电化学知识点——---原电池和电解池

电化学知识点——---原电池和电解池
一．原电池和电解池的相关知识点
1．原电池和电解池装置比较：
将化学能转化为电能的装置叫做原电池把电能转化为化学能的装置叫电解池
还原反应
原电池
e e
I I
氧化反应
（得电子） 还原反应
（失电子）
阴
极
阳
极
电解池
原电池的本质：氧化还原反应中电子作定向的移动过程
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
说明、原电池正、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
二．高频考点
1．电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生
（1）吸氧腐蚀
负极：Fe－2e-==Fe2+
正极：O2+4e-+2H2O==4OH-
总式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
（2）析氢腐蚀：CO 2+H2O H2CO3H++HCO3-
负极：Fe －2e-==Fe2+
正极：2H+ + 2e-==H2↑
总式：Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2↑
Fe(HCO3)2水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。

2、原电池的应用：
①加快化学反应速率，如粗锌制氢气速率比纯锌制氢气快。

②比较金属活动性强弱。

可以利用原电池比较金属的活动性顺序（负极活泼）。

将两种不同金属在电解质溶液里构成原电池后，根据电极的活泼性、电极上的反应现象、电流方向、电子流向、离子移动方向等进行判断。

③设计原电池。

④利用原电池原理可以分析金属的腐蚀和防护问题
金属的腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种，但主要是电化学腐蚀。

根据电解质溶液的酸碱性，可把电化学腐蚀分为：吸氧腐蚀和析氢腐蚀两种。

以钢铁腐蚀为例，吸氧腐蚀发生的条件是钢铁表面吸附的水膜中溶有O2，并呈极弱酸性或中性，反应中O2得电子被还原；其电极反应式分别为：负极(Fe)：2Fe—4e-==2Fe2+，正极(C)：O2+2H2O+4e-==4OH-。

析氢腐蚀发生的条件是钢铁表面吸附的水膜酸性较强，反应时有H2析出；其电极反应式分别为：负极(Fe)：Fe—2e-== Fe2+，正极(C)：2H++2e-==H2↑。

金属防腐方法：①改变金属内部结构；②表面覆盖保护层（如钢铁表面涂矿物油、油漆、加电镀层、形成稳定的氧化膜等；③电化学保护法（接上一块活泼金属使被保护金属成为正极受保护、将被保护金属接到电源负极）。

通常金属的腐蚀德快慢类型：电解池的阳极＞原电池的负极＞自然的腐蚀＞原电池的正极（保护）＞电解池的负极（保护）。

3。

实用电池的种类和特点
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+H2
NH3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 + 2H2O
B.充电反应阴极：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42-
阳极：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42-
总式：Pb + PbO2 + 2H2SO4放电
===
充电
2PbSO4 + 2H2O
注意：放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。

电极名称看电子得失，电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。

⑶锂电池
①结构：锂、石墨、固态碘作电解质。

②电极反应负极：2Li-2e-= 2Li+
正极：I2 +2e- = 2I-总式：2Li + I2 = 2LiI
⑷A.氢氧燃料电池
①结构：石墨、石墨、KOH溶液。

②电极反应H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O
正极：O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-总式：2H2+O2=2H2O
（反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。

书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。

若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。

B．铝、空气燃料电池以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。

这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。

只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍。

电极反应：铝是负极4Al-12e-== 4Al3+；
石墨是正极3O2+6H2O+12e-==12OH-
4．电解反应方程式的书写步骤：
分析电解质溶液中存在的离子；
分析离子的放电顺序；
确定电极、写出电极反应式；
⑤写出电解方程式。

如：
解NaCl溶液：2NaCl+2H2O 电解
====H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH 增大
⑵电解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O电解
====2Cu + O2↑+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应，PH减小。

⑶电解CuCl2溶液：CuCl2电解
==== Cu＋Cl2↑
电解盐酸：2HCl
电解
==== H2↑＋Cl2↑溶剂不变，实际上是电解溶质，PH增大。

⑷电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2H2O电解
==== 2H2↑+ O2↑，溶质不变，实际上是电解水，PH分别减小、增大、不变。

酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。

⑸电解熔融NaOH: 4NaOH
电解
====4Na + O2↑+ H2O↑
⑹用铜电极电解Na 2SO 4溶液: Cu +2H 2O 电解
==== Cu(OH)2 + H 2↑ （注意：不是电解水。

）
5．电解液的PH 变化:根据电解产物判断。

口诀：“有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓度大,都无浓度小”。

（“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度） 6．使电解后的溶液恢复原状的方法：
先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。

如：①NaCl 溶液：通HCl 气体（不能加盐酸）；②AgNO 3溶液：加Ag 2O 固体（不能加AgOH ）；③CuCl 2溶液：加CuCl 2固体；④KNO 3溶液： 加H 2O ；⑤CuSO 4溶液：CuO （不能加Cu 2O 、Cu(OH)2、Cu 2(OH)2CO 3）等。

7．电解原理的应用
A 、电解饱和食盐水（氯碱工业） ⑴反应原理
阳极： 2Cl - - 2e -== Cl 2↑ 阴极：
2H+ + 2e -== H 2↑
总反应：2NaCl+2H 2O 电解
====H 2↑+Cl 2↑+2NaOH
⑵设备 （阳离子交换膜电解槽）
①组成：阳极—Ti 、阴极—Fe
②阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。

⑶制烧碱生产过程 （离子交换膜法）
①食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca 2+、Mg 2+、Fe 3+、SO42- 等）→加入NaOH 溶液→加入BaCl 2溶液→加入Na 2CO 3溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR) ②电解生产主要过程（见图20-1）：NaCl 从阳极区加入，H 2O 从阴极区加入。

阴极H+ 放电，破坏了水的电离平衡，使OH -浓度增大，OH -和Na +形成NaOH 溶液。

B 、电解冶炼铝 ⑴原料：（A ）、冰晶石：Na 3AlF 6=3Na ++AlF 63-
（B ）、氧化铝： 铝土矿 NaOH
——→过滤
NaAlO 2 CO 2
——→过滤
Al(OH)3 △
—→ Al 2O 3
⑵原理 阳极 2O 2－
－ 4e - =O 2↑
阴极 Al 3＋
+3e - =Al
总反应：4Al 3++6O 2ˉ电解
====4Al+3O 2↑
⑶ 设备：电解槽（阳极C 、阴极Fe ） 因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：C+O 2 → CO+CO 2，故需定时补充。

C 、电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。

⑴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。

电镀锌原理： 阳极 Zn －2e ˉ = Zn 2+ 阴极 Zn 2++2e ˉ=Zn
⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。

⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H +
和OH ˉ一般不起反应。

⑷电镀液中加氨水或 NaCN 的原因：使Zn 2+离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。

D、电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。

E、电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。

铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成“阳极泥”。