原电池与电解池比较及综合应用讲义
原电池与电解池比较及综合应用讲义
学情分析学生，男，高二下，成绩65/100，对化学有一定的兴趣，但学习方法不得当，偏重记忆，疏于理解，解题能力不是很强
应对措施本次课是原电池的专题复习课程。主要从书本上经典原电池入手，让该学生能够吃透基本原电池的反应原理，熟悉正负极反应。然后通过适当拓展习题训练，达到熟练和思维延伸以及理解吃透，让学生在习题见识中强调理解，注重细节，最后达到举一反三的目的。
教学方法原理细解（强调理解）----练习---归纳—巩固拓展
【开心哈哈】
生活中铁为什么暴露在潮湿空气中会快速生锈，船体表面为什么会镀锌，电镀，精炼金属等等这些生活现象和小常识是基于什么原理？大家知道吗？这就涉及到电化学中原电池和电解池的知识，好，下面让我们一起进入电化学的课堂吧。
【制胜装备】
1. 了解构成原电池和电解池的原理
2. 理解原电池和电解池的反应机理
3. 正确书写电极反应，掌握电化学应用
【战前动员】
原电池和电解池这个知识点对理解有一定要求，但理解透彻了就能遇神杀神，遇佛杀佛。理解透彻首先要理解书本上经典原电池和电解池，然后配套适量的试题训练，就能无往不胜。这个章节整体上讲不需要太多的其他知识关联，所以我们可以以一个新的学习姿态去面对，一定可以学习得非常之好，应付高考是没有问题的，让我们一起努力吧！
【战况分析】
复习重点：原电池，电解池的原理
复习难点：
电极反应及有关计算
【扫清障碍】
电解与原电池
电解：在电解槽中，直流电通过电极和电解质，在两者接触的界面上发生电化学反应，以制备所需产品的过程。（电化学是有关电与化学变化关系的一个化学分支）（电能转化为化学能）。
原电池：直接将化学能转化为电能的装置。（是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流.又称非蓄电池，是电化电池的一种，其电化反应不能逆转，即是只能将化学能转换为电能，简单说就即是不能重新储存电力，与蓄电池相对。）
Eg：充电电池：充电电解反应，供电原电池
电解发生的条件：电源，电极（惰性电极，氧化，还原性弱的）电解质（水溶液，熔融状态状态）注：纯水是无法电解的，必须加入电解质（不参与电解反应）。
在水溶液中电解氯钠2NaCl+2H2o==2Na(OH)+CL2+H2（电解）
电解熔融状态下的氯化钠2NaCl=====2Na+ CL2（电解）
电解的作用:使一些在普通的氧化还原反应中很难得到或者失去电子离子比较容易得到电子或失去电子，促进氧化还原反应进行进而得到一些在普通的化学反应中无法或者很难得到的物质。
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。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①电极：两种不同的导体相连；
②电解质溶液：能与电极反应。
①电源；②电极（惰性或非惰性）；
③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①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）。
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
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
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
==== Cu＋
Cl2
CuCl2==Cu2++2Clˉ
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-=Cl2↑Cu2+ +2e-= Cu CuCl2= Cu +Cl2↑——HCl 2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2HCl=H2↑+Cl2↑酸性减弱Na2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑不变
H2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，酸
性增强NaOH 4OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，碱
性增强
NaCl 2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑
+2NaOH
H+放电，碱
性增强
CuSO
44OH--4e-=2H2O+O2↑Cu2+ +2e-= Cu
2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2
↑+2H2SO4
OHˉ放电,酸
性增强
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 - = Cu 2+
阴极 Cu 2++2e - = Cu 阳极：Zn - 2e - = Zn 2+ Cu - 2e - = Cu 2+ 等
阴极：Cu 2+ + 2e - = Cu 溶液变化
电镀液的浓度不变
溶液中溶质浓度减小
银锌电池 极反应式如下：
负极：Zn + 2OH － －2e －=== ZnO + H2O 正极：Ag2O + H2O + 2e － === 2Ag + 2OH － 电池的总反应式为：Ag2O + Zn ====== 2Ag + ZnO 电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生 （1）吸氧腐蚀
负极：Fe －2e -==Fe 2+
正极：O 2+4e -+2H 2O==4OH -
总式：2Fe+O 2+2H 2O==2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O 2+2H 2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe 2O 3+3H 2O （2）析氢腐蚀： CO 2+H 2O H 2CO 3H ++HCO 3-
负极：Fe －2e -==Fe 2+ 正极：2H + + 2e -==H 2↑
总式：Fe + 2CO 2 + 2H 2O = Fe(HCO 3)2 + H 2↑ Fe(HCO 3)2水解、空气氧化、风吹日晒得Fe 2O 3。 电解反应中反应物的判断——放电顺序
⑴阴极A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。 B.阳离子得电子顺序 — 金属活动顺序表的反表：
