电化学基础知识整理(1)
电化学基础知识点(大全)
【知识点】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 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。
池 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。
原 电极反应方程式:电极反应、总反应。
理氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应反应原理:Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑电解质溶液电极反应: 负极(锌筒)Zn-2e -=Zn 2+正极(石墨)2NH 4++2e -=2NH 3+H 2↑①、普通锌——锰干电池 总反应:Zn+2NH 4+=Zn 2++2NH 3+H 2↑干电池: 电解质溶液:糊状的NH 4Cl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:负极由锌改锌粉(反应面积增大,放电电流增加);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铅蓄电池:总反应:PbO 2+Pb+2H 2SO 4 2PbSO 4+2H 2O电解液:1.25g/cm 3~1.28g/cm 3的H 2SO 4 溶液蓄电池 特点:电压稳定。
Ⅰ、镍——镉(Ni ——Cd )可充电电池;其它蓄电池 Cd+2NiO(OH)+2H 2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2Ⅱ、银锌蓄电池锂电池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。
电池 ②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH 4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。
负极:2H 2+2OH --4e -=4H 2O ;正极:O 2+2H 2O+4e -=4OH -③、氢氧燃料电池: 总反应:O 2 +2H 2 =2H 2O特点:转化率高,持续使用,无污染。
整理-电化学基本概念
电化学基本概念1. 导体(Conductor):能导电的物质称为导体。
有些导体依靠其中的电子传递电流,称为电子导体或第一类导体(如金属,石墨,PbO2、Fe3O4等金属氧化物);有些导体靠离子的移动来实现其导电任务,称为离子导体或第二类导体(如电解质溶液,熔融电解质,固体电解质)。
一般来说,离子导体的导电能力比电子导体小得多。
2. 电极反应(Electrode Reaction):电子导体能够独立地完成导电任务;而要想让离子导体导电,必须有电子导体与之相连接。
但流经两类导体的电荷载体不一样,为了使电流持续不断地通过离子导体,在两类导体界面上必然会有得电子或失电子的反应发生。
这种在两类导体界面界进行的有电子得失的化学反应称为电极反应或电化学反应。
★自发电池 / 电解池3. 阴极(Cathode):电流通过两类导体界面时,使正电荷从电极进入溶液(发生还原反应)的电极。
4. 阳极(Anode):电流通过两类导体界面时,使正电荷从溶液进入电极(发生氧化反应)的电极。
5. 法拉第(Faraday):一摩尔电子的电量。
摩尔常数N A =6.02×1023;每个电子的电量 e 0 = 1.602×10-19库仑(Coulomb);一库仑为一安培·秒(Ampere-second);所以:1法拉第 = 6.02×1023×1.602×10-19≈96500库仑1法拉第 = 6.02×1023×1.602×10-19÷3600≈26.8安时(Ampere-hour)6. 法拉第定律(Faraday Law):在整个电路中各处的电流是相等的,因此电极上通过的电量与电极反应的反应物和反应产物之间有如下的精确关系:若反应为M z + + z e- = M,则生成1摩尔 M 所需的电量为 z 法拉第。
★法拉第定律成立的前提是:电子导体中不包含离子导电的成分,而离子导体中也不包含电子导电的成分。
应用电化学(整理版)
电化学材料(整理)一. 基本理论1.电化学是研究电子导体和离子导体形成的带电界面现象及其变化的科学。
2. 分别解释电化学极化和浓差极化答:在电极反应的一系列步骤中,由电荷传递步骤控制整个电极过程的速度,称为电化学极化。
由于反应物和生成物的液相传质步骤受阻,出现浓度梯度引起的极化,称浓差极化。
3.浓差极化是由于扩散速度慢,而造成电极表面溶液与本体溶液浓度差别所引起的极化。
4. 稳定电位φS:不可逆电极,J=0,电荷转移达到平衡,物质转移不平衡,此稳态下的电极电位。
如硫酸铜溶液中的铁电极,氯化锌(酸性)溶液中的锌,即腐蚀电位。
5.析出电位:电镀时,电压越高,则阴极电位越负。
阴极电位负移到一定值时,才开始有金属析出。
刚开始析出金属时的阴极电位称析出电位。
析出电位与所镀金属性质和镀液有关。
金属析出电位正移越多,镀液的深镀能力越好。
6. 活化与钝化:测定电位—时间曲线时,若电极电位偏离平衡电位向负方向变化,则电极趋向于活化。
若电极电位偏离平衡电位向正方向变化,则电极趋向于钝化。
7.电极的极化:极化是电流通过电极时,电极电位偏离平衡电位的现象.8.交换电流密度J0越小,溶液中金属离子在阴极表面放电越困难,阴极极化越大。
二. 金属腐蚀与防护1. 腐蚀电池由阴极、阳极、电解质溶液和连接阴极和阳极的电子导体构成。
2. 缝隙腐蚀、沉积物腐蚀、水线腐蚀和因土质差异发生的管道腐蚀都是由氧浓差电池引起。
3.什么叫腐蚀微电池?现有一含铜杂质的锌片,请叙述它在酸性溶液中的腐蚀原理。
答:腐蚀微电池:由于金属的电势与所含杂质的电势不同,构成以金属和杂质为电极的微小短路电池,引起金属的腐蚀。
在酸性溶液中,H+在微阴极铜杂质获得电子:2 H++2e-=H2 ,产生氢气,促使铜杂质附近的锌失去电子:Zn-2e -=Zn 2+ ,锌作为腐蚀微电池的阳极而被腐蚀。
4. 请解释阳极保护法、外加电流阴极保护法和牺牲阳极法三种电化学防腐蚀方法。
人教版选修四第四章、电化学基础 期末基础知识复习及训练(含答案)
人教版高二化学必修四第四章、电化学基础期末基础知识复习及训练(含答案)基础知识点整理一、原电池基本概念理解。
1、原电池的概念:把化学能直接转化为电能的装置叫做原电池。
2、化学电池的分类:常见的原电池可以分为三类:(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: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;(3)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。
3、原电池的电极反应: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↑4、常见原电池的电极反应总结。
⑴干电池(属于一次电池)①结构:锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。
②电极反应负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2NH4++2e-=2NH3+H2NH3和H2被Zn2+、MnO2吸收:MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2++4NH3=Zn(NH3)42+⑵铅蓄电池(属于二次电池、可充电电池)①结构:铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。
②A.放电反应负极: Pb-2e-+ SO42- = PbSO4正极: PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2OB.充电反应:阴极:PbSO4 +2e-= Pb+ SO42-阳极:PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42-===总反应式:Pb + PbO 2 + 2H2SO4放电充电2PbSO4 + 2H2O5、典型例题分析。
例题1、原电池的电极名称不仅与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关。
