电化学基础知识点(大全)
电化学知识点总结

电化学知识点总结一、电化学基础1. 电化学的基本概念电化学是研究电化学反应的科学,它涉及到电流和电势的关系,以及在电化学反应中的能量转换和催化作用。
电化学反应通常发生在电极上,电化学反应的方向与电流的流动方向相反。
2. 电化学的基本原理电化学的基本原理包括电极反应、电解、电荷传递和能量转换等。
在电池中,通过氧化还原反应产生的电能被转化为化学能,进而转化为电能,从而产生电流。
3. 电化学的基本参数电化学的基本参数包括电压、电流、电解、电极电势、电导率、离子迁移速率等。
这些参数是电化学研究的基础,也是电化学应用的基本原理。
二、电化学反应1. 电化学反应的基本类型电化学反应包括氧化还原反应、电解反应、电化学合成反应等。
氧化还原反应是电化学反应中最常见的一种,它涉及到电子的转移,产生电压和电流。
电解反应是电化学反应中电流通过电解质溶液时发生的反应,通常涉及到离子的迁移和溶液中的化学反应。
电化学合成反应是指利用电能进行化学合成反应,通常包括电极合成和电解合成两种方式。
2. 电化学反应的热力学和动力学电化学反应的热力学和动力学是电化学研究的重要内容。
热力学研究电化学反应的热能转化和热能产生的条件,动力学研究电化学反应的速率和电化学动力学理论。
三、电化学动力学1. 电化学反应速率电化学反应速率是指单位时间内电化学反应所产生的物质的变化量。
电化学反应速率与电流和电压密切相关,它是电化学反应动力学研究的关键之一。
2. 催化作用催化作用是指通过催化剂来提高电化学反应速率的现象。
催化剂可以降低反应的活化能,提高反应速率,通常在电化学反应中有着重要的应用。
3. 双电层理论双电层是电极表面和电解质溶液之间的一个电荷层,它对电化学反应速率有着重要的影响。
双电层理论是电化学研究的重要理论之一,它涉及到电极和电解质溶液中的电位差和电荷分布。
4. 交换电流交换电流是指在电化学反应中与电流方向相反的电流,它是电化学反应速率的一个重要参数,也是电化学动力学研究的重要内容。
电化学原理知识点

电化学原理第一章 绪论两类导体: 第一类导体:凡是依靠物体内部自由电子的定向运动而导电的物体,即载流子为自由电子(或空穴)的导体,叫做电子导体,也称第一类导体。
第二类导体:凡是依靠物体内的离子运动而导电的导体叫做离子导体,也称第二类导体。
三个电化学体系:原电池:由外电源提供电能,使电流通过电极,在电极上发生电极反应的装置。
电解池:将电能转化为化学能的电化学体系叫电解电池或电解池。
腐蚀电池:只能导致金属材料破坏而不能对外界做有用功的短路原电池。
阳极:发生氧化反应的电极 原电池(-)电解池(+) 阴极:发生还原反应的电极 原电池(+)电解池(-) 电解质分类:定义:溶于溶剂或熔化时形成离子,从而具有导电能力的物质。
分类:1.弱电解质与强电解质—根据电离程度2.缔合式与非缔合式—根据离子在溶液中存在的形态3.可能电解质与真实电解质—根据键合类型 水化数:水化膜中包含的水分子数。
水化膜:离子与水分子相互作用改变了定向取向的水分子性质,受这种相互作用的水分子层称为水化膜。
可分为原水化膜与二级水化膜。
活度与活度系数: 活度:即“有效浓度”。
活度系数:活度与浓度的比值,反映了粒子间相互作用所引起的真实溶液与理想溶液的偏差。
规定:活度等于1的状态为标准态。
对于固态、液态物质和溶剂,这一标准态就是它们的纯物质状态,即规定纯物质的活度等于1。
离子强度I :离子强度定律:在稀溶液范围内,电解质活度与离子强度之间的关系为: 注:上式当溶液浓度小于0.01mol ·dm-3 时才有效。
电导:量度导体导电能力大小的物理量,其值为电阻的倒数。
符号为G ,单位为S ( 1S =1/Ω)。
影响溶液电导的主要因素:(1)离子数量;(2)离子运动速度。
当量电导(率):在两个相距为单位长度的平行板电极之间,放置含有1 克当量电解质的溶液时,溶液所具有的电导称为当量电导,单位为Ω-1 ·cm2·eq-1。
电化学基础知识点总结归纳

电化学基础知识点总结归纳原电池1、概念:化学能转化为电能的装置叫做原电池。
2、组成条件:①两个活泼性不同的电极;②电解质溶液;③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路;3、电子流向:外电路:负极——导线——正极内电路:盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液,盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。
4、电极反应:以锌铜原电池为例:负极:氧化反应:Zn-2e=Zn2+(较活泼金属)正极:还原反应:2H++2e=H2↑(较不活泼金属)总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑5、正、负极的判断:(1)从电极材料:一般较活泼金属为负极;或金属为负极,非金属为正极;(2)从电子的流动方向负极流入正极;(3)从电流方向正极流入负极;(4)根据电解质溶液内离子的移动方向阳离子流向正极,阴离子流向负极;(5)根据实验现象①溶解的一极为负极;②增重或有气泡一极为正极电解池1、把电能转化为化学能的装置,也叫电解槽。
2、电解:电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程。
3、放电:当离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化还原反应的过程。
4、电子流向:(电源)负极—(电解池)阴极—(离子定向运动)电解质溶液—(电解池)阳极—(电源)正极金属的腐蚀1、定义:金属的腐蚀是指金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。
2、分类:由于金属接触的介质不同,发生腐蚀的情况也不同,一般可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
①化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生反应而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。
化学腐蚀过程中发生的化学反应是普通的氧化还原反应,而不是原电池反应,无电流产生。
②电化学腐蚀: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,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。
3、电化学腐蚀电化学腐蚀,实际上是由大量的微小的电池构成微电池群自发放电的结果。
①析氢腐蚀钢铁在潮湿的空气中表面会形成一薄层水膜,在钢铁表面形成了一层电解质溶液的薄膜,与钢铁里的铁和少量的碳恰好形成了原电池。
电化学基础知识归纳

电化学基础知识一、原电池:将化学能转化为电能的装置。
(一)原电池组成与原理:1、组成条件:①活动性不同的两个电极(常见为金属或石墨); ②将电极插入电解质溶液中; ③两电极间形成闭合电路(两电极接触或导线连接);④能自发发生氧化还原反应。
2、电极名称:负极:较活泼的金属(电子流出的一极);正极:较不活泼的金属或能导电的非金属(电子流入的一极)。
3、电极反应特点:负极:氧化反应,失电子; 正极:还原反应,得电子。
4、电子流向:由负极经外电路沿导线流向正极。
注意:电子流向与电流的方向相反。
例如:右图原电池装置,电解质溶液为硫酸铜溶液。