K+ ⑵阳极A.阳极材料是惰性电极(C 、Pt 、Au 、Ti 等)时： 阴离子失电子：S 2- ＞ I - ＞ Br - ＞ Cl - ＞ OH - ＞ NO 3- 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。 电解原理的应用 A 、电解饱和食盐水（氯碱工业） ⑴反应原理 阳极： 2Cl - - 2e -== Cl 2↑ 阴极： 2H+ + 2e -== H 2↑ 总反应：2NaCl+2H 2O 电解 ====H 2↑+Cl 2↑+2NaOH ⑵设备 （阳离子交换膜电解槽） ①组成：阳极—Ti 、阴极—Fe ②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。 ⑶制烧碱生产过程 （离子交换膜法） ①食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca 2+、Mg 2+、Fe 3+、SO42- 等）→加入NaOH 溶液→加入BaCl 2溶液→加入Na 2CO 3溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR) 图20-1 ②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 ⑴原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na++AlF63- （B）、氧化铝：铝土矿 NaOH ——→ 过滤 NaAlO2 CO2 ——→ 过滤 Al(OH)3△ —→Al2O3 ⑵原理阳极2O2－－4e- =O2↑ 阴极Al3＋+3e- =Al 总反应：4Al3++6O2ˉ电解 ====4Al+3O2↑ ⑶设备：电解槽（阳极C、阴极Fe）因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：C+O2→CO+CO2，故需定时补充。 C、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。 ⑴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。电镀锌原理： 阳极Zn－2eˉ = Zn2+ 阴极Zn2++2eˉ=Zn ⑵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H+和OHˉ一般不起反应。⑷电镀液中加氨水或NaCN的原因：使Zn2+离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。 D、电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。 E、电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成“阳极泥”。 【小试牛刀】1.下列有关电解原理的说法不正确的是（） A．电解饱和食盐水时,一般用铁作阳极,碳作阴极 B．电镀时,通常把待镀的金属制品作阴极,把镀层金属作阳极 C．对于冶炼像钠、钙、镁、铝等这样活泼的金属,电解法几乎是唯一可行的工业方法D．电解精炼铜时，用纯铜板作阴极，粗铜板作阳极 2．在原电池和电解池的电极上所发生的反应，属于还原反应的是（）A．原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 B．原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应 C．原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 D．原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应 3.下图是电解精炼铜装置，其中c、d为铜电极。则下列有关的判断不正确的是 A．c为粗铜板、d为纯铜板 B．电解过程中，SO42-浓度几乎不变 C．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 D．电解过程中，c电极板附近沉积不溶物，d电极板质量增加 4.用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一物质（中括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是 A．CuCl2[CuCl2溶液] B．AgNO3[Ag2O] B．C．NaCl[HCl溶液] D．CuSO4[Cu(OH)2] 5．PH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pH>a，则该电解质可能是 A．NaOH B．H2SO4 C．AgNO3 D．Na2SO4 6．在外界提供相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e-→Ag在电极上放电，若析出银的质量为3.24g，则析出铜的质量为 A．6.48g B．1.92g C．1.28g D．0.96g 【卓越兵法】 ▲典型例题透视 1. 原电池、电解池、电镀池工作原理： 例1（2005，上海）关于如图所示装置的叙述，正确的是（） A、铜是阳极，铜片上有气泡产生 B、铜片质量逐渐减少 C、电流从锌片经导线流向铜片 D、氢离子在铜片表面被还原 [解析]：考查原电池原理，原电池中，活泼金属作负极，被氧化形成离子进入溶液，不活泼金属或惰性材料作正极，电极表面的氧化性最强的微粒得电子。故铜为正极，析出氢气，铜片质量不变。电流方向和电子流向正好相反，由铜片经导线流向锌片。对照各选项，得知答案。答案：D 例2（2004，上海）右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是（） A．a为负极、b为正极 B．a为阳极、b为阴极 C．电解过程中、d电极质量增加 D．电解过程中，氯离子浓度不变 [解析]：电流方向是本题的解题关键。首先根据电流方向可以确定电源的正极是a、负极是b；第二步根据电源的正、负极判断出c为阳极、d为阴极。第三步，阳极上发生的是氧化反应：2Cl- - 2e- = Cl2↑，Cl-被氧化为Cl2；阴极上发生的是还原反应：Cu2++ 2e- = 2Cu，Cu2+被还原为Cu单质而在阴极上析出并附着在阴极上。答案为C 。 例3.X、Y、Z、M代表四种金属元素.金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解Y2+和Z2+离子共存的溶液时,Y先析出；又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（） A. X>Z>Y>M B. X>Y>Z>M C. M>Z>X>Y D. X>Z>M>Y [解析]：在原电池中，活泼金属为负极，发生氧化反应。不活泼金属为正极，发生还原反应。X和Z组成的原电池中，X为负极，其活泼性比Z强；电解池中Y先析出，表明Y2+的氧化能力比Z2+强，则Y单质的还原性比Z弱；同理Y单质的还原性比M强。答案为C （2004，天津理综）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是（） A．a电极是负极 B．b电极的电极反应为：4OH--4e-= O2↑+2H2O C．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置[解析]：负极：2H2-4e- = 4H+正极：O2+2H2O+4e- = 4OH- 答案：B 例8（2005，天津理综）金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：氧化性Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋） A 阳极发生还原反应，其电极反应式：Ni2＋＋2e－＝Ni B 电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C 电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2＋和Zn2＋ D 电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt [解析]：本题为教材上“电解精练铜”知识的迁移。A项阳极应发生氧化反应；C项溶液中阳离子主要为Ni2＋。根据金属原子的还原顺序和金属阳离子的氧化顺序，阳极反应为：Zn-2e－＝Zn2＋、Fe-2e－＝Fe2＋、Ni-2e－＝Ni2＋。Cu、Pt在该条件下不失电子；阴极反应Ni2＋＋2e－＝Ni。Zn2＋、Fe2＋在该条件下不得电子。比较两电极反应，因Fe、Zn、Ni的相对原子质量不等，当两极通过的电量相等时，阳极减少的质量与阴极增加的质量不等。 