原电池和电解池1.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映中电子作定向移动,从而形成电流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映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①电极:两种不同的导体相连;②电解质溶液:能与电极反映③能自发的发生氧化还原反映④形成闭合回路①电源; ②电极(惰性或非惰性);③电解质(水溶液或熔化态)反映类型自发的氧化还原反映非自发的氧化还原反映电极名称由电极自身性质决定: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;电极反映负极:Zn-2e-=Zn2+ (氧化反映)正极:2H++2e-=H2↑(还原反映)阴极:Cu2+ +2e- = Cu (还原反映)阳极:2Cl--2e-=Cl2↑ (氧化反映)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①①抗金属的电化腐蚀;②实用电池①电解食盐水(氯碱工业);②电镀(镀铜);③电冶(冶炼Na、Mg、Al);④精炼(精铜)。
2原电池正负极的判断:⑴根据电极材料判断:活泼性较强的金属为负极,活泼性较弱的或者非金属为正极⑵根据电子或者电流的流动方向:电子流向:负极→正极电流方向:正极→负极⑶根据电极变化判断:氧化反映→负极; 还原反映→正极⑷根据现象判断:电极溶解→负极; 电极重量增长或者有气泡生成→正极⑸根据电解液内离子移动的方向判断:阴离子→移向负极;氧离子→移向正极3电极反映式的书写:负极:⑴负极材料自身被氧化:①假如负极金属生成的阳离子与电解液成分不反映,则为最简朴的:M-n e-=Mn+ 如:Zn-2 e-=Zn2+②假如阳离子与电解液成分反映,则参与反映的部分要写入电极反映式中:如铅蓄电池,Pb+SO42--2e-=PbSO4⑵负极材料自身不反映:要将失电子的部分和电解液都写入电极反映式,如燃料电池CH4-O2(C作电极)电解液为KOH:负极:CH4+10OH-8 e-=C032-+7H2O正极:⑴当负极材料能自发的与电解液反映时,正极则是电解质溶液中的微粒的反映,H2SO4电解质,如2H++2e=H2 CuSO4电解质: Cu2++2e= Cu⑵当负极材料不与电解质溶液自发反映时,正极则是电解质中的O2反正还原反映① 当电解液为中性或者碱性时,H2O比参与反映,且产物必为OH-,如氢氧燃料电池(KOH电解质)O2+2H2O+4e=4OH-②当电解液为酸性时,H+比参与反映,产物为H2O O2+4O2+4e=2H2O4.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,表面潮湿反映过程氧化还原反映,不形成原电池。
因原电池反映而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反映速率电化腐蚀>化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀5.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐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映O2 + 4e- + 2H2O == 4OH-2H+ + 2e-==H2↑负极反映Fe -2e-==Fe2+Fe -2e-==Fe2+腐蚀作用是重要的腐蚀类型,具有广泛性发生在某些局部区域内考点解说6.金属的防护⑴改变金属的内部组织结构合金钢中具有合金元素,使组织结构发生变化,耐腐蚀如:不锈钢⑵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⑶电化学保护法①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②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7常见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的糊状物酸性电解质:②电极反映 负极:Zn-2e-=Zn2+正极:2NH4++2e-=2NH3+H2 NH3和H2被Zn2+、MnO2吸取: MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2++4NH3=Zn(NH3)42+碱性电解质:(KOH电解质)电极反映 负极:Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+ Zn(OH)2总反映:Zn+ MnO2+2H2O-=2MnOOH+ Zn(OH)2⑵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.放电反映 负极: Pb-2e-+ SO42- = PbSO4 原电池正极: PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2OB.充电反映 阴极:PbSO4 +2e-= Pb+ SO42- 电解池 阳极:PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42- 总式:Pb + PbO2 + 2H2SO4 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,电极反映式的书写规定与离子方程式同样,且加起来应与总反映式相同⑶锂电池 ①结构:锂、石墨、固态碘作电解质 ②A电极反映 负极: 2Li-2e- = 2Li+正极: I2 +2e- = 2I- 总式:2Li + I2 = 2LiI B MnO2 做正极时: 负极: 2Li-2e- = 2Li+正极:MnO2+e- = MnO2 -总Li +MnO2= Li MnO2锂电池优点:体积小,无电解液渗漏,电压随放电时间缓慢下降,应用:心脏起搏器,电池,电脑电池。
⑷A.氢氧燃料电池 ① 结构:石墨、石墨、KOH溶液②电极反映 负极: H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O 正极: O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-总式:2H2+O2=2H2O(反映过程中没有火焰,不是放出光和热,而是产生电流)注意:还原剂在负极上反映,氧化剂在正极上反映书写电极反映式时必须考虑介质参与反映(先常规后进一步)若互相反映的物质是溶液,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倍电极反映:铝是负极 4Al-12e-== 4Al3+;石墨是正极 3O2+6H2O+12e-==12OH-8.电解池的阴阳极判断:⑴由外电源决定:阳极:连电源的正极; 阴极:连电源的负极;⑵根据电极反映: 氧化反映→阳极 ;还原反映→阴极⑶根据阴阳离子移动方向:阴离子移向→阳极;阳离子移向→阴极,⑷根据电子几点流方向:电子流向: 电源负极→阴极;阳极→电源正极 电流方向: 电源正极→阳极;阴极→电源负极9.电解时电极产物判断:⑴阳极:假如电极为活泼电极,Ag以前的,则电极失电子,被氧化被溶解,Zn-2e-=Zn2+假如电极为惰性电极,C、Pt、Au、Ti等,则溶液中阴离子失电子,4OH-- 4e-= 2H2O+ O2阴离子放电顺序S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-⑵阴极:(.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护)根据电解质中阳离子活动顺序判断,阳离子得电子顺序 — 金属活动顺序表的反表金属活泼性越强,则相应阳离子的放电能力越弱,既得电子能力越弱。
K+
酸、碱、盐的加入增长了溶液导电性,从而加快电解速率(不是起催化作用)⑵电解电解质:无氧酸(HF除外)、不活泼金属的无氧酸盐,如CuCl2阳极:2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极:Cu2+ +2e-= Cu 总反映:CuCl2= Cu +Cl2↑⑶放氢生成碱型:活泼金属的无氧酸盐(F化物除外)如NaCl阳极:2C。