负极Zn :Zn-2e -=Zn 2+ ; 正极Cu :Cu 2+ +2e -=Cu (硫酸铜溶液) 总反应:Cu 2+ +Zn =Cu +Zn 2+盐桥作用:盐桥是装有含KCl 饱和溶液的琼脂溶胶的U 形管,管内溶液的离子可以在其中自由移动。
即提供离子迁移通路,形成闭合电路。
(盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢?左烧杯里Zn 电极失电子成为Zn 2+ 进入溶液中,使得ZnSO 4溶液带正电荷,而右烧杯里Cu 2+ 得电子生成Cu ,由于Cu 2+ 减少,使得CuSO 4溶液带负电荷。
为了使两边烧杯里溶液仍然保持电中性,盐桥中的Cl -向ZnSO 4 溶液迁移,而盐桥中的K + 向CuSO 4 溶液迁移,因此盐桥起了形成闭合电路的作用。
) 拓展:海洋电池:我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池。
海洋电池是以铝合金为负极,网状金属Pt 为正极,海水为电解质溶液,它靠海水中的溶解氧与铝反应源源不断地产生电能。
电极反应式:负极(Al ):Al -3e -=Al 3+ 正极(Pt ):O 2+2H 2O +4e -=4 OH - 总反应方程式:4Al +3O 2+6H 2O =4Al(OH)3(二)分别写出CH4燃料电池在以下环境里,正极、负极反应式、总反应方程式。
1、CH4、O2,以H2SO4溶液为电解质环境;2、CH4、O2,以NaOH溶液为电解质环境;3、CH4、O2,,以固体氧化物为电解质(能传递O2-);二、电解池:把电能转化为化学能的装置。
电化学基础知识点总结

电化学基础知识点总结电化学是研究电荷转移与电化学反应的科学,是化学和物理学的交叉学科之一。
电化学研究了电流、电势和电解质溶液中物质转化的关系,以及在电化学反应中发生的化学变化。
本文将总结电化学的基础知识点,包括电解质、电动势、电解和电极反应等。
1. 电解质电解质是能够在溶液中或熔融态中形成离子的物质。
根据电离程度的不同,电解质可以分为强电解质和弱电解质。
强电解质在溶液中可以完全电离,生成溶液中的离子;而弱电解质只有部分电离。
电解质在电解过程中,正离子向阴极移动,负离子向阳极移动,完成电荷转移。
2. 电解电解是指通过电流而使电解质溶液中的正负离子移动,并发生化学变化的过程。
在电解中,电解质溶液中的阳离子在电解过程中被电子还原,而阴离子在电解过程中被电子氧化,形成新的物质。
电解可以通过直流电源或交流电源实现。
3. 电动势电动势是测量电池或电解池产生的电压的物理量。
电动势可以通过两种方式测量:开路电动势和闭路电动势。
在开路电动势的情况下,没有电流通过电池或电解池,只有电压存在。
而在闭路电动势的情况下,电流通过电池或电解池,同时也存在电压。
4. 极化极化是指电极表面被电解质溶液中的离子簇覆或吸附后,电极的电位发生变化的现象。
极化可以分为两种类型:浓度极化和电化学极化。
浓度极化是由于离子在电极和溶液之间的扩散速度不同而引起的,可以通过搅拌溶液或增大电解质浓度来减小。
电化学极化是由于电极表面发生电化学反应而引起的,可以通过增大电流密度或减小电极表面活性来减小。
5. 电极反应电极反应是在电化学反应中发生在电极上的化学反应。
在电解中,阳极是发生氧化反应的地方,而阴极是发生还原反应的地方。
电极反应的速率受到电解质浓度、电位差和电极表面活性的影响。
6. 法拉第定律法拉第定律描述了在电化学反应中电荷转移的关系。
法拉第第一定律表明,在电化学反应中,电荷的传输量与电离产生的物质的物质的量成正比。
法拉第第二定律则描述了电化学反应中电流与反应速率之间的关系。
第四章电化学基础知识点归纳

第四章电化学基础知识点归纳第四章电化学基础知识点归纳电化学是研究电和化学之间关系的分支学科,主要研究电能和化学变化之间的相互转化规律。
本章主要介绍了电化学基础知识点,包括电化学的基本概念、电池反应、电解反应以及其相关的电解池和电极。
一、电化学的基本概念1. 电化学:研究电和化学之间相互关系的学科。
2. 电解:用电能使电解质溶液或熔融物发生化学变化的过程。
3. 电解质:能在溶液中产生离子的化合物。
4. 电解池:由电解质、电极和电解物质组成的装置。
5. 电极:用来与溶液接触,传递电荷的导体。
二、电池反应1. 电池:将化学能转化为电能的装置。
由正极、负极、电解质和导电体组成。
2. 电池反应:电池工作时在正负极上发生的化学反应。
3. 氧化还原反应:电池反应中常见的反应类型,在正极发生氧化反应,负极发生还原反应。
4. 电池电势:电池正极和负极之间的电位差。
5. 电动势:电池正极和负极之间的最大电势差。
三、电解反应1. 电解:用电流使电解质发生化学变化的过程。
2. 导电质:在电解质中起导电作用的物质。
3. 离子:在溶液中能自由移动的带电粒子。
4. 阳离子:带正电荷的离子。
5. 阴离子:带负电荷的离子。
6. 电解池:由电解质溶液、电解质和电极组成的装置。
7. 电解程度:电解质中离子的溶解程度。
8. 法拉第定律:描述了电解过程中,电流量与电化学当量的关系。
四、电解池和电极1. 电解槽:承载电解液和电极的容器。
2. 阳极:电解池中的电流从电解液流入的电极,发生氧化反应。
3. 阴极:电解池中的电流从电解液流出的电极,发生还原反应。
4. 阳极反应:电解池中阳极上发生的氧化反应。
5. 阴极反应:电解池中阴极上发生的还原反应。
6. 电极反应速度:电极上反应的速度。
7. 电极反应中间体:反应过程中形成的中间物质。
电化学是现代科学和工程领域中的重要分支,广泛应用于电池、电解、蓄电池、电解涂层、电化学合成等领域。
了解电化学的基础知识,有助于我们更好地理解和应用电化学原理。
化学专题复习:电化学基础(完整版)

高考化学专题复习:电化学基础要点一原电池、电解池、电镀池的比较原电池电解池电镀池定义将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置。
一种特殊的电解池装置举例形成条件①活动性不同的两电极(连接)②电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)③形成闭合回路①两电极接直流电源②两电极插人电解质溶液③形成闭合回路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的离子电极名称负极:较活泼金属;正极:较不活泼金属(或能导电的非金属等)阳极:电源正极相连的电极阴极:电源负极相连的电极阳极:镀层金属;阴极:镀件电子流向负极正极电源负极阴极电源正极阳极电源负极阴极电源正极阳极IV FeZn III I II FeZn 电 极 反 应 负极(氧化反应):金属原子失电子;正极(还原反应):溶液中的阳离子得电子阳极(氧化反应):溶液中的阴离子失电子,或金属电极本身失电子;阴极(还原反应):溶液中的阳离子得电子阳极(氧化反应):金属电极失电子;阴极(还原反应):电镀液中阳离子得电子离子流向 阳离子:负极→正极(溶液中) 阴离子:负极←正极(溶液中) 阳离子→阴极(溶液中) 阴离子→阳极(溶液中)阳离子→阴极(溶液中) 阴离子→阳极(溶液中)练习1、把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液 混合溶液的玻璃皿中(如图所示),经一段时间后, 观察到溶液变红的区域是( ) A 、I 和III 附近 B 、I 和IV 附近 C 、II 和III 附近 D 、II 和IV 附近练习2、下面有关电化学的图示,完全正确的是( )练习3、已知蓄电池在充电时作电解池,放电时作原电池。
铅蓄电池上有两个接线柱,一个接线柱旁标有“+”,另一个接线柱旁标有“—”。