【沙场点兵】 一、选择题（每小题5分，共50分） 1、某原电池反应的离子方程式为：Fe+2H+=Fe2++H2↑，则下列说法正确的是 [ ] A．HNO3为电解质溶液B．锌为原电池正极C．铁极质量不变D．铜为原电池正极 2、银锌蓄电池是一种高能电池，它的两极材料分别为锌和氧化银，电解质溶液为KOH溶液，放电时它的正、 负两极的电极反应式如下：Zn+2OH--2e=Zn（OH）2 Ag2O+H2O+2e=2Ag+2OH-下列判断正确的是 [ ] A．锌为负极，氧化银为正极；B．锌为正极，氧化银为负极； C．原电池工作时，负极区溶液pH增大；D．原电池反应的化学方程式为：Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag 3、据报道，美国正在研究的锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，它具有容量大等优点，其电池反应 为2Zn + O2=2ZnO，其原料为锌、电解液和空气，则下列叙述正确的是 [ ] A．锌为正极，空气进入负极反应B．负极反应为Zn - 2e === Zn2+ C．正极发生氧化反应D．电解液肯定不是强酸 4、下列说法正确的是 [ ]A．钢铁因含杂质而容易发生电化腐蚀，所以合金都不耐腐蚀 B．原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀 C．钢铁电化腐蚀的两种类型主要区别在于水膜的 pH不同，引起的正极反应不同 D．无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化 5、钢铁在很弱的酸性或中性条件下发生电化学腐蚀时，正极的反应式为： [ ] A．Fe-2e === Fe2+B．2H+ + 2e=== H2↑C．2H2O + O2+4e === 4OH-D．Fe-3e===Fe3+ 6下列关于实验现象的描述不正确 ．．．的是（） A、把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜片表面出现气泡 B、用铜板做电极电解硫酸铜溶液，阴极铜板质量增加 C、把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出现一层铁 D、把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速率回快。 A a X Y 7、右图中x 、y 分别是直流电源的两极,通电后发现a 极板质量增加,b 极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是（ ） 8、电子表中常用微型银－锌电池，电极是Ag 2O 和Zn ，电解液为KOH 溶液，电极反 Zn ＋2OH -－2e -=ZnO ＋H 2O ，Ag 2O ＋H 2O ＋2e -=2Ag ＋OH -，总反应为：Ag 2O ＋Zn ＝2Ag ＋ZnO ，根据上述变化下列判断正确的是[ ]A ．Zn 是负极，Ag 2O 是正极B ．Zn 是正极，Ag 2O 是负极 用石墨作电极分别电解2CuCl 和NaCl 的水溶液，且形成串联电解池，通电一段时间后，下列判断错误的 是（ ） A 、溶液中水的量都不变 B 、两电解池中阳极上产生相同质量的同种物质 C 、原NaCl 溶液质量的减少的量小于2CuCl 溶液 D 、溶液中- OH 都不参加放电反应，pH 值不变 9．下列装置中装的依次是NaCl 、4CuSO 、4NaHSO 、NaOH 的饱和溶液，常温下工作一段时间后，溶液的pH 基本保持不变的是（ ）（温度保持不变） 10、氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镉镍电池。氢镍电池的总反应式是1 2 H NiO(OH)2 +Ni(OH)2。 根据此反应式判断，下列叙述中正确的是： A ．电池放电时，电池负极周围溶液的pH 值不断增大 B ．电池放电时，镍元素被氧化 C ．电池充电时，氢元素被还原 D ．电池放电时，H 2是负极 【锦旗飘扬】 1.（2004，全国卷）电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a ；X 、Y 是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题： （1）若X 、Y 都有是惰性电极，a 是饱和 NaCl 溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴 酚酞试液，则， ①电解池中X极上的电极反应式为。在X极附近观察到的现象是。 ②Y电极上的电极反应式为，检验该电极反应产物的方法是。（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则 ①X电极的材料是，电极反应式为。 ②Y电极的材料是，电极反应式为。 （说明：杂质发生的电极反应不必写出） 【战后小结】 在处理原电池的题目时，一定要抓住总反应式，然后找准正负极，以及电极上的反应，理解了这些，对于原电池的考查如电子的转移，电极反应的书写等等都不会存在太大问题。而在处理电解池，也是一样，若能看到整个总反应方程式，理解电极上的反应就能易如反掌地解题。理解是关键，做题训练思考反思总结是个完善的过程，把握住这些就能自如应对高考电化学考题。 答案 【小试牛刀】 1.A 2.B 3.C 4.B 5.A 6.D 【沙场点兵】 1-5.D, AD,B,C,C 6-10.C A A D D 【锦旗飘扬】 [解析]：正确书写电极反应式要从以下几个环节入手：①分清电极，与电源正极相连的为阳极，与负极相连的为阴极。②剖析溶液，电解质溶液中有哪些阳离子，哪些阴离子，并分类。③注意先后，即离子放电顺序。④书写电极反应式，注意使电子得失守恒。⑤检查，两电极反应式相加要等于总反应式或总反应式减一电极反应式得另一电极反应式。 （1）X电极与电源的负极相连为阴极，则Y为阳极，电极材料又为惰性电极。根据竞争性原则，阳离子放电顺序：H+>Na+，故X极反应式：2H++2e---===H2↑，阴离子放电顺序：Cl--->OH---，故Y极反应式：2Cl---—2e---== Cl2↑。 （2）电解精炼是电解的应用。电解精炼是以粗铜为阳极，纯铜为阴极，CuSO4溶液为电解液。所以X电极的材料为精铜，Y电极的材料为粗铜。根据竞争性原则，Y电极的反应式：Cu—2e---=== Cu2+，阳离子的放电顺序：Cu2+>H+，X电极的反应式：Cu2++2e---== Cu 答案：（1）①2H+ + 2e- = H2↑放出气体，溶液变红②2 Cl - - 2e- = Cl2↑把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。(2)①纯铜Cu2++ 2e- = 2Cu ②粗铜Cu + 2e- = Cu2+ 原电池与电解池比较The final revision was on November 23, 2020 （1）原电池与电解池的区别 （2）可逆原电池的充电过程：可逆原电池的充电过程就是电解。 （3）电极名称：不管是原电池还是电解池，只要发生氧化反应的电极就是阳极，只要发生还原反应的就是阴极。 ①原电池: A.根据组成原电池两极的材料来判断电极。两极材料为活泼性不同的金属时，则活泼 性相对较强的一极为负极，另一极为正极。 由一种金属和另一种非金属（除氢外）作电极时，金属为负极，非金属为正极。 B.根据原电池内两极上发生的反应类型或现象来判定电极。 原电池的负极一般为金属，并且负极总是发生氧化反应： ，故负极表现为渐渐溶解，质量减小。由此可判定，凡在原电池工作过程 中发生氧化反应或质量减少的一极为负极；凡发生还原反应或有物质析出的一极为正极。注意：原电池的电极有两套称谓：负极又可称为阳极，正极又可称为阴极（不要把负极称为阴极；正极称为阳极）。