高考化学常见电化学方程式
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电化学讲义第一章电解1 概念1.1 什么叫电解电解是使电流通过电解质溶液或熔融电解质而在两极上发生氧化还原反应,把电能转化为化学能的过程。
其装置叫电解池,常由直流电源、两个电极、导线及电解质溶液或熔融电解质构成,如图。
图中是电解CuCl2溶液的装置。
通电后发生反应:CuCl2=Cu + Cl2↑用离子方程式表示:Cu2++ 2Cl-=Cu + Cl2↑1.2 发生电解反应的条件①连接直流电源②阴阳电极,与电源负极相连为阴极,与电源正极相连为阳极。
③两级处于电解质溶液或熔融电解质中。
④两电极形成闭合回路1.3 电解质在通电前、通电后的关键点通电前:电解质溶液的电离它包括了电解质的电离也包括了水的电离。
通电后:离子才有定向的移动阴离子移向阳极,阳离子移向阴极。
2 电极反应放电是电化学中常用的词,就是电极上发生氧化-还原反应,离子或原子得失电子的过程都叫放电。
2.1 阴极与电源的负极相连的电极成为阴极。
溶液中阳离子在阴极上得到电子,发生还原反应。
如上图装置中,Cu2+在阴极是得到电子转化为Cu,阴极反应式:Cu2++2e=Cu阴极电极材料的本身受到保护,不参与反应,溶液中较易得电子的阳离子在阴极上得电子而被还原,在阴极得电子的难易顺序为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+水>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。
当此放电顺序适用于阳离子浓度相差不大时,顺序要有相应的变动。
当溶液中H+只来自于水电离时,H+的放电顺序介于A13+和Zn2+之间。
规律:铝前含铝离子不放电,氢酸后离子先放电,氢酸前铝后的离子看条件2.2 阳极:与电源的正极相连的电极称为阳极。
物质在阳极上失去电子,发生氧化反应。
如上图装置中,Cl-在阳极上失去电子转化为Cl2,阳极反应式:2Cl --2e =Cl 2↑首先看电极,如果是活性电极 金属活动顺序表Ag 以前 ,则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。
高三化学电化学反应与电池的电量计算电化学反应是化学与电能之间的相互转化过程。
在这个过程中,电量的计算是非常重要的,它可以帮助我们了解反应的进行程度以及预测产物的生成。
1. 电量的基本概念在电化学反应中,电量指的是通过物质的导电性能传递的电子数量。
它通常用单位“库仑”(C)来表示。
电量的计算可以通过电流强度和时间的乘积来得出。
2. 电子的摩尔电荷电子的摩尔电荷是指在一摩尔的电子中所携带的电量。
它的数值等于法拉第常数F(约为96,485C/mol)。
根据电量的计算公式Q = nF,其中Q为电量,n为摩尔数,则可以得出n = Q/F。
3. 电化学反应中的电量计算化学反应中的电量计算需要根据给定的反应物和生成物以及反应方程式来确定。
通常可以通过以下步骤来进行计算:(1) 观察反应方程式,确定发生反应的物质以及它们的摩尔比例。
(2) 根据反应的物质的摩尔数和电子的摩尔电荷,可以得出反应所涉及的电子数目。
(3) 根据电子数目和电子的摩尔电荷,可以计算出电量。
4. 电化学反应的实际应用电化学反应在生活中有着广泛的应用,其中最重要的就是电池。
电池是一种将化学能转化为电能的装置,其中的电量计算十分重要。
在电池中,电量的计算可以帮助我们了解电池的使用情况和寿命。
5. 电池的电量计算电池的电量计算可以通过以下步骤来进行:(1) 观察电池的反应方程式,确定反应物和生成物的化学方程式以及它们的摩尔比例。
(2) 根据反应物的摩尔数和电子数目,可以计算出电量。
6. 电化学反应的电量计算实例例如,对于铜离子还原为铜金属的反应Cu2+(aq) + 2e- → Cu(s),如果反应中流过的电量为5.0C,根据公式n = Q/F,可以得到n =5.0C/96,485C/mol = 5.18×10^-5 mol。
由于反应中每个铜离子需要2个电子,所以反应过程中产生的铜离子为2×5.18×10^-5 mol = 1.04×10^-4 mol。
电化学反应中的化学方程式电化学反应是指在电场作用下,化学物质之间发生氧化还原反应的过程,其中,化学方程式则是描述反应的语言。
电化学反应分为电解反应和电池反应,其中电量法则、维特-豪夫定律等是基本的电化学法则。
在这篇文章中,我们将探讨电化学反应中的化学方程式。
理解电化学反应的基本概念在讨论化学反应方程式之前,我们需要先了解电化学反应的基本概念。
电解反应是指在电解质溶液中,将电能转化为化学能的过程。
在电解过程中,溶解在水中的电解质分子或离子被电流刺激而发生氧化还原反应。
电池反应是指将化学反应转化为电能的过程。