关于标有“+”的接线柱,下列说法中正确..的是( )A 、充电时作阳极,放电时作负极B 、充电时作阳极,放电时作正极C 、充电时作阴极,放电时作负极D 、充电时作阴极,放电时作正极练习4、(08广东卷)LiFePO 4电池具有稳定性高、安全、对环境友好等优点,可用于电动汽车。
电化学基础知识

电化学基础知识整理1.原电池原电池是将化学能转化为电能的装置原电池原理①、原电池:将化学能转变成电能的装置②、形成条件:①活动性不同的两电极连接;②电解质溶液插入其中并与电极自发反应;③电极形成闭合电路④能自发的发生氧化还原反应③、电极名称:负极:较活泼的金属电子流出的一极正极:较不活泼的金属或能导电的非金属电子流入的一极④、电极反应:负极:氧化反应,金属失电子正极:还原反应,溶液中的阴离子得电子或氧气得电子吸氧腐蚀⑤、电子流向:由负极沿导线流向正极锌-铜电池,负极-Zn,正极-Cu;负极:Zn-2e=Zn2+,电解质溶液——稀硫酸;正极:2H++2e=H2↑总反应:2H++Zn=H2↑+Zn2+注意:如果在铜锌的导线中加一个电流计,电流计指针会发生偏转;随时间的延续,电流计指针的偏转角度逐渐减小;盐桥的作用:盐桥起到了使整个装置构成通路的作用例如:铜锌原电池中用到了盐桥现象:⑴、检流计指针偏转,说明有电流通过;从检流计指针偏转的方向可以知道电流的方向是Cu极→Zn极;根据电流是从正极流向负极,因此,Zn极为负极,Cu极为正极;而电子流动的方向却相反,从Zn极→Cu极;电子流出的一极为负极,发生氧化反应;电子流入的一极为正极,发生还原反应;一般说来,由两种金属所构成的原电池中,较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极;其原理正是置换反应,负极金属逐渐溶解为离子进入溶液;反应一段时间后,称重表明,Zn棒减轻,Cu棒增重;⑵、取出盐桥,检流计指针归零,重新放入盐桥,指针又发生偏转,说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用;盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管,溶液不致流出来,但离子则可以在其中自由移动;盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中,使ZnSO4溶液中Zn2+过多,带正电荷;Cu2+获得电子沉积为Cu,溶液中Cu2+过少,SO42-过多,溶液带负电荷;当溶液不能保持电中性,将阻止放电作用的继续进行;盐桥的存在,其中Cl-向ZnSO4 溶液迁移,K+向CuSO4溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液,将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻连接起来,再用导线将锌片和铜片联接,并在导线中串联一个电流表,就可以观察到下面的现象:1电流表指针发生偏转,根据指针偏转方向,可以判断出锌片为负极、铜片为正极.2铜片上有铜析出,锌片则被溶解.3取出盐桥,指针回到零点,说明盐桥起了沟通电路的作用.2.化学电源化学电源又称电池,是一种能将化学能直接转变成电能的装置,它通过化学反应,消耗某种化学物质,输出电能;它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类;判断一种电池的优劣或是否符合某种需要,主要看这种电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少比能量,单位是W·h/kg, W·h/L,或者输出功率的大小比功率,W/kg,W/L以及电池的可储存时间的长短;除特殊情况外,质量轻、体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池,更适合使用者的需要;一一次电池一次电池的活性物质发生氧化还原反应的物质消耗到一定程度,就不能使用了;一次电池中电解质溶液制成胶状,不流动,也叫干电池;常用的有普通的锌锰干电池、碱性锌锰电池、锌汞电池、镁锰干电池等;例如;碱性锌锰干电池负极:Zn +2OH——2e—=ZnOH2正极:2MnO2+2H2O +2e—=2MnOOH +2OH—总反应:Zn +2MnO2+2H2O=2MnOOH +ZnOH2补充:银一锌电池电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的,它们所用的电池体积很小,有“纽扣”电池之称;它们的电极材料是Ag2O和Zn,所以叫银一锌电池;电极反应和电池反应是:负极:Zn+2OH-—2e—=ZnOH2正极:Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH-总反应:Zn+Ag2O+H2O=ZnOH2+2Ag利用上述化学反应也可以制作大电流的电池,它具有质量轻、体积小等优点;这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面;锂-二氧化锰非水电解质电池以锂为负极的非水电解质电池有几十种,其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池,这种电池以片状金属及为负极,电解活性MnO2作正极,高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液,以聚丙烯为隔膜,电极反应为:负极反应:Li=Li++e正极反应:MnO2+Li++e=LiMnO2总反应:Li+MnO2=LiMnO2该种电池的电动势为,重量轻、体积小、电压高、比能量大,充电1000次后仍能维持其能力的90%,贮存性能好,已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等;二二次电池二次电池又称充电电池或蓄电池,放电后可以再充电使活性物质获得再生;这类电池可以多次重复使用;铅蓄电池是最常见的二次电池,它由两组栅状极板交替排列而成,正极板上覆盖有PbO2,负极板上覆盖有Pb,电介质是H2SO4.铅蓄电池放电的电极反应如下:负极:Pbs+SO42-aq-2e-=PbSO4s氧化反应正极:PbO2s+SO42-aq十4H+aq+2e-=PbSO4s+2H2O l还原反应总反应:Pbs+PbO2s+2H2SO4aq=2PbSO4s十2H2O l铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程:阴极:PbSO4s+2e-=Pbs+SO42-aq还原反应阳极:PbSO4s+2H2O l -2e-=PbO2s+SO42-aq十4H+aq氧化反应总反应:2PbSO4s十2H2O l =Pbs+PbO2s+2H2SO4aq可以把上述反应写成一个可逆反应方程式:Pbs+PbO2s+2H2SO4aq 2PbSO4s十2H2O l三燃料电池燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池;燃料电池的电极本身不包含活性物质,只是一个催化转化元件;它工作时,燃料和氧化剂连续的由外部供给,在电极上不断的进行反应,生成物不断地被排除,于是电池就连续不断的提供电能;⑴氢氧燃料电池以氢气为燃料,氧气为氧化剂,铂做电极,使用酸性电解质;它的的工作原理:负极:2H2 -4e-=4H+正极:O2十4H+aq+4e-=2H2O总反应:2H2十O2=2H2O⑵以碱性氢氧燃料电池为例,它的燃料极常用多孔性金属镍,用它来吸附氢气;空气极常用多孔性金属银,用它吸附空气;电解质则由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成,其电极反应为:负极反应:2H2+4OH-=4H2O+4e -正极反应:O2+2H2O+4e -=4OH-总反应:2H2+O2=2H2O除氢气以外,烃、肼、甲醇、氨等液体或气体,均可作燃料电池的燃料;除纯氧外,空气中的氧气也可以做氧化剂;3甲烷燃料电池KOH做电解质用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂;电极反应式为:负极:CH4+10OH--8e=CO32-+7H2O;正极:4H2O+2O2+8e=8OH;电池总反应式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O知识拓展:海洋电池1991年,我国首创以铝-空气-海水为能源的新型电池,称之为海洋电池;它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源;海洋电池彻底改变了以往海上航标灯两种供电方式:一是一次性电池,如锌锰电池、锌银电池、锌空气电池等;这些电池体积大,电能低,价格高;二是先充电后给电的二次性电源,如铅蓄电池,镍镉电池等;这种电池要定期充电,工作量大,费用高;海洋电池,是以铝合金为电池负极,金属Pt、Fe网为正极,用取之不尽的海水为电解质溶液,它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的;我们知道,海水中只含有%的溶解氧,为获得这部分氧,科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构,以增大表面积,吸收海水中的微量溶解氧;这些氧在海水电解液作用下与铝反应,源源不断地产生电能;两极反应为:负极:Al:4Al-12e-=4Al3+正极:Pt或Fe等:3O2+6H2O十12e-=12OH-总反应式:4Al+3O2十6H2O=4AlOH3↓海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质,不放入海洋时,铝电极就不会在空气中被氧化,可以长期储存;用时,把电池放入海水中,便可供电,其能量比干电池高20~50倍;电池设计使用周期可长达一年以上,避免经常交换电池的麻烦;即使更换,也只是换一块铝板,铝板的大小,可根据实际需要而定;海洋电池没有怕压部件,在海洋下任何深度都可以正常了作;海洋电池,以海水为电解质溶液,不存在污染,是海洋用电设施的能源新秀;3. 电解池一电解原理⑴.电解质溶液的导电我们知道,金属导电时,是金属内部的自由电子发生的定向移动,而电解质溶液的导电与金属导电不同;通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自由地移动;通电后在电场的作用下,这些自由移动的离子改作定向移动,带负电荷的阴离子由于静电作用向阳极移动,带正电荷的阳离子则向阴极移动;电极名称:电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极,与直流电源正极相连的电极叫阳极;物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所决定的,对金属就是自由电子,而对电解质溶液就是自由移动的阴阳离子;⑵.电解①概念:使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解;②电子流动的方向:电子从外接直流电源的负极流出,经导线到达电解池的阴极,电解池溶液中的阳离子移向阴极,并在阴极获得电子而被还原,发生还原反应;与此同时,电解池溶液中的阴离子移向阳极,并在阳极上失去电子也可能是阳极很活泼而本身失去电子而被氧化,发生氧化反应;这样,电子又从电解池的阳极流出,沿导线而流回外接直流电源的正极;③电极反应的类型:阳极反应为氧化反应,阴极反应为还原反应,故而阴极处于被保护的状态,而阳极则有可能被腐蚀;⑶.电解池与原电池的联系与区别能量转变化学能转变为电解电能转变为化学能反应自发能自发进行的氧化还原反应反应一般不能够自发进行,需电解条件性举例Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4CuClCu+Cl2↑2装置特点无外接直流电源有外接直流电源相似之处均能发生氧化还原反应,且同一装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相等;重点出击:原电池与电解池的判断⑴判断下图是原电池、电解池还是电镀池,为什么2延伸有人设计以Pt和Zn为电极材料,埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏的能源;它依靠人体内含有一定浓度的溶解氧进行工作,下列各种叙述中错误的是A: Pt是正极B: 负极反应:C: 正极反应:D 正极反应:小结与反思:原电池、电解池、电镀池判定规律:若无外接电源,可能是原电池,然后依据原电池的形成条件分析判定;若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池;当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池,其余情况为电解池;4.实验分析:电解CuCl2溶液1电极材料阴极可用惰性电极,甚至较活泼的金属,但阳极需使用惰性电极,否则会发生氧化反应而溶解;2惰性电极一般指金、铂、石墨电极,银、铜等均是活性电极;3实验现象:通电后,电流表指针发生偏转,阴极石墨棒上析出一层红色固体,阳极表面有气泡放出,可闻到刺激性气味;4淀粉碘化钾试纸的作用:检验阳极产物是否为Cl2;使用时应先润湿并缠于玻棒端或用镊子夹持,作用时间不宜太久,否则变蓝后会被Cl2漂白;二、电解的应用I.电解饱和食盐水反应原理1.实验分析:电解饱和食盐水在U型管里装入饱和食盐水,滴入几滴酚酞试液,用碳棒作阳极、铁棒作阴极,将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,接通电源,观察管内发生的现象及试纸颜色的变化;注意:铁棒不可作阳极,否则发生Fe-2e-=Fe2+;碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿;现象:阴、阳两极均有气体放出,阳极气体有刺激性气味,能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝;阴极区域溶液变红;说明阴极区域生成物为碱性物质与H2,阳极产物是Cl2;2.电解饱和食盐水反应原理饱和食盐水成分:溶液存在Na+、Cl-、H+、OH-四种离子;电极反应式:阴极:2H++2e-=H2↑还原反应;阳极:2Cl--2e-=Cl2↑氧化反应;实验现象解释:1阴极区域变红原因:由于H+被消耗,使得阴极区域OH-离子浓度增大实际上是破坏了附近水的电离平衡,由于K W为定值,cH+因电极反应而降低,导致cOH-增大,使酚酞试液变红;2湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因:氯气可以置换出碘化钾中的碘,Cl2+2KI=2KCl+I2,I2使淀粉变蓝;注意:如果试纸被熏蒸的太久,蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去;电解饱和食盐水的总反应式:该电解反应属于放氢生碱型,电解质与水均参与电解反应,类似的还有K2S、MgBr2等;II、铜的电解精炼1.