电化学(原电池和电解池)
- 格式:doc
- 大小:223.00 KB
- 文档页数:5
原电池与电解池原电池原电池是将化学能转化为电能的一种装置。
原电池的构成一、原电池的构成1.电极正极:反应物得电子,发生还原反应。
反应物金属性较弱。
负极:反应物失电子,发生氧化反应,反应物金属性较强。
电极可以是金属,可以是非金属。
2.电解质电解质的作用①形成回路:电子通过电极在外环路上由正极向负极移动。
电解质中的离子在电场力的作用下发生定向移动,其中阴离子向正极靠拢,阳离子被负极吸引。
②提供反应环境;电解质的不同会造成某些电极上的反应发生变化,如氢氧燃料电池:若电解质溶液是碱、盐溶液则负极反应式为:2H2 + 4OHˉ-4eˉ== 4H20 正极为:O2 + 2H2O + 4eˉ== 4OHˉ若电解质溶液是酸溶液则负极反应式为:2H2-4eˉ=4H+,正极为:O2+4eˉ+4H+=2H2O而在某些可以传导O2-的电解质中,负极反应式2H2-4eˉ+2O2-=2H2O,正极为:O2+4eˉ=2O2-③为某些原电池提供反应物。
3.盐桥盐桥在双液原电池中起到至关重要的作用盐桥中离子的定向迁移构成了电流通路,盐桥既可沟通两方溶液,又能阻止反应物的直接接触。
可使由它连接的两溶液保持电中性。
为什么双液原电池比单液原电池更好?4.外部导线。
二、原电池发生的必须条件:(1)两电极都接触电解质溶液(酸、碱、盐)正极、负极、电解质溶液构成闭合回路。
(2)在电极表面上能发生自发进行的氧化还原反应。
三、电化学腐蚀如图, 水槽中试管内有一枚铁钉,放置数天观察:①若液面上升,则溶液呈(酸碱性),发生腐蚀,电极反应式为:负极:,正极:;总反应式为:。
②若液面下降,则溶液呈,发生腐蚀,电极反应式为:负极:正极:。
总反应式为。
电解池使电流通过电解质溶液而在阴阳两级引起氧化还原反应的装置叫做电解池。
本质上来说,电解池是原电池的逆反应。
即将电能转化为化学能的装置。
一、电解池的构成1.电极阴极:得到电子,发生还原反应。
阳极:失去电子,发生氧化反应。
电化学知识点——---原电池和电解池一. 原电池和电解池的相关知识点原电池和电解池装置比较:将化学能转化为电能的装置叫做原电池 把电能转化为化学能的装置叫电解池e -e -e -I还原反应(失电子)氧化反应(得电子)原电池e eII氧化反应(得电子)还原反应(失电子)阴极阳极电解池2. 原电池和电解池的比较表:装置 原电池电解池实例原理使氧化还原反映中电子作定向移动, 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映的过程叫做电解。
这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。
形成条件 ①电极: 两种不同的导体相连; ②电解质溶液: 能与电极反映。
②电解质溶液:能与电极反映。
①电源; ②电极(惰性或非惰性); ③电解质(水溶液或熔化态)。
反映类型 自发的氧化还原反映 非自发的氧化还原反映 电极名称由电极自身性质决定: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。
负极:材料性质较活泼的电极。
由外电源决定:阳极: 连电源的正极; 阴极: 连电源的负极; 阴极:连电源的负极;电极反映 负极: Zn-2e-=Zn2+ (氧化反映) 正极: 2H++2e-=H2↑(还原反映) 正极:2H ++2e -=H 2↑(还原反映) 阴极: Cu2+ +2e- = Cu (还原反映) 阳极: 2Cl--2e-=Cl2↑ (氧化反映) 阳极:2Cl --2e -=Cl 2↑ (氧化反映) 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①抗金属的电化腐蚀; ②实用电池。
①电解食盐水(氯碱工业);②电镀(镀铜);③电冶(冶炼Na 、Mg 、Al );④精炼(精铜)。
原电池的本质: 氧化还原反映中电子作定向的移动过程电解本质:电解质溶液的导电过程, 就是电解质溶液的电解过程6. 电镀铜、精炼铜比较说明、原电池正、负极的判断:(1)从电极材料:一般较活泼金属为负极;或金属为负极, 非金属为正极。
原电池原理及应用考点一原电池的工作原理及其应用1.原电池的概念:将化学能转化为电能的装置。
2.原电池的构成条件:(1)能自发地发生氧化还原反应。
(2)两个活泼性不同的电极(材料可以是金属或导电的非金属)。
①负极:活泼性较强的金属。
②正极:活泼性较弱的金属或能导电的非金属。
(3)电极均插入电解质溶液中。
(4)构成闭合回路(两电极接触或用导线连接)。
