电化学原理.
电池中的电化学原理
电池中的电化学原理
电池中的电化学原理主要包括以下几点:
1. 电池是通过电化学反应产生电流的装置。
它由正极、负极、电解质和外壳组成。
2. 在电池中,正极经氧化反应放出电子,负极经还原反应接收电子,形成redox
反应。
3. 不同金属电极之间存在标准电极电位的差异,这是电池产生电压的基础。
4. 电解质允许离子在电极间移动,完成电流传导,同时隔离电子直接流动。
5. 正极放出的电子需经外部载流体流动到负极,产生电流。
6. 电池的电压与电极材料及电解质有关,电量与电极面积和存贮反应物质量有关。
7. 常见电池如铅酸电池、碱性电池、锂离子电池等工作原理不同。
8. 电池会因为电解质消耗、极板积垢、水分耗尽等因素而衰减。
9. 电池系统需要优化设计,提高转换效率,延长使用寿命。
10. 电池技术仍在不断发展中,以提高安全性、使用便利性和经济性。
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。
电化学反应及其原理
电化学反应及其原理电化学反应是通过电流来推动化学反应进行的过程。
在它的背后有着复杂的化学和物理原理。
本文将对电化学反应的一些基本概念和其原理进行解析。
一、电化学反应中的电位电化学反应从本质上来说是一个原子或离子的氧化还原过程。
在化学反应的过程中，发生氧化与还原反应。
在氧化反应中，物质损失电子（或氢离子），而在还原反应中，物质获得电子（或氢离子）。
这些化学反应都与电位电压有关，电位是指电极中的电压，与某种参考电极之间的电压差有关。
试想一个具体的例子：在氢氧化钠溶液中，将电极导入并通过电源加电，在电极上产生氢气和氧气。
当电极上的氧气刚刚开始产生时，它在相对于水的标准电位下呈现出市电同电位的电势。
当电极上的氧气进一步增加时，由于氧气与水之间的化学反应，氧气产生的电势会变化，使氧气更容易解离。
在此情况下，电极上的氧气也将表现出比水更高的电位。
二、电化学反应中的电极势在电化学反应中，电极势是最基本的概念，它是电化学反应速率的一个测量值，也是一种衡量化学平衡的参数。
电极势可以通过比较参照电极的势能与工作电极的势能来确定。
电化学电池的电极中有许多离子和电子，它们的出现和稳定都受到电极势的约束。
如果电极势过低，则反应的氧化或还原速率会变慢。
这是因为电子和离子的相对输入和输出受到限制。
但是，如果电极势过高，反应可能会过于激烈，以至于反应物无法被完全消耗，这可能导致电极的腐蚀或炸裂。
三、电化学反应中的离子传输在电化学反应中，离子传输也是一个至关重要的问题。
电化学反应的速率取决于两个因素：化学反应速率和离子传输速率。
氧化还原反应的速率通常受到离子传输的限制。
离子传输可以由电化学反应自身的性质和液体电解质后的化学浓度共同推动。
在这种情况下，离子传输与化学反应速率之间的差异主要与离子的限制和限制速率有关。
但是，如果电化学反应的质量传输主要由离子传输推动，则离子传输速率对反应速率的影响显著。
四、电化学反应的应用电化学反应的应用广泛，可以用来制造新材料、加速化学反应、生产合成材料、纯化水和气体、测量离子浓度、制造电池等。
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。
与 K 的关系：与 的关系：当λ趋于一个极限值时，称为无限稀释溶液当量电导或极限当量电导。
第一章电化学原理
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1.4 液接电势
液体接界电势出现在由多孔的隔片或膜分开的两种不 同溶液的界面处。液接电势是当两种不同的电解质溶 液，或相同的电解质但浓度不同的两种溶液相接触时， 必然要发生离子从浓度高的一边向浓度低的一边扩散， 阴阳离子由于淌度（u，是速率与电场强度之间的比例 系数）不同，即运动速率不同，在界面两边就会有过 剩的电荷积累，产生电势差。这种电势差称为液体接 界电势，用Ej表示。这种电势分为以下三种情况： （a）相同的电解质两溶液浓度不同，典型的例子就是 由迁移的浓差电池； （b）两溶液中，有一种离子相同，溶液浓度相同； （c）其它的情况。
腐蚀电池
C常om用pan名y Lo词go
从腐蚀反应来说，无论是化学腐蚀还是电化
金属
电解质溶液
学腐蚀腐都蚀是金电属池的区价别态于升高原而电介池质：中某一物
质中元素原子的价态降低的反应，即氧化还 阳 e-
ze-M
M2+
原该反氧应 化电。 还池原反反应应是所通释过放阳极的反化应学和能阴以极反应 极
同时而热分能别在形不式同逸区散域掉进行而的不，能这加个以反应过
物理分类
正极：电位高的电极。 负极：电位低的电极。
目前人们用到了很多电极材料，并具有不同的性质。 根据电极材料和与之相接触的溶液，分成如下四类。
C常om用pan名y Lo词go