在电池反应中,先将两种化学物质分开,并将它们在一个电场中连通,从而使它们发生氧化还原反应并释放电子。
电子从一个化学物质转移到另一个化学物质中,在转移过程中产生电流,这就是电池所产生的电能。
掌握化学方程式的意义和作用化学方程式是描述化学反应的工具,它让我们能够更好地理解物质之间发生的变化。
在电化学反应中,化学方程式可以让我们看到电子和离子之间的转移过程,从而更好地理解反应机理。
化学方程式还可以通过化学计算和实验验证的方式,来预测化学反应的产物和反应条件。
它是研究电化学反应的基础,我们可以利用化学方程式来设计电化学反应实验,从而深入研究反应的本质。
了解电量法则的基本原理电量法则是电化学反应中最基本的法则之一。
它指出,在电解质溶液中发生的氧化还原反应中,电子数量的增加和减少必须相等。
也就是说,电子从氧化剂转移到还原剂时,它们的数量必须相等。
在电量法则中,我们可以通过化学方程式来证明反应中电子数的变化量。
例如,在酸性环境下,苯酚可以被氯气氧化为2,4,6-三氯酚。
这个反应可以表示为:C6H5OH + 3Cl2 → C6H2Cl3OH + 3HCl在这个方程式中,苯酚损失了6个电子,氯气则接收了这6个电子,从而被还原。
利用化学方程式预测反应产物化学方程式可以通过反应的产物种类来推断反应的类型和性质。
根据离子之间的化学反应规律,我们可以预测出反应中可能生成的产物。
电化学原理和方法电化学是研究电荷在电化学界面上转移和反应的学科,是物理化学的重要分支之一。
通过电化学实验和研究,可以揭示物质的电化学性质,并应用于电池、电解池、电解制备和分析等领域。
本文将介绍电化学的基本原理和常用的实验方法。
一、电化学基本原理1. 电解学和电池学电解学研究的是电解液中电荷的转移现象,它关注电离和非电离物质在电解液中的电化学行为。
电池学则研究的是电池的性质和工作原理,包括原电池、电解池和燃料电池等。
2. 电化学反应电化学反应可以分为氧化还原反应和非氧化还原反应。
在氧化还原反应中,电荷由氧化物传递给还原物,形成氧化物和还原物之间的电荷转移反应。
在非氧化还原反应中,电荷转移到非氧化还原剂和氧化剂之间,但没有氧化或还原的过程。
3. 电化学方程式电化学方程式是描述电化学反应的方程式,它将反应物和生成物之间的电荷转移过程表示为化学方程式。
在方程式中,电子传递通常用电子符号“e-”表示,离子迁移则用相应的离子符号表示。
4. 电极和电动势电极是电化学反应发生的场所,分为阳极和阴极。
阳极是发生氧化反应的地方,而阴极则是发生还原反应的地方。
电动势是衡量电化学反应自发性的物理量,通过比较不同半反应的电动势可以判断反应的进行方向。
二、常用电化学实验方法1. 极化曲线法极化曲线法是一种常见的电化学实验方法,用于研究电化学界面上的电荷转移和反应过程。
它通过改变外加电势的大小,并测量电流的变化,绘制电流对电势的曲线图,从而得到电化学反应的特征。
2. 循环伏安法循环伏安法是研究电化学反应动力学过程的重要实验方法。
它通过不断改变电势,使电化学反应在阳极和阴极之间来回进行,然后测量反应的电流响应,从而得到电化学反应的动力学参数。
3. 旋转圆盘电极法旋转圆盘电极法是一种用于研究电化学反应速率的实验方法。
它通过将电极固定在旋转的圆盘上,使电解液与电极之间产生强制对流,从而提高反应速率,并测量反应的电流响应,得到反应速率的信息。
高考热点(6)电化学原理命题地图素养考向1.变化观念与平衡思想:认识原电池的本质是氧化还原反应。
能多角度、动态地分析原电池、电解池中物质的变化及能量的转换,并运用原电池、电解池原理解决实际问题。
2.证据推理与模型认知:能利用典型的原电池装置,分析原电池、电解池原理,建立解答原电池、电解池问题的思维模型,并利用模型揭示其本质及规律。
3.科学态度与社会责任:具有可持续发展意识和绿色化学观念,能对与电池有关的社会热点问题作出正确的价值判断。
考向1 电化学工作原理及应用【研磨真题·提升审题力】真题再回访破题关键点专家话误区(2019·全国卷Ⅰ·12)利用生物燃料电池原理【审题流程】【思维误区】(1)思维模糊。
无法联研究室温下氨的合成,电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子,示意图如下所示。
下列说法错误的是( )A.相比现有工业合成氨,该方法条件温和,同时还可提供电能B.阴极区,在氢化酶作用下发生反应H2+2MV2+2H++2MV+C.正极区,固氮酶为催化剂,N2发生还原反应生成NH3D.电池工作时质子通过交换膜由负极区向正极区移动【答题流程】(1)分析材料信息,确定关键语句“电池工作时MV2+/MV+在电极与酶之间传递电子”。
有酶参与,说明温度不宜过高。
A正确。
(2)分析题图信息,确定该电池的反应原理。
该电池为原电池,对外提供电能。
左端H2→H+,为负极,右端N2→NH3,为正极。
(3)分析选项,确定答案。
【一秒巧解】原电池电极谈正负,电解池电极谈阴阳。