下列说法中正确的是( )A.(1)(2)中Mg作负极,(3)(4)中Fe作负极B.(2)中Mg作正极,电极反应式为6H2O+6e-===6OH-+3H2↑C.(3)中Fe作负极,电极反应式为Fe-2e-===Fe2+D.(4)中Cu作正极,电极反应式为2H++2e-===H2↑答案:B解析:(1)中Mg作负极;(2)中Al作负极;(3)中铜作负极;(4)是铁的吸氧腐蚀,Fe作负极。
第四章电化学基础知识点归纳
第四章电化学基础知识点归纳第四章电化学基础知识点归纳电化学是研究电和化学之间关系的分支学科,主要研究电能和化学变化之间的相互转化规律。
本章主要介绍了电化学基础知识点,包括电化学的基本概念、电池反应、电解反应以及其相关的电解池和电极。
一、电化学的基本概念1. 电化学:研究电和化学之间相互关系的学科。
2. 电解:用电能使电解质溶液或熔融物发生化学变化的过程。
3. 电解质:能在溶液中产生离子的化合物。
4. 电解池:由电解质、电极和电解物质组成的装置。
5. 电极:用来与溶液接触,传递电荷的导体。
二、电池反应1. 电池:将化学能转化为电能的装置。
由正极、负极、电解质和导电体组成。
2. 电池反应:电池工作时在正负极上发生的化学反应。
3. 氧化还原反应:电池反应中常见的反应类型,在正极发生氧化反应,负极发生还原反应。
4. 电池电势:电池正极和负极之间的电位差。
5. 电动势:电池正极和负极之间的最大电势差。
三、电解反应1. 电解:用电流使电解质发生化学变化的过程。
2. 导电质:在电解质中起导电作用的物质。
3. 离子:在溶液中能自由移动的带电粒子。
4. 阳离子:带正电荷的离子。
5. 阴离子:带负电荷的离子。
6. 电解池:由电解质溶液、电解质和电极组成的装置。
7. 电解程度:电解质中离子的溶解程度。
8. 法拉第定律:描述了电解过程中,电流量与电化学当量的关系。
四、电解池和电极1. 电解槽:承载电解液和电极的容器。
2. 阳极:电解池中的电流从电解液流入的电极,发生氧化反应。
3. 阴极:电解池中的电流从电解液流出的电极,发生还原反应。
4. 阳极反应:电解池中阳极上发生的氧化反应。
5. 阴极反应:电解池中阴极上发生的还原反应。
6. 电极反应速度:电极上反应的速度。
7. 电极反应中间体:反应过程中形成的中间物质。
电化学是现代科学和工程领域中的重要分支,广泛应用于电池、电解、蓄电池、电解涂层、电化学合成等领域。
了解电化学的基础知识,有助于我们更好地理解和应用电化学原理。
电化学的基础知识
可逆电池热力学
E 与 r Gm、 r S m、 r H m 和K
W rGm zFE
' r ,m
( r Gm ) E r Sm zF T p T p
Qr ,m
E T r S m zFT T p
离子平均质量摩尔浓度(mean molality of ions)
def
1 1 (m m ) [( mB ) ( mB ) ]
( ) mB
1
_
aB a a a m mB
综述,反应的 r Gm、 r Sm、 r H m 和K
测定:E
E
E
T p
r S m zF E T p
r Gm zFE W 'r
r H m r Gm T r S m zFE zFT E T p
θ r Gm
1 电化学的平衡
对于化学反应 化学平衡的重要标志是反应总速率为零, 即正逆反应的速率相等。 同理,对于电化学反应 电池反应的总速度等于零,电化学反应 处平衡状态。
以下用实验来解释电化学的平衡状态:
电化学的平衡状态实验
电位计工作原理
工ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ电池
A
C
被测电池
B
图1
检流计 测定电动势原理
以上,被测电池处于电化学的平衡状态 (1)当电池处于电化学的平衡状态时,在热力学上 称这个电池为可逆电池。 (2)可逆电池需满足: [1]在放电回路中的电流为零; [2]电池中发生的电池反应在化学上必须是可逆 反应(电池充电时的反应恰好是放电时的反应)。
高考电化学专题复习知识点总结完美版
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。
高中电化学基础知识及其应用
高中电化学基础知识及其应用电化学是研究电能和化学反应之间相互转化关系的科学领域,它涉及到电解、电镀、电池、电解质溶液、电动势、电极反应等多个方面。
随着现代化学、材料科学和能源科学的发展,电化学在各个领域中展现出了重要的应用价值。
而作为电化学的基础知识,高中生应该掌握的是电解质溶液、电动势和电极反应等方面的知识。
本文将简要介绍这些基础知识,并探讨它们在现实生活中的应用。
一、电解质溶液电解质溶液是电化学研究中的一个重要概念,它指的是在水或其它溶剂中能够导电的物质溶液。
通常情况下,离子化合物在水中能够解离成离子,并且这些离子能够在溶液中移动,从而导致溶液的电导率增加。
这种电解质溶液导电的特性为一系列电化学过程提供了基础。
在电解质溶液中可以通过电解将化学能转化为电能,从而实现一些金属的电镀或者非金属的电解等操作。
在高中教学中,电解质溶液的理论知识一般通过化学实验进行教学。
学生通过搭建电解池、选择适当的电解质溶液和电极材料,以及控制合适的电流和电压等操作,来实现对电解质溶液的基本认识。
通过这样的实验,学生可以直观地了解电解质溶液导电的原理,并且能够理解其中离子的运动和电流的形成。
二、电动势电动势是指在两个电极之间由化学反应产生的电压。
在电化学中,电动势通常作为电池的性能指标之一来描述,它反映了电池内部化学反应的强烈程度。
电动势不仅反映了电池的输出电压,同时也与电池内部反应的自由能有关。
通过电动势可以判断电池的正负极反应的强弱以及电化学反应的进行程度。
在高中教学中,电动势的概念首先通过化学实验和理论课程进行介绍,学生了解了电池的构造和原理。
以常见的干电池为例,学生可以通过拆解干电池,对其内部的化学组成和结构进行研究,从而更好地理解电动势的产生原理。
通过这样的教学方式,学生可以了解到不同类型的电池产生电动势的原理,并且对不同类型电池的应用有着基本的认识。
电动势在实际应用中有着广泛的应用,其中最为常见的就是各类电池。
电化学基础知识
电化学基础知识整理1.原电池原电池是将化学能转化为电能的装置原电池原理①、原电池:将化学能转变成电能的装置②、形成条件:①活动性不同的两电极连接;②电解质溶液插入其中并与电极自发反应;③电极形成闭合电路④能自发的发生氧化还原反应③、电极名称:负极:较活泼的金属电子流出的一极正极:较不活泼的金属或能导电的非金属电子流入的一极④、电极反应:负极:氧化反应,金属失电子正极:还原反应,溶液中的阴离子得电子或氧气得电子吸氧腐蚀⑤、电子流向:由负极沿导线流向正极锌-铜电池,负极-Zn,正极-Cu;负极:Zn-2e=Zn2+,电解质溶液——稀硫酸;正极:2H++2e=H2↑总反应:2H++Zn=H2↑+Zn2+注意:如果在铜锌的导线中加一个电流计,电流计指针会发生偏转;随时间的延续,电流计指针的偏转角度逐渐减小;盐桥的作用:盐桥起到了使整个装置构成通路的作用例如:铜锌原电池中用到了盐桥现象:⑴、检流计指针偏转,说明有电流通过;从检流计指针偏转的方向可以知道电流的方向是Cu极→Zn极;根据电流是从正极流向负极,因此,Zn极为负极,Cu极为正极;而电子流动的方向却相反,从Zn极→Cu极;电子流出的一极为负极,发生氧化反应;电子流入的一极为正极,发生还原反应;一般说来,由两种金属所构成的原电池中,较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极;其原理正是置换反应,负极金属逐渐溶解为离子进入溶液;反应一段时间后,称重表明,Zn棒减轻,Cu棒增重;⑵、取出盐桥,检流计指针归零,重新放入盐桥,指针又发生偏转,说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用;盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管,溶液不致流出来,但离子则可以在其中自由移动;盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中,使ZnSO4溶液中Zn2+过多,带正电荷;Cu2+获得电子沉积为Cu,溶液中Cu2+过少,SO42-过多,溶液带负电荷;当溶液不能保持电中性,将阻止放电作用的继续进行;盐桥的存在,其中Cl-向ZnSO4 溶液迁移,K+向CuSO4溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液,将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻连接起来,再用导线将锌片和铜片联接,并在导线中串联一个电流表,就可以观察到下面的现象:1电流表指针发生偏转,根据指针偏转方向,可以判断出锌片为负极、铜片为正极.2铜片上有铜析出,锌片则被溶解.3取出盐桥,指针回到零点,说明盐桥起了沟通电路的作用.2.