第一类电极：电极与它的离子溶液相接触。 ①金属与其阳离子。一般表示为M Mn+,例如Zn Zn2+,相 应得电极反应：
电极电势： ②非金属与其离子。例如H2 H+或Cl2 Cl-，电极反应在 惰性电极如铂的表面进行。以氢电极为例（图1.3），
电化学反应原理
1.原电池，就是两端电极之间氧化性的强弱导致了电子的移动，氧化性强的，迫使氧化性弱的电子流向氧化性强的那边，然后溶液中的离子也定向移动，就形成了闭合回路，这就是原电池的工作原理。
因为之后就没有电势差，所以化学能在不断的减小，转化成了电能。
2.如果是电解池的话，负极就会接阴极，正极就会接阳极，也就是说，电源相当于一个原电池，但是呢，它正极和负极之间并不是直接的导线相连，而是中间插入了一个电解池，这个电解池就相当于在这个导线中间增加了一个障碍，使电子无法直接的由负极由流动向正极，他需要从电解池中发生电子的替换。
当负极失去电子时，它的电子就来到了阴极。
此时阴极被重重的电子围住，由于溶液无法传导电子，正极无法从负极直接得到电子，它需要从阳极获得电子，如果阳极是活泼的金属的话，也就是金属活动性顺序表银之前的，它就会直接失去电子，如果阳极不是活泼金属的话，它就会从溶液中得到电子，所以说发生了电子的替换。
3.此处附上阴阳离子的放电顺序。
阳离子得电子能力：银离子大于铜离子，大于酸中氢，大于铅离子，大于锡离子，大于亚铁离子，大于锌离子，大于水氢，大于氯离子，大于镁离子，大于钠离子。
阴离子失电子能力：硫离子大于亚硫酸根离子大于碘离子大于溴离子大于氯离子大于氢氧根离子大于含氧酸根离子。
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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。
ii i x αγ=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。
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专 题 二 基 本 理 论
方法点拨 1．原电池的电极反应式和总反应式的书写方法 (1)确定正、负极的方法如下：
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专 题 二 基 本 理 论
(2)书写步骤 ①分析氧化还原反应，确定氧化剂、还原剂及得 失电子数目； ②根据溶液中离子参加反应的情况，确定电极反 应，写出电极反应式； ③合并两极电极反应式后，消去得失电子数目及 两边的介质离子，得到总的氧化还原反应的方程 式。 2．电解池的电极反应式和总反应式的书写方法 (1)检查阳极电极材料并确定溶液中的离子种类；
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专 题 二 基 本 理 论
2.主要计算方法 (1)电子守恒法 阴、阳两极转移电子的物质的量相等，若多个电解 池串联，则各电极转移电子的物质的量相等。 (2)电荷守恒法 电解质溶液中阳离子所带正电荷总数与阴离子所带 负电荷总数相等。要特别注意守恒关系式中换算单 位的统一，防止计算错误。 (3)方程式法 根据电极反应式或电解总反应的化学方程式进行相 关计算。混合溶液的电解要分清阶段，理清两极电 解过程中的电子守恒。如电解CuSO4溶液开始 2CuSO4＋2H2O 电解 2Cu＋2H2SO4＋O2↑，后来 2H2O 电解 2H2↑＋O2↑
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专 题 二 基 本 理 论 一、原电池、电解池电极反应式及总反应式 的书写 思路导引
确定电 分析电 写出电极 写出总 极名称 → 极反应 → 反应式 → 反应式
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无论是原电池还是电解池，其电极反应均是氧化 还原反应，因此电极反应式的书写要遵循质量守 恒、电子守恒及电荷守恒。书写时应先对电极材 料和溶液介质情况分析，再书写电极反应式和总 反应式。
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专 题 二 基 本 理 论