左侧为原电池的负极,不是阴极。
系学到的知识,大多数酶是一种特殊的蛋白质,蛋白质具有一定的生理活性,需要结合蛋白质的性质答题,在做题的时候,忽视了这一点,易错选A选项。
(2)原电池与电解池混淆,错选C选项。
原电池不连接外接电源,电解池连接外接电源;原电池分正负极,电解池分阴阳极。
【认知误区】(1)电极反应式认知误区。
氧化还原反应与电池电动势计算及电化学反应的方程式在化学中,氧化还原反应是一类重要的化学反应,它涉及物质的电荷转移过程。
这类反应通常伴随着电子的转移,其中一个物质被氧化,失去电子,而另一个物质则被还原,获得电子。
氧化还原反应在日常生活和工业过程中有着广泛的应用,包括电池的工作原理及电动势的计算,以及电化学反应的方程式的推导。
一、氧化还原反应的基本概念氧化还原反应是化学反应中的一种重要类型,也是绝大多数化学反应中不可避免的反应类型。
在氧化还原反应中,原子、离子或分子之间的电子发生转移,从而引起物质电荷的变化。
在氧化还原反应中,一个物质会氧化,即失去电子,同时另一个物质会被还原,即获得电子。
因此,氧化还原反应也被称为电子转移反应。
例如,我们常见的金属腐蚀过程就是一种氧化还原反应,金属被氧化失去电子形成阳离子,而氧气则被还原获得电子形成氧化物。
氧化还原反应可以用电子的转移来表示,可以用方程式来表示,其中一种物质被写在方程式左边,表示被氧化,而另一种物质被写在方程式右边,表示被还原。
例如以下方程式所示:2Na + Cl2 -> 2NaCl在上述氧化还原反应中,金属钠(Na)被氧化,氯气(Cl2)被还原,生成氯化钠(NaCl)。
二、电池电动势的计算电池是利用氧化还原反应产生电能的装置。
在电池中,氧化还原反应的进行导致了电子的流动,从而产生了电流。
在电池中,氧化反应和还原反应是通过电子的流动相连接的。
电池的电动势(E)是一个重要的物理量,表示在单位电荷通过电池时所产生的电势差。
电动势的计算可以通过使用标准电极电势来实现。
标准电极电势是指在标准状态下(浓度为1 mol/L),参与反应的物质与标准氢电极之间的电势差。
电动势的计算需要根据电池中涉及的氧化还原反应方程式和各反应物质的标准电极电势。
依据以下的方程式所示的氧化还原反应:aA + bB -> cC + dD其中,A和B为氧化剂,C和D为还原剂;a、b、c、d分别表示反应物质的物质的摩尔系数。
总结高考电化学知识点很多同学想要学好化学,于是急着去做题、去看书。
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总结高考电化学知识点原电池(一)概念:化学能转化为电能的装置叫做原电池。
(二)组成条件:1. 两个活泼性不同的电极2. 电解质溶液3. 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路(三)电子流向:外电路:负极——导线——正极内电路:盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液,盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。
(四)电极反应:以锌铜原电池为例:负极:氧化反应:Zn-2e=Zn2+(较活泼金属)正极:还原反应:2H++2e=H2↑(较不活泼金属)总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑(五)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。
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化学电池(一)电池的分类:化学电池、太阳能电池、原子能电池(二)化学电池:借助于化学能直接转变为电能的装置(三)化学电池的分类:一次电池、二次电池、燃料电池1. 一次电池常见一次电池:碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等2. 二次电池(1)二次电池:放电后可以再充电使活性物质获得再生,可以多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池。
(2)电极反应:铅蓄电池放电:负极(铅):Pb-2e- =PbSO4↓正极(氧化铅):PbO2+4H++2e- =PbSO4↓+2H2O充电:阴极:PbSO4+2H2O-2e- =PbO2+4H+阳极:PbSO4+2e- =Pb两式可以写成一个可逆反应:PbO2+Pb+2H2SO4 ⇋2PbSO4↓+2H2O(3)目前已开发出新型蓄电池:银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池3. 燃料电池(1)燃料电池:是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池(2)电极反应:一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同,可根据燃烧反应写出总的电池反应,但不注明反应的条件。