其中正负极一套称谓是对外电路而言，在物理中常用，阴阳极一套称谓是对内电路而言。原电池也是作为电源向用电器提供电能的，所以一般都用外电路的电极名称，称为正负极而不称为阴阳极。 ②电解池: A.电解池是在外电源作用下工作的装置。电解池中与电源负极相连的一极为阴极，阳 离子在该极接受电子被还原；与电源正极相连的一极为阳极，阴离子或电极本身（对电镀而言）在该极失去电子被氧化。 B.电解池（或电镀池）中，根据反应现象可推断出电极名称。凡发生氧化的一极必为阳极，凡发生还原的一极必为阴极。例如用碳棒做两极电解溶液，析出Cu的一极 必为阴极；放出的一极必为阳极。 注意：电解池中，与外电源正极相连的为阳极，与负极相连的为阴极，这一点与原电池的负对阳，正对阴恰恰相反。 ·电解池的电极常称阴阳极，不称正负极。 ·电镀池是一种特殊的电解池，电极名称的判定同电解池。 4．电解过程中水溶液的pH变化 用铂或石墨等惰性电极电解某些物质的水溶液时，溶液的pH往往发生变化，其原因主 要有两个方面。其一为电解时溶液的浓度发生变化，如果溶质是酸或碱，则它们浓度的改 变使其pH也发生变化。其二为析出电解产物时，可能引起水的电离平衡移动，使或相对过剩。一般是自水溶液中析氢气时，消耗，使水的电离平衡向生成的方向移动，使浓度加大，pH上升。若是析出氧气时，则因而消耗了 常用原电池方程式 1．Cu─H2SO4─Zn原电池 正极：2H++ 2e-→ H2↑ 负极：Zn - 2e-→ Zn2+ 总反应式：Zn + 2H+== Zn2++ H2↑ 2．Cu─FeCl3─C原电池 正极：2Fe3++ 2e-→ 2Fe2+ 负极：Cu - 2e- → Cu2+ 总反应式：2Fe3++ Cu == 2Fe2 ++ Cu2+ 3．钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀正极：O2+ 2H2O + 4e-→ 4OH 负极：2Fe - 4e-→ 2Fe2+ 总反应式：2Fe+O2+2H2O==2Fe（OH)24．氢氧燃料电池（中性介质） 正极：O2 + 2H2O + 4e-→ 4OH- 负极：2H2- 4e-→ 4H+ 总反应式：2H2+ O2== 2H2O 5．氢氧燃料电池（酸性介质） 正极：O2+ 4H++ 4e-→ 2H2O 负极：2H2- 4e-→ 4H+ 总反应式：2H2+ O2== 2H2O 6．氢氧燃料电池（碱性介质） 正极：O2 + 2 H2O + 4e- →4OH- 负极：2H2-4e-+ 4OH-→ 4H2O 总反应式：2H2+ O2== 2H2O 7．铅蓄电池（放电） 正极(PbO2) ： PbO2+ 2e- + SO42-+ 4H+ → PbSO4+ 2H2O 负极(Pb) ：Pb- 2e-+ SO42-→ PbSO 总反应式：Pb+PbO2+4H++ 2 SO42-== 2 PbSO4+ 2 H2O 8．Al─NaOH─Mg原电池 正极：6 H2O + 6e- → 3H2↑ +6OH- 负极：2Al - 6e- + 8OH- → 2AlO2-+ 4 H2O 总反应式：2Al+2OH-+2 H2O ==2 AlO2-+ 3 H2↑ 9．CH4燃料电池(碱性介质) 正极：2O2+ 4 H2O + 8e- → 8OH- 负极：CH4-8e- + 10OH- → CO32-+ 7 H2O 总反应式：CH4+ 2O2+ 2OH- == CO32-+ 3 H2O 10．熔融碳酸盐燃料电池 （Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液，CO作燃料）： 正极：O2 + 2CO2+ 4e- → 2CO32-(持续补充CO2气体) 负极：2CO + 2 CO32-- 4e- → 4CO2 总反应式：2CO + O2== 2 CO2 11．银锌纽扣电池(碱性介质) 正极(Ag2O) ：Ag2O + H2O + 2e- → 2Ag + 2OH- 负极(Zn) ：Zn + 2OH- -2e- → ZnO +H2O 总反应式：Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag 原电池和电解池 5 6 考点解说 1．电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生 （1）吸氧腐蚀 负极：Fe－2e-==Fe2+ 正极：O2+4e-+2H2O==4OH- 总式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O （2）析氢腐蚀：CO 2+H2O H2CO3H++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、风吹日晒得Fe2O3。 2．金属的防护 ⑴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。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 3。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。 ②电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+ 正极：2NH4++2e-=2NH3+H2 NH3和H2被Zn2＋、MnO2吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2＋＋4NH3=Zn(NH3)42＋ ⑵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放电 === 充电 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。 ⑶锂电池 ①结构：锂、石墨、固态碘作电解质。 ②电极反应负极：2Li-2e-= 2Li+ 正极：I2 +2e- = 2I-总式：2Li + I2 = 2LiI ⑷A.氢氧燃料电池 ①结构：石墨、石墨、KOH溶液。 ②电极反应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20～50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——放电顺序 ⑴阴极A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。 B.阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表： K+ 原电池与电解池比较 （1）原电池与电解池的区别 （2）可逆原电池的充电过程：可逆原电池的充电过程就是电解。 （3）电极名称：不管是原电池还是电解池，只要发生氧化反应的电极就是阳极，只要发生还原反应的就是阴极。 ①原电池: A.根据组成原电池两极的材料来判断电极。两极材料为活泼性不同的金属时, 则活泼性相对 较强的一极为负极，另一极为正极。 由一种金属和另一种非金属（除氢外）作电极时，金属为负极，非金属为正极。 B.根据原电池内两极上发生的反应类型或现象来判定电极。 原电池的负极一般为金属，并且负极总是发生氧化反应： ，故负极表现为渐渐溶解，质量减小。由此可判定，凡在原电池工作过程中发生氧化反应或质量减少的一极为负极；凡发生还原反应或有物质析出的一极为正极。注意：原电池的电极有两套称谓：负极又可称为阳极，正极又可 称为阴极（不要把负极称为阴极；正极称为阳极）。其中正负极一套称谓是对外电路而言，在物理中常用，阴阳极一套称谓是对内电路而言。原电池也是作为电源向用电器提供电能的，所以一般都用外电路的电极名称，称为正负极而不称为阴阳极。 ②电解池: A. 电解池是在外电源作用下工作的装置。电解池中与电源负极相连的一极为阴极，阳离子在该极接受电子被还原；与电源正极相连的一极为阳极，阴离子或电极本身（对电镀而言）在该极失去电子被氧化。 