3.工作原理以锌铜原电池为例:单液单池:双液双池::(1)原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应,负极发生,正极发生,(简称:)一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同,相加便得到电池总反应方程式。
(2)不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动,但从宏观上讲其在溶液中的浓度,(3)原电池反应速率一定比直接发生的氧化还原反应快。
4.原电池原理的三大应用(1)加快氧化还原反应的速率一个自发进行的氧化还原反应,设计成原电池时反应速率增大。
例如,在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。
(2)比较金属活动性强弱两种金属分别作原电池的两极时,一般作负极的金属比作正极的金属活泼。
(3)设计制作化学电源①首先将氧化还原反应分成两个半反应。
②根据原电池的反应特点,结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。
如:根据反应2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2设计的原电池为:【互动思考】1.原电池内部阴、阳离子如何移动?电解池内部阴、阳离子如何移动?2.判断正误,正确的划“√”,错误的划“×”(1)在原电池中,发生氧化反应的一极一定是负极( )(2)在原电池中,负极材料的活泼性一定比正极材料强( )(3)在原电池中,正极本身一定不参与电极反应,负极本身一定要发生氧化反应( )(4)带有“盐桥”的原电池比不带“盐桥”的原电池电流持续时间长( )答案(1)√(2)×(3)×(4)√[示向题组]1.某原电池装置如图所示,电池总反应为2Ag+Cl2===2AgCl。
化学原电池和电解池知识点原电池和电解池是化学中两个重要的概念,两者的区别在于其电化学反应的方向。
本文将介绍原电池和电解池的基本概念、工作原理、以及一些相关实验和应用。
一、原电池原电池是指能够产生电流的装置,由电池内部的氧化还原(redox)反应释放出电子,从而产生电势差,并推动电流在电路中流动。
在原电池中,产生电流的反应是不可逆的,电极上的材料一旦被消耗,电池就无法再产生电流。
原电池也叫做伏安电池或电化学电池。
1. 基本概念(1)电极原电池中的电极一般由金属或导电材料制成,分为阳极和阴极两种。
阳极是电池的正极,是一个能够氧化的电极,在化学变化中会释放出电子。
阴极是电池的负极,是一个容易被还原的电极,在化学变化中会吸收电子。
(2)电解质电解质是电池中起电离导电作用的化学物质,能够分解成离子,从而产生电荷泵效应。
常用的电解质包括酸、碱、盐等。
(3)电动势电动势是指电池产生电流的能力,是一个能够推动电流流动的力量。
单位为伏特(V),一般用符号E表示。
在原电池中,电动势是由电池两极之间的电势差产生的。
2. 工作原理锌铜电池是最简单的原电池之一,由一个锌(Zn)电极和一个铜(Cu)电极以及一个电解质(如盐酸)组成。
阳极为锌电极,阴极为铜电极,电解质中含有氯离子和氢离子。
当锌电极和铜电极连接起来时,锌原子向氯离子释放电子,形成锌离子和电子。
电子从锌电极流向铜电极,由于电子流向铜电极,就形成了电流。
在铜电极上,铜离子由于吸收了电子而被还原成为铜原子。
锌电极逐渐消耗,铜电极上的铜原子逐渐增多。
当锌电极完全消耗时,电池停止工作。
铅酸电池是一种常见的存储电池,由铅(Pb)的阴极、氧化铅(PbO2)的阳极和硫酸(H2SO4)的电解质组成。
在电池工作时,硫酸电解质会溶解掉氧化铅阳极上的物质,同时,铅阴极上的铅物质也会随着电池工作逐渐脱落。
铅酸电池是一种可逆反应,即可以通过外部电源来反向充电。
在充电状态下,电池的阴极和阳极会反转,电池会从外部电源吸收电能,并将电能存储在电池中。
原电池和电解池的异同一、引言原电池和电解池是电化学领域中两种常见的装置,它们在能量转换、储存和使用等方面起着重要作用。
本文将从结构、工作原理、应用等方面对原电池和电解池进行比较,以便更好地了解它们的异同之处。
二、结构比较1. 原电池原电池通常由两个电极(正极和负极)和电解质组成。
正极和负极之间通过电解质实现离子传导,并在正负极之间产生电势差。
常见的原电池有干电池、锂电池、铅酸电池等。
2. 电解池电解池由一个电解槽、阳极和阴极以及电解质组成。
阳极是正极,阴极是负极,它们通过电解质中的离子传导进行反应。
电解池通常用于电解反应,如电镀、电解制氢等。
三、工作原理比较1. 原电池的工作原理原电池通过化学反应将化学能转化为电能。
在反应过程中,正极发生氧化反应,负极发生还原反应,形成电势差。
电流在外部电路中流动,实现能量转换。
例如,干电池中,锌离子在负极被氧化为锌离子,同时,氧化剂在正极还原,形成电势差。
2. 电解池的工作原理电解池通过外加电压将电能转化为化学能。
