化学选修4第四章电化学基础复习

原电池和电解池的比较原电池电解池原理能量转化借助氧化还原反应而产生电流的装置。借助电流引起氧化还原反应的装置化学能转化为电能电能转化为化学能一、原电池构成原电池的基本条件是什么？（1）必须自发进行氧化还原反应（3）电解质溶液；（4）两个电极必须相连并形成闭合回路。（2）两种活泼性不同的导电材料作电极；把化学能转化为电能的装置。产生电流失e-沿导线转移原电池的工作原理负极正极阴离子阳离子e－e－外电路（电子流动）内电路（离子流动）闭合回路氧化反应M-ne-=Mn+还原反应Nm++me-=N比较项目正极负极电子流动方向金属活泼性电极反应电极质量变化离子移动方向电子流入电子流出相对不活泼相对活泼还原反应Nm++me-=N氧化反应M-ne-=Mn+增大或不变减小阳离子移向该极阴离子移向该极原电池原理的应用原电池电极的判断例：铅蓄电池放电时的反应总方程式Pb+PbO2+2H2SO4═2PbSO4+2H2O例：银锌纽扣电池放电时反应的总方程式Zn+Ag2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2原电池原理的应用原电池电极反应式的书写找出两极放电的物质分析放电后的产物是否与溶液中溶质反应氢氧燃料电池（电解质溶液为硫酸溶液）：（电解质溶液为氢氧化钾溶液）原电池原理的应用设计简单的原电池例：将氧化还原反应：Fe+Cu2+=Cu+Fe2+设计成一个原电池Fe比Fe活泼差的金属或石墨CuSO4、CuCl2等负极：正极：电解质溶液：加快氧化还原反应的速率原电池原理的应用判断金属的活泼性金属的腐蚀及其防护比较项目化学腐蚀电化学腐蚀发生条件共同点是否构成原电池有无电流实质电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多金属跟接触到的物质直接发生化学反应不纯金属跟接触的电解质溶液发生原电池反应无电流无原电池构成无数微小原电池有弱电流金属被腐蚀较活泼金属被腐蚀金属原子失去电子变成阳离子而损耗金属的腐蚀及其防护钢铁的电化学腐蚀比较项目析氢腐蚀吸氧腐蚀发生条件电极反应负极正极总反应钢铁表面吸附的水膜酸性较強时Fe-2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑Fe+2H+=Fe2++H2↑钢铁表面吸附的水膜酸性较弱或呈中性时Fe-2e-=Fe2+O2＋2H2O＋4e-=4OH-Fe2++2OH-=Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3Fe(OH)3→Fe2O3·xH2O铁锈吸氧腐蚀比析氢腐蚀普遍得多组成电解池的条件：(1)．外接直流电源(2)．电极(金属或惰性电极)(3)．电解质溶液(4)．形成闭合回路阳极氧化反应阴极还原反应e-e-二.电解池阳极阴极＋－电解池的工作原理阴离子阳离子氧化反应还原反应Nm++me-=Ne－e－Rn－－ne－＝R电流方向电解质溶液电源正极电解池阳极电源负极电解池阴极电解池阴阳极的比较比较项目阴极阳极与电源连接电子流动方向电极反应电极质量变化离子移动方向接电源负极接电源正极电子流入电子流出Nm++me－=N(还原反应)Rn－–ne－=RM–ne－=Mn+(氧化反应)增大或不变减小或不变阳离子移向该极阴离子移向该极在惰性电极上离子放电顺序：阴极(与电极材料无关)：Ag+Fe3+Cu2+H+Pb2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+得到电子顺序阳极(与电极材料有关)：活性电极S2-﹥I-﹥Br-﹥Cl-﹥OH-﹥含氧酸根失去电子顺序活性电极(除C、Pt、Au等以外的其他金属)用惰性电极电解电解质溶液的规律（1）电解水型（NaOH、H2SO4、K2SO4等）的电解阴极：4H++4e-2H2阳极：4OH--4e-O2+2H2O总反应式：2H2O2H2+O2电解（2）分解电解质型CuCl2溶液的电解阴极：Cu2++2e-Cu阳极：2Cl--2e-Cl2总反应式：CuCl2Cu+Cl2电解浓度？PH值？如何复原？（3）放氢生碱型NaCl溶液的电解阴极：4H++4e-2H2阳极：2Cl--2e-Cl22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解（4）放氧生酸型阴极；2Cu2++4e-2Cu阳极：4OH--4e-O2+2H2OCuSO4溶液的电解总反应：2CuSO4+2H2O2Cu+O2+2H2SO4电解电解原理的应用铜的电解精炼粗铜纯铜CuSO4溶液阳极：粗铜阴极：纯铜电解质溶液：CuSO4溶液Cu－2e－=Cu2+比铜活泼的杂质也会同时失去电子而溶解：Zn－2e－=Zn2+Fe－2e－=Fe2+Ni－2e－=Ni2+比铜不活泼的杂质（Au、Ag）不会溶解而从阳极上脱落下来而形成阳极泥。Cu2+＋2e－=Cu（浓度会逐渐降低）电镀铜阳极：铜片阴极：待镀铁制品Cu－2e－=Cu2+Cu2+＋2e－=CuCuSO4溶液的浓度？实验结果：在铁制品上镀上了一层铜利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程叫电镀。电镀的目的：（1）增强防锈抗腐能力；（2）增加美观和表面硬度。保持不变阳极——镀层金属:M－ne＝Mn＋阴极——镀件金属:Mn＋＋ne＝M电解液:含镀层金属阳离子的盐溶液电镀槽特点（1）阳极本身溶解；（2）电解液浓度保持不变。离子交换膜法制烧碱阳极：钛网（涂有钛、钌等氧化物涂层）阴极：碳钢网只允许阳离子通过，能阻止阴离子和气体通过将电解槽隔成阴极室和阳极室。阳离子交换膜：阴极：4H++4e-2H22NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl2电解阳极：2Cl--2e-Cl2有关电解的计算原则:电化学的反应是氧化还原反应,各电极上转移电子的物质的量相等,无论是单一电池还是串联电解池,均可抓住电子守恒计算.关键:①电极名称要区分清楚.②电极产物要判断准确.③各产物间量的关系遵循电子得失守恒.例：按右图装置进行电解（均是惰性电极），已知A烧杯中装有500mL20％的NaOH溶液，B烧杯中装有500mLpH为6的CuSO4溶液。通电一段时间后，在b电极上收集到28mL气体（标准状况），则B烧杯中溶液pH变为（溶液体积变化忽略不计）（）A．4B．3C．2D．1C练习：把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为：A．1：2：3B．3：2：1C．6：3：1D．6：3：2D高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，下列叙述不正确的是A.放电时负极反应为：Zn－2e＋2OH＝Zn(OH)2B充电时阳极反应为：FeOH3－3e＋5OH＝FeO42-＋4H2OC.放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D.放电时正极附近溶液的碱性增强C铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负极格板是惰性材料，电池总反应式为：Pb+PbO2+4H++2SO2-42PbSO4+2H2O请回答下列问题（不考虑氢、氧的氧化还原）:1.放电时：正极的电极反应式是______________;电解液中H2SO4的浓度将变________;当外电路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加________g。2.在完全放电耗尽PbO2和Pb时，若按题27图连接，电解一段时间后，则在A电极上生成__________、B电极上生成________,此时铅蓄电池的正负极的极性将________________________。（1）PbO2+2e－+4H++2SO42－=PbSO4+2H2O；小；48（2）Pb；PbO2；对换。