2015年高考化学原电池和电解池讲义.doc

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1、原电池和电解池一、原电池:1、定义:将化学能转化为电能的装置,如铜-锌原电池。2、组成原电池的条件:①有两种活性不同的金属(或一种是非金属导体);②电极材料均插入电解质溶液中;③两电极相连形成闭合电路。④一般能自发的发生氧化还原反应。3、原电池的原理负极----较活泼的金属----电子------发生反应正极----较不活泼的金属----电子----发生反应在锌上发生的是:失电子,发生氧化反应的一极是负极;在铜上发生的是:得电子,发生还原反应的一极是正极总反应:Zn+2H+=Zn2++H2二、电解池1.定义:将电能转化为化学能的装置,如电解饱和食盐水。阳极反应:

2、2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应)第11页共11页总反应:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑注意:①电流必须是直流②熔融态的电解质也能被电解③阴极上放电的先后顺序是:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(H+)>Fe2+>Zn2+;阳极上放电的先后顺序是:活泼金属电极›S2->I->Br->Cl->OH->(F-、NO3-、SO42-等)(惰性电极)④用石墨、金、铂等还原性很弱的材料制做的电极叫做惰性电极,理由是它们在一般的通电条件下不发生化学反应。用铁、锌、铜、银等还原性较强的材料制做的电极又叫做

3、活性电极,它们做电解池的阳极时,先于其他物质发生氧化反应。电解的电极反应式的书写思路与步骤:分电极(判断正负极)-----析溶液(分析电解质溶液中含有哪些离子)---判流向(判断电子流动方向、离子移动方向)-----断微粒(确定在两极上反应的是什么微粒)----写电极(书写电极反应方程式)---写方程(书写电解质电解的化学方程式或离子方程式)1)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

4、产生O2,则电解后溶液pH值减小;③若阴极上有H2,阳极上有O2,且V(H2)=2V(O2),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。三、金属腐蚀与防护金属的腐蚀:金属或合金跟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。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。1、化学腐蚀与电化腐蚀化学腐

5、蚀电化腐蚀一般条件金属直接和强氧化剂接触不纯金属,表面潮湿反应过程氧化还原反应,不形成原电池因原电池反应而腐蚀第11页共11页有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀>化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以Fe为例)析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强pH<4.3水膜酸性很弱或中性电极反应负极Fe-2e—→Fe2+正极2H++2e—→H2↑O2+2H2O+4e—→4OH—总反应式Fe+2H+→Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O→2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)3Fe2O3.xH2O腐蚀作用发生在某些

6、局部区域内是主要的腐蚀类型,具有广泛性3、金属防护的几种重要方法①改变金属内部的组成结构,将金属制成合金,增强抗腐蚀能力。②在金属表面覆盖保护保护层,使金属和周围物质隔离开来。③电化学保护法:利用电化学反应使金属钝化而受到保护,或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。4、金属腐蚀速率大小:电解池阳极>原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极四、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):Cu-2e—→Cu2+,阴极(纯铜):Cu2++2e—→Cu阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相等,所以溶液中CuSO4

7、的浓度基本保持不变。2、镀铜反应原理阳极(纯铜):Cu-2e—→Cu2+,阴极(镀件):Cu2++2e—→Cu溶液中的Cu2+浓度保持不变。3、氯碱工业反应原理阳极:2Cl—-2e—→Cl2↑,阴极:2H++2e—→H2↑总反应式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑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

8、溶液中溶质浓度减小第11

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