当外加电压大于电解质中的离子电位差时,正极发生还原反应,负极发生氧化反应。
外加电压提供了足够的能量,使电解质中的离子发生迁移,进而实现化学反应。
例如,电解水时,外加电压使得水分子发生电解,产生氢气和氧气。
四、应用比较1. 原电池的应用原电池广泛应用于日常生活和工业领域。
干电池被广泛用于电子设备、遥控器等小型电子产品中。
锂电池在移动电子设备、电动车等领域具有重要地位。
铅酸电池广泛应用于汽车、太阳能储能等方面。
2. 电解池的应用电解池在化学合成、电镀、电解制氢等方面具有重要的应用。
例如,电镀过程中,电解池用于将金属离子沉积在基底上,实现金属件的防锈、装饰等目的。
电解制氢是一种重要的清洁能源生产技术,通过电解水制氢,可以实现氢能源的储存和利用。
五、总结通过对原电池和电解池的比较,可以发现它们在结构、工作原理和应用方面存在一些异同。
原电池主要将化学能转化为电能,广泛应用于日常生活和工业领域;电解池主要将电能转化为化学能,用于化学合成、电镀、电解制氢等方面。
原电池和电解池是电化学中两个重要的概念,它们在放电和充电的过程中起着不同的作用。
本文将介绍原电池、电解池的工作原理,并从化学能与电能相互转化的角度进行阐述,旨在帮助读者更好地理解这两个概念。
一、原电池原电池是一种能够将化学能转化为电能的装置。
它的工作原理基于“氧化还原反应”和“电化学反应”。
在原电池中,化学反应产生电子,这些电子通过外部电路流动,形成电流。
1. 氧化还原反应:原电池中的化学反应通常涉及氧化剂和还原剂。
在反应过程中,电子从还原剂转移到氧化剂,从而产生电子的流动。
这些电子可以通过导线或外部电路流动,形成电流。
2. 电化学反应:原电池中的电化学反应是由正极和负极引起的。
正极通常由氧化剂组成,能够从反应中获得电子;负极通常由还原剂组成,将电子释放到反应中。
这些电子的流动导致电流的产生。
二、电解池电解池则是将电能转化为化学能的装置。
电解池的工作原理基于“电位差”和“电化学反应”。
在电解池中,电流通过电解质溶液,将电能转化为化学能。
1. 电位差:电解池中的电位差是由电源提供的。
电源的正极与电解池的阴极相连,负极与阳极相连。
在电位差的作用下,电解质溶液中的离子发生迁移和氧化还原反应。
2. 电化学反应:电解池中的电化学反应是由阳极和阴极引起的。
阳极通常由氧化性较强的物质组成,而阴极通常由还原性较强的物质组成。
在电解过程中,阳极释放出电子,而阴极获得电子,从而引发氧化还原反应。
三、应用原电池和电解池在许多领域都有应用,如能源、制造、医疗等。
例如,锂电池是一种常见的二次电池,它利用原电池的原理将化学能转化为电能,被广泛应用于电子设备中。
此外,电解池在金属的电镀、工业废水处理等领域也有广泛应用。
通过电解法,可以将废水中的有害物质分离出来,同时回收有价值的金属材料。
总之,原电池和电解池是电化学中两个重要的概念,它们通过不同的方式将化学能转化为电能或电能转化为化学能。
了解这两个概念的工作原理和应用,有助于我们更好地理解和应用电化学知识。
Cu ZnH 2SO 4高中化学学习材料金戈铁骑整理制作专题八 电化学(原电池和电解池)考纲解读:1、 掌握原电池原理2、 了解化学电源、化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防护腐蚀的方法3、 掌握电解的原理4、 了解铜的精炼、镀铜、氯碱工业、铝的冶炼等反应原理。
考点精讲:(一)原电池考点一:原电池工作原理例1:如右图:写出电极反应:正极: 负极: 总方程式为: 。
电子的流向:电流的流向: 在电解质溶液中H +运动到: 极。
实现的能量转化: 。
上述原电池工作一段时间后,硫酸溶液的pH 怎样变化: 。
例2:关于如图所示装置的叙述,正确的是( )A 、铜是阳极,铜片上有气泡产生B 、铜片质量逐渐减少C 、电流从锌片经导线流向铜片D 、氢离子在铜片表面被还原思考:什么样的反应可以设计成原电池?原电池正、负极的现象?考点二、燃料电池: 例3:( 2004,天津理综)下图为氢氧燃料电池原理示意图,按照此图的提示,下列叙述不正确的是( )A .a 电极是负极B .b 电极的电极反应为: 4OH --4e -= O 2↑+2H 2OC .氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D .氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置例4:(1)氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。
氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能,而不经过热能中间形式,且电极反应产生的水,经过冷凝后又可作为宇航员的饮用水,发生的反应为:2H 2+O 2====2H 2O,(1)则负极通的是,正极通的是,正、负极两极电极反应式分别:,。
