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原电池和电解池原电池和电解池的比较
1.装置原电池电解池Zn(Cu C门C实例U±|二三三三一稀硫酸一二一111二溶液CuCSM-____-1使氧化还原反映中电子作定向移动,从而形成电使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还流这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池原反映的过程叫做电解这种把电能转变为化学能原理的装置叫做电解池
①电极两种不同的导体相连;
②电解质溶液能与电极反映
(1)能自发的发生氧化还原反映
④①电源;
②电极(惰性或非惰性);
⑥电解质(水形成条件形成闭合回路溶液或熔化态)反映类型自发的氧化还原反映非自发的氧化还原反映由电极自身性质决定由外电源决定阳极连电源的正极;阴极连电电极名称正极材料性质较不活泼的电极;负极材料性源的负极;质较活泼的电极负极Zn-2e=Zn2+(氧化反映)正极2H++2e-=H2T阴极Cu2++2e=Cu(还原反映)电极反映(还原反映)阳极(氧化反映)2Cr-2e-=CLT电子流向负极一正极电源负极一阴极;阳极一电源正极电流方向正极一负极电源正极一阳极;阴极一电源负极能量转化化学能一电能电能一化学能
①电解食盐水(氯碱工业);
②电镀(镀铜);
③应用电冶(冶炼、、);
④精炼(精铜)Na Mg Al
①抗金属的电化腐蚀;
②实用电池原电池正负极的判断:2⑴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一正极电流方向正极一负极⑶根据电极变化判断氧化反映一负极;还原反映一正极⑷根据现象判断电极溶解一负极;电极重量增长或者有气泡生成一正极⑸根据电解液内离子移动的方向判断阴离子一移向负极;氧离子一移向正极电极反映式的书写3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-ne=M如Zn-2e=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+SO2-2e=PbSO44⑵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-C)2(C作电极)电解液为KOH负极CH4+IOOH-8e=C02-4-7H O32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,H2s04电解质,如2H+2e=H2CuSO4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反正还原反映
①当电解液为中性或者碱性时,比参与反映,且产物必为0K,如氢氧燃料电池(K0H电解质)02+2H0+4e=40H-2
②当电解液为酸性时,比参与反映,产物为压40O2+4O2+4—2H2O化学腐蚀和电化腐蚀的区别
4.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吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别
5.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0+4e+2H O==4OH-2H++2U=H2T22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金属的防护
6.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常见实用电池的种类和特点7o⑴干电池(属于一次电池)
①结构锌筒、填满的石墨、溶有的糊状物酸性电解质MnCh NH4cl
②电极反映,极Zn-2e=Zn2+正极2NH4++2D=2NH3+H2NH3和H2被Zn2+MnO2吸取MnO+H2=MnO+H O,Zn2++4NH=ZnNH42+2233碱性电解质电解质KOH电极反映*极Zn+20H-2e=ZnOH2正极2MnO+2H O4-2e-=2MnOOH+Zn OH222Zn+MnO2+2H O=2MnOOH+Zn OH22⑵铅蓄电池属于二次电池、可充电电池
①结构铅板、填满的铅板、稀PbCh H2so4
②A.放电反映和极Pb-2e+SO2-=PbSO原电池正极PbO+2e+4H++SO2-=PbSO+442442H O2B.充电反映由极PbSO+=Pb+SO42-电解池4阳极PbSO-2e+2H O=PbO+4H++SO2-4224总式磐巨Pb+PbO+2H2SO4F2PbSO+2HQO4充电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电极反映中极2Li-2e=2Li+正极b+2e-=2r总式2Li+l2=2LiI做正极时BMnCh负极12Li-2e=2Li+正极MnOz+e-=MnO2-总锂电池优点体积小,无电解液渗漏,电压随放电时间缓慢下降,应用:心Li+MnO2=Li MnCh脏起搏器,手机电池,电脑电池⑷A.氢氧燃料电池
①结构石墨、石墨、溶液KOH
②电极反映小H-2e-20H-=2H O22正极口广总式02+4+2}120=402H+O=2H O222(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(内装的琼脂,形成闭合回路)KC1铝、空气燃料电池以铝一空气一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B.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,其能量比干电池高倍20〜50电极反映铝是负极4Al-12e==4A13+;石墨是正极3O2+6H O+12e==12OH-2电解池的阴阳极判断
