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1、专题十二电化学基础考点一考点一原电池原理及其应用原电池原理及其应用 知识清单知识清单一一原电池的工作原理原电池的工作原理1.原电池将化学能转化为电能的装置。2.构成条件(1)具有两个活泼性不同的电极(金属和金属或金属和导电的非金属)。(2)电解质溶液。(3)形成闭合回路。3.原电池的两极负极:活泼性较强的金属,发生氧化反应。正极:活泼性较弱的金属或能导电的非金属,发生还原反应。4.电极反应式的书写和电子移动方向(1)电极反应式的书写(以Zn-Cu原电池为例,如下图)负极:Zn,电极反应式:Zn-2e-Zn2+。正极:Cu,电极反应式:Cu2+2e-Cu。电池总反应:Zn+Cu2+Zn2+Cu。
2、(2)电子移动方向电子由负极释放,经外电路流入正极,电解质溶液中的阳离子移向正极,某些阳离子在正极上得电子被还原,形成一个闭合回路。二二化学电源化学电源一次电池又称为干电池,二次电池又称为充电电池或蓄电池。三三原电池原理的应用原电池原理的应用1.金属的腐蚀(1)化学腐蚀:金属跟接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。(2)电化学腐蚀a.定义:不纯的金属与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫电化学腐蚀。注意金属的腐蚀主要是发生电化学腐蚀。b.吸氧腐蚀与析氢腐蚀(以钢铁的电化学腐蚀为例)2.金属的
3、防护(1)改变金属的内部结构。例如把Ni、Cr等加入普通钢中制成不锈钢。(2)覆盖保护层:a.涂油脂、喷油漆、搪瓷、覆盖塑料等;b.电镀耐腐蚀的金属(Zn、Sn、Cr、Ni等)。(3)电化学保护法:通常采用如下两种方法。a.牺牲阳极的阴极保护法。这种方法通常是在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳等)装上若干镁合金或锌块。b.外加电流的阴极保护法。这种方法是把被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为阴极,用惰性电极作为阳极,两者均存在于电解质溶液(如海水)里,外接直流电源。通电后,电子被强制流向被保护的钢铁设备,使钢铁表面腐蚀电流降至零或接近于零,从而起到保护作用。3.金属腐蚀快慢的比较不纯的
4、金属在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀,活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关:(1)与构成原电池的材料有关,两极材料的活泼性差别越大,电动势越大,进行氧化还原反应的速率越快,活泼金属被腐蚀的速率就越快。(2)与金属所接触的介质有关,通常活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀。一般来说,可用下列原则判断金属腐蚀的快慢:电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施的腐蚀考点二考点二电解原理及其应用电解原理及其应用一一电解原理电解原理1.电解使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧
5、化还原反应的过程。2.电解池(1)装置特点电能转化为化学能。(2)形成条件a.与直流电源相连的两个电极。b.电解质溶液(或熔融态电解质)。 c.形成闭合回路。3.电极反应规律(1)阴极与电源负极相连,得到电子发生还原反应。(2)阳极与电源正极相连,失去电子发生氧化反应。二二电解原理的应用电解原理的应用1.氯碱工业(1)食盐水的精制(2)主要生产过程说明说明阳离子交换膜(以电解饱和NaCl溶液为例)只允许阳离子(Na+)通过,而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通过,这样既能阻止H2和Cl2混合爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液反应生成NaClO影响烧碱质量。(3)电极反应及总反应阳极
6、:2Cl-2e-Cl2。阴极:2H+2e-H2。总反应(离子方程式):2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2。2.电镀(1)电镀的特点电镀时,阳极是镀层金属,阴极是镀件,一般用含有镀层金属离子的溶液作电镀液;电镀池工作时,阳极质量减小,阴极质量增大,电解质溶液浓度不变。(2)铜的电解精炼阳极(用粗铜):Cu-2e-Cu2+。粗铜中的金、银等金属杂质,因失电子能力比铜弱,难以在阳极失去电子变成阳离子,以阳极泥的形式沉积下来。阴极(用纯铜):Cu2+2e-Cu。3.电冶金金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子,从其化合物中还原出来。通式为Mn+ne-M。钠的冶炼:NaCl在熔融状态下发生电离,通
7、直流电,阴极反应式为2Na+2e-2Na,阳极反应式为2Cl-2e-Cl2。一、惰性电极电解电解质溶液的规律一、惰性电极电解电解质溶液的规律 说明说明(1)用惰性电极电解强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐的稀溶液时,实际上是电解H2O,溶质的质量分数增大,浓度增大。(2)电解时产物的判断要遵循阴、阳离子的放电顺序。(3)电解后要恢复原电解质溶液的浓度,需加适量的某物质,该物质可以是阴极与阳极产物的化合物。例如用惰性电极电解CuSO4溶液,要恢复原溶液的浓度,可向电解后的溶液中加入CuO,但不能加入Cu(OH)2,因为Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。二、原电池、电解池、电镀池的比
8、较二、原电池、电解池、电镀池的比较方法方法原电池正、负极的判断及电极反应式的书写方法原电池正、负极的判断及电极反应式的书写方法1.原电池正、负极的判断方法技巧方法技巧判断角度负极正极电极材料一般是活动性较强的金属一般是活动性较弱的金属或能导电的非金属电子流向电子流出的极电子流入的极离子移动方向阴离子移向的极阳离子移向的极发生的反应氧化反应还原反应反应现象质量减小质量增加或不变注意注意(1)在原电池Al-NaOH(aq)-Mg中,Al作负极;(2)在原电池Al-浓H2SO4-Cu中,Cu作负极。2.电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写(2)复杂电极反应式的书写解题导引解题导引解析解析原电池的正极反应为Cl2+2e-2Cl-,故A项错误;放电时,白色沉淀AgCl在左侧电极处产生,故B项错误;当电路中转移0.01mole-时,原电池左侧发生的反应为:Ag-e-+Cl-AgCl,减少了0.01mol的Cl-,根据电荷守恒原理,左侧溶液中的H+通过阳离子交换膜向右侧转移0.01mol,故D项正确。答案答案D
