电解池知识点总结 讲座(29页).doc
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1、-原电池和电解池知识点总结 讲座-第 28 页 高考电化学知识点总结1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
2、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;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)。2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:
3、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。3电极反应式的书写: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-=C03
4、2-+7H2O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比参加反应,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+比参加反应,产物为H2O O2+4O2+4e=2H2O4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
5、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6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
6、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7.电解液的PH变化:根据电解产物判断。“有氢生成碱,有氧生成酸;8.常见实用电池的种类和特点干电池(属于一次电池)结构:锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。酸性电解质:电极反应 负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2NH4+2e-=2NH3+H2 NH3和H2被Zn2、MnO2吸收: MnO2+H2=MnO+H2O,Zn24NH3=Zn(NH3)42碱性电解质:(KOH电解质)电极反应 负极:Zn+2OH-2e-=Zn(OH)2正极:2MnO2+2H2O+2e-=2Mn
7、OOH+ Zn(OH)2总反应:Zn+ MnO2+2H2O-=2MnOOH+ Zn(OH)2铅蓄电池(属于二次电池、可充电电池)结构:铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。A.放电反应 负极: Pb-2e-+ SO42- = PbSO4 原电池正极: PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2OB.充电反应 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,
8、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。锂电池 结构:锂、石墨、固态碘作电解质。 A电极反应 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,手机电池,电脑电池。A.氢氧燃料电池 结构:石墨、石墨、KOH溶液。电极反应 负极: H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O
9、 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2050倍。电极反应:铝是负极 4Al-12e-= 4Al3+;石墨是正极 3O
10、2+6H2O+12e-=12OH-9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10.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
11、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。K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ (H+) Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ Cu2+ Hg2+ ZYM B.XYZM C.MZXYD.XZMY【答案】A 【解析】金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中,形成原电池,X溶解说明金属活动性XZ;电解Y2和Z2共存的溶液时,Y先析出,则金属活动性ZY;离子的氧化性越强,其单质的金属活动性越弱,则金属活动性YM,所以正确答案为A。【纠错】根据原电池原理和电解池原理综合判断,熟悉金属
12、活动顺序表【8】某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿,然后平铺在一块铂片上,接通电源后,用铅笔在滤纸上写字,会出现红色字迹。据此,下列叙述正确的是( )铂片 滤纸 铅笔祝你成功ab直流电源A铅笔端作阳极,发生还原反应 C铅笔端有少量的氯气产生B铂片端作阴极,发生氧化反应 Da点是负极,b点是正极 【答案】D 【解析】本题考查的是电解饱和食盐水实验,电解实验中阳极发生氧化反应,生成氯气,阴极发生还原反应生成氢气,由电极反应式可知,在阴极生成氢氧化钠,出现红色字迹,所以铅笔做阴极,a为电源负极。【纠错】不熟悉电解原理和电极反应,对反应原理和实验现象不能正确
13、判断。 【9】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是( )(已知:氧化性Fe2Ni2Cu2)A阳极发生还原反应,其电极反应式:Ni22eNiB电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等C电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2和Zn2D电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt【答案】D 【纠错】对离子的氧化性强弱与放电顺序不能正确一一对应,对电解原理认识模糊。【10】 500 mL KNO3和Cu(N03)2的混合溶液中c(NO3)6.0 molL1,用石墨作电极电解此溶液,当通电一段时间后,两极均收集到224 L气体(
14、标准状况),假定电解后溶液体积仍为500 mL,下列说法正确的是( )A原混合溶液中c(K)为4 molL1 B上述电解过程中共转移4 mol电子C电解得到的Cu的物质的量为0.5 mol D电解后溶液中c(H)为2 molL1【答案】 B【解析】两极反应为:阴极 Cu2+2e=Cu 2H+2e=H2 阳极:4OH-4e=O2+2H2O,两极都收集1mol气体,由阳极得到转移电子为4mol,又知生成1molH2转移电子2mol,根据电子得失守恒: n(Cu2)=1mo;再通过离子所带电荷的守恒,在500 mL KNO3和Cu(NO3)2的混合溶液中存在关系: 2c(Cu2)+c(K)=c(NO
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