高考化学原电池知识点归纳
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考点十五电解池学问点讲解一. 电解池工作原理及其应用1. 原电池、电解池的判定先分析有无外接电源:有外接电源者为,无外接电源者可能为;然后依据原电池、电解池的形成条件、工作原理分析判定。
2. 电解电极产物的推断:要推断电极反应的产物,必需驾驭离子的放电依次。
推断电极反应的一般规律是:(1) 在阳极上①活性材料作电极时:金属在阳极失电子被氧化成阳离子进人溶液,阴离子不简单在电极上放电。
②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时,溶液中阴离子的放电依次是:S2- >I- >Br- >Cl- >OH- >含氧酸根>F-(2) 在阴极上:无论是惰性电极还是活性电极都不参加电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子。
阳离子在阴极上放电依次是:Ag+ > Fe3+ > Cu2+ > H+(酸)> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > H+(水)> Al3+ > Mg2+>……3. 用惰性电极进行溶液中的电解时各种变更状况分析典例1(2025届内蒙古赤峰二中高三上学期其次次月考)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的试验探究,设计的试验装置如图所示,下列叙述正确的是A. Y 的电极反应: Pb-2e- = Pb2+B.铅蓄电池工作时SO42-向 Y 极移动C.电解池的反应仅有2Al+6H2O 2Al(OH)3+3H2D.每消耗 103.5 gPb ,理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D典例2(2025届内蒙古自治区赤峰其次中学高三上学期其次次月考)某化学课外活动小组拟用铅蓄电池进行电絮凝净水的试验探究,设计的试验装置如图所示,下列叙述正确的是A. Y 的电极反应: Pb-2e- = Pb2+B.铅蓄电池工作时SO42-向 Y 极移动C.电解池的反应仅有2Al+6H2O2Al(OH)3+3H2↑D.每消耗 103.5 gPb ,理论上电解池阴极上有0.5 molH2生成【答案】D二. 电解原理在工业生产中的应用1.电解精炼反应原理(电解精炼铜)阳极(粗铜,含Fe、Zn、C等):Cu-2e—=Cu2+,阴极(纯铜):Cu2++2e—=Cu工作一段时间后,溶液中电解质的成分CuSO4、ZnSO4、FeSO4,Cu2+的浓度减小。
高中化学知识点总结-----电化学一、原电池1.概念和反应本质:原电池是把化学能转化为电能的装置,其反应本质是氧化还原反应。
2.原电池的构成条件(1)一看反应:能自发进行的氧化还原反应(且为放热反应)。
(2)二看两电极:一般是活泼性不同的两电极。
(但在燃料电池中两电极都为Pt 铂电极,不参与反应,有很强的催化活性,起导电作用)(3)三看是否形成闭合回路,形成闭合回路需要两电极直接或用导线相连插入电解质溶液中。
(4)四看电解质溶液或熔融电解质;3.原电池的工作原理:以锌铜原电池为例(Cu-Zn-CuSO 4) 单液原电池、 双液原电池负极(锌片):Zn -2e -===Zn 2+(氧化反应)(1) 正极(铜片):Cu 2++2e -===Cu (还原反应)电池反应:Zn + CuSO 4 = Cu + ZnSO 4(2)电子流向:由负极(Zn 片)沿导线流向正极(Cu 片)(3)离子移向:正正负负(4)盐桥 ①盐桥中通常装有琼胶的KCl (KNO 3)饱和溶液。
②盐桥的作用:平衡电荷,形成闭合回路③盐桥中离子移向:正正负负。
可逆反应达到平衡时,v (正)=v (逆),电流表指针归0.(5)单液原电池的缺点:负极与电解液不可避免会接触反应,在负极析出Cu ,形成无数微小的Cu-Zn 原电池,造成原电池效率不高,电流在较短时间内就会衰减。
(6)双液原电池优点:把氧化反应和还原反应彻底分开,形成两个半电池,避免负极与电解液直接反应。
一般电极材料与相应容器中电解液的阳离子相同。
4、原电池正负极的判断方法强调:负极首先是能与电解液直接反应,其次为较活泼的一极。