(2)如把KOH改为稀H2SO4作导电物质,则电极反应式,。
考点三:金属腐蚀例5:下列五个烧杯中均有天然水,铁被腐蚀由快到慢的顺序是思考:金属腐蚀的快慢的判断方法一般判断原则?电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀同种金属腐蚀:强电解质>弱电解质>非电解质强化训练:1、在用Zn、Cu片和稀H2SO4组成的原电池装置中,经过一段时间工作后,下列说法中正确的是()A.锌片是正极,铜片上有气泡产生 C 电流方向是从锌片流向铜片B:溶液中H2SO4的物质的量减少 D 电解液的pH保持不变2、下列关于原电池的叙述中,正确的是()A:原电池中,正极就是阳极,负极就是阴极B:形成原电池时,在负极上发生氧化反应C:原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动D:电子从负极流向正极3、下列关于原电池的叙述正确的是()A:构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B:原电池是化学能转变为电能的装置C:在原电池中,电子流出的一极是负极,该电极被还原D:原电池放电时,电流的方向是从负极到正极4、下列事实能说明Al的金属活动性比Cu强的是()A:常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中B:常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中C:与氯气反应时,铝失去3个电子,而铜失去2个电子D:常温下,铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化5、我国首创的海洋电池以铝板为负极,铂网为正极,海水为电解质溶液,空气中的氧气与铝反应产生电流。
原电池和电解池1.原电池和电解池的比较:装置原电池电解池实例使氧化还原反应中电子作定向挪动,使电流经过电解质溶液而在阴、阳两极引原理从而形成电流。
这类把化学能转变为起氧化还原反应的过程叫做电解。
这类把电能的装置叫做原电池。
电能转变为化学能的装置叫做电解池。
形成条件①电极:两种不同样的导体相连;①电源;②电极(惰性或非惰性);②电解质溶液:能与电极反应。
③电解质(水溶液或融化态)。
反应种类自觉的氧化还原反应非自觉的氧化还原反应由电极自己性质决定:由外电源决定:电极名称正极:资料性质较不开朗的电极;阳极:连电源的正极;负极:资料性质较开朗的电极。
阴极:连电源的负极;电极反应负极: Zn-2e-=Zn2+(氧化反应)阴极: Cu2++2e- = Cu(还原反应)正极: 2H+-2阳极: 2Cl --2↑(氧化反应)+2e =H ↑(还原反应)-2e =Cl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→电源负极能量转变化学能→电能电能→化学能①抗金属的电化腐化;①电解食盐水(氯碱工业);②电镀(镀应用铜);③电冶(冶炼Na、 Mg 、 Al );④精②适用电池。
炼(精铜)。
一原电池;原电池的形成条件原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应,但差异于一般的氧化还原反应的是,电子转移不是经过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应,电子经过外电路输送到正极上,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。
两极之间溶液中离子的定向挪动和外面导线中电子的定向挪动构成了闭合回路,使两个电极反应不停进行,发生有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转变。
从能量转变角度看,原电池是将化学能转变为电能的装置;从化学反应角度看,原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失掉的电子经导线传达给氧化剂,使氧化还原反应分别在两个电极进步行。
原电池和电解池的所有知识点原电池和电解池是电化学中的两个基本概念,它们都涉及到化学能与电能之间的转换。
原电池是将化学能转化为电能的装置,而电解池则是将电能转化为化学能的装置。
1. 原电池的工作原理原电池通过氧化还原反应产生电流。
在原电池中,一个电极发生氧化反应,另一个电极发生还原反应。
氧化反应是物质失去电子的过程,而还原反应是物质获得电子的过程。
2. 原电池的组成原电池由两个电极(阳极和阴极)、电解质溶液以及连接电极的导线组成。
