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1、1电化学基础知识一、原电池、电解池的比较装置 原电池 电解池定义 化学能转变成电能的装置 电能转变成化学能的装置实例 注意:有“盐桥”的原电池判断。 电极:形成条件 合适的电极、合适的电解质溶液、形成回路 电极、电解质溶液(或熔融的电解质) 、外接电源、形成回路反应类型 自发的氧化还原反应,放热反应 非自发的氧化还原反应,吸热反应电极反应 负极:Zn2e =Zn2 (氧化反应)正极:2H 2e =H2(还原反应)阴极:Cu 2 2e = Cu (还原反应)阳极:2Cl 2e =Cl2 (氧化反应)选择题中电极反应式的判断注意 3 个要点:电子流向 电子由负极流出、经外电路流入正极 阳极流出、阴
2、极流入离子移动 阳离子向正极移动,阴离子向负极移动 阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动二、燃料电池:(1)提高能量转化率,但是放出的 热量减少 ;(2)注意电解质环境,写 电极反应式时必须把电解质和 H2O 考虑。电解质溶液为稀硫酸 电解 质溶液为 KOH 溶液 熔融电解质三、电解的一些问题:在阴极上,某些阳离子的放电顺序按照氧化性强弱,氧化性强的先放电。Ag Hg 2 Fe 3 Cu 2 H ,还要注意(1)Fe 3 (2)NH 4+阴极:得电子,化合价降低,被还原, 发生还原反应。在惰性阳极上,某些阴离子的放电顺序按照还原性强弱,还原性强的先放电。S2 (HS )SO 32 (HSO 3
3、)I Br Cl OH ,还要注意:(1)S 2 (2)HS (3)SO 32 (4)HSO 3 (5)OH 阳极:失电子,化合价升高,被氧化, 发生氧化反应;电解过程“阳氧阴还”。四、电解原理的几个应用 (离子交换膜法制烧碱)1氯碱工业电解饱和食盐水:(1)阳极材料:石墨 C;电极反应式: 2Cl 2e Cl 2; (2)阴极材料:Fe;电极反应式:2H 2e H 2;电解过程的化学方程式:2NaCl2H 2O Cl2H 2 2NaOH电解过程的离子方程式:2Cl 2H 2O Cl2H 22OH 。阴极附近显碱性阴极产物是 H2 和 NaOH,阴极被电解的 H+是由水电离产生的,故阴极水的电
4、离平衡被破坏,阴极区溶液呈碱性。若在阴极区附近滴几滴酚酞试液,可发现阴极区附近溶液变红。阳极产物是氯气,将湿润的 KI 淀粉试纸放在阳极附近,试纸变蓝。2思考:电解熔融状态的 NaCl 呢? 若将阴阳极互换电极反应式会变吗?C12、H 2 的检验:电解 MgCl2、AlCl 3 溶液:制备家用消毒剂:2电解 CuSO4 溶液:(1)阳极电极反应式:4OH 4e 2H 2OO 2;(2)阴极电极反应式:Cu 2 2e Cu;电解过程的化学方程式:2CuSO 42H 2O 2CuO 2 2 H 2SO4;离子方程式:2Cu 2 2H 2O 2CuO 24H 。电解后加 CuO 或 CuCO3 固体
5、恢复至原溶液。如果题目中加 Cu(OH)2 呢?3电镀:(1)电镀的原理:电镀时,一般用含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液,把待镀金属制品(镀件)浸入电镀液中,与直流电源的负极相连,作阴极;用镀层金属与直流电源的正极相连,作阳极,阳极金属溶解,成为阳离子,移向阴极,这些离子在阴极上得电子被还原成金属,覆盖在镀件的表面。反应:M ne M n+(进入溶液) ,阴极反应 Mn+ + ne M(在镀件上沉积金属)4铜的精炼:(1)电解法精炼炼铜的原理:阳极(粗铜):Cu2e Cu 2+ 阴极(纯铜):Cu 2+2e Cu(2)问题的解释:铜属于活性电极,电解时阳极材料发生氧化反应而溶解。粗铜中含
6、有 Zn、Ni、Fe、Ag 、Au 等多种杂质,当含有杂质的铜在阳极不断溶解时,位于金属活动性顺序表铜以前的金属杂质,如 Zn、Ni、Fe、等也会同时失去电子,但它们的阳离子得电子能力比铜离子弱,难以被还原,所以并不能在阴极上得电子析出,而只能留在电解液里,位于金属活动性顺序表铜之后的银、金等杂质,因失去电子的能力比铜更弱,难以在阳极失去电子变成阳离子溶解,所以以金属单质的形式沉积在电解槽底,形成“阳极泥” (阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料) 。五、金属的腐蚀与防护1金属腐蚀的速率比较:电解时作阳极原电池的负极化学腐蚀电解时作阴极或原电池的正极2电化腐蚀:发生原电池反应,有电流产生(1
7、)吸氧腐蚀:潮湿空气中或金属与电解质溶液不直接发生氧化还原反应,则从吸氧腐蚀分析。Fe 在潮湿空气中负极:Fe2e Fe 2+ 正极:O 2+4e +2H2O4OH 总式:2Fe+O 2+2H2O2Fe(OH) 24Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH) 3 2Fe(OH)3Fe 2O3+3H2OCu 在潮湿空气中(2)析氢腐蚀: CO2+H2O H2CO3 H+HCO3负极:Fe 2e Fe 2+ 正极:2H + + 2e H 2 总式:Fe + 2CO2 + 2H2OFe(HCO 3)2 + H2Fe(HCO3)2 水解、空气氧化、风吹日晒得 Fe2O3。3金属的防护改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素,使组织结构发生变化,耐腐蚀。如:不锈钢。在金属表面覆盖保护层。常见方式有:涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等;使表面生成致密氧化膜;在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。电化学保护法外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池,被保护的金属作阴极。3牺牲阳极的阴极保护法:外加负极材料,构成原电池,被保护的金属作正极。