如:Mg-Al-NaOH 原电池中,Al 作负极。
Al-Cu-浓HNO 3原电池中,Cu 作负极。
另外还可以根据:(1) 原电池的工作原理: 负失氧化阴移向,正得还原阳移向。
(2)根据现象判断。
金属溶解质量减轻的一极为负极,有金属析出质量增加或有气体产生的一极为正极。
高考化学原电池必背知识点1. 电池的基本概念:电池是一种能够将化学能直接转化为电能的装置。
它由正极、负极和电解质构成。
在正极发生氧化反应产生电子,电子通过外部电路流向负极,在负极发生还原反应,与离子结合形成化合物。
这种电子的流动产生了电流,实现了能量的转化。
2. 电池的分类:根据正负极材料的性质,电池可分为原电池和储能电池。
原电池是一次性使用的,电池内的化学反应一旦停止,就无法再产生电流。
储能电池则可以通过充电和放电的循环来反复使用。
3. 原电池的基本原理:原电池是一种将金属与非金属之间的氧化还原反应转化为电能的装置。
它由两种电极(正极和负极)和电解质组成。
正极是一个易被氧化的物质,负极是一个易被还原的物质。
在电解质溶液中,正极发生氧化反应,产生电子并释放金属离子,负极接收电子,并与离子结合形成金属。
这样电池内就形成了一个电势差,电子会从正极流向负极,从而产生电流。
4. 原电池的电势差:原电池的电势差可以用标准电极电势来表示。
标准电极电势是指在标准条件下,某种物质在电解质溶液中发生氧化或还原反应时所释放或吸收的电能。
标准电极电势可以根据氧化还原反应的方程式计算得出,正极的标准电极电势减去负极的标准电极电势就是原电池的标准电动势。
5. 原电池的使用注意事项:(1) 为了保证原电池能够正常工作,应避免电池短路或过载。
(2) 储存和使用电池时,要避免受热或受潮,以免损坏电池。
(3) 在电池使用完后,应进行分类回收,以保护环境。
6. 常见的原电池:(1) 干电池:干电池是一种常见的原电池,它内部使用固体或半固体的电解质。
干电池常用于电子设备、遥控器等日常用品中。
(2) 锂离子电池:锂离子电池是一种高效、长寿命的原电池,因其高能量密度和较低自放电率而被广泛使用。
它常用于手机、电脑等电子设备中。
(3) 镍氢电池:镍氢电池是一种环保、经济的原电池,具有较长的使用寿命和较低的自放电率。
它常用于数码相机、电动工具等设备中。
一、原电池与电解池比较:二、电池符号图为Cu-Zn电池。
左池:锌片插在1mol·dm-3的ZnSO4溶液中。
右池:铜片插在1mol·dm-3的CuSO4溶液中。
两池之间倒置的U形管叫做盐桥(盐桥是由饱和KCl溶液和琼脂装入U形管中制成)。
检流计表明电子从锌片流向铜片。
左侧为负极,右侧为正极。
此Cu-Zn电池可表示如下:(-)Zn|Zn2+(1mol·dm-3)‖Cu2+(1mol·dm-3)|Cu(+)负极:Zn-2e-==Zn2+正极:Cu2++2e-==Cu总反应:Zn+Cu2+==Zn2++Cu☆写电池符号应注意事项:•正、负极:(-)左,(+)右•界面“|”:单质与“极棒”写在一起,写在“|”外面。
•注明离子浓度(c),气态时用分压(p),物质状态:固态(s),液态(l)等•盐桥:“||”三、金属腐蚀与防护:1.金属腐蚀:金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)反应而腐蚀损耗的过程。
⑴本质:金属原子失电子而被氧化M–ne-====Mn+(2)分类:①化学腐蚀:金属与其他物质直接氧化反应金属被氧化(不是电解质溶液)(无电流产生)②电化腐蚀:不纯金属或合金发生原电池反应活泼金属被氧化电解质溶液(有电流产生)⑶钢铁腐蚀:2.金属腐蚀的防护⑴金属腐蚀的原因:金属本身的组成和结构是锈蚀的根据;外界条件(如:温度、湿度、与金属接触的物质)是促使金属锈蚀的客观因素。
⑵防护:①改变金属内部组成结构,可以增强金属耐腐蚀的能力。
如:不锈钢。
②在金属表面覆盖一层保护层,以断绝金属与外界物质接触,达到耐腐蚀的效果。
(油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜)③电化学保护法:牺牲阳极阴极保护法、外加电流阴极保护法。
四、电解及其应用1.电解的原理:使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。