化学电源化学电源又称电池,是一种能将化学能直接转变成电能的装置,它通过化学反应,消耗某种化学物质,输出电能;它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类;判断一种电池的优劣或是否符合某种需要,主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比能量,单位是W·h/kg, W·h/L,或者输出功率的大小比功率,W/kg,W/L以及电池的可储存时间的长短;除特殊情况外,质量轻、体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池,更适合使用者的需要;一一次电池一次电池的活性物质发生氧化还原反应的物质消耗到一定程度,就不能使用了;一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫干电池;常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等;例如;碱性锌锰干电池负极:Zn +2OH——2e—=ZnOH2正极:2MnO2+2H2O +2e—=2MnOOH +2OH—总反应:Zn +2MnO2+2H2O=2MnOOH +ZnOH2补充:银一锌电池电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用的电池体积很小,有“纽扣”电池之称;它们的电极材料是Ag2O和Zn,所以叫银一锌电池;电极反应和电池反应是:负极:Zn+2OH-—2e—=ZnOH2正极:Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH-总反应:Zn+Ag2O+H2O=ZnOH2+2Ag利用上述化学反应也可以制作大电流的电池,它具有质量轻、体积小等优点;这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面;锂-二氧化锰非水电解质电池以锂为负极的非水电解质电池有几十种,其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池,这种电池以片状金属及为负极,电解活性MnO2作正极,高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液,以聚丙烯为隔膜,电极反应为:负极反应:Li=Li++e正极反应:MnO2+Li++e=LiMnO2总反应:Li+MnO2=LiMnO2该种电池的电动势为,重量轻、体积小、电压高、比能量大,充电1000次后仍能维持其能力的90%,贮存性能好,已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等;二二次电池二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生;这类电池可以多次重复使用;铅蓄电池是最常见的二次电池,它由两组栅状极板交替排列而成,正极板上覆盖有PbO2,负极板上覆盖有Pb,电介质是H2SO4.铅蓄电池放电的电极反应如下:负极:Pbs+SO42-aq-2e-=PbSO4s氧化反应正极:PbO2s+SO42-aq十4H+aq+2e-=PbSO4s+2H2O l还原反应总反应:Pbs+PbO2s+2H2SO4aq=2PbSO4s十2H2O l铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程:阴极:PbSO4s+2e-=Pbs+SO42-aq还原反应阳极:PbSO4s+2H2O l -2e-=PbO2s+SO42-aq十4H+aq氧化反应总反应:2PbSO4s十2H2O l =Pbs+PbO2s+2H2SO4aq可以把上述反应写成一个可逆反应方程式:Pbs+PbO2s+2H2SO4aq 2PbSO4s十2H2O l三燃料电池燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池;燃料电池的电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件;它工作时,燃料和氧化剂连续的由外部供给,在电极上不断的进行反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断的提供电能;⑴氢氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,铂做电极,使用酸性电解质;它的的工作原理:负极:2H2 -4e-=4H+正极:O2十4H+aq+4e-=2H2O总反应:2H2十O2=2H2O⑵以碱性氢氧燃料电池为例,它的燃料极常用多孔性金属镍,用它来吸附氢气;空气极常用多孔性金属银,用它吸附空气;电解质则由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成,其电极反应为:负极反应:2H2+4OH-=4H2O+4e -正极反应:O2+2H2O+4e -=4OH-总反应:2H2+O2=2H2O除氢气以外,烃、肼、甲醇、氨等液体或气体,均可作燃料电池的燃料;除纯氧外,空气中的氧气也可以做氧化剂;3甲烷燃料电池KOH做电解质用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂;电极反应式为:负极:CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O;正极:4H2O+2O2+8e=8OH;电池总反应式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O知识拓展:海洋电池1991年,我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池,称之为海洋电池;它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源;海洋电池彻底改变了以往海上航标灯两种供电方式:一是一次性电池,如锌锰电池、锌银电池、锌空气电池等;这些电池体积大,电能低,价格高;二是先充电后给电的二次性电源,如铅蓄电池,镍镉电池等;这种电池要定期充电,工作量大,费用高;海洋电池,是以铝合金为电池负极,金属Pt、Fe网为正极,用取之不尽的海水为电解质溶液,它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的;我们知道,海水中只含有%的溶解氧,为获得这部分氧,科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构,以增大表面积,吸收海水中的微量溶解氧;这些氧在海水电解液作用下与铝反应,源源不断地产生电能;两极反应为:负极:Al:4Al-12e-=4Al3+正极:Pt或Fe等:3O2+6H2O十12e-=12OH-总反应式:4Al+3O2十6H2O=4AlOH3↓海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质,不放入海洋时,铝电极就不会在空气中被氧化,可以长期储存;用时,把电池放入海水中,便可供电,其能量比干电池高20~50倍;电池设计使用周期可长达一年以上,避免经常交换电池的麻烦;即使更换,也只是换一块铝板,铝板的大小,可根据实际需要而定;海洋电池没有怕压部件,在海洋下任何深度都可以正常了作;海洋电池,以海水为电解质溶液,不存在污染,是海洋用电设施的能源新秀;3. 电解池一电解原理⑴.电解质溶液的导电我们知道,金属导电时,是金属内部的自由电子发生的定向移动,而电解质溶液的导电与金属导电不同;通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自由地移动;通电后在电场的作用下,这些自由移动的离子改作定向移动,带负电荷的阴离子由于静电作用向阳极移动,带正电荷的阳离子则向阴极移动;电极名称:电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极,与直流电源正极相连的电极叫阳极;物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所决定的,对金属就是自由电子,而对电解质溶液就是自由移动的阴阳离子;⑵.