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1、一、原電池、電解池與電鍍池的比較 原電池原電池 電解池電解池 電鍍池電鍍池定義定義將化學能轉(zhuǎn)化為電將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置能的裝置將電能轉(zhuǎn)化為化將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置學能的裝置應用電解原理在金應用電解原理在金屬表面鍍上一層其屬表面鍍上一層其他金屬的裝置他金屬的裝置條件條件相互連接、活潑相互連接、活潑性不同的金屬性不同的金屬(其其中一種可以是能導中一種可以是能導電的非金屬電的非金屬)作電作電極材料極材料電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液兩電極與電解質(zhì)兩電極與電解質(zhì)溶液接觸構(gòu)成通路溶液接觸構(gòu)成通路 兩 電 極 材 料兩 電 極 材 料(活性可以相同活性可以相同)連接直流電源連接直流電源電解質(zhì)溶液電解質(zhì)溶液兩電

2、極與電解兩電極與電解質(zhì)溶液接觸構(gòu)成質(zhì)溶液接觸構(gòu)成通路通路鍍層金屬接電源鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接正極，待鍍金屬接電源負極電源負極電鍍液必須含有電鍍液必須含有鍍層金屬離子鍍層金屬離子(電鍍電鍍過程濃度不變過程濃度不變) 原電池原電池 電解池電解池 電鍍池電鍍池電極電極負極：較活潑的金屬負極：較活潑的金屬(電子流出電子流出)正極：較不活潑的金正極：較不活潑的金屬屬(或能導電的非金屬或能導電的非金屬)(電子流入電子流入)陽極：與電源正陽極：與電源正極相連的電極極相連的電極陰極：與電源負陰極：與電源負極相連的電極極相連的電極陽極：必須是鍍層金屬陽極：必須是鍍層金屬陰極：鍍件陰極：鍍件電極電極反應反

3、應負極：失電子發(fā)生氧負極：失電子發(fā)生氧化反應化反應正極：得電子發(fā)生還正極：得電子發(fā)生還原反應原反應陽極：失電子發(fā)陽極：失電子發(fā)生氧化反應生氧化反應陰極：得電子發(fā)陰極：得電子發(fā)生還原反應生還原反應陽極：金屬電極失電子陽極：金屬電極失電子(溶解溶解)陰極：電鍍液中陽離子陰極：電鍍液中陽離子得電子得電子(在電鍍條件下，在電鍍條件下，水電離產(chǎn)生的水電離產(chǎn)生的H或或OH一般不放電一般不放電)電子電子流向流向負極負極正極正極(經(jīng)導線經(jīng)導線)電源負極電源負極陰極陰極(經(jīng)導線經(jīng)導線)電源正極電源正極陽極陽極(經(jīng)導線經(jīng)導線)同電解池同電解池續(xù)表 二、構(gòu)成原電池的兩個注意事項 1原電池構(gòu)成前提：某一電極(負極)必

4、須能與電解質(zhì)溶液中的某種成分反應(負極被氧化)，即能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應。 2很活潑的金屬單質(zhì)不可做原電池的負極，如K、Na、Ca等。 三、原電池的正負極的判斷方法 原電池有兩個電極，一個是負極，一個是正極，判斷負極和正極的方法有： 1由組成原電池的兩極材料判斷：一般是活潑的金屬為負極，活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。 2根據(jù)原電池外電路的電流方向或電子流方向判斷：電流是由正極流向負極；電子流動方向是由負極流向正極。 3根據(jù)原電池內(nèi)電解質(zhì)溶液離子的定向流動方向判斷：在原電池的電解質(zhì)溶液內(nèi)，陽離子移向的電極是正極，陰離子移向的電極為負極。 4根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化判斷：原電池的負極總

5、是失電子發(fā)生氧化反應，正極總是得電子發(fā)生還原反應。四、原電池的電極反應式和總反應式的書寫例如：銅、鋅和稀H2SO4組成的原電池：負極(Zn片)：Zn2e=Zn2(氧化反應)；正極(Cu片)：2H2e=H2(還原反應)；總反應：Zn2H=Zn2H2例如：燃料電池，如氫氧燃料電池負極：H22OH2e=2H2O正極：2H2OO24e=4OH總反應：2H2O2=2H2O 書寫規(guī)律： (1)明確電池的負極反應物是電極本身還是其他物質(zhì)、反應產(chǎn)物及化合價的變化； (2)確定電池的正極反應物是電解質(zhì)溶液中的離子，還是其他物質(zhì)(如溶有或通入的氧氣)； (3)判斷是否存在特定的條件(如介質(zhì)中的粒子H、OH、非放電