原理:电解时,用粗铜板作阳极,与直流电源的正极相连;用纯铜板作阴极,与电源的负极相连,用CuSO4溶液加入一定量的硫酸作电解液;CuSO4溶液中主要有Cu2+、、H+、OH-,通电后H+和Cu2+移向阴极,并在阴极发生Cu2++2e-=Cu,OH-和移向阳极,但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电,主要为阳极活泼及较活泼金属发生氧化反应而溶解,阳极反应:Cu-2e-=Cu2+;电解过程中,比铜活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质,在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而溶解,此时阴极仍发生Cu2++2e-=Cu,这会导致电解液浓度不发生变化;Ag、Au不如Cu易失电子,Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来可供提炼Au、Ag等贵金属;该过程实现了提纯铜的目的;离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度、电流的大小、电极的材料等都有关系;中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它们得失电子能力的影响2.电极反应中得失电子的规律1阳极上失电子的规律应首先看电极材料是惰性电极,还是活性电极,如是惰性电极,则由溶液中的阴离子失去电子,阴离子的还原性越强越易失电子,阴离子的放电顺序为:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子;如是活性电极,则这些金属首先失去电子进入溶液,此时溶液中其他离子不再失电子;2阴极上得电子的规律阴极上只能由溶液中阳离子获得电子,阳离子氧化性越强越易得电子,阳离子放电顺序一般为:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Fe2+>Zn2+>H+盐溶液3变价的金属Fe在作阳极发生氧化反应时电极反应为:Fe-2e-=Fe2+III、电解冶炼铝工业上,用纯净的氧化铝为原料,采用电解的方法制取铝;纯净的氧化铝熔点很高2045℃,很难熔化,现在都用熔化的冰晶石Na3AlF6作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里,成为冰晶石和氧化铝的熔融体,然后进行电解;电极反应式:阴极:4Al3++12e-=4Al阳极:6O2-+12e-=3O2↑总反应式:2Al2O34Al+3O2↑只能电解Al2O3,不能是AlCl3在冶炼铝时,阳极产生氧气,石墨阳极在如此高温条件下,将不断被氧气氧化而消耗,因而需不断补充石墨阳极;三、电镀铜1.原理:电镀时,一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液;把待镀金属制成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连,作为阴极,而用镀层金属为阳极,阳极金属溶解在溶液中成为阳离子,移向阴极,并在阴极上被还原成金属析出;电镀铜规律可概括为“阳极溶解,阴极沉积,电解液不变”;工业上电镀常使用有毒电镀液,因此电镀废水应回收有用物质、降低有害物质含量后,达标排放,以防污染环境;2.实验分析:电镀铜实验1待镀件需酸洗去除表面的锈;2电镀液CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低Cu2+浓度使镀层光亮;四、电解质溶液电解时均为惰性电极,pH变化情况,电解液复原所需加入物质及电解类型;1、1分解水型:含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐如NaOH、H2SO4、K2SO4等的电解;阴极:4H++4e-=2H2↑阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O总反应:2H2O 2H2↑+O2↑阴极产物:H2;阳极产物:O2;电解质溶液复原加入物质:H2O;pH变化情况:原来酸性的溶液pH变小,原来碱性的溶液pH变大,强酸含氧酸强碱的正盐溶液pH 不变;2分解电解型:无氧酸除HF外、不活泼金属的无氧酸盐氟化物除外的电解,如HCl、CuCl2等;阴极:Cu2++2e-=Cu阳极:2Cl--2e-=Cl2↑总反应:CuCl2 Cu+Cl2↑阴极产物:酸为H2,盐为金属;阳极产物:卤素等非金属单质;电解液复原加入物质为原溶质,如电解CuCl2溶液,需加CuCl2;pH变化情况:如电解无氧酸溶液pH变大但不会超过7;如为盐溶液的电解则视无氧酸根的情况而定;3放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐氟化物除外溶液的电解,如NaCl、MgBr2等;阴极:2H++2e-=H2↑阳极:2Cl--2e-=Cl2↑总反应:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑阴极产物:碱和H2;阳极产物:卤素等非金属单质;电解饱和食盐水的产物分别为NaOH和H2以及Cl2;电解液复原加入物质为卤化氢;电解饱和食盐水,要使电解质溶液复原需加入HCl;pH变化情况:电解液pH显着变大4放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解,如CuSO4、AgNO3等;阴极:2Cu2++4e-=Cu阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O总反应:2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4阴极产物:析出不活泼金属单质;阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气,本例中分别是Cu以及H2SO4、O2.电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物金属价态与原盐中相同;如电解CuSO4溶液,复原需加入CuO;pH变化情况:溶液pH显着变小;规律变化液复原法解反应类型电解质类型解水氧酸质电解水-- > H2 + O2解稀H2SO4低H2O碱溶液质电解水-- > H2 + O2解NaOH溶液高H2O泼金属含氧酸盐质电解水-- > H2 + O2解Na2SO4溶液变H2O练习:电解液中含有K+、Cl —、SO42—、OH —少量、Cu2+、H+少量,用两个石墨棒作电极,电解时,阳极上析出_______,电极反应式是______________;阴极析出_______,电极反应式是______________;改用两个铜棒作电极,则阳极变化是______________________,电极反应式是______________;阴极上析出_______,电极反应式是______________;小结与反思:关键是放电顺序:阳极:活性电极>S2- >I- >Br- >Cl->OH - >含氧酸根>F-阴极:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+> Fe2+> Zn2+ > Al3+> Mg2+> Na+> Ca2+> K+4、金属的电化学腐蚀与防护一、金属腐蚀的类型:1、化学腐蚀:金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀;例如铁丝在氧气中燃烧、铜在氯气中燃烧等;2、电化学腐蚀:不纯金属与电解质溶液接触时比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀;二、金属的电化学腐蚀:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程;不纯的金属跟电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀;钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子;金属腐蚀的本质:2金属腐蚀的本质:M—ne—=Mn+三、钢铁的电化学腐蚀1析氢腐蚀钢铁表面吸附水膜酸性较强时阳极Fe:Fe-2e-=Fe2+Fe2++2H2O=FeOH2+2H+阴极杂质:2H++2e-=H2电池反应:Fe+2H2O=FeOH2+H2↑由于有氢气放出,所以称之为析氢腐蚀;2吸氧腐蚀钢铁表面吸附水膜酸性较弱时阳极Fe:Fe—2e-=Fe2+阴极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2Fe+O2+2H2O=2FeOH2由于吸收氧气,所以也叫吸氧腐蚀;析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的FeOH2被氧所氧化,生成FeOH3脱水生成Fe2O3 铁锈;钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀;Fe+2H2O=FeOH2+H2↑ O2+2H2O+4e-→4OH-2Fe+O2+2H2O=2FeOH2 2H++2e-→H2析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中,而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中;化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系:相互联系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生四、金属的防护1、牺牲阳极的阴极保护法正极:要保护的金属负极:比要保护金属活泼的金属2、外加电流的阴极保护法比组成原电池防护更好阴极:被保护的金属阳极:惰性电极两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源;3、覆盖保护膜及其他保护方法覆盖保护膜涂油漆,电镀,钝化等改变金属的内部结构钢→不锈钢,在钢中加入镍和铬习题指导1 解题步骤方法①判断两池原电池还是电解池—②标注电极名称—③写出电极反应式—根据电极产物、溶液成分变化—④描述或解释现象或进行有关计算;练1-01 把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中如图所示平面图,经过一段时间后,首先观察到溶液变红的区域是 BA、Ⅰ和Ⅲ附近B、Ⅰ和Ⅳ附近C、Ⅱ和Ⅲ附近D、Ⅱ和Ⅳ附近解析①判两池:通常有外接电源的装置是电解池,故左图为电解池,根据右图为两个活性不同金属浸在电解质溶液中可判断为原电池;②标电极名:左图由外接电源极性可知I为阴极,II为阳极;右图因Zn比Fe活泼,故III为负极,IV为正极;③写电极反应:左图中,阳极II:金属Fe优先氧化Fe-2e-=Fe2+;阴极I:水中氢放电:2H++2e-=H2;④现象及解释:因I区OH-增生,碱性,使酚酞变红;又右图,正极IV上电极反应:O2+4e-+2H2O = 4OH- 吸氧腐蚀,该区域呈碱性使酚酞变红,B入选;1-02 如图甲乙两池分别以碳棒、铂条、铝条、镁条为电极,并用导线相连接,以NaCl、NaOH溶液为电解溶液,有关该装置的描述正确的是 DA.乙池中,Mg极的电极反应是 Mg-2e-=Mg2+B.甲池中,Pt极的电极反应是 2Cl—2e-=Cl2↑C.随着反应的进行.乙池中 nNaOH保持不变D.反应过程中,甲池中两极附近溶液 PH C <PHPt解析先判两池,乙为原电池,甲为电解池;乙池中,因为在NaOH溶液中Al比Mg易失电子,故Al为原电池的负极,其电极反应式为:Al-3e-+4OH-= =AlO2-+2H2O ;Mg为正极,其电极反应式为:3H2O+3e-=↑+3OH- ;甲池中,Pt电极为阴极: 2H+ +2e- =H2↑, 碳棒C电极为阳极2Cl- -2e- =Cl2↑,电解后溶液为NaOH 溶液;练1-03如图A、B为两个串联的电解池,已知B池中c为铁,d为石墨,电解质溶液为NaCl溶液;试回答:1若A池为用电解原理精练铜装置,则a电极名称为阴极,电极材料是精铜,电极反应式为Cu2++2e-=Cu ,电解质溶液可以是 CuSO4溶液;2B池中c极Fe电极反应式为 2H++2e-=H2↑ 2H2O+2e-=H2 +2OH- ,若在B池中加入少量酚酞试液,开始电解一段时间,铁极附近呈红色;3若A池a极增重12.8g,则B池d极石墨上放出气体在标况下的体积为 4.48L ;电解后,若B池余下的溶液为 400ml,则溶液的PH值是 14 ;练4-04 金属镍有广泛的的用途;粗镍中含有少量的 Fe、Zn、Cu、Pt等金属杂质,可电解法制备高纯度原镍已知:氧化性:Fe2+<Ni2+<Cu2+, 下列叙述正确的是 DA.阳极发生还原反应,其电极反应式是Ni2+ + 2e- = Nix y a b乙溶液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,溶液中存在的阳离子只有 Fe 2+ 、Zn 2+D .电解后,电解模底部阳极泥中中存在 Cu 、Pt解析 这是电解的过程,阳极发生的是氧化反应,A 错;阳极:Zn-2e - = Zn 2+ Fe-2e - = Fe 2+ Ni-2e -=Ni 2+ ,Pt 为惰性金属,不会放电,而Cu 要在金属Ni 全部氧化为Ni 2+后才能放电,但此时Cu 已没有了支撑物了,结果和Pt 一起落下,形成阳极泥,故 D 正确; 阴极:因氧化性Ni 2+>Fe 2+>Zn 2+ ,所以只有 Ni 2++2e -=Ni ,可见,阳极质量减少的是“溶解”下的Zn 、Fe 、Ni,而阴极质量增加的只是析出的镍,两者质量是不相等的,故 B 错;;电解后,溶液中除留下 Fe 2+、Zn 2+ 外,还有 Ni 2+ ,C 也错; 练1-05 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+PbO 2+4H ++2SO2-42PbSO 4+2H 2O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H 2SO 4的浓度将变________;当外电路通过1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加________g;2 在完全放电耗尽PbO 2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________________________;解析:铅蓄电池的负极是铅Pb,正极是二氧化铅PbO 2;放电时电极反应: 正极 A-PbO 2 PbO 2 + 2e - + 2H ++ SO 42- == PbSO 4+ H 2O 