电解①概念:使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解;②电子流动的方向:电子从外接直流电源的负极流出,经导线到达电解池的阴极,电解池溶液中的阳离子移向阴极,并在阴极获得电子而被还原,发生还原反应;与此同时,电解池溶液中的阴离子移向阳极,并在阳极上失去电子也可能是阳极很活泼而本身失去电子而被氧化,发生氧化反应;这样,电子又从电解池的阳极流出,沿导线而流回外接直流电源的正极;③电极反应的类型:阳极反应为氧化反应,阴极反应为还原反应,故而阴极处于被保护的状态,而阳极则有可能被腐蚀;⑶.电解池与原电池的联系与区别能量转变化学能转变为电解电能转变为化学能反应自发能自发进行的氧化还原反应反应一般不能够自发进行,需电解条件性举例Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4CuClCu+Cl2↑2装置特点无外接直流电源有外接直流电源相似之处均能发生氧化还原反应,且同一装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相等;重点出击:原电池与电解池的判断⑴判断下图是原电池、电解池还是电镀池,为什么2延伸有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏的能源;它依靠人体内含有一定浓度的溶解氧进行工作,下列各种叙述中错误的是A: Pt是正极B: 负极反应:C: 正极反应:D 正极反应:小结与反思:原电池、电解池、电镀池判定规律:若无外接电源,可能是原电池,然后依据原电池的形成条件分析判定;若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池;当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池,其余情况为电解池;4.实验分析:电解CuCl2溶液1电极材料阴极可用惰性电极,甚至较活泼的金属,但阳极需使用惰性电极,否则会发生氧化反应而溶解;2惰性电极一般指金、铂、石墨电极,银、铜等均是活性电极;3实验现象:通电后,电流表指针发生偏转,阴极石墨棒上析出一层红色固体,阳极表面有气泡放出,可闻到刺激性气味;4淀粉碘化钾试纸的作用:检验阳极产物是否为Cl2;使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持,作用时间不宜太久,否则变蓝后会被Cl2漂白;二、电解的应用I.电解饱和食盐水反应原理1.实验分析:电解饱和食盐水在U型管里装入饱和食盐水,滴入几滴酚酞试液,用碳棒作阳极、铁棒作阴极,将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,接通电源,观察管内发生的现象及试纸颜色的变化;注意:铁棒不可作阳极,否则发生Fe-2e-=Fe2+;碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿;现象:阴、阳两极均有气体放出,阳极气体有刺激性气味,能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝;阴极区域溶液变红;说明阴极区域生成物为碱性物质与H2,阳极产物是Cl2;2.电解饱和食盐水反应原理饱和食盐水成分:溶液存在Na+、Cl-、H+、OH-四种离子;电极反应式:阴极:2H++2e-=H2↑还原反应;阳极:2Cl--2e-=Cl2↑氧化反应;实验现象解释:1阴极区域变红原因:由于H+被消耗,使得阴极区域OH-离子浓度增大实际上是破坏了附近水的电离平衡,由于K W为定值,cH+因电极反应而降低,导致cOH-增大,使酚酞试液变红;2湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因:氯气可以置换出碘化钾中的碘,Cl2+2KI=2KCl+I2,I2使淀粉变蓝;注意:如果试纸被熏蒸的太久,蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去;电解饱和食盐水的总反应式:该电解反应属于放氢生碱型,电解质与水均参与电解反应,类似的还有K2S、MgBr2等;II、铜的电解精炼1.原理:电解时,用粗铜板作阳极,与直流电源的正极相连;用纯铜板作阴极,与电源的负极相连,用CuSO4溶液加入一定量的硫酸作电解液;CuSO4溶液中主要有Cu2+、、H+、OH-,通电后H+和Cu2+移向阴极,并在阴极发生Cu2++2e-=Cu,OH-和移向阳极,但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电,主要为阳极活泼及较活泼金属发生氧化反应而溶解,阳极反应:Cu-2e-=Cu2+;电解过程中,比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质,在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解,此时阴极仍发生Cu2++2e-=Cu,这会导致电解液浓度不发生变化;Ag、Au不如Cu易失电子,Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来可供提炼Au、Ag等贵金属;该过程实现了提纯铜的目的;离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度、电流的大小、电极的材料等都有关系;中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响2.电极反应中得失电子的规律1阳极上失电子的规律应首先看电极材料是惰性电极,还是活性电极,如是惰性电极,则由溶液中的阴离子失去电子,阴离子的还原性越强越易失电子,阴离子的放电顺序为:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子;如是活性电极,则这些金属首先失去电子进入溶液,此时溶液中其他离子不再失电子;2阴极上得电子的规律阴极上只能由溶液中阳离子获得电子,阳离子氧化性越强越易得电子,阳离子放电顺序一般为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Fe2+>Zn2+>H+盐溶液3变价的金属Fe在作阳极发生氧化反应时电极反应为:Fe-2e-=Fe2+III、电解冶炼铝工业上,用纯净的氧化铝为原料,采用电解的方法制取铝;纯净的氧化铝熔点很高2045℃,很难熔化,现在都用熔化的冰晶石Na3AlF6作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里,成为冰晶石和氧化铝的熔融体,然后进行电解;电极反应式:阴极:4Al3++12e-=4Al阳极:6O2-+12e-=3O2↑总反应式:2Al2O34Al+3O2↑只能电解Al2O3,不能是AlCl3在冶炼铝时,阳极产生氧气,石墨阳极在如此高温条件下,将不断被氧气氧化而消耗,因而需不断补充石墨阳极;三、电镀铜1.原理:电镀时,一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液;把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连,作为阴极,而用镀层金属为阳极,阳极金属溶解在溶液中成为阳离子,移向阴极,并在阴极上被还原成金属析出;电镀铜规律可概括为“阳极溶解,阴极沉积,电解液不变”;工业上电镀常使用有毒电镀液,因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后,达标排放,以防污染环境;2.