电解质在溶解或熔化状态下电离出自由离子,通电时,自由移动的离子定向移动,阳离子移向阴极,在阴极获得电子发生还原反应;阴离子移向阳极,在阳极失去电子发生氧化反应。
一、原电池的工作原理装置特点:化学能转化为电能;①、两个活泼性不同的电极;形成条件:②、电解质溶液一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应;原③、形成闭合回路或在溶液中接触电④、建立在自发进行的氧化还原反应基础之上池负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应; 原基本概念:正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应;理电极反应方程式:电极反应、总反应;氧化反应负极铜锌原电池正极还原反应反应原理 Zn-2e-=Zn2+ 2H++2e-=2H2↑电解质溶液二、常见的电池种类电极反应:负极锌筒Zn-2e-=Zn2+正极石墨2NH4++2e-=2NH3+H2↑①普通锌——锰干电池总反应:Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2↑干电池:电解质溶液:糊状的NH4Cl特点:电量小,放电过程易发生气涨和溶液②碱性锌——锰干电池电极反应:负极锌筒Zn-2e- +2OH- =ZnOH2正极石墨2e-+2H2O +2MnO2= 2OH-+2MnOOH 氢氧化氧锰总反应:2 H2O+Zn+2MnO2= ZnOH2+2MnOOH溶解不断电极:负极由锌改锌粉反应面积增大,放电电流增加;使用寿命提高 电解液:由中性变为碱性离子导电性好;正极PbO 2 PbO 2+SO 42-+4H ++2e -=PbSO 4+2H 2O 负极Pb Pb+SO 42--2e -=PbSO 4总反应:PbO 2+Pb+2H SO 4 2PbSO 4+2H 2O电解液:cm 3~cm 3的H 2SO 4 溶液特点:电压稳定, 废弃电池污染环境 Ⅰ、镍——镉Ni ——Cd 可充电电池;其它 负极材料:Cd ;正极材料:涂有NiO 2,电解质:KOH 溶液NiO 2+Cd+2H 2O NiOH 2+ CdOH 2Ⅱ、银锌蓄电池正极壳填充Ag 2O 和石墨,负极盖填充锌汞合金,电解质溶液KOH;反应式为: 2Ag+ZnOH 2 ﹦ Zn+Ag 2O+H 2锂亚硫酰氯电池Li-SOCl 2:8Li+3SOCl 2 = 6LiCl+Li 2SO 3+2S锂电池 用途:质轻、高能比能量高、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命,广泛应用于军事和航空领域; ①、燃料电池与普通电池的区别不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时燃 料 电极反应产物不断排出电池;放电 充电放电放电` 充电 放电`充电放电`电池②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂;③、氢氧燃料电池:总反应:O2+2H2=2H2O 特点:转化率高,持续使用,无污染;2.氢氧燃料电池反应汇总:介质电池反应2H2 +O2= 2H2O酸性负极 2H2- 4e- = 4H+正极O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O中性负极 2H2- 4e- = 4H+正极O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-碱性负极2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O正极O2 + 2H2O + 4e-= 4OH-3.固体氢氧燃料电池:固体电解质介质电池反应: 2H2 +O2= 2H2O负极2H2 - 4e- +2O2-= 2H2O正极O2+ 4e-= 2O2-负极 2H2- 4e- = 4H+正极O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O4.