(2)由放电顺序确定放电产物和电极反应； ①阳极产物的判断 a．如果是活泼电极(金属活动性顺序表Ag以前)，则电 极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失 电子； b．如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要看溶液中 离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判 断，常见阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－> 含氧酸根。 ②阴极产物的判断 直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电顺序 与金属活动性顺序相反，其中Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋。 (3)根据实际反应物写总电解方程式。
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专 题 二 基 本 理 论
【解析】 乙中I－失去电子放电，发生氧化 反应，A正确；由总反应方程式知，Fe3＋被还 原成Fe2＋，B正确；当电流计为零时，说明正、 逆反应转移电子数相等，反应达到平衡，C正 确。甲池中加入Fe2＋，导致平衡逆向移动， 则Fe2＋失去电子生成Fe3＋，甲中石墨电极作 为负极，D错误。 【答案】 D
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专 题 二 基 本 理 论 考点一 例1 原电池工作原理 (2009年高考福建卷)控制适合的条件，
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将反应2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I2设计成如图所
示的原电池。下列判断不正确的是( )
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专 题 二 基 本 理 论
二、电解质溶液的电解规律及有关计算方法 思路导引
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方法点拨 1．电解规律(惰性电极) 专 题 二 基 本 理 论
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专 题 二 基 本 理 论
第4讲 电化学原理
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专 题 二 基 本 理 论
高 考 点 击
1．了解原电池和电解池的工作原理， 能写出电极反应和电池反应方程式。 2．了解常见化学电源的种类及其工作 原理。 3．理解金属发生电化学腐蚀的原因、 金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。
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专 题 二 基 本 理 论 (1)乙池中若换为Fe电极和FeCl2溶液，则原电池是 怎样工作的？ (2)电流计读数为零后，若在乙中溶入KI固体，则 原电池反应能继续发生吗？若向甲中加入固体Fe呢？ 【提示】(1)原电池反应变为2Fe3＋＋Fe 3Fe2＋， 乙中Fe作负极，甲中石墨作正极，电极反应分别为 Fe－2e－ Fe2＋、Fe3＋＋e－ Fe2＋。 (2)乙中加入I－后，导致平衡正向移动，原电池按原 方向继续进行；若向甲中加入固体Fe，会消耗Fe3＋， 同时增大c(Fe2＋)，导致平衡逆向移动，则乙中石墨 电极作正极，电极反应为I2＋2e－===2I－。
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专 题 二 基 本 理 论
A．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B．反应开始时，甲中石墨电极上Fe3＋被还原 C．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl2固体， 乙中石墨电极为负极 【思路点拨】
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专 题 二 基 本 理 论
►特别提醒◄ ①对于二次电池的反应，需要看清楚 “充电、放电”的方向，放电的过程应用原电池原 理，充电的过程应用电解池原理。 ②有些电解总方程式不等于阴、阳极相加，如电解 － 饱和 NaCl 溶液，其总反应离子方程式为 2Cl ＋ 2H2O 电解,Cl2↑＋H2↑＋2OH－，而不是 ＋ － 2H ＋2Cl 电解,H2↑＋Cl2↑。 ③离子的移动方向 离子移向参加反应的电极，不参加反应的离子与带 相反电荷离子移动的方向相反。 如 Zn/H2SO4/Cu 原 － 电池中，H＋移向正极，则 SO2 4 移向负极；电解饱 和 NaCl 溶液，Cl－移向阳极，则 Na＋移向阴极。