6、物質(zhì)參加反應)，進而推斷電解質(zhì)溶液的酸堿性的變化； (4)總的反應式是否滿足質(zhì)量守恒、得失電子守恒、電荷守恒； (5)電極反應式常用“=”，不用“”。電極反應式中若有氣體生成，需加“”。原電池的總反應式：一般把正極和負極的電極反應式相加而得。若電解質(zhì)為弱電解質(zhì)，在相加時應把離子改為相應的弱電解質(zhì)。 五、原電池的應用 1制作多種電池。如：干電池、充電電池和新型燃料電池。 2加快化學反應速率。如：用粗鋅代替純鋅制取氫氣，反應速率加快。 3防護金屬。如：使被保護的金屬當原電池的正極，則其受到保護。六、金屬的腐蝕析氫腐蝕和吸氧腐蝕 金屬腐蝕金屬腐蝕實質(zhì)實質(zhì) 金屬原子失去電子被氧化而消耗的過程金屬原子失

7、去電子被氧化而消耗的過程種類種類 化學腐蝕化學腐蝕 電化腐蝕電化腐蝕原理原理金屬和非電解質(zhì)或其他物質(zhì)接金屬和非電解質(zhì)或其他物質(zhì)接觸而直接發(fā)生氧化還原反應而觸而直接發(fā)生氧化還原反應而引起的腐蝕引起的腐蝕不純金屬或合金在電解質(zhì)溶液中不純金屬或合金在電解質(zhì)溶液中發(fā)生原電池反應，使較活潑的金發(fā)生原電池反應，使較活潑的金屬失去電子被氧化而消耗。屬失去電子被氧化而消耗。(可可分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕)區(qū)別區(qū)別金屬直接與其他物質(zhì)發(fā)生化學金屬直接與其他物質(zhì)發(fā)生化學反應而消耗反應而消耗不純金屬在電解質(zhì)溶液中發(fā)生原不純金屬在電解質(zhì)溶液中發(fā)生原電池反應電池反應腐蝕過程無電流產(chǎn)生腐蝕過程無電流產(chǎn)生

8、有電流產(chǎn)生有電流產(chǎn)生金屬被腐蝕金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕較活潑金屬被腐蝕 析氫腐蝕析氫腐蝕 吸氧腐蝕吸氧腐蝕 條件條件金屬在酸性較強的溶液中金屬在酸性較強的溶液中金屬在中性或酸性很弱的溶液中金屬在中性或酸性很弱的溶液中電極反應電極反應負極負極(Fe)：Fe2e=Fe2正極正極(C)：2H2e=H2負極負極(Fe)：2Fe4e=2Fe2正極正極(C)：O22H2O4e=4OH發(fā)生情況發(fā)生情況相對較少，腐蝕速率一般較相對較少，腐蝕速率一般較快快非常普遍，腐蝕速率一般較慢非常普遍，腐蝕速率一般較慢聯(lián)系聯(lián)系兩種腐蝕常相繼發(fā)生，吸氧腐蝕為主兩種腐蝕常相繼發(fā)生，吸氧腐蝕為主 七、金屬的防護 防止或減緩金屬

9、腐蝕，主要是防止電化學腐蝕，主要方法有： 1涂保護層(如涂油漆、涂油等)。 2用化學方法使其表面形成一層致密氧化膜。 3保持干燥。 4改變金屬的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使其穩(wěn)定(如不銹鋼)。 5犧牲負極保護正極法。6金屬的電化學防護：(1)犧牲陽極的陰極保護法。 利用鋅比鐵活潑，在被保護的鋼鐵設(shè)備上裝上鋅塊，鋅為負極，鐵為正極，鐵被保護。(2)外加電流的陰極保護法。 陽極：惰性電極 陰極：被保護的鋼鐵設(shè)備 通電后電子被強制流向被保護的鋼鐵設(shè)備，起抑制鋼鐵失去電子的作用。 八、電解池電極放電規(guī)律 1陽離子在電極上得到電子和陰離子在電極上失去電子的過程叫放電。離子的放電能力取決于離子的本性，也與離子的濃度大小和