实验分析:电镀铜实验1待镀件需酸洗去除表面的锈;2电镀液CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低Cu2+浓度使镀层光亮;四、电解质溶液电解时均为惰性电极,pH变化情况,电解液复原所需加入物质及电解类型;1、1分解水型:含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐如NaOH、H2SO4、K2SO4等的电解;阴极:4H++4e-=2H2↑阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O总反应:2H2O 2H2↑+O2↑阴极产物:H2;阳极产物:O2;电解质溶液复原加入物质:H2O;pH变化情况:原来酸性的溶液pH变小,原来碱性的溶液pH变大,强酸含氧酸强碱的正盐溶液pH 不变;2分解电解型:无氧酸除HF外、不活泼金属的无氧酸盐氟化物除外的电解,如HCl、CuCl2等;阴极:Cu2++2e-=Cu阳极:2Cl--2e-=Cl2↑总反应:CuCl2 Cu+Cl2↑阴极产物:酸为H2,盐为金属;阳极产物:卤素等非金属单质;电解液复原加入物质为原溶质,如电解CuCl2溶液,需加CuCl2;pH变化情况:如电解无氧酸溶液pH变大但不会超过7;如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定;3放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐氟化物除外溶液的电解,如NaCl、MgBr2等;阴极:2H++2e-=H2↑阳极:2Cl--2e-=Cl2↑总反应:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑阴极产物:碱和H2;阳极产物:卤素等非金属单质;电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl2;电解液复原加入物质为卤化氢;电解饱和食盐水,要使电解质溶液复原需加入HCl;pH变化情况:电解液pH显着变大4放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解,如CuSO4、AgNO3等;阴极:2Cu2++4e-=Cu阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O总反应:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4阴极产物:析出不活泼金属单质;阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气,本例中分别是Cu以及H2SO4、O2.电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物金属价态与原盐中相同;如电解CuSO4溶液,复原需加入CuO;pH变化情况:溶液pH显着变小;规律变化液复原法解反应类型电解质类型解水氧酸质电解水-- > H2 + O2解稀H2SO4低H2O碱溶液质电解水-- > H2 + O2解NaOH溶液高H2O泼金属含氧酸盐质电解水-- > H2 + O2解Na2SO4溶液变H2O练习:电解液中含有K+、Cl —、SO42—、OH —少量、Cu2+、H+少量,用两个石墨棒作电极,电解时,阳极上析出_______,电极反应式是______________;阴极析出_______,电极反应式是______________;改用两个铜棒作电极,则阳极变化是______________________,电极反应式是______________;阴极上析出_______,电极反应式是______________;小结与反思:关键是放电顺序:阳极:活性电极>S2- >I- >Br- >Cl->OH - >含氧酸根>F-阴极:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+> Fe2+> Zn2+ > Al3+> Mg2+> Na+> Ca2+> K+4、金属的电化学腐蚀与防护一、金属腐蚀的类型:1、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;例如铁丝在氧气中燃烧、铜在氯气中燃烧等;2、电化学腐蚀:不纯金属与电解质溶液接触时比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀;二、金属的电化学腐蚀: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;不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀;钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子;金属腐蚀的本质:2金属腐蚀的本质:M—ne—=Mn+三、钢铁的电化学腐蚀1析氢腐蚀钢铁表面吸附水膜酸性较强时阳极Fe:Fe-2e-=Fe2+Fe2++2H2O=FeOH2+2H+阴极杂质:2H++2e-=H2电池反应:Fe+2H2O=FeOH2+H2↑由于有氢气放出,所以称之为析氢腐蚀;2吸氧腐蚀钢铁表面吸附水膜酸性较弱时阳极Fe:Fe—2e-=Fe2+阴极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2Fe+O2+2H2O=2FeOH2由于吸收氧气,所以也叫吸氧腐蚀;析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的FeOH2被氧所氧化,生成FeOH3脱水生成Fe2O3 铁锈;钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀;Fe+2H2O=FeOH2+H2↑ O2+2H2O+4e-→4OH-2Fe+O2+2H2O=2FeOH2 2H++2e-→H2析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中,而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中;化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系:相互联系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生四、金属的防护1、牺牲阳极的阴极保护法正极:要保护的金属负极:比要保护金属活泼的金属2、外加电流的阴极保护法比组成原电池防护更好阴极:被保护的金属阳极:惰性电极两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源;3、覆盖保护膜及其他保护方法覆盖保护膜涂油漆,电镀,钝化等改变金属的内部结构钢→不锈钢,在钢中加入镍和铬习题指导1 解题步骤方法①判断两池原电池还是电解池—②标注电极名称—③写出电极反应式—根据电极产物、溶液成分变化—④描述或解释现象或进行有关计算;练1-01 把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中如图所示平面图,经过一段时间后,首先观察到溶液变红的区域是 BA、Ⅰ和Ⅲ附近B、Ⅰ和Ⅳ附近C、Ⅱ和Ⅲ附近D、Ⅱ和Ⅳ附近解析①判两池:通常有外接电源的装置是电解池,故左图为电解池,根据右图为两个活性不同金属浸在电解质溶液中可判断为原电池;②标电极名:左图由外接电源极性可知I为阴极,II为阳极;右图因Zn比Fe活泼,故III为负极,IV为正极;③写电极反应:左图中,阳极II:金属Fe优先氧化Fe-2e-=Fe2+;阴极I:水中氢放电:2H++2e-=H2;④现象及解释:因I区OH-增生,碱性,使酚酞变红;又右图,正极IV上电极反应:O2+4e-+2H2O = 4OH- 吸氧腐蚀,该区域呈碱性使酚酞变红,B入选;1-02 如图甲乙两池分别以碳棒、铂条、铝条、镁条为电极,并用导线相连接,以NaCl、NaOH溶液为电解溶液,有关该装置的描述正确的是 DA.乙池中,Mg极的电极反应是 Mg-2e-=Mg2+B.甲池中,Pt极的电极反应是 2Cl—2e-=Cl2↑C.随着反应的进行.乙池中 nNaOH保持不变D.