B. 电解池（或电镀池）中，根据反应现象可推断出电极名称。凡发生氧化的一 极必为阳极，凡发生还原的一极必为阴极。例如用碳棒做两极电解溶液， 析出Cu的一极必为阴极；X匸「府.放出，的一极必为阳极 - -4&胡円门。 注意：电解池中，与外电源正极相连的为阳极，与负极相连的为阴极，这一点与原电池的负对阳，正对阴恰恰相反。 ?电解池的电极常称阴阳极，不称正负极。 ?电镀池是一种特殊的电解池，电极名称的判定同电解池。 4 ?电解过程中水溶液的pH变化 用铂或石墨等惰性电极电解某些物质的水溶液时，溶液的pH往往发生变化，其 原因主要有两个方面。其一为电解时溶液的浓度发生变化，如果溶质是酸或碱，则它们浓度的改变使其pH也发生变化。其二为析出电解产物时，可能引起水的电离平衡移动，使’广或厂相对过剩。一般是自水溶液中析氢气时，消耗，使水的电离平衡向生成厂的方向移动，使；厂浓度加大，pH上升。若是析出氧气时，则因匸尸2A.J - < '而消耗了「一，使水电离平衡向生成方向移动，而使「■+浓度加大，pH下降。这就是电解水溶液时所说的“析氢常伴碱，析氧常伴酸”。用惰性电极电解电解质溶液时的总结 化学专题6 原电池与电解池 [例1] 下列关于铜电极的叙述正确的是 A ．铜锌原电池中铜是正极 B ．用电解法精炼铜时粗铜作阴极 C ．在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极 D ．电解稀硫酸制H 2、O 2时铜作阳极 [解析]本题通过对铜电极的判定，将原电池和电解池综合在一起进行考查，意在从中了 解考生对电能与化学能转变原理的理解。题目有一定的知识跨度，在考查知识的同时，也考 查了考生思维的严密性和整体性。在铜锌原电池中，与铜相比，锌易失去电子，因而锌极是 负极，则铜极是正极，选项A 正确；精炼铜时，需将其中的铜变成铜离子，再在阴极还原 成铜。因而在电解池中粗铜应作为阳极，选项B 错误；在工件上镀铜时，需要将溶液中的 铜离子还原成铜而沉积在工件上。用作向溶液中供给铜离子的通则必须作为阳极，选项C 正确；电解硫酸时，金属铜如果作为阳极，它将以铜离子的形式被溶解而进入电解液，当电 解液内有H +、Cu 2+两种离子共存时，后者将在阴极放电。这样阴极的生成物将是铜而不是 氢气，达不到制氢气和氧气的目的。选项D 不对。 [答案]A 、C [例2]将质量分数为0.052的NaOH 溶液1L （密度为1.06g ·cm -3）用铂电极电解，当溶 [解析]本题考查考生对电解原理的理解。在设计试题时有意提供了某些可应用于速解的 信息，借以考查考生思维的敏捷性。常规解：由题设条件可知，1LNaOH 溶液中含有的溶质 质量为：1000mL ×1.06g ·cm -3×0.052=55.12g ，电解稀硫酸事实上消耗了水，使溶液浓度增 大，停止电解时溶质的质量分数为0.062，停止电解时溶液的质量为：g g 889062 .012.55=。则被电解的水为：1060g-889g=171g 。根据电解水的化学方程式不难算出：在阳极析出的氧气 为：g g 1521816171=?，在阴极析出的氢气为：g g 19182171=?，选项B 正确；非常规解：根据电解NaOH 溶液事实上是电解水这一结论，可看出随着电解的进行，溶液中溶质 的质量分数增加，这样，C 、D 两项应予否定。电解水是阳极析出的是氧气，阴极析出的是 氢气，它们的物质的量之比应为2︰1，前者质量大于后者，只有选项B 符合题意。 [答案]B [例3]将质量相等的铜片和铂片插入硫酸铜溶液中，铜片与电源正极相连，铂片与电源 负极相连，以电流强度1A 通电10min ，然后将电源反接，以电流`强度为2A 继续通电10min 。试回答： （1）铜电极和铂电极质量为横坐标，时间为纵坐标，分别作出铜电极、铂电极的质量和时 间的关系图。 （2）上述过程中发生的现象是：铜电极 ； 原电池和电解池 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。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①电极:两种不同的导体相连； ②电解质溶液:能与电极反应。 ①电源；②电极（惰性或非惰性）； ③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①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)。 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 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错误!Cu＋CｕCｌ２==Cu２＋+2Clˉ阳极Cu－2e- = Cu２+ 个性化辅导讲义 讲义编号 学员编号：年级：高二课时数：学员姓名：辅导科目：化学学科教师： 授课课题电化学基础-原电池、电解池授课时间及时段年月日星期时段：— 教学目标1.理解原电池的工作原理，了解组成原电池的条件 2.掌握电极反应和原电池总反应方程式的书写 3.认识化学能与电能的相互转化 教学内容与过程 1．原电池和电解池的比较： 装置原电池电解池 实例 原理使氧化还原反应中电子作定向移 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①电极：两种不同的导体相连； ②电解质溶液：能与电极反应。 ③能自发的发生氧化还原反应 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 ①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：氧化反应→负极；还原反应→正极。 ⑷根据现象判断：电极溶解→负极；电极重量增加或者有气泡生成→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；阳离子→移向正极。 3.电极反应式的书写： 负极：⑴负极材料本身被氧化： ①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：M-ne-=M n+如：Zn-2e-=Zn2+ 原电池与电解池比较： 二、电池符号图为 Cu - Zn 电池。左池:锌片插在 1mol·dm-3 的ZnSO 4溶液中。右池:铜片插在 1 mol·dm-3的CuSO 4 溶液中。两池 之间倒置的 U 形管叫做盐桥(盐桥是由饱和KCl溶液和琼脂装入U形管中制成)。检流计表明电子从锌片流向铜片。左侧为负极，右侧为正极。 此Cu - Zn 电池可表示如下:(-)Zn | Zn2+(1mol·dm-3)‖Cu2+(1mol·dm-3) | Cu(+)负极: Zn-2e-== Zn2+正极: Cu2++2e-== Cu总反应: Zn+Cu2+== Zn2++ Cu ☆写电池符号应注意事项：?正、负极：(－) 左， (+) 右?界面“|”: 单质与“极棒”写在一起，写在“|”外面。?注明离子浓度(c),气态时用分压(p)，物质状态：固态(s), 液态(l) 等?盐桥: “||” 三、金属腐蚀与防护：1.金属腐蚀：金属(或合金)跟周围接触到的气体(或液体)反应而腐蚀损耗的过程。⑴本质：金属原子失电子而被氧化M –ne- ====M n+(2) 分类：①化学腐蚀：金属与其他物质直接氧化反应金属被氧化(不是电解质溶液)(无电流产生)②电化腐蚀：不纯金属或合金发生原电池反应活泼金属被氧化电解质溶液（有电流产生）⑶钢铁腐蚀： 2.金属腐蚀的防护⑴金属腐蚀的原因：金属本身的组成和结构是锈蚀的根据；外界条件(如：温度、湿度、与金属接触的物质)是促使金属锈蚀的客观因素。 ⑵防护：①改变金属内部组成结构，可以增强金属耐腐蚀的能力。如：不锈钢。②在金属表面覆盖一层保护层，以断绝金属与外界物质接触，达到耐腐蚀的效果。