10、電極材料有關(guān)。 2電解時所用的電極分為兩大類：一類為惰性電極，只起導體作用，并不參與反應(如不活潑金屬Pt和非金屬石墨)。另一類為活性電極，電解時電極能參與反應。 3惰性電極陰陽離子的放電順序 陰極上，陽離子的放電順序為：KCa2NaMg2Al3Mn2Zn2Fe2Sn2Pb2HCu2Fe3Hg2Ag 陽極上，陰離子的放電順序為：F含氧酸根OHClBrIS24.電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律類型類型物質(zhì)種類物質(zhì)種類舉例舉例電解方程式電解方程式pH變化變化恢復恢復電 解電 解質(zhì) 本質(zhì) 本身 電身 電解解無氧酸無氧酸HCl2HCl H2Cl2 變大變大HCl不活潑金屬無不活潑金屬無氧酸鹽氧酸鹽CuCl2CuC

11、l2 CuCl2不變不變CuCl2水 電水 電解解含氧酸含氧酸H2SO42H2O 2H2O2變小變小加水加水強堿強堿NaOH變大變大活潑金屬含氧活潑金屬含氧酸鹽酸鹽Na2SO4不變不變類型類型物質(zhì)種類物質(zhì)種類舉例舉例 電解方程式電解方程式pH變化變化 恢復恢復電解質(zhì)電解質(zhì)和水都和水都參與參與電解電解不活潑金屬不活潑金屬含氧酸鹽含氧酸鹽CuSO42CuSO42H2O 2CuO22H2SO4(放氧生酸放氧生酸)變小變小CuO活潑金屬無活潑金屬無氧酸鹽氧酸鹽NaCl2NaCl2H2O 2NaOHH2Cl2(放氫生堿放氫生堿)變大變大HCl續(xù)表九、精煉銅，電冶金1離子交換膜法電解氯化鈉溶液原理：通電前

12、：NaCl=NaClH2O HOH通電后：陰極：2H2e=H2陽極：2Cl2e=Cl2總反應：2NaCl2H2O=2NaOHH2Cl2 把精制的飽和食鹽水加入陽極室；純水(含有少量的NaOH)加入陰極室。通電時，H2O在陰極表面放電生成H2，Na穿過離子膜由陽極室進入陰極室，OH不能通過離子膜，導出的陰極液體中含有NaOH；Cl在陽極表面放電生成Cl2，電解后的淡鹽水從陽極導出，可用于重新配制食鹽水。 2電鍍法精煉銅 陰極：純銅板Cu22e=Cu 陽極：粗銅板Cu2e=Cu2 電解液：CuSO4溶液 電解過程電解液的質(zhì)量基本保持不變，但要定期除去其中的雜質(zhì)，陽極的雜質(zhì)叫陽極泥，可作為提煉金、銀

13、等貴重金屬的材料。 3電冶金 電解是最強有力的氧化還原手段，所以電解法是冶煉金屬的一種重要的方法，特別是對于冶煉像鈉、鈣、鎂、鋁這樣活潑的金屬。 如電解熔融的NaCl就是冶煉金屬鈉的方法： 首先，NaCl在高溫下熔融，發(fā)生電離： NaCl=NaCl 通直流電后： 陰極：2Na2e=2Na 陽極：2Cl2e=Cl2 某堿性燃料電池裝置中盛有KOH濃溶液，正極均通入O2，電極反應則為O24e2H2O=4OH；若在負極分別通入下列可燃性氣體：CH4、H2S、C2H4，都能實現(xiàn)把化學能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋?NA為阿伏加德羅常數(shù))下列說法不正確的是()根據(jù)題目信息對燃料電池的分析根據(jù)題目信息對燃料電池的分析 A

14、分別通入這三種氣體，放電一段時間后，溶液的pH都變大 B若在負極上通入1 mol CH4，完全反應共失去8 NA個電子 C若在負極上通入C2H4氣體，則電池的總反應為C2H43O24OH= 4H2O D若在負極上通入H2S氣體，則電極反應為：H2S6e8OH= 5H2O 三種氣體構(gòu)成的電池總反應分別為：CH42O22OH= 3H2O；2H2S3O24OH=2 4H2O；C2H43O24OH= 4H2O。三個電池都消耗OH，溶液的pH都變小，所以A錯誤；由電極反應CH48e10OH= 7H2O可知道1 mol CH4完全反應共失去8 NA電子，所以B正確。 本題是考查學生對原電池原理的應用，燃料