反应过程中,甲池中两极附近溶液 PH C <PHPt解析先判两池,乙为原电池,甲为电解池;乙池中,因为在NaOH溶液中Al比Mg易失电子,故Al为原电池的负极,其电极反应式为:Al-3e-+4OH-= =AlO2-+2H2O ;Mg为正极,其电极反应式为:3H2O+3e-=↑+3OH- ;甲池中,Pt电极为阴极: 2H+ +2e- =H2↑, 碳棒C电极为阳极2Cl- -2e- =Cl2↑,电解后溶液为NaOH 溶液;练1-03如图A、B为两个串联的电解池,已知B池中c为铁,d为石墨,电解质溶液为NaCl溶液;试回答:1若A池为用电解原理精练铜装置,则a电极名称为阴极,电极材料是精铜,电极反应式为Cu2++2e-=Cu ,电解质溶液可以是 CuSO4溶液;2B池中c极Fe电极反应式为 2H++2e-=H2↑ 2H2O+2e-=H2 +2OH- ,若在B池中加入少量酚酞试液,开始电解一段时间,铁极附近呈红色;3若A池a极增重12.8g,则B池d极石墨上放出气体在标况下的体积为 4.48L ;电解后,若B池余下的溶液为 400ml,则溶液的PH值是 14 ;练4-04 金属镍有广泛的的用途;粗镍中含有少量的 Fe、Zn、Cu、Pt等金属杂质,可电解法制备高纯度原镍已知:氧化性:Fe2+<Ni2+<Cu2+, 下列叙述正确的是 DA.阳极发生还原反应,其电极反应式是Ni2+ + 2e- = Nix y a b乙溶液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,溶液中存在的阳离子只有 Fe 2+ 、Zn 2+D .电解后,电解模底部阳极泥中中存在 Cu 、Pt解析 这是电解的过程,阳极发生的是氧化反应,A 错;阳极:Zn-2e - = Zn 2+ Fe-2e - = Fe 2+ Ni-2e -=Ni 2+ ,Pt 为惰性金属,不会放电,而Cu 要在金属Ni 全部氧化为Ni 2+后才能放电,但此时Cu 已没有了支撑物了,结果和Pt 一起落下,形成阳极泥,故 D 正确; 阴极:因氧化性Ni 2+>Fe 2+>Zn 2+ ,所以只有 Ni 2++2e -=Ni ,可见,阳极质量减少的是“溶解”下的Zn 、Fe 、Ni,而阴极质量增加的只是析出的镍,两者质量是不相等的,故 B 错;;电解后,溶液中除留下 Fe 2+、Zn 2+ 外,还有 Ni 2+ ,C 也错; 练1-05 铅蓄电池是典型的可充型电池,它的正负极格板是惰性 材料,电池总反应式为: Pb+PbO 2+4H ++2SO2-42PbSO 4+2H 2O请回答下列问题不考虑氢、氧的氧化还原: 1 放电时:正极的电极反应式是______________;电解液中H 2SO 4的浓度将变________;当外电路通过1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加________g;2 在完全放电耗尽PbO 2和Pb 时,若按题27图连接,电解一段时间后,则在A 电极上生成__________、B 电极上生成________,此时铅蓄电池的正负极的极性将________________________;解析:铅蓄电池的负极是铅Pb,正极是二氧化铅PbO 2;放电时电极反应: 正极 A-PbO 2 PbO 2 + 2e - + 2H ++ SO 42- == PbSO 4+ H 2O 与常见电池不同,铅蓄电池放电时正极材料PbO 2本身参与了电极反应 负极 B-Pb Pb - 2e - + 2H ++ SO 42- == PbSO 4+ H 2O可见,当通过2mole -时,负极1molPb 变为1mol PbSO 4沉积在负极板上,既净增加1molSO 4,所以当外电路通过1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加 49g;因放电时要消耗H 2SO 4,故;电解液中H 2SO 4的浓度将变小; 完全放电后两极材料都有变为硫酸铅PbSO 4,外接电源时,发生电解过程,电极反应如下: 阴极A-PbSO 4 PbSO 4 + 2e -+ = Pb + SO 42- ,A 电极上生成 Pb 阳极B-PbSO 4 PbSO 4 - 2e -+ 2H 2O = PbO 2 + + 4H ++ SO 42-,B 电极上生成 PbO 2 此时铅蓄电池的正负极的极性将 对换; 2、电极名称判断法根据两极金属相对活性判定原电池的电极名称,根据X 极所连接在的外接电源极性“+”或“-”判定电解池的电极名称;根据电子或电流流向或测电极电势高低等电学原理判断电极名称;此外根据X 极发生氧化还是还原,移向X 极的离子是阳离子还是阴离子,X 极增重还是减重,X 极区PH 值是升高还是降低等判定X 电极的名称;但要注意X 极指的是在原电池还是电解池;说明:化学上规定,凡发生氧化变化的电极均为阳极,而发生还原的电极均为阴极;据此,从发生的化学变化角度看,原电池中的负极-又叫阳极,正极+又叫阴极;练1-06 x,y 分别为直流电源的两极,通电后,发现a 极质量加,b 极处有无色无味气体放出,符合此情况的是: A备选项a 电极 B 电极 x 电极 溶液 A 锌Zn 石墨C 负 CuSO 4 B石墨C石墨C负NaOH。
高三化学电学基础知识点
高三化学电学基础知识点电学是高中化学中非常重要的一个分支,它研究的是电荷、电流、电场以及各种电化学现象。
在高三化学学习中,电学知识点是不可或缺的。
下面将为大家详细介绍高三化学电学基础知识点。
一、电荷与元电荷电荷是物质固有的一种属性,可以分为正电荷和负电荷。
质子带有正电荷,电子带有负电荷。
元电荷是电荷的最小单位,电子和质子的电荷都是元电荷的整数倍。
二、电流与电场电流是电荷在导体中的传输过程,是由电子流动形成的。
电流的单位是安培(A)。
电场是由电荷所产生的力场,单位是牛顿/库仑(N/C)。
三、电阻与电导电阻是物质对电流流动的阻碍作用,单位是欧姆(Ω)。
电导是物质导电能力的度量指标,单位是西门子(S)。
电阻与电导成反比,可以用欧姆定律来描述它们之间的关系:U=IR,其中U表示电压,I表示电流,R表示电阻。
四、电池与电解池电池是将化学能转化为电能的装置,是电化学反应的产物。
电解池是通过外加电势将化学电能转化为化学反应能的装置。
电池和电解池的区别在于电流的流向,电池是化学反应自发进行并产生电流,而电解池需要外加电势才能进行化学反应。
五、电解与电沉积电解是指通过外加电势使电解质在电解槽中发生化学反应,其中正极的反应为氧化,负极的反应为还原。
电沉积是指通过电解使溶液中的金属离子还原为纯金属沉积在电极上的过程。
六、电化学方程式电化学方程式用来描述电化学反应中发生的化学变化。
在电池和电解池中,正极和负极的反应需要分别写出化学方程式。
七、电解质与非电解质电解质是指在溶液或熔融状态下能导电的物质,可以分为强电解质和弱电解质。
非电解质则是指不能导电的物质,例如糖、酒精等。
总结:高三化学电学基础知识点包括电荷与元电荷、电流与电场、电阻与电导、电池与电解池、电解与电沉积、电化学方程式以及电解质与非电解质等方面的内容。
理解这些知识点对于高三化学学习和应试非常重要。
希望本文对大家有所帮助!。
高中化学复习电化学基础知识点之原电池电解池
第四章电化学基础第一节原电池原电池:1、概念:化学能转化为电能的装置叫做原电池2、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3、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。
4、电极反应:以锌铜原电池为例:氧化反应: Zn-2e=Zn (较活泼金属)2+负极:还原反应: 2H+2e=H↑(较不活泼金属)2+正极:Zn+2H=Zn+H↑25、正、负极的判断:+2+总反应式:(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第三节电解池一、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CuCl溶液的电极反应:2-阳极: 2Cl-2e-=Cl (氧化)Cu+2e-=Cu(还原)22+阴极:总反应式: CuCl =Cu+Cl ↑22 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(指酸电离的)>Pb>Sn>Fe>Zn>Al>Mg>Na>Ca>K+2+3+2++2+2+2+2+3+2++2++Ag>Hg>Fe>Cu>H阴离子的放电顺序S>I>Br>Cl>OH>NO>SO(等含氧酸根离子)>F(SO/MnO>OH)2------2--2---是惰性电极时:43345/ 1是活性电极时:电极本身溶解放电注意先要看电极材料,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。
电化学基础知识点
