原電池和電解池全面總結(jié)

原電池和電解池

1．原電池和電解池的比較：裝置實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，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)。使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。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)）陽極：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反應(yīng)）電源負(fù)極→陰極；陽極→電源正極陰離子→陽極；陽離子→陰極電能→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→正極離子方向陽離子→正極陰離子→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)過程有無電流反應(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)別電解條件實質(zhì)實例關(guān)系5．電鍍銅、精煉銅比較

受直流電作用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)別金屬直接和強氧化劑接觸氧化還原反應(yīng)，不形成原電池。無電流產(chǎn)生陰陽離子定向移動，在陰陽離子自由移動，無明兩極發(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)用形成條件電鍍銅鍍層金屬作陽極，鍍件作陰極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子陽極Cu－2e-=Cu2+陰極Cu2++2e-=Cu電鍍液的濃度不變精煉銅粗銅金屬作陽極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液陽極：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電極反應(yīng)溶液變化6．電解方程式的實例（用惰性電極電解）：電解質(zhì)溶液CuCl2HClNa2SO4H2SO4NaOHNaClCuSO4陽極反應(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，酸性增強消耗水，堿性增強H+放電，堿性增強2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑OHˉ放電,酸性增強+2H2SO4

考點解說

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(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.陽離子得電子順序金屬活動順序表的反表：

K+

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

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

⑵設(shè)備（陽離子交換膜電解槽）

①組成：陽極Ti、陰極Fe

②陽離子交換膜的作用：它只允許陽離子通過而阻止陰離子

圖20-1和氣體通過。

⑶制燒堿生產(chǎn)過程（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→過濾→加入鹽酸→加入離子交換劑(NaR)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-

（B）、氧化鋁：鋁土礦→NaAlO2→Al(OH)3→Al2O3

過濾

過濾

NaOH

CO2

△

電解

⑵原理陽極2O2－4e-=O2↑

＋

陰極Al3+3e-=Al

－

總反應(yīng)：4Al3++6O2ˉ====4Al+3O2↑

⑶設(shè)備：電解槽（陽極C、陰極Fe）因為陽極材料不斷地與生成的氧氣反應(yīng)：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++2eˉ=Zn

⑵電鍍液的濃度在電鍍過程中不發(fā)生變化。⑶在電鍍控制的條件下，水電離出來的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“陽極泥”。

電解

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