原電池和電解池全面總結(jié)(熱點(diǎn))

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原電池和電解池全面總結(jié)(熱點(diǎn))

原電池和電解池

1．原電池和電解池的比較：裝置實(shí)例原電池電解池原理形成條件使氧化還原反應(yīng)中電子作定向移動(dòng)，從而形成電流。這種把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置叫做原電池。①電極：兩種不同的導(dǎo)體相連；②電解質(zhì)溶液：能與電極反應(yīng)。使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫做電解。這種把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池。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)）。非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)由外電源決定：陽(yáng)極：連電源的正極；陰極：連電源的負(fù)極；陰極：Cu2++2e-=Cu（還原反應(yīng)）陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反應(yīng)）電源負(fù)極→陰極；陽(yáng)極→電源正極電源正極→陽(yáng)極；陰極→電源負(fù)極電能→化學(xué)能①電解食鹽水（氯堿工業(yè)）；②電鍍（鍍銅）；③電冶（冶煉Na、Mg、Al）；④精煉（精銅）。電化腐蝕不純金屬，表面潮濕因原電池反應(yīng)而腐蝕有電流產(chǎn)生電化腐蝕＞化學(xué)腐蝕使較活潑的金屬腐蝕析氫腐蝕水膜酸性較強(qiáng)2H++2e-==H2↑Fe－2e-==Fe2+發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)電鍍受直流電作用用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金陽(yáng)極Cu－2e-=Cu2+陰極Cu2++2e-=Cu反應(yīng)類型自發(fā)的氧化還原反應(yīng)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；負(fù)極：材料性質(zhì)較活潑的電極。負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+（氧化反應(yīng)）電極反應(yīng)正極：2H++2e-=H2↑（還原反應(yīng)）電子流向負(fù)極→正極電流方向正極→負(fù)極能量轉(zhuǎn)化化學(xué)能→電能應(yīng)用①抗金屬的電化腐蝕；②實(shí)用電池。2．化學(xué)腐蝕和電化腐蝕的區(qū)別化學(xué)腐蝕一般條件反應(yīng)過(guò)程有無(wú)電流反應(yīng)速率結(jié)果電化腐蝕類型條件正極反應(yīng)負(fù)極反應(yīng)腐蝕作用4．電解、電離和電鍍的區(qū)別電解條件實(shí)質(zhì)實(shí)例關(guān)系

金屬直接和強(qiáng)氧化劑接觸氧化還原反應(yīng)，不形成原電池。無(wú)電流產(chǎn)生使金屬腐蝕吸氧腐蝕水膜酸性很弱或呈中性O(shè)2+4e-+2H2O==4OH-Fe－2e-==Fe2+是主要的腐蝕類型，具有廣泛性電離受熱或水分子作用3．吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別受直流電作用陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，在陰陽(yáng)離子自由移動(dòng)，無(wú)明兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)顯的化學(xué)變化CuCl2====Cu＋Cl2電解CuCl2==Cu+2Clˉ2+先電離后電解，電鍍是電解的應(yīng)用

5．電鍍銅、精煉銅比較形成條件電鍍銅精煉銅粗銅金屬作陽(yáng)極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液陽(yáng)極：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等陰極：Cu2++2e-=Cu溶液中溶質(zhì)濃度減小總反應(yīng)方程式（條件：電解）CuCl2=Cu+Cl2↑2HCl=H2↑+Cl2↑2H2O=2H2↑+O2↑2H2O=2H2↑+O2↑2H2O=2H2↑+O2↑2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH鍍層金屬作陽(yáng)極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子陽(yáng)極Cu－2e-=Cu2+陰極Cu2++2e-=Cu電鍍液的濃度不變電極反應(yīng)溶液變化6．電解方程式的實(shí)例（用惰性電極電解）：電解質(zhì)溶液CuCl2HClNa2SO4H2SO4NaOHNaClCuSO4陽(yáng)極反應(yīng)式2Cl--2e-=Cl2↑2Cl--2e-=Cl2↑4OH--4e-=2H2O+O2↑4OH--4e-=2H2O+O2↑4OH--4e-=2H2O+O2↑2Cl--2e-=Cl2↑4OH--4e-=2H2O+O2↑陰極反應(yīng)式Cu2++2e-=Cu2H++2e-=H2↑2H++2e-=H2↑2H++2e-=H2↑2H++2e-=H2↑2H++2e-=H2↑Cu2++2e-=Cu溶液酸堿性變化酸性減弱不變消耗水，酸性增強(qiáng)消耗水，堿性增強(qiáng)H+放電，堿性增強(qiáng)2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑OHˉ放電,酸性增強(qiáng)+2H2SO4

考點(diǎn)解說(shuō)

1．電化腐蝕：發(fā)生原電池反應(yīng)，有電流產(chǎn)生（1）吸氧腐蝕

負(fù)極：Fe－2e-==Fe2+

正極：O2+4e-+2H2O==4OH-總式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2

4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O

（2）析氫腐蝕：CO2+H2OH2CO3H++HCO3-

負(fù)極：Fe－2e-==Fe2+正極：2H++2e-==H2↑

總式：Fe+2CO2+2H2O=Fe(HCO3)2+H2↑

Fe(HCO3)2水解、空氣氧化、風(fēng)吹日曬得Fe2O3。2．金屬的防護(hù)

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(hù)層。常見(jiàn)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(hù)作用的另一種金屬。⑶電化學(xué)保護(hù)法

①外加電源的陰極保護(hù)法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極。②犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法：外加負(fù)極材料，構(gòu)成原電池，被保護(hù)的金屬作正極3。常見(jiàn)實(shí)用電池的種類和特點(diǎn)