与常见电池不同,铅蓄电池放电时正极材料PbO 2本身参与了电极反应 负极 B-Pb Pb - 2e - + 2H ++ SO 42- == PbSO 4+ H 2O可见,当通过2mole -时,负极1molPb 变为1mol PbSO 4沉积在负极板上,既净增加1molSO 4,所以当外电路通过1 mol 电子时,理论上负极板的质量增加 49g;因放电时要消耗H 2SO 4,故;电解液中H 2SO 4的浓度将变小; 完全放电后两极材料都有变为硫酸铅PbSO 4,外接电源时,发生电解过程,电极反应如下: 阴极A-PbSO 4 PbSO 4 + 2e -+ = Pb + SO 42- ,A 电极上生成 Pb 阳极B-PbSO 4 PbSO 4 - 2e -+ 2H 2O = PbO 2 + + 4H ++ SO 42-,B 电极上生成 PbO 2 此时铅蓄电池的正负极的极性将 对换; 2、电极名称判断法根据两极金属相对活性判定原电池的电极名称,根据X 极所连接在的外接电源极性“+”或“-”判定电解池的电极名称;根据电子或电流流向或测电极电势高低等电学原理判断电极名称;此外根据X 极发生氧化还是还原,移向X 极的离子是阳离子还是阴离子,X 极增重还是减重,X 极区PH 值是升高还是降低等判定X 电极的名称;但要注意X 极指的是在原电池还是电解池;说明:化学上规定,凡发生氧化变化的电极均为阳极,而发生还原的电极均为阴极;据此,从发生的化学变化角度看,原电池中的负极-又叫阳极,正极+又叫阴极;练1-06 x,y 分别为直流电源的两极,通电后,发现a 极质量加,b 极处有无色无味气体放出,符合此情况的是: A备选项a 电极 B 电极 x 电极 溶液 A 锌Zn 石墨C 负 CuSO 4 B石墨C石墨C负NaOH。
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【知识点】装置特点:化学能转化为电能。
①、两个活泼性不同的电极;形成条件:②、电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应); 原 ③、形成闭合回路(或在溶液中接触)电 负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应。
池 基本概念: 正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。
原 电极反应方程式:电极反应、总反应。
理氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应反应原理:Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑电解质溶液电极反应: 负极(锌筒)Zn-2e -=Zn 2+正极(石墨)2NH 4++2e -=2NH 3+H 2↑①、普通锌——锰干电池 总反应:Zn+2NH 4+=Zn 2++2NH 3+H 2↑干电池: 电解质溶液:糊状的NH 4Cl特点:电量小,放电过程易发生气涨和溶液②、碱性锌——锰干电池 电极:负极由锌改锌粉(反应面积增大,放电电流增加);电解液:由中性变为碱性(离子导电性好)。
正极(PbO 2) PbO 2+SO 42-+4H ++2e -=PbSO 4+2H 2O 负极(Pb ) Pb+SO 42--2e -=PbSO 4铅蓄电池:总反应:PbO 2+Pb+2H 2SO 4 2PbSO 4+2H 2O电解液:1.25g/cm 3~1.28g/cm 3的H 2SO 4 溶液蓄电池 特点:电压稳定。
Ⅰ、镍——镉(Ni ——Cd )可充电电池;其它蓄电池 Cd+2NiO(OH)+2H 2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2Ⅱ、银锌蓄电池锂电池①、燃料电池与普通电池的区别不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时燃料 电极反应产物不断排出电池。
电池 ②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH 4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。
负极:2H 2+2OH --4e -=4H 2O ;正极:O 2+2H 2O+4e -=4OH -③、氢氧燃料电池: 总反应:O 2 +2H 2 =2H 2O特点:转化率高,持续使用,无污染。
废旧电池的危害:旧电池中含有重金属(Hg 2+)酸碱等物质;回收金属,防止污染。
失e -,沿导线传递,有电流产生溶解不断移向阳离子化学电源简介放电充电 放电 放电`腐蚀概念:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
概述: 腐蚀危害:腐蚀的本质:M-ne -→M n+(氧化反应)分类: 化学腐蚀(金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀)、电化腐蚀 定义:因发生原电池反应,而使金属腐蚀的形式。
负极(Fe ):Fe-2e -=Fe 2+;正极(C ):O 2+2H 2O+4e -=4OH - 电化 吸氧腐蚀: 总反应:2Fe+O 2+2H 2O=Fe(OH)2腐蚀 后继反应:4Fe(OH)2 +O 2 +2H 2O =4Fe(OH)3 钢铁的腐蚀: 2Fe(OH)3 Fe 2O 3 +3H 2O负极(Fe ):Fe-2e -=Fe 2+; 析氢腐蚀: 正极(C ):2H ++2e -=H 2↑总反应:Fe+2H +=Fe 2++H 2↑影响腐蚀的因素:金属本性、介质。
金属的防护: ①、改变金属的内部组织结构;保护方法:②、在金属表面覆盖保护层;③、电化学保护法(牺牲阳极的阴极保护法)一.原电池原电池是将化学能转化为电能的装置 1. 原电池原理(1)原电池:将化学能转变成电能的装置(2)形成条件:①活动性不同的两电极(连接);②电解质溶液(插入其中并与电极自发反应);③电极形成闭合电路④能自发的发生氧化还原反应 (3)电极名称:负极:较活泼的金属(电子流出的一极) 正极:较不活泼的金属或能导电的非金属(电子流入的一极) (4)电极反应:负极:氧化反应,金属失电子正极:还原反应,溶液中的阴离子得电子或氧气得电子(吸氧腐蚀) (5)电子流向:由负极沿导线流向正极 锌-铜电池,负极-Zn ,正极-Cu 。
负极:Zn-2e=Zn 2+,电解质溶液——稀硫酸。
正极:2H ++2e=H2↑ 总反应:2H ++Zn=H2↑+Zn 2+注意:如果在铜锌的导线中加一个电流计,电流计指针会发生偏转。
随时间的延续,电流计指针的偏转角度逐渐减小。
盐桥的作用:盐桥起到了使整个装置构成通路的作用 例如:铜锌原电池中用到了盐桥 现象:⑴、检流计指针偏转,说明有电流通过。
从检流计指针偏转的方向可以知道电流的方向是Cu 极→Zn 极。
根据电流是从正极流向负极,因此,Zn 极为负极,Cu 极为正极。
而电子流动的方向却相反,从金属的腐蚀与防护△Zn极→Cu极。
电子流出的一极为负极,发生氧化反应;电子流入的一极为正极,发生还原反应。
一般说来,由两种金属所构成的原电池中,较活泼的金属是负极,较不活泼的金属是正极。
其原理正是置换反应,负极金属逐渐溶解为离子进入溶液。
反应一段时间后,称重表明,Zn棒减轻,Cu棒增重。
⑵、取出盐桥,检流计指针归零,重新放入盐桥,指针又发生偏转,说明盐桥起到了使整个装置构成通路的作用。
盐桥是装有饱和KCl琼脂溶胶的U形管,溶液不致流出来,但离子则可以在其中自由移动。
盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢?Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中,使ZnSO4溶液中Zn2+过多,带正电荷。
Cu2+获得电子沉积为Cu,溶液中Cu2+过少,SO42-过多,溶液带负电荷。
当溶液不能保持电中性,将阻止放电作用的继续进行。
盐桥的存在,其中Cl-向ZnSO4 溶液迁移,K+向CuSO4溶液迁移,分别中和过剩的电荷,使溶在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液,将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥(如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻)连接起来,再用导线将锌片和铜片联接,并在导线中串联一个电流表,就可以观察到下面的现象:(1)电流表指针发生偏转,根据指针偏转方向,可以判断出锌片为负极、铜片为正极.(2)铜片上有铜析出,锌片则被溶解.(3)取出盐桥,指针回到零点,说明盐桥起了沟通电路的作用.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-=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+SO42--2e-=PbSO4⑵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CH4-O2(C作电极)电解液为KOH:负极:CH4+10OH-8 e-=C032-+7H2O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=H2 CuSO4电解质: Cu2++2e= Cu⑵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O2反正还原反应①当电解液为中性或者碱性时,H2O比参加反应,且产物必为OH-,如氢氧燃料电池(KOH电解质)O2+2H2O+4e=4OH-②当电解液为酸性时,H+比参加反应,产物为H2O O2+4O2+4e=2H2O二.化学电源1.实用电池的特点实用电池一般具有以下的特点:(1)能产生比较稳定而且较高电压的电流;(2)安全、耐用且便于携带,易于维护;(3)能够适用于各种环境;(4)便于回收处理,不污染环境或对环境的污染影响较小;(5)能量转换率高。
2.几种常见的电池和新型电池分类及反应原理简介化学电池分类:一次电池(如锌锰干电池、碱性锌锰电池)二次电池(又叫充电电池或蓄电池)(如铅蓄电池)燃料电池(如氢氧燃料电池)(1)一次电池①碱性锌锰电池构成:负极是锌,正极是MnO2,正极是KOH工作原理:负极 Zn+2OH—-2e-=Zn(OH)2;正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2特点:比能量较高,储存时间较长,可适用于大电流和连续放电。
②钮扣式电池(银锌电池)锌银电池的负极是Zn,正极是Ag20,电解质是KOH,总反应方程式:Zn+Ag20=2Ag+ZnO特点:此种电池比能量大,电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电。
③锂电池锂电池用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。
锂电池的主要反应为:负极:8Li-8e—=8Li+;正极:3SOC12+8e—=SO32-+2S+6Cl—总反应式为:8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S特点:锂电池是一种高能电池,质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点。
(2)二次电池①铅蓄电池:(1)铅蓄电池放电原理的电极反应负极:Pb+S042—-2e—=PbSO4;正极:Pb02+4H++S042—+2e—=PbSO4+2H20总反应式:Pb+PbO2+2H2SO4=2PbS04+2H2O(2)铅蓄电池充电原理的电极反应:阳极:PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-;阴极:PbSO4+2e-=Pb+SO42-总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4②镍一镉碱性蓄电池构成:放电时镉(Cd)为负极,正极是NiO(OH),电解液是KOH工作原理:负极:Cd+2OH—-2e-=Cd(OH)2;正极:2NiO(OH)+2H2O+2e-=2Ni(OH)2+2OH—总反应式:特点:电压稳定、使用方便、安全可靠、使用寿命长,但一般体积大、废弃电池易污染环境。
(3)燃料电池①氢氧燃料电池当用碱性电解质时,电极反应为:负极:2H2+40H—-4e—=4H20;正极:02+2H20+4e—=40H—总反应:2H2+02=2H2O②甲烷燃料电池该电池用金属铂片插入KOH溶液中作电极,在两极上分别通甲烷和氧气;负极:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-总反应方程式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O③CH3OH燃料电池用导线相连的两个铂电极插入KOH溶液中,然后向两极分别通入CH3OH和O2,则发生了原电池反应。
负极:2CH3OH +16OH--12e-=2CO32-+12H2O;正极:3O2+6H2O+12e-=12OH-总反应方程式为:2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O3.原电池电极反应式的判断或书写及电池变化的分析(1)先写出电池反应(对于简单的电池反应,复杂的电池反应考试往往是已知的)(2)标出反应前后元素化合价变化(3)找出氧化剂和还原剂、氧化产物和还原产物,确定电极反应的反应物及生成物(4)根据化合价的升降数确定得或失的电子数(5)配平电极反应式(注意考虑电解质溶液的性质,常需考虑H+、OH-、H2O)(6)可根据电极反应或电池反应分析两极及电解质溶液的变化等负极: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-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+SO42--2e-=PbSO4⑵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CH4-O2(C作电极)电解液为KOH:负极:CH4+10 OH-- 8e-=C032-+7H2O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=H2 CuSO4电解质: Cu2++2e= Cu⑵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O2反正还原反应①当电解液为中性或者碱性时,H2O比参加反应,且产物必为OH-,如氢氧燃料电池(KOH电解质)O2+2H2O+4e=4OH-②当电解液为酸性时,H+比参加反应,产物为H2O O2+4O2+4e=2H2O强调八点:①书写电极反应式要注意酸碱性环境对产物存在形式的影响。