15、電池近年來經(jīng)常出現(xiàn)在高考試題中，望考生引起重視。對電極反應、電池反應的表達方式，及其反應過程中的電子得失、pH變化等要予以充分地關(guān)注和復習。A1.一種新型的燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，其總反應為：2C2H67O28KOH=4K2CO310H2O，有關(guān)此電池的推斷正確的是( ) A負極反應為14H2O7O228e=28OH B放電一段時間后，負極周圍的pH升高 C每消耗1 mol C2H6，則電路上轉(zhuǎn)移的電子為14 mol D放電過程中KOH的物質(zhì)的量濃度不變C燃料電池，O2都在正極發(fā)生反應。 2.固體氧化物燃料電池是由美國西屋(Westingho

16、use)公司研制開發(fā)的，它以固體氧化鋯氧化釔為電解質(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2)在其間通過。該電池的工作原理如下圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應。下列判斷正確的是( )AO2放電的a極為電池的負極BH2放電的b極為電池的正極Ca極對應的電極反應為：O22H2O4e=4OHD該電池的總反應方程式為：2H2O2=2H2O 此燃料電池用的是固體電解質(zhì)，因此不會生成OH。D 下列描述中，不符合生產(chǎn)實際的是( )A電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極B電解法精煉粗銅，用純銅作陰極C電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網(wǎng)作陰極D在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極電解的原理與應用電解的原理與應

17、用 電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，若用鐵作陽極，則鐵會被氧化。A1.把分別盛有熔融的氯化鉀、氯化鎂、氯化鐵的三個電解槽串聯(lián)，在一定條件下通電一段時間后，析出鉀、鎂、鐵的物質(zhì)的量之比為( )A123 B321C631 D632D 物質(zhì)的量相等的鉀、鎂、鐵，失電子數(shù)之比為123。所以得電子數(shù)相等時，析出鉀、鎂、鐵的物質(zhì)的量之比為632。 2.近年來，加“碘”食鹽較多使用了碘酸鉀，KIO3在工業(yè)上可用電解法制取，以石墨和鐵為電極，以KI溶液為電解液在一定條件下電解，反應式為KIH2OKIO3H2(未配平)。下列有關(guān)說法中，正確的是(雙選)( ) A電解時，石墨做陽極，鐵作陰極 B電解時，在陽極上產(chǎn)生氫

18、氣 C電解后得到KIO3產(chǎn)品的步驟有：過濾濃縮結(jié)晶灼燒 D電解中，每轉(zhuǎn)移0.6 mol電子，理論上可得到0.1 mol 無水KIO3晶體AD 電解時，若鐵作陽極，則鐵會被氧化，所以，鐵只能作陰極。灼燒會使KIO3分解。電解的總反應方程式為：KI3H2O=KIO33H2。電極反應方程式的書寫及相關(guān)綜合計算電極反應方程式的書寫及相關(guān)綜合計算 按下圖裝置進行實驗，并回答下列問題。 (1)判斷裝置的名稱：A池為_，B池為_。 ( 2 ) 鋅 極 為 _ _ _ _ _ _ _ _ _ _ 極 ， 電 極 反 應 式 為_。銅極為_極，電極反應式為_。石墨棒C1為_極，電極反應式為_。石墨棒C2附近發(fā)生

19、的實驗現(xiàn)象為_。 (3)當C2極析出224 mL氣體(標準狀態(tài))時，鋅的質(zhì)量變化(增加或減少)_g。CuSO4溶液的質(zhì)量變化了(增加或減少了)_g。 A池中Zn、Cu放入CuSO4溶液中構(gòu)成原電池，B池中兩個電極均為石墨電極，在以A為電源的情況下構(gòu)成電解池，即A原電池帶動B電解池，A池中Zn為負極，Cu為正極，B池中C1為陽極，C2為陰極、析出H2，周圍OH富集，酚酞變紅，且n(H2) 0.01 mol。故電路上轉(zhuǎn)移電子的物質(zhì)的量為0.01 mol20.02 mol，根據(jù)得失電子守恒鋅極有0.01 mol Zn溶解，即Zn極重量減少0.01 mol65 g/mol0.65 g。銅極上有0.01

20、 mol Cu析出，即CuSO4溶液增加了0.01 mol(65 g/mol64 g/mol)0.01 g。 (1)原電池；電解池 (2)負；Zn2e=Zn2；正；Cu22e=Cu陽；2Cl2e=Cl2；有無色氣體產(chǎn)生，附近溶液出現(xiàn)紅色 (3)減少了0.65；減少了0.01 1.熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混合物作為電解質(zhì)，CO為負極燃氣，空氣和CO2的混合氣體為正極助燃氣，制得650以下工作的燃料電池，完成下列反應：正極： ；負極： ；總反應： 。O22CO24e=2CO2CO2CO4e=4CO22COO2=2CO2起氧化劑作用的是O2