甲烷新型燃料电池以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极,又在两极上分别通入甲烷和氧气;电极反应为:负极:CH4+ 10OH --8e-= CO32- + 7H2O正极:2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -电池总反应:CH 4+ 2O 2 + 2KOH = K 2CO 3 + 3 H 2O分析溶液的pH 变化;C 4H 10、空气燃料电池、电解质为熔融K 2CO 3, 用稀土金属材料作电极具有催化作用负极:2C 4H 10 -52e- + 26CO32-- = 34 CO 2+ 10H 2O 正极:13O 2 +52e- + 26CO 2 =26CO3 2-电池总反应:2C 4H 10+ 13O 2 = 8CO 2 + 10 H 2O 5.铝——空气燃料电池海水: 负极:4Al -12e- = 4Al 3+ 正极:3O 2 +12e- + 6H 2O =12OH - 电池总反应:4Al +3O 2 +6H 2O = 4AlOH 3 三、原电池的主要应用:1.利用原电池原理设计新型化学电池;2.改变化学反应速率,如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气;3.进行金属活动性强弱比较;4.电化学保护法,即将金属作为原电池的正极而受到保护;如在铁器表面镀锌;5.解释某些化学现象 四、金属的腐蚀与防护腐蚀概念:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程;概述: 腐蚀危害:腐蚀的本质:M-ne -→M n+氧化反应分类:化学腐蚀金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀、电化腐蚀电化学腐蚀定义:因发生原电池反应,而使金属腐蚀的形式; 负极Fe :Fe-2e -=Fe 2+; 吸氧腐蚀: 正极C :O 2+2H 2O+4e -=4OH - 总反应:2Fe+O 2+2H 2O=FeOH 2后继反应:4FeOH 2 +O 2 +2H 2O =4FeOH 3钢铁的腐蚀 2FeOH 3====Fe 2O 3 +3H 2O负极Fe :Fe-2e -=Fe 2+;析氢腐蚀: 正极C :2H ++2e -=H 2↑总反应: Fe+2H +=Fe 2++H 2↑影响腐蚀的因素:金属本性、介质;金属的防护: ①、改变金属的内部组织结构;保护方法: ②、在金属表面覆盖保护层;③、电化学保护法牺牲阳极的阴极保护法电解池原理 一、 电解池基础定义: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; 装置特点:电能转化为化学能;①、与电源本连的两个电极;形成条件 ②、电解质溶液或熔化的电解质③、形成闭合回路;金属的腐蚀与防护电极 阳极:与直流电源正极相连的叫阳极;概念 阴极:与直流电源负极相连的叫阴极;电极反应:原理:谁还原性或氧化性强谁先放电发生氧化还原反应离子放电顺序: 阳极:阴离子还原性 S 2->I ->Br ->Cl ->OH ->SO 42-含氧酸根>F -阴极:阳离子氧化性 Ag +>Fe 3+>Cu 2+>Pb 2+>Sn 2+>Fe 2+>Zn 2+>H +>Al 3+>Mg 2+>Na +电子流向 e - e-氧化反应 阳极 阴极 还原反应反应原理:4OH --4e -=2H 2O +O 2 Cu 2++2e -=Cu 电解质溶液电解结果:在两极上有新物质生成;总反应:2CuSO 4+ 2H 2O= 2Cu+2H 2SO 4+O 2↑ 二、 电解池原理粗铜板作阳极,与直流电源正极相连; ①、装置 纯铜作阴极,与直流电源负极相连;用CuSO 4 加一定量H 2SO 4作电解液; 阴极:Cu 2++2e -=Cu电解精炼铜 阳极:Cu-2e -=Cu 2+、Zn-2e -=Zn 2+②、原理: Ni-2e -=Ni 2+阳极泥:含Ag 、Au 等贵重金属; 电解液:溶液中CuSO 4浓度基本不变③、电解铜的特点:纯度高、导电性好;移向阴离子移向 阳离子电解池原理①、概念:利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程;②、方法:镀层金属与电源正极相连作阳极; 