电化学基础知识点原电池与电解池比较( 1)原电池与电解池的差别原电池电解池实质化学能转变为电能电能转变为化学能装置无外加电源有外加电源判断电极负极:复原性较强的极或电子流出的阳极:与直流电源正极相连的极判断极正极:复原性较弱的极或电子流入的极阴极:与直流电源负极相连的极电极(1)负极自己或复原剂失掉电子发生(1)阳极发生氧化反响即阳极金属或上的氧化反响溶液中阴离子失掉电子的反响反响(2)正极:溶液中某些阳离子或氧化(2)阴极自己不反响,溶液中的阳离剂获得电子子获得电子发生复原反响电子流向负极→外电路→正极电源负极→ 由导线→阴极→由溶液→ 阳极→电源正极电流正极→外电路→负极方向应用铅蓄电池电镀、精华、冶金( 1)同一原电池的正负极的电极反响得失电子数相等。
(2)同一电解池的阳极、阴极电极反响中得失电子数相等。
( 3)串连电路中的各个电极反响得失电子数相等。
上述三种状况下,在写电极反响式时得失电子数相等;在计算电解产物的量时,应按得失电子数相等计算。
(2)可逆原电池的充电过程:可逆原电池的充电过程就是电解。
(3)电极名称:不论是原电池仍是电解池,只需发生氧化反响的电极就是阳极,只需发生复原反响的就是阴极。
①原电池。
A.依据构成原电池两极的资料来判断电极。
两极资料为开朗性不一样的金属时,则开朗性相对较强的一极为负极,另一极为正极。
由一种金属和另一种非金属(除氢外)作电极时,金属为负极,非金属为正极。
B.依据原电池内两极上发生的反响种类或现象来判断电极。
原电池的负极一般为金属,而且负极老是发生氧化反响:,故负极表现为逐渐溶解,质量减小。
由此可判断,凡在原电池工作过程中发生氧化反响或质量减少的一极为负极;凡发生复原反响或有物质析出的一极为正极。
注意:原电池的电极有两套称呼:负极又可称为阳极,正极又可称为阴极(不要把负极称为阴极;正极称为阳极)。
此中正负极一套称呼是对外电路而言,在物理中常用,阴阳极一套称呼是对内电路而言。
电化学基础知识归纳
电化学基础知识一、原电池:将化学能转变成电能的装置。
(一)原电池构成与原理:1、构成条件:①活动性不一样的两个电极(常有为金属或石墨);②将电极插入电解质溶液中;③两电极间形成闭合电路(两电极接触或导线连结);④能自觉发生氧化复原反响。
2、电极名称:负极:较开朗的金属(电子流出的一极);正极:较不开朗的金属或能导电的非金属(电子流入的一极)。
3、电极反响特色:负极:氧化反响,失电子;正极:复原反响,得电子。
4、电子流向:由负极经外电路沿导线流向正极。
注意:电子流向与电流的方向相反。
比如:右图原电池装置,电解质溶液为硫酸铜溶液。
负极 Zn:Zn-2e-= Zn2+;正极 Cu:Cu2+ +2e -=Cu(硫酸铜溶液)总反响: Cu2+ +Zn =Cu +Zn2+盐桥作用:盐桥是装有含 KCl 饱和溶液的琼脂溶胶的 U 形管,管内溶液的离子能够在此中自由挪动。
即供给离子迁徙通路,形成闭合电路。
(盐桥是如何构成原电池中的电池通路呢?左烧杯里 Zn 电极失电子成为 Zn2+进入溶液中,使得 ZnSO4溶液带正电荷,而右烧杯里 Cu2+得电子生成 Cu,因为 Cu2+减少,使得CuSO4溶液带负电荷。
为了使两边烧杯里溶液仍旧保持电中性,盐桥中的 Cl -向 ZnSO4溶液迁徙,而盐桥中的 K+向 CuSO4溶液迁徙,所以盐桥起了形成闭合电路的作用。
)拓展:大海电池 : 我国开创以铝-空气-海水为能源的新式电池。
大海电池是以铝合金为负极,网状金属Pt 为正极,海水为电解质溶液,它靠海水中的溶解氧与铝反响络绎不绝地产生电能。
电极反响式:负极( Al ): Al - 3e -= Al 3+正极( Pt ): O2+ 2H2O+ 4e -= 4 OH-总反响方程式: 4Al + 3O2+ 6H2 O= 4Al(OH) 3(二)分别写出CH4燃料电池在以下环境里,正极、负极反响式、总反响方程式。
1、CH4、O2,以 H2SO4溶液为电解质环境;2、CH4、O2,以 NaOH溶液为电解质环境;2-3、CH4、O2,以固体氧化物为电解质 ( 能传达 O ) ;二、电解池:把电能转变成化学能的装置。
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专题二:电化学基础知识一、.原电池原电池是将化学能转化为电能的装置1. 原电池原理①、原电池:将化学能转变成电能的装置②、形成条件:①活动性不同的两电极(连接);②电解质溶液(插入其中并与电极自发反应);③电极形成闭合电路④能自发的发生氧化还原反应③、电极名称:负极:较活泼的金属(电子流出的一极)正极:较不活泼的金属或能导电的非金属(电子流入的一极)④、电极反应:负极:氧化反应,金属失电子正极:还原反应,溶液中的阴离子得电子或氧气得电子(吸氧腐蚀)⑤、电子流向:由负极沿导线流向正极锌-铜电池,负极-Zn,正极-Cu。
负极:Zn-2e=Zn2+,电解质溶液——稀硫酸。
正极:2H++2e=H2↑总反应:2H++Zn=H2↑+Zn2+注意:如果在铜锌的导线中加一个电流计,电流计指针会发生偏转。
随时间的延续,电流计指针的偏转角度逐渐减小。
盐桥的作用:盐桥起到了使整个装置构成通路的作用例如:铜锌原电池中用到了盐桥现象:⑴、检流计指针偏转,说明有电流通过。
从检流计指针偏转的方向可以知道电流的方向是Cu极→Zn极。
根据电流是从正极流向负极,因此,Zn极为负极,Cu极为正极。
而电子流动的方向却相反,从Zn极→Cu极。
电子流出的一极为负极,发生氧化反应;电子流入的一极为正极,发生还原反应。
一般说来,由两种金属所构成的原电池中,较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极。
其原理正是置换反应,负极金属逐渐溶解为离子进入溶液。
反应一段时间后,称重表明,Zn棒减轻,Cu棒增重。
⑵、取出盐桥,检流计指针归零,重新放入盐桥,指针又发生偏转,说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用。
盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管,溶液不致流出来,但离子则可以在其中自由移动。
盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢?Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中,使ZnSO4溶液中Zn2+过多,带正电荷。
Cu2+获得电子沉积为Cu,溶液中Cu2+过少,SO42-过多,溶液带负电荷。
当溶液不能保持电中性,将阻止放电作用的继续进行。
盐桥的存在,其中Cl-向ZnSO4 溶液迁移,K+向CuSO4溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液,将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥(如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻)连接起来,再用导线将锌片和铜片联接,并在导线中串联一个电流表,就可以观察到下面的现象:(1)电流表指针发生偏转,根据指针偏转方向,可以判断出锌片为负极、铜片为正极.(2)铜片上有铜析出,锌片则被溶解.(3)取出盐桥,指针回到零点,说明盐桥起了沟通电路的作用.小结:关于书写原电池和电解池的电极反应式电极反应式的书写是一大难点,如何较轻松的解决这一难点,关键是掌握书写电极反应式的书写技巧。
根据原电池原理可得:负极:失电子发生氧化反应(一般通式:M Mn+ + ne-)正极:得电子发生还原反应(一般通式:N + me- Nm-)要把电极反应式准确写出,最关键的是把握准总反应,我们可以通过总反应进一步写出电极反应式,即通总反应判断出发生氧化和还原的物质(原电池的条件之一就是自发的发生氧化还原反应),将氧化与还原反应分开,结合反应环境,便可得到两极反应。
一、原电池电极反应式书写技巧1、凡有金属参与的原电池反应一般较活泼金属做负极:如:⑴Mg、Al在酸性(非氧化性酸)环境中构成原电池活泼金属做负极解析:在酸性环境中Mg 比Al活泼,其反应实质为Mg的析氢蚀:∴负极:Mg- → Mg2++2e- 正极:2H++2e- → H2↑ 总反应式:Mg+2H+=Mg2+H2↑铜锌原电池就是这样的原理。
(2)较活泼金属不一定做负极,要看哪种金属自发发生反应:如:Mg、Al在碱性环境中构成的原电池,相对不活泼的Al做负极解析:在碱性环境中Al 比Mg活泼,其反实质为Al与碱溶液的反应:2Al+2OH-+6H2O=2AlO2-+3H2↑+4H2O∴负极:2Al + 8OH- → 2[Al(OH)4]- +6e-正极:6H2O+6e-→3H2↑+6OH-注意:Al-3e-=Al3+,此时Al3+在碱性环境不能稳定存在,会与OH-(过量)结合转化为[Al(OH4]-。