21、，產(chǎn)物是CO2。 2.在玻璃圓筒中盛有兩種無色的互不相溶的中性液體。上層液體中插入兩根石墨電極，圓筒內(nèi)還放有一根下端彎成環(huán)狀的玻璃攪棒，可以上下攪動液體，裝置如下圖。接通電源，陽極周圍的液體呈現(xiàn)棕色，且顏色由淺變深，陰極上有氣泡生成。停止通電，取出電極，用攪棒上下劇烈攪動。靜置后液體又分成兩層，下層液體呈紫紅色，上層液體幾乎無色。根據(jù)上述實驗回答：( 1 ) 陽 極 上 的 電 極 反 應 式 為 。( 2 ) 陰 極 上 的 電 極 反 應 式 為 。(3)原上層液體是 。(4)原下層液體是 。2I2e=I22H2e=H2KI(或NaI等)水溶液CCl4(或CHCl3等) 兩種無色的互不相溶

22、的中性液體應是一種中性水溶液和一種有機物，且有機物應在下層，因為上層液體可以導電。 (2010北京)下列有關(guān)鋼鐵腐蝕與防護的說法正確的是()A鋼管與電源正極連接，鋼管可被保護B鐵遇冷濃硝酸表面鈍化，可保護內(nèi)部不被腐蝕C鋼管與銅管露天堆放在一起時，鋼管不易被腐蝕D鋼鐵發(fā)生析氫腐蝕時，負極反應是Fe3e=Fe3金屬的腐蝕與防護金屬的腐蝕與防護B A項，金屬與電源正極連接，則金屬失電子，鋼管被腐蝕；C項，鐵比銅活潑，鐵與銅接觸形成原電池時，鐵為負極失電子，易被腐蝕；D項，析氫腐蝕的負極反應為Fe2e=Fe2。B1.鋼鐵生銹過程發(fā)生如下反應：2FeO22H2O=2Fe(OH)2；4Fe(OH)2O22

23、H2O=4Fe(OH)3；2Fe(OH)3=Fe2O33H2O。下列說法正確的是( )A反應、中電子轉(zhuǎn)移數(shù)目相等B反應中氧化劑是氧氣和水C與銅質(zhì)水龍頭連接處的鋼質(zhì)水管不易發(fā)生腐蝕D鋼鐵在潮濕的空氣中不能發(fā)生電化學腐蝕A 反應2FeO22H2O=2Fe(OH)2中的氧化劑是O2,1 mol O2在反應中得到4 mol電子，同樣在反應4Fe(OH)2O22H2O=4Fe(OH)3中氧化劑也是O2，而且兩個反應中氧氣的化學計量數(shù)都是1，因此得到的電子均是4 mol，故A選項正確，B選項錯誤。鋼質(zhì)水管與銅質(zhì)水龍頭連接后形成原電池，其中鋼質(zhì)水管作負極被腐蝕，故C選項錯誤。鋼鐵在潮濕的空氣中容易發(fā)生電化學

24、腐蝕，而且主要是發(fā)生吸氧腐蝕，因此D選項錯誤。 2.出土的錫青銅(銅錫合金)文物常有Cu2(OH)3Cl覆蓋在其表面。下列說法正確的是(雙選)( ) A錫青銅的熔點比純銅高 B在自然環(huán)境中，錫青銅中的錫對銅起保護作用 C錫青銅文物在潮濕環(huán)境中的腐蝕比干燥環(huán)境中快 D生成Cu2(OH)3Cl覆蓋物是電化學腐蝕過程，但不是化學反應過程BC 考查合金的性質(zhì)及影響金屬的腐蝕速率的因素。錫青銅屬于合金，根據(jù)合金的特性，熔點比任何一種組分純金屬的低，判斷A錯；由于錫比銅活潑，故在發(fā)生電化學腐蝕時，錫失電子保護銅，B正確；潮濕的環(huán)境將會加快金屬的腐蝕速率，C正確；電化學腐蝕過程實質(zhì)是有電子的轉(zhuǎn)移，屬于化學反應過程，D錯。 3.下列有關(guān)金屬腐蝕與防護的說法正確的是(雙選)( ) A純銀器表面在空氣中因化學腐蝕漸漸變暗 B當鍍錫鐵制品的鍍層破損時，鍍層仍能對鐵制品起保護作用 C在海輪外殼連接鋅塊保護外殼不受腐蝕是采用了犧牲陽極的陰極保護法 D可將地下輸油鋼管與外加直流電源的正極相連以保護它不受腐蝕AC