高一化学原电池和电解池

一、原电池、电解池与电镀池的比较
原电池 电解池 电镀池
定义
应用电解原理在金 将化学能转化为 将 电 能 转 化 为 属表面镀上一层其 电能的装置 化学能的装置 他金属的装置 ①相互连接、活 泼性不同的金属 (其中一种可以 是能导电的非金 属)作电极材料 ②电解质溶液 ③两电极与电解 质溶液接触构成 ①两电极材料 (活性可以相同) 连接直流电源 ②电解质溶液 ③两电极与电 解质溶液接触 构成通路 ①镀层金属接电源 正极，待镀金属接 电源负极 ②电镀液必须含有 镀层金属离子(电 镀过程浓度不变)
2H2↑＋ 变大 不变
加水
续表
类型 物质种类 举例 电解方程式 pH变 恢复 化
不活泼金 2CuSO4＋2H2O 属含氧酸 CuSO4 2Cu＋O2↑＋2H2SO4(放 变小 盐 氧生酸) 电 解 质 和 水 都 参与 2NaCl＋2H2O 活泼金属 电解 2NaOH＋H2↑＋ 变大 NaCl 无氧酸盐 Cl2↑(放氢生碱)
条件
原电池 负极：较活泼的金属 (电子流出) 电极 正极：较不活泼的金 属(或 能导 电的非 金 属)(电子流入)
电解池
电镀池
续表
阳极：与电源 正极相连的电 阳极：必须是镀层金 极 属 阴极：与电源 阴极：镀件 负极相连的电 极
阳极：金属电极失电 负极：失电子发生氧 阳 极 ： 失 电 子 子(溶解) 电极 化反应 发生氧化反应 阴 极 ： 电 镀 液 中 阳 离 反应 正极：得电子发生还 阴 极 ： 得 电 子 子得电子(在电镀条件 原反应 发生还原反应 下，水电离产生的H ＋ 或OH－一般不放电) 电子 负极→正极(经导线) 流向 电源负极→阴 极(经导线) 同电解池 电源正极←阳 极(经导线)
二、构成原电池的两个注意事项
1．原电池构成前提：某一电极(负极)必
须能与电解质溶液中的某种成分反应(负极被
氧化)，即能发生自发的氧化还原反应。
2．很活泼的金属单质不可做原电池的负 极，如K、Na、Ca等。
三、原电池的正负极的判断方法
原电池有两个电极，一个是负极，一
个是正极，判断负极和正极的方法有： 1．由组成原电池的两极材料判断： 一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的 金属或能导电的非金属为正极。
3．电冶金
电解是最强有力的氧化还原手段，所以电解法是
冶炼金属的一种重要的方法，特别是对于冶炼像钠、
钙、镁、铝这样活泼的金属。 如电解熔融的NaCl就是冶炼金属钠的方法： 首先，NaCl在高温下熔融，发生电离： NaCl=Na＋＋Cl－
通直流电后：
阴极：2Na＋＋2e－=2Na 阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑
此燃料电池用的是固体电解
质，因此不会生成OH－。
D
电解的原理与应用 下列描述中，不符合生产实际的是( A ) A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极
C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极
D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极
电解熔融的氧化铝制取金属铝，若用铁
作阳极，则铁会被氧化。
2 . 固 体氧 化 物燃料 电池是 由美国 西屋
(Westing－house)公司研制开发的，它以固体氧
化锆－氧化钇为电解质，这种固体电解质在高
温下允许氧离子(O 2－ )在其间通过。该电池的
工作原理如下图所示，其中多孔电极a、b均不 参与电极反应。下列判断正确的是( )
A．O2放电的a极为电池的负极 B．H2放电的b极为电池的正极 C．a极对应的电极反应为：O2＋2H2O＋4e－=4OH－ D．该电池的总反应方程式为：2H2＋O2=2H2O
(4)总的反应式是否满足质量守恒、得失
电子守恒、电荷守恒；
(5)电极反应式常用“=”，不用“→”。
电极反应式中若有气体生成，需加“↑”。 原电池的总反应式：一般把正极和负极的电 极反应式相加而得。若电解质为弱电解质， 在相加时应把离子改为相应的弱电解质。
五、原电池的应用 1．制作多种电池。如：干电池、充电
4.电解质溶液的电解规律
类型 物质种类
无氧酸
举例
HCl
电解方程式
2HCl Cl2↑ CuCl2 Cl2↑ H2↑＋
pH变化 恢复
变大 HCl
电解 质本 身 电 不活泼金属 CuCl2 解 无氧酸盐 含氧酸
Cu＋
不变 变小
CuCl
2
H2SO4
水 电 强碱 NaOH 2H2O O2↑ 解 活 泼 金 属 含 Na 2 SO 氧酸盐 4
区别 腐蚀过程无电流产生 金属被腐蚀
有电流产生
较活泼金属被腐蚀
析氢腐蚀 条Байду номын сангаас 金属在酸性较强的溶液中