阳极是发生氧化反应的电极,阴极是发生还原反应的电极。
3. 原电池的类型原电池可以根据电极材料、电解质类型等不同因素分为多种类型,如丹尼尔电池、伏打电池等。
4. 原电池的电势原电池的电势由电极电势和电解质的浓度决定。
电极电势是电极在标准状态下的电势,而电解质的浓度会影响电势的大小。
5. 电解池的工作原理电解池是将电能转化为化学能的装置。
在电解池中,电流通过电解质溶液,使得溶液中的离子在电极上发生氧化还原反应。
6. 电解池的组成电解池由两个电极(阳极和阴极)、电解质溶液以及电源组成。
阳极是电流进入溶液的电极,阴极是电流离开溶液的电极。
7. 电解池的类型电解池可以根据电解过程的不同分为电镀池、电解精炼池、电解合成池等。
8. 电解池的效率电解池的效率受到多种因素的影响,包括电极材料、电解质类型、电流密度、温度等。
9. 原电池和电解池的应用原电池和电解池在工业和日常生活中有着广泛的应用,如电池、电镀、金属精炼、水的电解等。
10. 原电池和电解池的比较原电池和电解池虽然在能量转换方向上相反,但它们在原理上有许多相似之处,如都涉及氧化还原反应、都需要电解质等。
不过,电解池通常需要外加电源,而原电池则不需要。
以上总结了原电池和电解池的基本概念、工作原理、组成、类型、电势、效率以及应用等方面的知识点。
电化学——原电池和电解池
一、基础知识
1.装置比较
化学能转化为电能的装置叫做原电池电能转化为化学能的装置叫电解池
4.吸氧腐蚀和析氢腐蚀区别
5.电解、电离和电镀区别
7.原电池正、负极判断:
(1)从电极材料:一般较活泼金属为负极;或金属为负极,非金属为正极。
(2)从电子的流动方向:负极流入正极
(3)从电流方向:正极流入负极
(4)根据电解质溶液内离子的移动方向:阳离子流向正极,阴离子流向负极(5)根据实验现象:①溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极
二、考点
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)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
(2)析氢腐蚀: CO 2+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经双水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3
2、原电池的应用
①加快化学反应速率。
如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快
②比较金属活动性强弱。
可以利用原电池比较金属的活动性顺序(负极活泼)。
将两种不同金属在电解质溶液里构成原电池后,根据电极的活泼性、电极上的反应现象、电流方向、电子流向、离子移动方向等进行判断
③设计原电池
④利用原电池原理可以分析金属的腐蚀和防护问题
金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种,但主要是电化学腐蚀。
根据电解质溶液的酸碱性,可把电化学腐蚀分为:吸氧腐蚀和析氢腐蚀两种。
金属防腐方法:①改变金属内部结构;②表面覆盖保护层(如钢铁表面涂矿物油、油漆、加电镀层、形成稳定的氧化膜等;③电化学保护法(接上一块活泼金属使被保护金属成为正极受保护、将被保护金属接到电源负极)。
通常金属的腐蚀德快慢类型:电解池的阳极>原电池的负极>自然的腐蚀>原电池的正极(保护)>电解池的负极(保护)。
3、电池种类和特点
⑴干电池(属于一次电池)
普通锌锰干电池
结构:锌筒(负)、石墨(正);内部填有MnO2、炭黑、NH4Cl、ZnCl2和淀粉糊
电极反应
负极:Zn-2e-=Zn2+
正极:2NH4++2e-+2MnO2=Mn2O3+2NH3+H2O
总反应:Zn+2NH4++2MnO2=Zn2++ Mn2O3+2NH3+H2O
碱性锌锰干电池
结构:锌筒(负)、MnO2(正);内部填有KOH
电极反应
负极:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
正极:2H2O+2e-+MnO2=Mn(OH)2+2OH-
总反应:Zn+2H2O+MnO2= Mn(OH)2+ Zn(OH)2
锂电池
结构:锂、石墨、LiAlCl4溶解在SOCl2(亚硫酰氯)中
电极反应
负极: 8Li-8e-=8Li+
正极:3SOCl2+8e-=SO32-+2S+6Cl-
总式:8Li+3SOCl2 =8Li+ +SO32-+2S+6Cl-
⑵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