将待镀金属与电源负极相连作阴极;电镀: 用含镀层金属离子的电解质溶液配成电镀液;③、原理:阳极 Cu-2e -=Cu 2+ ;Cu 2++2e -=Cu ④、装置 如图⑤、电镀工业:镀件预处理→电镀液添加剂→装置:现象 ①、阴极上有气泡;②、阳极有刺激性气体产,能使湿润的淀粉KI 变蓝;电解食盐水 ③、阴极区附近溶液变红,有碱生成通电前: NaCl =Na ++Cl - H 2O H ++OH -原理 阴极Fe:Na +,H +移向阴极;2H ++2e -=H 2↑还原反应 通电后: 阳极C :Cl -、OH -移向阳极;2Cl --2e -=Cl 2↑氧化反应总反应:2NaCl +2H 2O 2NaOH +Cl 2↑+H 2↑阳极、阴极、离子交换膜、电解槽、导电铜棒等 ①、组成:阳极:金属钛网涂有钌氧化物;阴极:碳钢网涂有Ni 涂层阳离子交换膜:只允许阳离子通过,阻止阴离子和空气通过;电解的应氯碱工业 电解离子交换膜法制烧碱②、装置:食盐 湿氯气 氯气 ③生成流程: 淡盐水 氢气 NaOH 溶液 → NaOH 固体精制食盐水 + — 纯水含少量NaOH 粗盐水含泥沙、Cu 2+、Mg 2+、Ba 2+、SO 42-等阳离子交换树脂:除Cu 2+、Mg 2+等 加BaCl 2,Ba 2++SO 42-=BaSO 4↓④、粗盐水精制: 加Na 2CO 3:Ca 2++CO 32-=CaCO 3↓;Ba 2++CO 32-=BaCO 3↓加NaOH :Mg 2++2OH -=MgOH 2↓;Fe 3++3OH -=FeOH 3↓三、电解实例及规律电解液 溶质类别 电解总反应式相当于电解溶液pH NaOH 溶液 强碱 2H 2O电解2H 2↑+O 2↑水升高 H 2SO 4溶液 含氧酸 降低 Na 2SO 4溶液 活泼金属的含氧酸盐 不 变 两极混合液 CuCl 2溶液 不活泼金属的无氧酸盐 CuCl 2 电解Cu+Cl 2↑ 电解质本身接近7HCl 溶液无氧酸2HCl电解H 2↑+Cl 2↑升高NaCl 溶液 活泼金属的无氧酸盐2NaCl+2H 2O 电解H 2+2NaOH+Cl 2↑ om电解质与水升高。
高考原电池相关知识点高考是每个学生的重要里程碑,而化学作为其中的一门科目,也是高考中不可或缺的一部分。
在高考化学中,有一项常见且重要的考点就是关于原电池的知识。
原电池是一种将化学能转化为电能的装置,广泛应用于各个领域。
接下来,我们将会介绍一些与高考相关的原电池知识点。
一、原电池的基本概念原电池又被称为化学电池,指利用化学反应产生电能的装置。
它由两个半电池构成,其中一个半电池为负极或阴极,另一个半电池为正极或阳极。
这两个半电池通过导电物质连接起来,并通过电解质溶液传递离子,完成电流的流动。
二、原电池的电化学方程式高考中常见的原电池种类有锌-铜电池、铝-铜电池、镉-镍电池等。
这些不同种类的原电池中,化学反应代表了正极和负极的电极反应。
以锌-铜电池为例,其电化学方程式为:Zn(s)+ Cu2+(aq)→ Zn2+(aq)+ Cu(s)在此电池中,锌极溶解产生锌离子,并释放出电子,电子从锌极流向铜极,沿外部电路完成电流的传输。
而在铜极,铜离子被还原沉积,恢复为固体铜。
三、原电池的标准电动势高考中,常常需要求解不同原电池的标准电动势。
标准电动势是指在标准状态下,正极和负极连接时的电动势差,可以通过实验测量或间接计算得出。
标准电动势的数值在化学参考书中有详细的数据表格,学生们可以通过查表获取。
在计算不同原电池的标准电动势时,需要注意各种电池的化学反应方程式和相应的电动势。
四、原电池的电池方程式在化学电池中,离子的传输是通过电解质溶液完成的。
电解质溶液中的离子在反应中扮演了重要的角色。
在高考中,也会涉及到求解不同种类原电池的电池方程式。
电池方程式是指原电池中正极和负极的反应方程式,并且其中应符合电子守恒和离子守恒的原则。
五、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,其工作原理是电池内外原子的电荷重新分布。
正极发生氧化反应,负极发生还原反应,使得正负极间形成电势差。
这个电势差越大,则原电池储存和释放的电能也就越多。
高考化学原电池知识点归纳原电池也叫做原电池,是一种将化学能直接转化为电能的装置。