高考电化学知识点——电解原理(一)电解原理1. 电解池:把电能转化为化学能的装置,也叫电解槽。
2. 电解:电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程。
3. 放电:当离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化还原反应的过程。
4. 电子流向:(电源)负极—(电解池)阴极—(离子定向运动)电解质溶液—(电解池)阳极—(电源)正极。
5. 电极名称及反应阳极:与直流电源的正极相连的电极,发生氧化反应阴极:与直流电源的负极相连的电极,发生还原反应6. 电解CuCl2溶液的电极反应:阳极:2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)阴极:Cu2++2e-=Cu(还原总反应式:CuCl2=Cu+Cl2 ↑7. 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规律总结:电解反应离子方程式书写:放电顺序:阳离子放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> Al3+ > Mg2+ >Na+ >Ca2+ >K+阴离子的放电顺序:是惰性电极时:S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)> F-是活性电极时:电极本身溶解放电注先要看电极材料,是惰性电极还是活性电极,若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属,则阳极反应为电极材料失去电子,变成离子进入溶液;若为惰性材料,则根据阴阳离子的放电顺序,依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。
电解质水溶液电解产物的规律:类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl 电解质减小CuCl2放H2生成碱型阴极:水放H2生碱阳极:电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质放氧生酸型阴极:电解质阳离子放电阳极:水放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质电解水型阴极:4H++4e-==2H2 ↑阳极:4OH--4e-==O2↑+ 2H2ONaOH水增大Na2SO4上述四种类型电解质分类:(1)电解水型:含氧酸,强碱,活泼金属含氧酸盐(2)电解电解质型:无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)(3)放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐(4)放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐(二)电解原理的应用1. 电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气(1)电镀应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法(2)电极、电解质溶液的选择:阳极:镀层金属,失去电子,成为离子进入溶液M- ne-==Mn+阴极:待镀金属(镀件):溶液中的金属离子得到电子,成为金属原子,附着在金属表面Mn+ + ne-==M电解质溶液:含有镀层金属离子的溶液做电镀液镀铜反应原理阳极(纯铜):Cu-2e-=Cu2+阴极(镀件):Cu2++2e-=Cu,电解液:可溶性铜盐溶液,如CuSO4溶液2. 电镀应用之一:铜的精炼阳极:粗铜;阴极:纯铜电解质溶液:硫酸铜3. 电冶金(1)电冶金:使矿石中的金属阳离子获得电子,从它们的化合物中还原出来用于冶炼活泼金属,如钠、镁、钙、铝(2)电解氯化钠:通电前,氯化钠高温下熔融:NaCl==Na++Cl-通直流电后:阳极:2Na++ 2e-==2Na阴极:2Cl- - 2e-==Cl2↑规律总结:原电池、电解池、电镀池的判断规律(1)若无外接电源,又具备组成原电池的三个条件。
电解总反应方程式的快速写法及应用作者:史永鑫来源:《中学教学参考·理科版》2014年第11期电化学历来都是高考中的重点和难点。
以石墨(C)、金属铂(Pt)等惰性电极材料为电极进行电解,正常情况下的电解质是水溶液,其电解总反应方程式有比较简洁的写法。