再如:Fe、Cu常温下在浓H2SO4、HNO3溶液中构成的原电池也是如此。
(3) 根据电子流向或电流方向确定:电子流出的一极或电流流入的一极为负极;(4)根据内电路中自由离子的移动方向确定:在内电路中阴离子移向的电极为负极,阳离子移向的电极为正极。
(5)根据原电池反应式确定:失电子发生氧化反应(还原剂中元素化合价升高)的一极为负极。
此外还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象(如电极溶解、减重,电极周边溶液或指示剂的变化等)来判断。
2.书写电极反应式应注意:第一、活性电极:负极失去电子发生氧化反应;正极上,①电解质溶液中的阳离子与活性电极直接反应时,阳离子(或氧化性强的离子)得到电子;②电解质溶液中的阳离子与活性电极不反应时,溶解在溶液中的O2得电子,发生还原反应。
第二、两个电极得失电子总数守恒。
第三、注意电极产物是否与电解质溶液反应,若反应,一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并写。
3、燃料电池:(1)关键是负极的电极反应式书写,因为我们知道,一般的燃料电池大多是可燃性物质与氧气及电解质溶液共同组成的原电池,虽然可燃性物质与氧气在不同的电极反应,但其总反应方程式应该是可燃物在氧气中燃烧。
当然由于涉及电解质溶液,所以燃烧产物可能还要与电解质溶液反应,再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式,从而得到总反应方程式。
这一步对大多数学生而言没什么难度。
由于在反应中氧气由0价变为-2价,得电子,即O2作氧化剂是正极,接下来我们即可写出正极的电极反应式:①若此时电解质溶液为酸性,则反应过程可以理解为:正极上首先发生:O2+4e- → 2O2+ 由于在酸性环境中大量存在H+ 故O2-会与H+结合成H20,故正极反应式应为:O2+4e+4H+ → 2H2O ;②当然若电解质为中性或碱性时,则正极反应式就应只是O2+4e+2H2O → 4OH_。
此时负极的反应式就可以由总电极方程式减去正极的电极方程式得到(注意此时唯一值得注意的是要将方程式中的氧气抵消掉)。
又称为加减法书写电极反应式:如,熔融盐燃料电池具有高的发电效率,因而受到重视,可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质,CO为阳极染气,空气与CO2的混合气为阴极助燃气,制得在650℃下工作的燃料电池。
二、化学电源化学电源又称电池,是一种能将化学能直接转变成电能的装置,它通过化学反应,消耗某种化学物质,输出电能。
它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。
判断一种电池的优劣或是否符合某种需要,主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少(比能量,单位是(W·h)/kg, (W·h)/L),或者输出功率的大小(比功率,W/kg,W/L)以及电池的可储存时间的长短。
除特殊情况外,质量轻、体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池,更适合使用者的需要。
(一)一次电池一次电池的活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度,就不能使用了。
一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫干电池。
常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等。
例如;碱性锌锰干电池负极:Zn +2OH——2e—=Zn(OH)2正极:2MnO2+2H2O +2e—=2MnOOH +2OH—总反应:Zn +2MnO2+2H2O=2MnOOH +Zn(OH)2补充:银一锌电池电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用的电池体积很小,有“纽扣”电池之称。
它们的电极材料是Ag2O和Zn,所以叫银一锌电池。
电极反应和电池反应是:负极:Zn+2OH-—2e—=Zn(OH)2正极:Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH-总反应:Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag利用上述化学反应也可以制作大电流的电池,它具有质量轻、体积小等优点。
这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面。
锂-二氧化锰非水电解质电池以锂为负极的非水电解质电池有几十种,其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池,这种电池以片状金属及为负极,电解活性MnO2作正极,高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液,以聚丙烯为隔膜,电极反应为:负极反应:Li=Li++e正极反应:MnO2+Li++e=LiMnO2总反应:Li+MnO2=LiMnO2该种电池的电动势为2.69V,重量轻、体积小、电压高、比能量大,充电1000次后仍能维持其能力的90%,贮存性能好,已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等。
(二)二次电池二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生。
这类电池可以多次重复使用。
铅蓄电池是最常见的二次电池,它由两组栅状极板交替排列而成,正极板上覆盖有Pb O2,负极板上覆盖有Pb,电介质是H2SO4.铅蓄电池放电的电极反应如下:负极:Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)(氧化反应)正极:PbO2(s)+SO42-(aq)十4H+(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O (l)(还原反应)总反应:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)十2H2O (l)铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程:阴极:PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)(还原反应)阳极:PbSO4(s)+2H2O (l) -2e-=PbO2(s)+SO42-(aq)十4H+(aq)(氧化反应)总反应:2PbSO4(s)十2H2O (l) =Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)可以把上述反应写成一个可逆反应方程式:Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)十2H2O (l)(三)燃料电池燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。
燃料电池的电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件。
它工作时,燃料和氧化剂连续的由外部供给,在电极上不断的进行反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断的提供电能。
⑴氢氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,铂做电极,使用酸性电解质。
它的的工作原理:负极:2H2 -4e-=4H+正极:O2十4H+(aq)+4e-=2H2O总反应:2H2十O2=2H2O⑵以碱性氢氧燃料电池为例,它的燃料极常用多孔性金属镍,用它来吸附氢气。
空气极常用多孔性金属银,用它吸附空气。
电解质则由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成,其电极反应为:负极反应:2H2+4OH-=4H2O+4e -正极反应:O2+2H2O+4e -=4OH-总反应:2H2+O2=2H2O除氢气以外,烃、肼、甲醇、氨等液体或气体,均可作燃料电池的燃料;除纯氧外,空气中的氧气也可以做氧化剂。