人教版高中化学选修4第四章电化学基础知识归纳
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电化学基础知识归纳(含部分扩展内容)(珍藏版)
特点:电池总反应一般为自发的氧化还原反应,且为放热反应(△H<0);原电池可将化学能转化为电能
电极负极:一般相对活泼的金属溶解(还原剂失电子,发生氧化反应)
正极:电极本身不参加反应,一般是电解质中的离子得电子(也可能是氧气等氧化剂),发生还原反应原电池原理电子流向:负极经导线到正极
电流方向:外电路中,正极到负极;内电路中,负极到正极
电解质中离子走向:阴离子移向负极,阳离子移向正极
原电池原理的应用:制成化学电源(实用原电池);金属防腐(被保护金属作正极);提高化学反应速率;判断金属活性强弱一次电池负极:还原剂失电子生成氧化产物(失电子的氧化反应)
正极:氧化剂得电子生成还原产物(得电子的还原反应)
放电:与一次电池相同
二次电池规则:正极接外接电源正极,作阳极;负极接外接电源负极,作阴极(正接正,负接负)
充电阳极:原来的正极反应式反向书写(失电子的氧化反应)
原电池阴极:原来的负极反应式反向书写(得电子的还原反应)
化学电源电极本身不参与反应(一般用多孔电极吸附反应物),总反应相当于燃烧反应
负极:可燃物(如氢气、甲烷、甲醇等)失电子被氧化(注意电解质的酸碱性)
电极反应正极:O
2
得电子被还原,具体按电解质不同通常可分为4种
燃料电池碱性介质:O
2 + 4e- + 2H
2
O == 4OH-
酸性介质:O
2 + 4e- + 4H+ == 2H
2
O
电解质不同时氧气参与的正极反应固体或熔融氧化物(传导氧离子):O
2
+ 4e- == 2O2-
质子交换膜(传导氢离子):O
2 + 4e- + 4H+ == 2H
2
O
特殊原电池: 镁、铝、氢氧化钠,铝作负极 ;铜、铝、浓硝酸,铜作负极 ; 铜、铁、浓硝酸,铜作负极,等
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特点:电解总反应一般为不能自发的氧化还原反应;可将电能转化为化学能
活性电极:阳极溶解(优先),金属生成金属阳离子
阳极惰性电极一般为阴离子放电,失电子被氧化,发生氧化反应
(接电源正极)(石墨、铂等)常用放电顺序是:Cl->OH->高价态含氧酸根(还原性顺序),
发生氧化反应,相应产生氯气、氧气
电解原理电极反应
阴极电极本身一般不参加反应,阳离子放电,得电子被还原,发生还原反应
(接电源负极)常用放电顺序是:Ag+>Cu2+>H+>活泼金属阳离子(氧化性顺序),
相应产生银、铜、氢气
电流方向:正极到阳极再到阴极最后到负极
电子流向:负极到阴极,阳极到正极(电解质溶液中无电子流动,是阴阳离子在定向移动)
离子流向:阴离子移向阳极(阴离子放电),阳离子移向阴极(阳离子放电)
常见电极反应式阳极: 2Cl- - 2e- == Cl
2↑ , 4OH- - 4e- == O
2
↑+ 2H
2
O或2H
2
O-4e- == O
2
↑+4H+(OH- 来自水时适用)
电解池阴极:Ag+ + e- == Ag , Cu2+ + 2e- == Cu , 2H+ + 2e- == H
2↑或2H
2
O+2e- ==H
2
↑+2OH-(H+来自水时适用)
电解水型:强碱、含氧强酸、活泼金属的含氧酸盐,如:NaOH、 KOH、 H
2SO
4
、HNO
3
、Na
2
SO
4
溶液等
电解溶质型:无氧酸、不活泼金属的含氧酸盐,如:HCl 、CuCl
2
溶液等
常见电解类型电解溶质+水(放氢生碱型):活泼金属的无氧酸盐,如:NaCl 、KCl、MgCl
2
溶液等
电解溶质+水(放氧生酸盐):不活泼金属的含氧酸盐,如:CuSO
4、AgNO
3
溶液等
氯碱工业的基础:电解饱和食盐水制取氯气、氢气和氢氧化钠
铜的电解精炼:粗铜作阳极,纯铜作阴极,硫酸铜溶液作电解质溶液
电解原理的应用电镀(铜):纯铜作阳极,待镀件作阴极,硫酸铜溶液作电解质溶液(电镀液)
冶炼金属,如钠(电解熔融氯化钠)、镁(电解熔融氯化镁)、铝(电解熔融氧化铝)
金属的电化学防腐(外接电源的阴极保护法)
金属的腐蚀:分为化学腐蚀和电化学腐蚀,其中,后者是主要方式,且速率更大(因为电化学腐蚀时形成了大量微小原电池),电化学腐
蚀包括吸氧腐蚀(中性、碱性环境等)以及析氢腐蚀(酸性较强时),吸氧腐蚀是主要形式,钢铁可以最终均形成红棕色的铁锈(Fe
2O
3
·xH
2
O)。
金属的防腐:表面覆盖保护层(涂油漆、包裹塑料、镀金属等);制成不锈钢;烤蓝;电化学防护方法,如被保护金属作正极或被保护金属作阴极。另外金属腐蚀速率:作阳极>作负极>化学腐蚀>作正极>作阴极
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