在原电池中,化学反应会使两种不同的金属发生电子转移,产生电流。
1. 原电池的构成:原电池由两个不同金属电极和电解质组成。
通常情况下,一个金属是阳极,即电子流动的起始点,另一个金属是阴极,即电子流动的终点。
电解质可以是固态、液态或者是溶液。
2. 原电池的工作原理:原电池中的化学反应会引发电子的流动。
在阳极处,金属会氧化并丧失电子,成为离子溶解在电解质中。
离子在电解质中移动到阴极处,与电解质中的离子结合,使得金属还原并收回电子。
电子在两个电极之间的外部电路中流动,从而形成了电流。
3. 原电池的电势差:原电池的电势差是指在开路状态下,两个电极之间的电位差。
电势差可以通过将电压计连接到电池的两个极端来测量。
4. 原电池的电动势:原电池的电动势是指在工作状态下,两个电极之间的电位差。
电动势可以通过将电压计连接到电池的两个极端并接通外部电路来测量。
5. 原电池的表示方法:原电池可以使用标准电动势表(如电池电势序列)来表示。
标准电动势是相对于标准氢电极的电势测量值。
6. 原电池的电源类型:根据电解质状态的不同,原电池可以分为干电池和湿电池。
干电池中,电解质是固体,而在湿电池中,电解质是液体或者溶液。
7. 原电池的应用:原电池广泛应用于日常生活和工业中,例如电池驱动的手电筒、遥控器、闹钟等。
它们还被用于电子设备、交通工具等领域。
8. 原电池的使用注意事项:在使用原电池时,需要注意保持电极清洁、避免电池反向连接、避免短路,以避免电池损坏或者发生危险。
以上是关于化学原电池的一些基本知识点的归纳总结。
了解以上知识点可以帮助我们更好地理解原电池的工作原理、鉴别标准以及使用方法。
在化学考试中掌握这些知识,也能够更好地回答相关的试题。
继续写:9. 原电池的化学反应:不同的原电池采用不同的化学反应。
常见的原电池包括锌-银电池、锌-铜电池、锌-锰电池等。
化学高考知识点原电池原电池是一种将化学能转化为电能的装置,也被称为化学电池或非可充电电池。
它由两个不同金属的电极和介质电解质组成。
在原电池中,化学反应会引发电荷的流动,从而产生电流。
在高考化学中,原电池是一个重要的知识点,本文将深入探讨原电池的相关内容。
原电池的基本原理是基于金属的电化学反应。
金属是一类具有良好导电性能的物质,其内部电子结构决定了它们对电子的亲和力。
当两种不同金属通过电解质连接起来时,会发生氧化还原反应,从而形成一个电池。
在原电池中,其中一种金属被氧化,释放出电子,形成电子供体。
另一种金属则接收这些电子,发生还原反应,成为电子受体。
这种电子的流动就是电流。
原电池反应的正负极称为电极。
通常,电解质是以溶液的形式存在,它能够在电极之间传递离子。
电解质中的离子可以充当中间媒介,促使电子流动。
在原电池中,电子从负极流向正极,形成一个闭合的回路。
这种电流的流动正是我们常说的电能。
有许多不同类型的原电池,其中最常见的是原电池和干电池。
原电池是由两种溶液的电解质和金属电极组成的。
常用的原电池有酸性电池、碱性电池和盐桥电池等。
这些电池的电解质选择不同,反应类型也不同。
干电池则是一种相对简单的原电池,它的电解质是固态的。
干电池通常采用锌和混合氧化物作为金属电极。
在原电池中,电动势(E)被用来衡量电的强弱。
电动势是指单位正电荷在电池中所获得的能量。
电动势的单位是伏特(V)。
原电池的电动势可以通过标准电极电势来计算。
标准电极电势是指当电解液浓度为1mol/L,温度为298K时,电极对之间产生的电动势。
通过比较两种金属与标准氢电极的标准电极电势差,可以计算出原电池的电动势。
除了电动势,电池的工作与反应速率也是研究的重点。
反应速率取决于金属电极的活性和电解质浓度。
通常,活性越大,反应越快。
例如,在锌-铜电池中,锌极具有较高的活性,因此反应速率相对较快。
原电池的应用广泛。
在我们日常生活中,许多设备和工具都使用了原电池。
高考化学原电池知识点归纳
目录
高考化学原电池知识点归纳
原电池正负极的判断方法
原电池工作原理
高考化学原电池知识点归纳
一、原电池的原理
1.构成原电池的四个条件(以铜锌原电池为例)
①活拨性不同的两个电极②电解质溶液③自发的氧化还原反应④形成闭合回路
2.原电池正负极的确定
①活拨性较强的金属作负极,活拨性弱的金属或非金属作正极。
②负极发生失电子的氧化反应,正极发生得电子的还原反应