⑴干電池（屬于一次電池）

①結(jié)構(gòu)：鋅筒、填滿MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊狀物。②電極反應(yīng)負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+

正極：2NH4++2e-=2NH3+H2＋＋＋

NH3和H2被Zn2、MnO2吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2＋4NH3=Zn(NH3)42⑵鉛蓄電池（屬于二次電池、可充電電池）①結(jié)構(gòu)：鉛板、填滿PbO2的鉛板、稀H2SO4。

②A.放電反應(yīng)負(fù)極：Pb-2e+SO42-=PbSO4

正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O

B.充電反應(yīng)陰極：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

陽(yáng)極：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-總式：Pb+PbO2+2H2SO4

===

放電充電

2PbSO4+2H2O

注意：放電和充電是完全相反的過(guò)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(yīng)式的書寫要求與離子方程式一樣，且加起來(lái)應(yīng)與總反應(yīng)式相同。

⑶鋰電池

①結(jié)構(gòu)：鋰、石墨、固態(tài)碘作電解質(zhì)。②電極反應(yīng)負(fù)極：2Li-2e-=2Li+

正極：I2+2e-=2I-總式：2Li+I2=2LiI

⑷A.氫氧燃料電池

①結(jié)構(gòu)：石墨、石墨、KOH溶液。

②電極反應(yīng)負(fù)極：H2-2e-+2OH-=2H2O

正極：O2+4e-+2H2O=4OH-總式：2H2+O2=2H2O

（反應(yīng)過(guò)程中沒(méi)有火焰，不是放出光和熱，而是產(chǎn)生電流）注意：還原劑在負(fù)極上反應(yīng)，氧化劑在正極上反應(yīng)。書寫電極反應(yīng)式時(shí)必須考慮介質(zhì)參加反應(yīng)（先常規(guī)后深入）。若相互反應(yīng)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）。

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(biāo)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(huì)發(fā)出耀眼的閃光，其能量比干電池高20～50倍。電極反應(yīng)：鋁是負(fù)極4Al-12e-==4Al3+；

石墨是正極3O2+6H2O+12e-==12OH-

4．電解反應(yīng)中反應(yīng)物的判斷放電順序

⑴陰極A.陰極材料(金屬或石墨)總是受到保護(hù)。B.陽(yáng)離子得電子順序金屬活動(dòng)順序表的反表：

K+

⑹用銅電極電解Na2SO4溶液:Cu+2H2O====Cu(OH)2+H2↑（注意：不是電解水。）

6．電解液的PH變化:根據(jù)電解產(chǎn)物判斷�？谠E：“有氫生成堿，有氧生成酸；都有濃度大,都無(wú)濃度小”。（“濃度大”、“濃度小”是指溶質(zhì)的濃度）

7．使電解后的溶液恢復(fù)原狀的方法：

先讓析出的產(chǎn)物（氣體或沉淀）恰好完全反應(yīng)，再將其化合物投入電解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通HCl氣體（不能加鹽酸）；②AgNO3溶液：加Ag2O固體（不能加AgOH）；③CuCl2溶液：加CuCl2固體；④KNO3溶液：加H2O；⑤CuSO4溶液：CuO（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。8．電解原理的應(yīng)用

A、電解飽和食鹽水（氯堿工業(yè)）⑴反應(yīng)原理

陽(yáng)極：2Cl--2e-==Cl2↑陰極：2H++2e-==H2↑總反應(yīng)：2NaCl+2H2O====H2↑+Cl2↑+2NaOH

⑵設(shè)備（陽(yáng)離子交換膜電解槽）

①組成：陽(yáng)極Ti、陰極Fe

②陽(yáng)離子交換膜的作用：它只允許陽(yáng)離子通過(guò)而阻止陰離子

圖20-1和氣體通過(guò)。

⑶制燒堿生產(chǎn)過(guò)程（離子交換膜法）①食鹽水的精制：粗鹽（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等）→加入NaOH溶液→加入BaCl2溶液→加入Na2CO3溶液→過(guò)濾→加入鹽酸→加入離子交換劑(NaR)②電解生產(chǎn)主要過(guò)程（見(jiàn)圖20-1）：NaCl從陽(yáng)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-

（B）、氧化鋁：鋁土礦→NaAlO2→Al(OH)3→Al2O3

過(guò)濾

NaOH

CO2

△

電解

⑵原理陽(yáng)極2O2－4e-=O2↑

＋

陰極Al3+3e-=Al

－

總反應(yīng)：4Al3++6O2ˉ====4Al+3O2↑

⑶設(shè)備：電解槽（陽(yáng)極C、陰極Fe）因?yàn)殛?yáng)極材料不斷地與生成的氧氣反應(yīng)：C+O2→CO+CO2，故需定時(shí)補(bǔ)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(guò)程。

⑴鍍層金屬作陽(yáng)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(yáng)極Zn－2eˉ=Zn2+陰極Zn2++2eˉ=Zn

⑵電鍍液的濃度在電鍍過(guò)程中不發(fā)生變化。⑶在電鍍控制的條件下，水電離出來(lái)的H+和OHˉ一般不起反應(yīng)。⑷電鍍液中加氨水或NaCN的原因：使Zn2+離子濃度很小，鍍速慢，鍍層才能致密、光亮。

D、電解冶煉活潑金屬Na、Mg、Al等。

E、電解精煉銅：粗銅作陽(yáng)極，精銅作陰極，電解液含有Cu2+。銅前金屬先反應(yīng)但不析出，銅后金屬不反應(yīng)，形成“陽(yáng)極泥”。

電解

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