8.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:氧化反映一阳极;还原反映一阴极⑶根据阴阳离子移动方向阴离子移向一阳极;阳离子移向一阴极,⑷根据电子几点流方向电子流向电源负极一阴极;阳极一电源正极电流方向电源正极—阳极;阴极一电源负极.电解时电极产物判断:9⑴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,、、、等,则溶液中阴离子失电子,C PtAu Ti40H-4e=2H O+022阴离子放电顺序含氧酸根S2IBrQOH F⑵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+Ca2+Na+Mg2+Al3+(H+)Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+Cu2+Hg2+Ag+电解、电离和电镀的区别
10.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阴阳离子定向移动,在两阴阳离子自由移动,无明用电解的方法在金属表面镀上一层金属实质极发生氧化还原反映显的化学变化或合金电解厂rC1^1CuCh实例====Cu+Ch CuCl==Cu2++2Cr2阳极Cu-2e-=Cu2+阴极Cu2++2e=Cu关系先电离后电解,电镀是电解的应用电镀铜、精炼铜比较
11.电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极,镀件作阴极,电镀液粗铜金属作阳极,精铜作阴极,溶液作电CuS04必须具有镀层金属的离子解液阳极Cu-2e=Cu2+阴极Cu2++2e=Cu阳极Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等阴极Cu2+电极反映+2e=Cu溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小电解方程式的实例(用惰性电极电解)
12.总反映方程式(条件电电解质溶液阳极反映式阴极反映式溶液酸碱性变化解)CuCl2Cl-2e=Cl T Cu2++2e=Cu CuCL=Cu+CLT—22酸性减弱HC12Cr-2e=Cl t2H++2e=H2T2HC1=H T+C1T222不变Na2so44OH-4e=2H O4-O2T2H++2e=H2T2H2O2H2T+O2T2消耗水,酸性增强H SO4OH--4e-=2H O+O2T2H++2e-=H2T2H2O2H2T+O2T242消耗水,碱性增强NaOH4OH-4e=2H O4-O T2H++2e-=H2T2H2O2H2T+O2T222NaCl+2H2OH2T+CI2T+2放电,碱性增强NaCl2Cr-2e=Cl T2H++2e=H2T H+2NaOH2CUSO+2H O=2CU+42C11SO44OH--4e=2H O+O2TCu2++2e-=Cu OF放电,酸性增强2O2T+2H2so4以惰性电极电解电解质溶液的规律:13,⑴电解水型电解含氧酸,强碱,活泼金属的含氧酸盐,如稀、溶液、溶液:H2so4NaOH Na2so4申解阳极4OH--4e=2H O4-O2T阴极2H++2e=H2T总反映2H O====2H T+O T,2222溶质不变,分别减小、增大、不变酸、碱、盐的加入增长了溶液导电性,从而加快电解速率(不是起PH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CuCb阳极2C「-2e-=CLT阴极Cu2++2e=Cu总反映CuCl=Cu+C1T22⑶放氢生成碱型活泼金属的无氧酸盐(F化物除外)如NaCl阳极「-阴极总反映2C2e-=CbT2H++2e=H2T2NaCl+2HzOHzf+Cbf+2NaOH公式电解质一碱非金属+H2O+H2T+⑷放氧省酸型不活泼金属的含氧酸盐,如CuSCU阳极4OH-4e-=2H O+O2T阴极Cu2++2e=Cu总反映2CuSC)4+2H2O=2Cu+O2T+2H2SO42公式电解质一酸+廿金属+H2O2中解解溶液上=溶质、溶剂均发生电解反映,增大NaCl2NaCl+2H2O=H2T+CbT+2NaOH,PH电解原理的应用
8.、电解饱和食盐水(氯碱工业)A⑴反映原理口极I2C1--2e=Ch■申解阴极总反映==2H++2e-=H2T2NaCl+2H2H2T+CLT+2NaOH⑵设备(阳离子互换膜电解槽)图2°;
①组成阳极
一、阴极一Ti Fe
②阳离子互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(离子互换膜法)
①食盐水的精制粗盐(含泥沙、Ca2\Mg2+、Fe3\SO42-等)一加入NaOH溶液一加入BaCL溶液一加入溶液一过滤一加入盐酸一加入离子互换剂()Na2c3NaR
②电解生产重要过程(见图)从阳极区加入,比从阴极区加入阴极放电,破坏了水的电离平衡,20-1NaCl0H+使浓度增大,和形成溶液0H-0H Na+NaOH、电解冶炼铝B⑴原料A、冰晶石Na AlF=3Na++AlF3-
366、氧化铝铝土矿过滤过滤B WJtNaAlChA1OH3-A1O23⑵原理阳极2O2—4e-=02!阴极Al3++3e=A1总反映-典嬖4Al3++6CP4A1+3O2T⑶设备电解槽阳极、阴极由于阳极材料不断地与生成的氧气反映故需定期补充C FeC+02-C0+C02,、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C⑴镀层金属作阳极,镀件作阴极,电镀液必须具有镀层金属的离子电镀锌原理卜极Zn—2e~=Zn2+阴极Zn2++2e-=Zn⑵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,水电离出来的和一般不起反H+OPT映⑷电镀液中加氨水或的因素使离子浓度很小,镀速慢,镀层才干致密、光亮NaCN Z/+、电解冶炼活泼金属、、等D NaMgAl、电解精炼铜粗铜作阳极,精铜作阴极,电解液具有「+铜前金属先反映但不析出,铜后金属不反E C映,形成“阳极泥。
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