原电池和电解池全面总结(热点)[1]

原电池和电解池

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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

+H2O H2CO3H++HCO3-

（2）析氢腐蚀：CO

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+

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：S2- ＞I- ＞Br- ＞Cl- ＞OH- ＞NO3- 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。

5．电解反应方程式的书写步骤：①分析电解质溶液中存在的离子；②分析离子的放电顺序；③确定电极、写出电极反应式；④写出电解方程式。如：

解NaCl溶液：2NaCl+2H2O 电解

====H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大

⑵电解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O电解

====2Cu + O2↑+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应，PH减小。

⑶电解CuCl2溶液：CuCl2电解

==== Cu＋Cl2↑

电解盐酸：2HCl 电解

==== H2↑＋Cl2↑溶剂不变，实际上是电解溶质，PH增大。

⑷电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2H2O电解

==== 2H2↑+ O2↑，溶质不变，实际上是电解水，PH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。

⑸电解熔融NaOH: 4NaOH 电解

====4Na + O2↑+ H2O↑

⑹用铜电极电解Na2SO4溶液: Cu +2H2O电解

==== Cu(OH)2 + H2↑（注意：不是电解水。）

6．电解液的PH变化:根据电解产物判断。口诀：“有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓度大,都无浓度小”。（“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度）

7．使电解后的溶液恢复原状的方法：

先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通HCl气体（不能加盐酸）；②AgNO3溶液：加Ag2O固体（不能加AgOH）；③CuCl2溶液：加CuCl2固体；④KNO3溶液：加H2O；⑤CuSO4溶液：CuO（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。

8．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-== Cl2↑

阴极：

2H+ + 2e -== H2↑

总反应：2NaCl+2H2O电解

====H2↑+Cl2↑+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、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等）→加入NaOH溶液→加入BaCl2溶液→加入Na2CO3溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR)

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”。

图20-1