③外电路由金属等导电。
在外电路中电子由负极流入正极
④内电路由电解液导电。
在内电路中阳离子移向正极,阴离子会移向负极区。
Cu-Zn原电池:负极: Zn-2e=Zn2+ 正极:2H+ +2e=H2↑ 总反应:Zn +2H+=Zn2+ +H2↑
氢氧燃料电池,分别以OH和H2SO4作电解质的电极反应如下:
碱作电解质:负极:H2—2e-+2OH-=2 H2O 正极:O2+4e-+2
H2O=4OH-
酸作电解质:负极:H2—2e-=2H+ 正极:O2+4e-+4H+=2 H2O
总反应都是:2H2+ O2=2 H2O
二、电解池的原理
1.构成电解池的四个条件(以NaCl的电解为例)
①构成闭合回路②电解质溶液③两个电极④直流电源
2.电解池阴阳极的确定
①与电源负极相连的一极为阴极,与电源正极相连的一极为阳极
②电子由电源负极→ 导线→ 电解池的阴极→ 电解液中的(被还原),电解池中阴离子(被氧化)→ 电解池的阳极→导线→电源正极
③阳离子向负极移动;阴离子向阳极移动
④阴极上发生阳离子得电子的还原反应,阳极上发生阴离子失电子的氧化反应。
注意:在惰性电极上,各种离子的放电顺序
三.原电池与电解池的比较
原电池电解池
(1)定义化学能转变成电能的装置电能转变成化学能的装置
(2)形成条件合适的电极、合适的电解质溶液、形成回路电极、电解质溶液(或熔融的电解质)、外接电源、形成回路
(3)电极名称负极正极阳极阴极
(4)反应类型氧化还原氧化还原
(5)外电路电子流向负极流出、正极流入阳极流出、阴极流入
四、在惰性电极上,各种离子的放电顺序:
1、放电顺序:
如果阳极是惰性电极(Pt、Au、石墨),则应是电解质溶液中的离子放电,应根据离子的放电顺序进行书写书写电极反应式。
阴极发生还原反应,阳离子得到电子被还原的顺序为:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸电离出的
H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水电离出的
H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>+。
阳极(惰性电极)发生氧化反应,阴离子失去电子被氧化的顺序为:S2->SO32->I->Br ->Cl->OH->水电离的OH->含氧酸根离子>F-。
(注:在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、+这些活泼金属阳离子不被还原,这些活泼金属的冶炼往往采用电解无水熔融态盐或氧化物而制得)。
2、电解时溶液pH值的变化规律
电解质溶液在电解过程中,有时溶液pH值会发生变化。
判断电解质溶液的pH值变化,有时可以从电解产物上去看。
①若电解时阴极上产生H2,阳极上无O2产生,电解后溶液pH 值增大;
②若阴极上无H2,阳极上产生O2,则电解后溶液pH值减小;
③若阴极上有,阳极上有,且V O2=2 V H2,则有三种情况:
a 如果原溶液为中性溶液,则电解后pH值不变;
b 如果原溶液是酸溶液,则pH值变小;
c 如果原溶液为碱溶液,则pH值变大;
④若阴极上无H2,阳极上无O2产生,电解后溶液的pH可能也会发生变化。
如电解CuCl2溶液(CuCl2溶液由于Cu2+水解显酸性),一旦CuCl2全部电解完,pH值会变大,成中性溶液。
3、进行有关电化学计算,如计算电极析出产物的质量或质量比,溶液pH值或推断金属原子量等时,一定要紧紧抓住阴阳极或正负极等电极反应中得失电子数相等这一规律。
五、电解原理的应用
(1)制取物质:例如用电解饱和食盐水溶液可制取氢气、氯气和烧碱。
(2)电镀:应用电解原理,在某些金属表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。
电镀时,镀件作阴极,镀层金属作阳极,选择含有镀层金属阳离子的盐溶液为电解质溶液。
电镀过程中该金属阳离子浓度不变。
(3)精炼铜:以精铜作阴极,粗铜作阳极,以硫酸铜为电解质溶液,阳极粗铜溶解,阴极析出铜,溶液中Cu2+浓度减小
(4)电冶活泼金属:电解熔融状态的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金属单质。