（油脂、油漆、搪瓷、塑料、电镀金属、氧化成致密的氧化膜）③电化学保护法：牺牲阳极阴极保护法、外加电流阴极保护法。 四、电解及其应用 1.电解的原理:使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。电解质在溶解或熔化状态下电离出自由离子，通电时，自由移动的离子定向移动，阳离子移向阴极，在阴极获得电子发生还原反应；阴离子移向阳极，在阳极失去电子发生氧化反应。电解质导电过程就是电解过程。 2.电解反应离子放电顺序(不考虑浓度等其他因素)放电：阳离子得电子而阴离 子失电的过程。上述顺序基本上与金属活动顺序一致，即越活泼的金属，其阳离子越难结合电子，但Fe3+氧化性较强，排在Cu2+之前。⑵阴离子放电顺序 (注明：若阳极材料是金属（除Pt、Au外），电极首先发生氧化反应而进入溶液。)3.电镀：利用电解原理在某些金属表面镀上一层金属或合金的过程，金属叫镀件，薄层镀层。阴极：镀件→待镀金属阳极： 作者：非成败 作品编号：92032155GZ5702241547853215475102 时间：2020.12.13 常见的原电池电极反应式的书写 1、伏打电池：（负极—Zn，正极—Cu，电解液—H2SO4） 负极：Zn–2e－==Zn2+正极：2H++2e－==H2↑ 总反应离子方程式Zn + 2H+ == H2↑+ Zn2+ 2、铁碳电池(析氢腐蚀)：（负极—Fe，正极—C，电解液——酸性) 负极：Fe–2e－==Fe2+正极：2H++2e－==H2↑ 总反应离子方程式Fe+2H+==H2↑+Fe2+ 3、铁碳电池(吸氧腐蚀)：（负极—Fe，正极—C，电解液——中性或碱性) 负极：2Fe–4e－==2Fe2+正极：O2+2H2O+4e－==4- OH 总反应化学方程式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 ；2Fe(OH)3==Fe2O3 +3 H2O (铁锈的生成过程) 4.铝镍电池：（负极—Al，正极—Ni，电解液——NaCl溶液) 负极：4Al–12e－==4Al3+正极：3O2+6H2O+12e－==12- OH 总反应化学方程式：4Al+3O2+6H2O==4Al(OH)3 (海洋灯标电池) 5、铝–空气–海水（负极－－铝，正极－－石墨、铂网等能导电的惰性材料，电解液－－海水） 负极：4Al－12e－==4Al3+ 正极：3O2+6H2O+12e－==12OH－ 总反应式为：4Al+3O2+6H2O===4Al(OH)3（铂网增大与氧气的接触面）(海洋灯标电池) 6、普通锌锰干电池：(负极——Zn，正极——碳棒，电解液——NH4Cl糊状物) 负极：Zn–2e－==Zn2+正极：2MnO2+2NH4++2e－==Mn2O3 +2NH3+H2O 总反应化学方程式：Zn+2NH4Cl+2MnO2=ZnCl2+Mn2O3+2NH3+H2O 7、碱性锌锰干电池：（负极——Zn，正极——碳棒，电解液KOH糊状物） 负极：Zn + 2OH– 2e－== Zn(OH)2正极：2MnO2 + 2H2O + 2e－==2MnO(OH) +2OH－总反应化学方程式：Zn +2MnO2 +2H2O == Zn(OH)2 + MnO(OH) 8、银锌电池：(负极——Zn，正极－－Ag2O，电解液NaOH ) 负极：Zn+2OH－–2e－== ZnO+H2O 正极：Ag2O + H2O + 2e－== 2Ag + 2OH－ 总反应化学方程式：Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag 9、镁铝电池：（负极－－Al，正极－－Mg，电解液KOH） 负极(Al)：2Al + 8OH－＋6e－＝2AlO2－+4H2O 正极(Mg）：6H2O + 6e－＝ 3H2↑+6OH– 龙文教育学科教师辅导讲义 教师：宋亚涛学生：时间年月日时段： 高中化学原电池和电解池 一原电池； 原电池的形成条件 原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应，但区别于一般的氧化还原反应的是，电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的，而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应，电子通过外电路输送到正极上，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流，实现化学能向电能的转化。 从能量转化角度看，原电池是将化学能转化为电能的装置；从化学反应角度看，原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行。 原电池的构成条件有三个： （1）电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等）组成。 （2）两电极必须浸泡在电解质溶液中。 （3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。 只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流，所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外，还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说，化学电源必须是原电池，但原电池不一定都能做化学电池。 形成前提：总反应为自发的氧化还原反应 电极的构成： a.活泼性不同的金属—锌铜原电池，锌作负极，铜作正极； b.金属和非金属（非金属必须能导电）—锌锰干电池，锌作负极，石墨作正极； c.金属与化合物—铅蓄电池，铅板作负极，二氧化铅作正极； d.惰性电极—氢氧燃料电池，电极均为铂。 电解液的选择：电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。 原电池正负极判断： 负极发生氧化反应，失去电子；正极发生还原反应，得到电子。 电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极 电极反应方程式的书写 负极：活泼金属失电子，看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存，则进行进一步的反应。例：甲烷燃料电池中，电解液为KOH，负极甲烷失8个电子生成CO2和H2O，但CO2不能与OH-共存，要进一步反应生成碳酸根。 原电池和电解池知识点归纳(总4页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除 一．原电池和电解池的比较： 二．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：氧化反应→负极；还原反应→正极。 ⑷根据现象判断：电极溶解→负极；电极重量增加或者有气泡生成→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。 三．电极反应式的书写： *注意点： 1.弱电解质、气体、难溶物不拆分，其余以离子符号表示； 2.注意电解质溶液对正负极的影响； 3.遵守电荷守恒、原子守恒，通过添加H+ 、OH- 、H 2 O 来配平 1.负极：⑴负极材料本身被氧化： ①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单 的：M-n e-=M n+如：Zn-2 e-=Zn2+ ②如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中： 如铅蓄电池，Pb+SO 42--2e-=PbSO 4 ⑵负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式， 如燃料电池CH 4-O 2 (C作电极)电解液为KOH：负极：CH 4 +10OH-8 e-=C0 3 2- +7H 2 O 2.