正极: PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O
B.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
⑶燃料电池
碱性氢氧燃料电池
结构:石墨、石墨、KOH溶液电极反应
负极: 2H 2-4e -+4OH -
正极: O 2+4e -+2H 2O=4OH - 总式:2H 2+O 2=2H 2O
酸性氢氧燃料电池
结构:石墨、石墨、H 2SO 4溶液 电极反应
负极: 2H 2-4e -+4OH -
正极: O 2+4e -+4H +
=2H 2O 总式:2H 2+O 2=2H 2O
注:还原剂在负极反应,氧化剂在正极反应。
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)
铝、空气燃料电池 结构:铝—空气—海水 电极反应
铝负极:4Al-12e -=4Al 3+
石墨正极:3O 2+6H 2O+12e -=12OH -
总式:4Al+3O 2+6H 2O=4Al 3++12OH -
4.电解反应方程式的书写步骤:
分析电解质溶液中存在的离子; 分析离子的放电顺序;
确定电极、写出电极反应式; 写出电解方程式。
如: ⑴电解NaCl 溶液
2NaCl+2H 2O 电解
====H 2↑+Cl 2↑+2NaOH,溶质、溶剂均发生电解反应,PH 增大 ⑵电解CuSO4溶液:
2CuSO 4+2H 2O 电解
====2Cu+O 2↑+ 2H 2SO 4,溶质、溶剂均发生电解反应, PH 减小。
⑶电解CuCl 2溶液:CuCl 2电解
====Cu +Cl 2↑ 电解盐酸: 2HCl 电解
====H 2↑+Cl 2↑ 溶剂不变,实际上是电解溶质,PH 增大。
⑷电解稀H 2SO 4、NaOH 溶液、Na 2SO 4溶液: 2H 2O 电解
====2H 2↑+O 2↑
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+O 2↑+H 2O ↑ ⑹用铜电极电解Na 2SO 4溶液:
Cu+2H 2O 电解
====Cu(OH)2+H 2↑ (注:不是电解水) 5.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) 6.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);②AgNO 3溶液:加Ag 2O 固体(不能加AgOH ); ③CuCl 2溶液:加CuCl 2固体;④KNO 3溶液: 加H 2O ; ⑤CuSO 4溶液:CuO (不能加Cu 2O 、Cu(OH)2、Cu 2(OH)2CO 3) 7.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 -== Cl 2↑
阴极:
2H +
+ 2e -== H 2↑
总反应:2NaCl+2H 2O 电解
====H 2↑+Cl 2↑+2NaOH
⑵设备(阳离子交换膜电解槽)
①组成:阳极—Ti 、阴极—Fe
②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、Ca 2+、Mg 2+、Fe 3+、SO 42- 等)→加入NaOH 溶液→加入BaCl 2
溶液→加入Na 2CO 3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):NaCl 从阳极区加入,H 2O 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:Na 3AlF 6=3Na ++AlF 63-
(B )氧化铝:铝土矿 NaOH ——→过滤NaAlO 2 CO2——→过滤
Al(OH)3 △
—→Al 2O 3
⑵原理
阳极 2O 2-4e -=O 2↑
阴极 Al 3++3e -=Al
总反应:4Al 3+
+6O 2电解====4Al+3O 2↑
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+O 2→CO+CO 2,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 -2e ˉ=Zn 2+
阴极:Zn 2++2e ˉ
=Zn
⑵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OH ˉ
一般不起反应。
⑷电镀液中加氨水或 NaCN 原因:使Zn 2+
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Cu 2+
铜前金属先反应但不析出,铜后金属不反应,形成 “阳极泥”。