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1、电化学总结电化学总结【知识概括知识概括】 一个反应：氧化还原反应一个反应：氧化还原反应 一个计算：得失电子守恒法解决电化学的一个计算：得失电子守恒法解决电化学的相关计算相关计算 两个转化：化学能和电能的相互转化两个转化：化学能和电能的相互转化 两个应用两个应用: 原电池原理应用、电解池原理应用原电池原理应用、电解池原理应用 三个条件：原电池、电解池的形成条件三个条件：原电池、电解池的形成条件 三个池子：原电池、电解池、电镀池三个池子：原电池、电解池、电镀池 【知识细节知识细节】 1原电池和电解池的比较：原电池和电解池的比较：装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动， 从而形成电流
2、。这种把化学能转变 为电能的装置叫做原电池。使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化 还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化 学能的装置叫做电解池。形成条件电极：两种不同的导体相连； 电解质溶液：能与电极反应。电源； 电极（惰性或非惰性） ； 电解质（水溶液或熔化态） 。反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定： 正极：材料性质较不活泼的电极； 负极：材料性质较活泼的电极。由外电源决定： 阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极；电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应） 正极：2H+2e-=H2（还原反应）阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还
3、原反应） 阳极：2Cl-2e-=Cl2 （氧化反应）电子流向负极正极电源负极阴极；阳极电源正极电流方向正极负极电源正极阳极；阴极电源负极能量转化化学能电能电能化学能应用抗金属的电化腐蚀； 实用电池。电解食盐水（氯碱工业） ；电镀（镀铜） ； 电冶（冶炼 Na、Mg、Al） ；精炼（精铜） 。2化学腐蚀和电化腐蚀的区别化学腐蚀和电化腐蚀的区别化学腐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3吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐
4、蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-2H+ + 2e-=H2负极反应Fe 2e-=Fe2+Fe 2e-=Fe2+腐蚀作用是主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内4电解、电离和电镀的区别电解、电离和电镀的区别电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动，在 两极发生氧化还原反应阴阳离子自由移动，无 明显的化学变化用电解的方法在金属表面镀上一 层金属或合金实例CuCl2 电解=CuCl2CuCl2=Cu2+2Cl阳极 Cu 2e- = Cu2+ 阴极 Cu2+2e- = Cu关系先电离
5、后电解，电镀是电解的应用5电镀铜、精炼铜比较电镀铜、精炼铜比较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溶液中溶质浓度减小6电解方程式的实例电解方程式的实例（用惰性电极电解）：电解质 溶液阳极反应式阴极反应式总反应方程式 （条件：电解）溶液酸碱性变化CuCl22Cl-2e-=Cl2Cu2+ +2e-=
6、CuCuCl2= Cu +Cl2 HCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22HCl=H2+Cl2酸性减弱 Na2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2不变 H2SO44OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，酸性增 强NaOH4OH-4e-=2H2O+O22H+2e-=H22H2O=2H2+O2消耗水，碱性增 强NaCl2Cl-2e-=Cl22H+2e-=H22NaCl+2H2O=H2+Cl2+ 2NaOHH+放电，碱性增 强CuSO44OH-4e-=2H2O+O2Cu2+ +2e-= Cu2CuSO4+2H2O=
7、2Cu+ O2+2H2SO4OH 放电,酸性增 强考点解说考点解说 1电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生 （1）吸氧腐蚀 负极：Fe2e-=Fe2+ 正极：O2+4e-+2H2O=4OH- 总式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O（2）析氢腐蚀： CO2+H2OH2CO3H+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
8、日晒得 Fe2O3。 2金属的防护金属的防护 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。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 3。常见实用电池的种类和特点。常见实用电池的种类和特点 干电池（属于一次电池） 结构：锌筒、填满 MnO2的石墨、溶有 NH4Cl 的糊状物。 电极反应 负极：Zn-2e-=Zn2+
9、 正极：2NH4+2e-=2NH3+H2 NH3和 H2被 Zn2、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn24NH3=Zn(NH3)42 铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池） 结构：铅板、填满 PbO2的铅板、稀 H2SO4。A.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 2PbSO4 + 2
10、H2O 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。 锂电池 结构：锂、石墨、固态碘作电解质。 电极反应 负极： 2Li-2e- = 2Li+ 正极： I2 +2e- = 2I- 总式：2Li + I2 = 2LiIA.氢氧燃料电池 结构：石墨、石墨、KOH 溶液。 电极反应 负极： 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
11、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 2050 倍。 电极反应：铝是负极 4Al-12e-= 4Al3+； 石墨是正极 3O2+6H2O+12e-=12OH- 4电解反应中反应物的判断电解反应中反应物的判断放电顺序 阴极 A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。 B
12、.阳离子得电子顺序 金属活动顺序表的反表： K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ (H+) Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ Cu2+ Hg2+ Ag+ 阳极 A.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti 等)时： 阴离子失电子：S2- I- Br- Cl- OH- NO3- 等含氧酸根离子 F- B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。5电解反应方程式的书写步骤：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；写出电解方程式。如：解 NaCl 溶液：2NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH，溶质、溶剂均
13、发生电解反应，PH 增大电解=电解 CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O2Cu + O2+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反电解=应， PH 减小。电解 CuCl2溶液：CuCl2 CuCl2 电解=电解盐酸： 2HCl H2Cl2溶剂不变，实际上是电解溶质，PH 增大。电解=电解稀 H2SO4、NaOH 溶液、Na2SO4溶液：2H2O 2H2 + O2，溶质不变，实际电解=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） 。电解熔融 NaOH: 4NaOH 4Na + O2 + H2O电解=用铜电极电解 Na2SO4溶液
14、: Cu +2H2O Cu(OH)2 + H2 （注意：不是电解电解=水。 ） 6电解液的电解液的 PH 变化变化:根据电解产物判断。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） 7使电解后的溶液恢复原状的方法：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。NaCl 溶 液：通 HCl 气体（不能加盐酸） ；AgNO3溶液：加 Ag2O 固体（不能加 AgOH） ；CuCl2溶液：加 CuCl2固体；KNO3溶液： 加 H2O；CuSO4溶液：CuO（
15、不能加 Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3） 。 8电解原理的应用电解原理的应用 A、电解饱和食盐水（氯碱工业） 反应原理 阳极： 2Cl- - 2e-= Cl2阴极： 2H+ + 2e-= H2 总反应：2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH 电解=设备 （阳离子交换膜电解槽） 组成：阳极Ti、阴极Fe 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。 制烧碱生产过程 （离子交换膜法）食盐水的精制：粗盐（含泥沙、 Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等）加入 NaOH 溶液加入 BaCl2溶液加入 Na2CO3溶液过滤加入 盐酸加入离子交换剂(NaR) 电解生产主要过程（见图 20-1）：NaCl 从阳极区加入，H2O 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 原料：（A） 、冰晶石：Na3AlF6=3Na+AlF63-（B） 、氧化铝：