吸氧腐蚀 金属在中性或酸性很弱的溶液 中
负极(Fe)：Fe－2e－=Fe2＋ 负极(Fe)：2Fe－4e－=2Fe2＋ 电 极 反 正 极 ( C ) ： 2 H ＋ ＋ 2 e － 正极(C)：O2＋2H2O＋4e－ 应 =4OH－ =H2↑ 发 生 情 相对较少，腐蚀速率一般 非常普遍，腐蚀速率一般较慢 况 较快 联系 两种腐蚀常相继发生，吸氧腐蚀为主
总反应：2H2＋O2=2H2O
书写规律： (1)明确电池的负极反应物是电极本身还
是其他物质、反应产物及化合价的变化；
(2)确定电池的正极反应物是电解质溶液
中的离子，还是其他物质(如溶有或通入的氧
气)； (3)判断是否存在特定的条件(如介质中的 粒子H＋、OH－、非放电物质参加反应)，进而 推断电解质溶液的酸碱性的变化；
装上锌块，锌为负极，铁为正极，铁被保护。
(2)外加电流的阴极保护法。
阳极：惰性电极 阴极：被保护的钢铁设备 通电后电子被强制流向被保护的钢铁设 备，起抑制钢铁失去电子的作用。
八、电解池电极放电规律
1．阳离子在电极上得到电子和阴离子在
电极上失去电子的过程叫放电。离子的放电 能力取决于离子的本性，也与离子的浓度大 小和电极材料有关。 2．电解时所用的电极分为两大类：一类
引起重视。对电极反应、电池反应的表达方式， 及其反应过程中的电子得失、pH变化等要予以 充分地关注和复习。 A
1.一种新型的燃料电池，它以多孔镍板为电极 插入KOH溶液中，然后分别向两极通入乙烷和氧气， 其总反应为：2C2H6＋7O2＋8KOH=4K2CO3＋ 10H2O，有关此电池的推断正确的是( C ) A．负极反应为14H2O＋7O2＋28e－=28OH－ B．放电一段时间后，负极周围的pH升高 C．每消耗1 mol C2H6，则电路上转移的电子为 14 mol D．放电过程中KOH的物质的量浓度不变 燃料电池，O2都在正极发生反应。
2．根据原电池外电路的电流方向或
电子流方向判断：电流是由正极流向负极；
电子流动方向是由负极流向正极。
3．根据原电池内电解质溶液离子的定
向流动方向判断：在原电池的电解质溶液内，
阳离子移向的电极是正极，阴离子移向的电
极为负极。 4．根据原电池两极发生的变化判断：原 电池的负极总是失电子发生氧化反应，正极 总是得电子发生还原反应。
1.把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氯化铁的 三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后， 析出钾、镁、铁的物质的量之比为( D )
A．1∶2∶3
C．6∶3∶1
B．3∶2∶1
D．6∶3∶2
物质的量相等的钾、镁、铁，失 电子数之比为1∶2∶3。所以得电子数相等
时，析出钾、镁、铁的物质的量之比为
6∶3∶2。
为惰性电极，只起导体作用，并不参与反应
(如不活泼金属Pt和非金属石墨)。另一类为
活性电极，电解时电极能参与反应。
3．惰性电极阴阳离子的放电顺序 ①阴极上，阳离子的放电顺序为： K＋<Ca2＋<Na＋<Mg2＋<Al3＋<Mn2＋<Zn2＋<Fe2＋ <Sn2＋<Pb2＋<H＋<Cu2＋<Fe3＋<Hg2＋<Ag＋ ②阳极上，阴离子的放电顺序为：F－<含氧 酸根<OH－<Cl－<Br－<I－<S2－
四、原电池的电极反应式和总反应式的书写
例如：铜、锌和稀H2SO4组成的原电池：
负极(Zn片)：Zn－2e－=Zn2＋(氧化反应)；
正极(Cu片)：2H＋＋2e－=H2↑(还原反应)；
总反应：Zn＋2H＋=Zn2＋＋H2↑
例如：燃料电池，如氢氧燃料电池
负极：H2＋2OH－－2e－=2H2O
正极：2H2O＋O2＋4e－=4OH－
根据题目信息对燃料电池的分析
某碱性燃料电池装置中盛有
KOH浓溶液，正极均通入O2，电极反应则为O2＋
4e－＋2H2O=4OH－；若在负极分别通入下列可燃 性气体：①CH 4 、②H 2 S、③C 2 H 4 ，都能实现把 化学能转变为电能。(NA为阿伏加德罗常数)下列 说法不正确的是( )
A．分别通入这三种气体，放电一段时间后， 溶液的pH都变大
2H2S＋3O2＋4OH－=2
3O2＋4OH－=
＋4H2O；C2H4＋
＋4H2O。三个电池都消耗 ＋7H2O可知
OH — ，溶液的pH都变小，所以A错误；由电 极反应CH4－8e－＋10OH－= 道1 mol CH4完全反应共失去8 NA电子，所以
B正确。
本题是考查学生对原电池原理的应用，燃
料电池近年来经常出现在高考试题中，望考生
B．若在负极上通入1 mol CH4，完全反应共失
去8 NA个电子
C．若在负极上通入C2H4气体，则电池的总反
应为C2H4＋3O2＋4OH－= H2S－6e－＋8OH－= ＋4H2O ＋5H2O
D．若在负极上通入H 2 S气体，则电极反应为：
三种气体构成的电池总反应
分别为：CH4＋2O2＋2OH－= ＋3H2O；