电化学知识

第7讲化学反应与电能

班级

姓名

学号

【考点透视】

1.理解原电池和电解池的工作原理，能写出常见的简单电极反应和电池反应方程式。

2.了解常见的化学电源，认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。

3.金属腐蚀的危害，理解金属发生电化学腐蚀的原因，能选用恰当的措施防止铁、铝等金属腐蚀。【知识网络】

一、原电池

【例1】下列装置能够组成原电池，能产生电流的装置是（）

【例2】铜锌原电池工作时，下列叙述正确的是( )

A．正极反应为：Zn－2e－===Zn2＋ B．电池反应为：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

C．在外电路中，电子从负极流向正极 D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液

【小结】

1、原电池的定义：转变为的装置。

2、构成原电池的条件

①②③

3、正、负极的判断

负极：

正极：

4、离子移动方向

在原电池的电解质溶液中，阳离子移向极，阴离子移向极。

二、化学电源

1、分类: 一次电池，二次电池，燃料电池

①一次电池又称不可充电电池

普通锌锰电池

负极(锌筒): 正极(石墨):

1

2 总反应: 2NH 4+ + Zn +2MnO 2= Zn 2++H 2O+2NH 3↑+M n 2O

3 碱性锌-锰干电池

负极(锌筒): 正极(MnO 2) 总反应: Zn+2MnO 2+2H 2O=2MnOOH+Zn(OH)2 ②二次电池又称充电电池——蓄电池 铅蓄电池(电解质溶液为稀硫酸)

负极(Pb): 正极(PbO 2): 总反应: PbO 2+ Pb +2H 2SO 4= 2PbSO 4+2 H 2O 锂电池(非水有机溶剂电解液)

负极: 2Li –2e - = 2Li + 正极: I 2 +2e - = 2I - 总反应:

锂电池优点：使用寿命长，高能、质轻、电压高、工作效率高,储存寿命长. 【例3】右图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为： PbO 2＋Pb ＋4H ＋

＋2SO 42—=2PbSO 4＋2H 2O 。

下列有关说法正确的是

A ．K 与N 相接时，能量由电能转化为化学能

B ．K 与N 相接时，H ＋

向负极区迁移 C ．K 与M 连接时，所用电源的a 极为负极 D ．K 与M 相接时，阳极附近的pH 逐渐增大 ③燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。

酸性 碱性 负极反应式 正极反应式

总反应式

【例4】 书写下列原电池（或电解池）的电极反应式

（1）用甲醇作为燃料电池的原料，在碱性介质中电池负极反应式 。

（2）下图是一碳酸盐燃料电池（MCFC ），以水煤气（CO 、H 2）为燃料，一定比例Li 2CO 3和Na 2CO 3低熔混合物为电解质。写出B 极发生的电极反应式 。

【例5】（2010江苏高考）右图是一种航天器能量储存系统原

Pb

PbO 2

K

M N

电源

a b

3 理示意图。下列说法正确的是

A. 该系统中只存在3种形式的能量转化

B. 装置Y 中负极的电极反应式为：O 2+2H 2O+4e -=4OH -

C. 装置X 能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生

D. 装置X 、Y 形成的子系统能实现物质的零排放，

并能实现化学能与电能间的完全转化

三、电解原理

1、电解池：把 转变成 的装置叫做电解池或电解槽。

2、电解电极产物的判断

（1）在阳极上 （2）在阴极上

【例6】电解NaCl 溶液的装置如图所示，下列说法不正确．．．

的是 A ．铁电极上的电极反应式为Fe ―2e ―＝Fe 2＋ B ．溶液中Na ＋由石墨电极向铁电极移动

C ．通电一段时间后，可看到铁电极附近溶液变红

D ．通电一段时间后，可看到试管中溶液变蓝 3、 电解原理的应用 （1）电镀（以镀铜为例）

电镀是电解池的特例。电镀池的构成条件是：

①镀层金属（Cu ）做 极 ②镀件做 极③电解质溶液中含 离子

电极反应式为：阳极： 阴极： 电镀后，理论上电解液的浓度 。 （2）电解精炼（以电解精炼铜为例）

①含杂质的物质（粗铜）做 ②纯物质（精铜）做 ③电解质溶液中含该物质的 离子的盐溶液

电极反应式为：阳极： 阴极： 电解精炼后，电解液（CuSO 4）的浓度 ， 沉淀在电解槽的底部。

【例7】金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe 、Zn 、Cu 、Pt 等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性Fe 2+＜Ni 2+＜Cu 2+） A ．阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni 2+ + 2e －

＝ Ni B ．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C ．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe 2+ 和Zn 2+

D ．电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu 和Pt （3）氯碱工业

氯碱工业：用电解饱和食盐水的方法来制取NaOH 、Cl 2和H 2，并以它们为原料生产化工产品的工业。

（滴有酚酞）

碘化钾淀粉溶液

4 原理：阳极（C ） （ 反应） 阴极（Fe ） ( 反应) 总反应：

装置：由阳极（钛网）、阴极（碳钢网）、离子交换膜、电解槽柜等组成。

离子交换膜的作用： （4）电冶金：利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na 、Ca 、Mg 、Al 等。 2Al 2O 3(熔融)=====电解

4Al ＋3O 2↑

电极反应： 阳极： _________________________，阴极： ___________ ____。 【例8】氯碱工业是一种高耗能产业，一种将燃料电池与电解池组合的新工艺可节能30%以上，下图是该工艺图示（电极未标出）。下列说法正确的是

A. X 为H 2，Y 为Cl 2

B. A 池为电解池，且m ＜n

C. B 池为燃料电池，且a ＜b

D. 该工艺优点是燃料电池提供电能且能提高烧碱产品的浓度 四、金属的腐蚀与防护：

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 过程。

3. 金属腐蚀的快慢规律： （1）在同一电解质溶液中，

引起的腐蚀> 引起的腐蚀> 腐蚀>有防护措施的腐蚀。 （2）活动性不同的两金属，活泼性差别越大， 极金属腐蚀越快。 4、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：牺牲 的阴极保护法，外加 的阴极保护法