正极：⑴当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应， H 2SO 4 电解质，如2H++2e=H 2 CuSO 4 电解质： Cu2++2e= Cu ⑵当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的O 2 反正还原反应 ①当电解液为中性或者碱性时，H 2 O参加反应，且产物必为OH-, 如氢氧燃料电池（KOH电解质）O 2+2H 2 O+4e=4OH- ②当电解液为酸性时，H+参加反应，产物为H 2 O 如氢氧燃料电池（KOH电解质） O 2+4O 2 +4e=2H 2 O 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。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①电极：两种不同的导体相连； ②电解质溶液：能与电极反应。 ③能自发的发生氧化还原反应 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-=H 2 ↑（还原反应） 阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反 应） 阳极：2Cl--2e-=Cl 2 ↑ （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①抗金属的电化腐蚀—牺牲阳极 的阴极保护法； 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）。 原电池和电解池知识点 原电池和电解池 1．原电池和电解池的比较: 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：氧化反应→负极； 还原反应→正极。 ⑷根据现象判断：电极溶解→负极; 电极重量增加或者有气泡生成→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电极反应式的书写： 负极：⑴负极材料本身被氧化： ①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：M —n e —=M n+ 如：Zn-2 e —=Zn 2+ ②如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中： 如铅蓄电池，Pb+SO 42--2e -=PbSO 4 ⑵负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式， 如燃料电池CH 4—O 2（C 作电极)电解液为KOH ：负极：CH 4+10OH-8 e -=C032— +7H 2O 正极：⑴当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应, H2SO4电解质，如2H + +2e=H 2 CuSO 4电解质: Cu 2++2e= Cu ⑵当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的O 2反正还原反应 ① 当电解液为中性或者碱性时，H 2O 比参加反应,且产物必为OH — ， 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.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 ①电极：两种不同的导体相连； ②电解质溶液：能与电极反应。 ③能自发的发生氧化还原反应 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 —=Zn 2+ （氧化反应) 正极：2H ++2e —=H 2↑（还原反应） 阴极:Cu 2+ +2e — = Cu （还原反应) 阳极：2Cl -—2e -=Cl 2↑ （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 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）。 常用原电池方程式1．Cu─H2SO4─Zn原电池 正极：2H++ 2e-→ H2↑ 负极：Zn - 2e-→ Zn2+ 总反应式：Zn + 2H+== Zn2++ H2↑ 2．Cu─FeCl3─C原电池 正极：2Fe3++ 2e-→ 2Fe2+ 负极：Cu - 2e- → Cu2+ 总反应式：2Fe3++ Cu == 2Fe2 ++ Cu2+ 3．钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀正极：O2+ 2H2O + 4e-→ 4OH 负极：2Fe - 4e-→ 2Fe2+ 总反应式：2Fe+O2+2H2O==2Fe（OH)24．氢氧燃料电池（中性介质） 正极：O2 + 2H2O + 4e-→ 4OH- 负极：2H2- 4e-→ 4H+ 总反应式：2H2+ O2== 2H2O 5．氢氧燃料电池（酸性介质） 正极：O2+ 4H++ 4e-→ 2H2O 负极：2H2- 4e-→ 4H+ 总反应式：2H2+ O2== 2H2O 6．氢氧燃料电池（碱性介质） 正极：O2 + 2 H2O + 4e- →4OH- 负极：2H2-4e-+ 4OH-→ 4H2O 总反应式：2H2+ O2== 2H2O 7．铅蓄电池（放电） 正极(PbO2) ： PbO2+ 2e- + SO42-+ 4H+ → PbSO4+ 2H2O 负极(Pb) ：Pb- 2e-+ SO42-→ PbSO 总反应式：Pb+PbO2+4H++ 2 SO42-== 2 PbSO4+ 2 H2O 8．Al─NaOH─Mg原电池 正极：6 H2O + 6e- → 3H2↑ +6OH- 负极：2Al - 6e- + 8OH- → 2AlO2-+ 4 H2O 总反应式：2Al+2OH-+2 H2O ==2 AlO2-+ 3 H2↑ 9．CH4燃料电池(碱性介质) 正极：2O2+ 4 H2O + 8e- → 8OH- 负极：CH4-8e- + 10OH- → CO32-+ 7 H2O 总反应式：CH4+ 2O2+ 2OH- == CO32-+ 3 H2O 10．熔融碳酸盐燃料电池 （Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液，CO作燃料）： 正极：O2 + 2CO2+ 4e- → 2CO32-(持续补充CO2气体) 负极：2CO + 2 CO32-- 4e- → 4CO2 总反应式：2CO + O2== 2 CO2 11．银锌纽扣电池(碱性介质) 正极(Ag2O) ：Ag2O + H2O + 2e- → 2Ag + 2OH- 负极(Zn) ：Zn + 2OH- -2e- → ZnO +H2O 总反应式：Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag 电解池和原电池（讲义） 一、知识点睛 1. 酸碱盐溶液的电解规律（以惰性电极为例） 計、Ca 比 Na*. ....... H*、Ci?*, Fe 現 Ag* ---------------- 放电顺序由难到易 ------------------ > F\ so/ .... 0H\ cn Bf 、I\ 萨 电解电解质型：如电解CuCh 溶液、HC1溶液 阳极反应式： ______________ ,阴极反应式： ____________ O 总反应式： ___________________________________ O 电解后溶液浓度将 ________ ,若要恢复原浓度，只需加 入一定量的 _______ 即可。 