笔者在中学教学一线归纳总结出电解总反应方程式的快速写法,现形成文字仅供读者参考。
一、电解总反应方程式的写法惰性电极电解CuCl2、NaCl、CuSO4、KNO3、H2SO4、HCl、NaOH等溶液时,电解总反应方程式可用以下写法,现以电解CuCl2及NaCl溶液为例,以此类推。
(假设反应物均足量)1.以电解CuCl2溶液为例第一步,写出可能参加反应的反应物;CuCl2+H2O→第二步,将反应物展开成离子形式;CuCl2+H2O→Cu2++Cl-+H++OH-第三步,将参与放电的离子写成生成物;CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H++OH-第四步,将生成物中的离子组合成物质;CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H2O第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。
CuCl2【分析】第一步:因为电极本身不参与反应,所以必然是溶质和溶剂H2O参加反应。
第二步:将所有可能参与放电的离子表示出来。
第三步:根据离子放电顺序写出生成物,剩余离子不变。
第四步:将方程式右边剩余的离子组合成物质。
第五步:因为左右两边重复的物质本质上未参与反应,因此删去,即得所有反应物和生成物;整理方程式(条件、配平等)即可。
同理,电解HCl溶液的总反应方程式为:2HCl2.以氯碱工业(电解饱和NaCl溶液)为例第一步,写出可能参加反应的反应物;NaCl+H2O→第二步,将反应物展开成离子形式;NaCl+H2O→Na++Cl-+H++OH-第三步,将参与放电的离子写成生成物;NaCl+H2O→Na++Cl2↑+H2↑+OH-第四步,将生成物中的离子组合成物质;NaCl+H2O→NaOH+Cl2↑+H2↑第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。
电化学方程式的书写一、加减原则:在电子得失守恒的情况下,两个电极反应式叠加,会得到电极总反应式(注意:若电解质为弱电解质,在相加时应把离子改为相应的弱电解质)。
故书写时,可以先写总反应式和较简单的电极反应式,再利用总反应式减去较简单电极反应式得到较复杂电极反应式。
二、以氧气为助燃剂的燃料电池电极方程式的书写原则:1.先写出电极总反应式;2.再写出氧气所在电极(正极)的电极方程式:酸性:O2+4H++4e-=2H2O中性和碱性:O2+2H2O+4e-=4OH-3.最后利用总反应式减去正极反应可得到负极的电极方程式。
三、得氧失氧原则:得氧时,在反应物中加H2O(电解质溶液为酸性)或OH-(电解质溶液为碱性或中性);失氧时,在反应物中加H2O(电解质溶液为碱性或中性)或H+(电解质溶液为酸性)。
如“纽扣”电池的电解质溶液为KOH溶液,其总反应式为:Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2,负极Zn→Zn(OH)2,根据得氧原则,负极反应式为:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2,正极Ag2O→Ag,根据失氧原则,正极反应式为:Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-。
四、逆向原则:对于可充电电池的电极反应而言:充电时阴极反应,为放电时负极反应的逆反应;充电时阳极反应,为放电时正极反应的逆反应。
五、信息原则:仔细阅读题中所给出的信息,并以题中所给信息为准书写方程式。
六、背诵原则:对于必修2,选修5教材所出现的电极反应,如果不能理解记忆,那就请同学们背下来。
当堂练习:1.铅蓄电池,总反应方程式为:(1)放电时电极反应正极:____________________ ____ ____ _____ ___ ______。
负极:______________________ __ _______ ____ ____ ___。
(2)充电时电极反应阴极:____________________ ____ ____ ____ ____ ______。