六、电解举例
(1)电解质本身:阳离子和阴离子放电能力均强于水电离出H+和OH -。
如无氧酸和不活泼金属的无氧酸盐。
①HCl(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极(H+)
2H++2e-=H2↑
总方程式2HCl H2↑+Cl2↑
②CuCl2(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极
(Cu2+>H+) Cu2++2e-=Cu
总方程式CuCl2 Cu+Cl2↑
(2)电解水:阳离子和阴离子放电能力均弱于水电离出H+和OH -。
如含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐。
①H2SO4(aq):阳极(SO42-
总方程式2H2O 2H2↑+O2↑
②NaOH(aq):阳极(OH-)4OH――4e-=2H2O+O2↑ 阴极:(Na+
总方程式2H2O 2H2↑+O2↑
③Na2SO4(aq):阳极(SO42-
总方程式2H2O 2H2↑+O2↑
(3)电解水和电解质:阳离子放电能力强于水电离出H+,阴离子放电能力弱于水电离出OH-,如活泼金属的无氧酸盐;阳离
子放电能力弱于水电离出H+,阴离子放电能力强于水电离出OH -,如不活泼金属的含氧酸盐。
①NaCl(aq):阳极(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 阴极:(Na+总方程式2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
②CuSO4(aq):阳极(SO42-H+) Cu2++2e-=Cu
总方程式2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑
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原电池正负极的判断方法
1.一般两极为活泼性不同电极材料时,往往活泼性强的作负极,活泼性弱的作正极,但是除了一些特例如:Mg-Al-NaOH 构成的原电池中,虽然镁比铝活泼,但是镁不与电解质溶液氢氧化钠反应,而铝可以与氢氧化钠反应,故根据原电池的条件可知,原电池要为能自发进行的氧化还原反应,所以此时,铝为负极,镁为正极;
2.根据电极反应,负极发生氧化反应,正极发生还原反应;
3.根据题目中的物质进出工作原理图,看物质进出之后物质元素中化合价的升降,若化合价升高则为发生氧化反应,故为负极,反之为正极;
4.根据电子流向,电子流出极为负极,流入极为正极;
5.根据电流方向,电流流出极为正极,流入极为负极;
6.根据电解质溶液中阴阳离子的移动方向判断,阳离子向正极移动,阴离子向负极移动;
7.根据现象判断,金属溶解极为负极,有气泡产生极为正极;
8.根据原电池装置中电流表的指针方向判断,指针指向的那一极为正极。
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原电池工作原理
原电池反应属于放热的反应,一般是氧化还原反应,但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移不是通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,电子通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移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行,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化。
但是,需要注意,非氧化还原反应一样可以设计成原电池。
从能量转化角度看,原电池是将化学能转化为电能的装置;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去的电子经外接导线传递给氧化剂,使氧化还原反应分别在两个电极上进行。
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