电解水型：如电解Na2SO->溶液、H2SO4溶液、NaOH 溶 液阳极反应式： ____________ ,阴极反应式： ____________ O 总反应式： ___________________________________ O 电解后溶液浓度将 ________ ,若要恢复原浓度，只需加 入一定量的 _______ 即可。 放氢生碱型：如电解NaCl 溶液 阳极反应式： _____________ ，阴极反应式： _________ ° 总反应式： ___________________________________ O 电解后原电解质浓度将 ________ , pH ______ ,若要恢复 原来的组成和浓度，需通入一定量的 _________________ 。 放氧生酸型：如电解CuSO4溶液、AgNO3溶液 阳极反应式： ，阴极反应式： 总反应式： ________________________ 电解后原电解质浓度将 ________ , pH 原来的组成和浓度，需加入一定量_ 2. 电池类型的判断 <1）单池装置判断： ① 若磁咖爲则为 ________ ② 若有夕脱删，则为 ____ (1) + — e -Cu 了还原皮应 Zn - 阳极 -阴极 高中化学原电池和电解池 原电池和电解池 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。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①电极：两种不同的导体相连； 。 ②电解质溶液：能与电极反应。 ①电源；②电极（惰性或非惰性）； ③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①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）。 — 一原电池 （一）原电池的形成条件 原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应，但区别于一般的氧化还原反应的是，电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰 撞完成的，而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应，电子通过外电路输送到正极上，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流，实现化学能向电能的转化。 从能量转化角度看，原电池是将化学能转化为电能的装置；从化学反应角度看，原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行。 原电池的构成条件有三个： （1）电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等）组成。 （2）两电极必须浸泡在电解质溶液中。 （3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。 、 只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流，所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外，还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说，化学电源必须是原电池，但原电池不一定都能做化学电池。 形成前提：总反应为自发的氧化还原反应 电极的构成： a.活泼性不同的金属—锌铜原电池，锌作负极，铜作正极； b.金属和非金属（非金属必须能导电）—锌锰干电池，锌作负极，石墨作正极； c.金属与化合物—铅蓄电池，铅板作负极，二氧化铅作正极； d.惰性电极—氢氧燃料电池，电极均为铂。 电解液的选择：电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。 原电池正负极判断： 负极发生氧化反应，失去电子；正极发生还原反应，得到电子。 电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极 。 （二）电极反应方程式的书写 负极：活泼金属失电子，看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存，则进行进一步的反应。例：甲烷 燃料电池中，电解液为KOH，负极甲烷失8个电子生成CO2和H2O，但CO2不能与OHˉ共存，要进一步反应生成碳酸根。 正极：①当负极材料能与电解液直接反应时，溶液中的阳离子得电子。例：锌铜原电池中，电解液为HCl，正极H+得电子生成H2。 原电池和电解池知识点 （2014·浙江理综化学卷，T11）镍氢电池（NiMH）目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2 + M = NiOOH + MH。已知：6NiOOH + NH3 + H2O + OH－=6 Ni(OH)2 + NO2－ 下列说法正确的是 A．NiMH 电池放电过程中，正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移 C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e－= MH + OH－，H2O中的H被M还原D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液 【答案】A 【解析】NiMH 电池放电过程中，NiOOH 和H2O得到电子，故正极的电极反应式为：NiOOH + H2O + e－= Ni(OH)2 + OH－，A正确；充电过程中阴离子向阳极移动，OH-离子从阴极向阳极迁移，B错误；充电过程中阴极的电极反应式：H2O + M + e－= MH + OH-,H2O中的一 个H原子得到电子被M还原，C错误；根据已知NiMH可以和氨水反应，故不能用于氨水作为电解质溶液，D错误。 （2014·天津理综化学卷，T6）已知： 锂离子电池的总反应为Li x C＋Li1－x CoO2 C＋LiCoO2 锂硫电池的总反应2Li＋S Li2S 有关上述两种电池说法正确的是() A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移 B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应 C．理论上两种电池的比能量相同 D．下图表示用锂离子电池给锂硫电池充电 【答案】B 【解析】A、电池工作时，阳离子(Li＋)向正极迁移，A项错误；B、锂硫电池充电时，锂电极上发生Li＋得电子生成Li的还原反应，B项正确；C、两种电池负极材料不同，故理论上两种电池的比能量不相同，C项错误；D、根据电池总反应知，生成碳的反应是氧化反应，因此碳电极作电池的负极，而锂硫电池中单质锂作电池的负极，给电池充电时，电池负极应接电源负极，即锂硫电池的锂电极应与锂离子电池的碳电极相连，D项错误。 （2014·全国大纲版理综化学卷，T9）右图是在航天用高压氢镍电池基础上发展起来的一种金属氢化物镍电池(MH－Ni电池)。下列有关说法不正确的是 A．放电时正极反应为：NiOOH＋H2O＋e－→Ni(OH)2＋OH－ B．电池的电解液可为KOH溶液 C．充电时负极反应为：MH＋OH－→M＋H2O＋e－ D．MH是一类储氢材料，其氢密度越大，电池的能量密度越高 【答案】C原电池与电解池比较
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