常见的原电池电极反应式的书写 书写过程归纳:列物质,标得失 (列出电极上的物质变化,根据价态变化标明电子得失)。 选离子,配电荷 (根据介质选择合适的离子,配平电荷,使符合电荷守)。 巧用水,配个数 (通常介质为水溶液,可选用水配平质量守恒) 一、一次电池 1、伏打电池:(负极—Zn,正极—Cu,电解液—H2SO4) 负极: Zn–2e-==Zn2+ 正极: 2H++2e-==H2↑ 总反应离子方程式 Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+ 2、铁碳电池(析氢腐蚀):(负极—Fe,正极—C,电解液——酸性) 负极: Fe–2e-==Fe2+ 正极:2H++2e-==H2↑ 总反应离子方程式 Fe+2H+==H2↑+Fe2+ 3、铁碳电池(吸氧腐蚀):(负极—Fe,正极—C,电解液——中性或碱性) 负极: 2Fe–4e-==2Fe2+ 正极:O2+2H2O+4e-==4OH 总反应化学方程式:2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 ;2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程) 4.铝镍电池:(负极—Al,正极—Ni,电解液——NaCl溶液) 负极: 4Al–12e-==4Al3+ 正极:3O2+6H2O+12e-==12OH 总反应化学方程式: 4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池) 5、铝–空气–海水(负极--铝,正极--石墨、铂网等能导电的惰性材料,电解液--海水)
负极 :4Al-12e-==4Al3+ 正极 :3O2+6H2O+12e-==12OH- 总反应式为: 4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3 (铂网增大与氧气的接触面)(海洋灯标电池) 6、普通锌锰干电池:(负极——Zn,正极——碳棒,电解液——NH4Cl糊状物)
负极:Zn–2e-==Zn2+ 正极:2MnO2+2NH4++2e-==Mn2O3 +2NH3+H2O 总反应化学方程式:Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O 7、碱性锌锰干电池:(负极——Zn,正极——碳棒,电解液KOH糊状物)
负极:Zn + 2OH– 2e-== Zn(OH)2 正极:2MnO2 + 2H2O + 2e-==2MnO(OH) +2OH- 总反应化学方程式:Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnO(OH) 8、银锌电池:(负极——Zn,正极--Ag2O,电解液NaOH ) 负极:Zn+2OH-–2e-== ZnO+H2O 正极 :Ag2O + H2O + 2e-== 2Ag + 2OH- 总反应化学方程式: Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag 9、镁铝电池:(负极--Al,正极--Mg,电解液KOH) 负极(Al): 2Al + 8OH-+6e- = 2AlO2-+4H2O 正极(Mg): 6H2O + 6e- = 3H2↑+6OH– 总反应化学方程式: 2Al + 2OH- + 2H2O = 2AlO2-+ 3H2↑ 10、一次性锂电池:(负极--金属锂,正极--石墨,电解液:LiAlCl4-SOCl2) 负极 :8Li -8e-=8 Li + 正极 :3SOCl2+8e-=SO32-+2S+6Cl- 总反应化学方程式 8Li+ 3SOCl2 === Li2SO3 + 6LiCl + 2S 二、二次电池(又叫蓄电池或充电电池) 1、铅蓄电池:(负极—Pb 正极—PbO2 电解液— 稀硫酸) 放电时:负极: Pb-2e-+SO42-==PbSO4 正极: PbO2+2e-+4H++SO42-==PbSO4+2H2O 总化学方程式 Pb+PbO2 + 2H2SO4==2PbSO4+2H2O 2、镍镉电池(负极--Cd 、正极—NiOOH、电解液: KOH溶液) 放电时 负极: Cd -2e— + 2 OH– == Cd(OH)2
正极: 2NiOOH + 2e— + 2H2O == 2Ni(OH)2+ 2OH–
总化学方程式 Cd + 2NiOOH + 2H2O===Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2
三、燃料电池: 燃料电池是原电池中一种比较特殊的电池,它与原电池形成条件有一点相悖,就是不一定两极是两根活动性不同的电极,也可以用相同的两根电极。解决此类问题必须抓住一点:燃料电池反应实际上等同于燃料的燃烧反应,但要特别注意介质对产物的影响。电极反应
Ni(OH)2+Cd(OH)2 式书写,先写正极,再写负极。 1、氢氧燃料电池 氢氧燃料电池一般是以惰性金属铂(Pt)或石墨做电极材料,负极通入H2,正极通入 O2,总反应为:2H2 + O2 === 2H2O电极反应特别要注意电解质,有下列四种情况,但总反应式均相同:
(1)电解质是KOH溶液(碱性电解质) 负极:2H2 – 4e- + 4OH— === 4H2O 正极:O2 + 2H2O + 4e- === 4OH— 总反应方程式:2H2 + O2 === 2H2O (2)电解质是H2SO4溶液(酸性电解质) 负极:2H2 –4e- === 4H+ 正极:O2 + 4H+ + 4e- === 2H2O 总反应方程式 2H2 + O2 === 2H2O (3)电解质是NaCl溶液(中性电解质) 负极:2H2 – 4e- === 4H+ 正极:O2 + 2H2O + 4e- === 4OH— 总反应方程式 2H2 + O2 === 2H2O (4)电解质为熔融K2CO3(盐) 负极:2H2 – 4e-+2CO32- === 2CO2↑+2H2O 正极:O2 + 4e-+2CO2 === 2CO32—
总反应方程式 2H2 + O2 === 2H2O 说明:1、碱性溶液反应物、生成物中均无H+ 2、水溶液中不能出现O2- 3、中性溶液反应物中无H+ 和OH-— 4、酸性溶液反应物、生成物中均无OH- 2、甲醇燃料电池(注:乙醇燃料电池与甲醇相似 ) (1)碱性电解质(铂为两极、电解液KOH溶液) 正极:3O2 + 12e- + 6H2O=== 12OH- 负极:2CH3OH – 12e- + 16OH— === 2CO32- +12H2
O
总反应化学方程式:2CH3OH + 3O2 + 4KOH === 2K2CO3 + 6H2O 总反应离子方程式:2CH3OH + 3O2 + 4OH-=== 2CO32-+ 6H2O (2)酸性电解质(铂为两极、电解液H2SO4溶液) 正极:3O2 + 12e- + 12H+ == 6H2O 负极:2CH3OH –12e- +2H2O==12H++2CO2 总反应式 2CH3OH + 3O2 === 2CO2 + 4H2O
3、CO燃料电池 (总反应方程式均为: 2CO + O2 = 2CO2) (1)熔融盐(铂为两极、Li2CO3和Na2CO3的熔融盐作电解质,CO入负极,空气与CO2的混合气入正极)
正极: O2 + 4e- + 2CO2 = 2CO32- 负极: 2CO+2CO32- – 4e- ==4CO2
(2)酸性电解质(铂为两极、电解液H2SO4溶液) 正极: O2 + 4e- + 4H+ == 2H2O 负极: 2CO – 4e- + 2H2O== 2CO2 +4H+ 4、甲烷燃料电池 1.碱性电解质(铂为两极、电解液KOH溶液) 正极: 2O2 + 2H2O + 8e- == 8OH— 负极: CH4 + 10OH— -8e- == CO32- + 7H2O 总反应方程式: CH4 + 2KOH+ 2O2 === K2CO3 + 3H2O 2、酸性电解质(铂为两极、电解液H2SO4溶液) 正极: 2O2 + 8e- + 8H+ == 4H2O 负极: CH4 - 8e- + 2H2O == 8H+ + CO2
总反应方程式 CH4 + 2O2 === CO2 + 2H2O 常见的电解池电极反应式的书写 电解方程式的实例(用惰性电极电解):
电解质溶液 阳极反应式 阴极反应式 总反应方程式 (条件:电解) 溶液酸碱性变
化
CuCl2 2Cl--2e-=Cl2↑ Cu2+ +2e-= Cu CuCl2= Cu +Cl2↑ —— HCl 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑ 2HCl=H2↑+Cl2↑ 酸性减弱 Na2SO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 不变 H2SO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 消耗水,酸性增强 NaOH 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 消耗水,碱性增强 NaCl 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑ 2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH H+放电,碱性增强 CuSO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ Cu2+ +2e-= Cu 2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑+2H2SO4 OHˉ 放电,酸性增强
电镀铜、精炼铜比较 电镀铜 精炼铜 形成条件 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 粗铜金属作阳极,精铜作阴极,CuSO4溶液作电解液
电极反应 阳极 Cu -2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu
阳极:Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+
等
阴极:Cu2+ + 2e- = Cu
溶液变化 电镀液的浓度不变 溶液中溶质浓度减小 电解、电离和电镀的区别