專題十二電化學基礎,考點一原電池原理及其應用,知識清單,一原電池的工作原理 1.原電池 將化學能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。 2.構成條件 (1)具有兩個活潑性不同的電極(金屬和金屬或金屬和導電的非金屬)。 (2)電解質(zhì)溶液。 (3)形成閉合回路。 3.原電池的兩極 負極:活潑性較強的金屬,發(fā)生氧化反應。 正極:活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬,發(fā)生還原反應。,4.電極反應式的書寫和電子移動方向 (1)電極反應式的書寫(以Zn-Cu原電池為例,如下圖) 負極:Zn,電極反應式:Zn-2e-Zn2+。 正極:Cu,電極反應式:Cu2+2e-Cu。 電池總反應:Zn+Cu2+Zn2+Cu。,(2)電子移動方向 電子由負極釋放,經(jīng)外電路流入正極,電解質(zhì)溶液中的陽 離子移向正極,某些陽離子在正極上得電子被還原,形成一個閉 合回路。 二化學電源 一次電池又稱為干電池,二次電池又稱為充電電池或蓄電池。,三原電池原理的應用 1.金屬的腐蝕 (1)化學腐蝕:金屬跟接觸到的干燥氣體(如O2、Cl2、SO2等)或非電解質(zhì)液體(如石油)等直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕。 (2)電化學腐蝕 a.定義:不純的金屬與電解質(zhì)溶液接觸時,會發(fā)生原電池反應,比較活潑的金屬失去電子而被氧化,這種腐蝕叫電化學腐蝕。 注意金屬的腐蝕主要是發(fā)生電化學腐蝕。 b.吸氧腐蝕與析氫腐蝕(以鋼鐵的電化學腐蝕為例),2.金屬的防護 (1)改變金屬的內(nèi)部結構。例如把Ni、Cr等加入普通鋼中制成不銹鋼。 (2)覆蓋保護層:a.涂油脂、噴油漆、搪瓷、覆蓋塑料等;b.電鍍耐腐蝕的金屬(Zn、Sn、Cr、Ni等)。 (3)電化學保護法:通常采用如下兩種方法。a.犧牲陽極的陰極保護法。這種方法通常是在被保護的鋼鐵設備上(如鍋爐的內(nèi)壁、船舶的外殼等)裝上若干鎂合金或鋅塊。b.外加電流的陰極保護法。這種方法是把被保護的鋼鐵設備(如鋼閘門)作為陰極,用惰性電極作為陽極,兩者均存在于電解質(zhì)溶液(如海水)里,外接直流電源。通電后,電子被強制流向被保護的鋼鐵設備,使鋼鐵表面腐蝕電流降至零或接近于零,從而起到保護作用。,3.金屬腐蝕快慢的比較 不純的金屬在潮濕的空氣中形成原電池發(fā)生電化學腐蝕,活潑金屬因被腐蝕而損耗。金屬腐蝕的快慢與下列兩種因素有關: (1)與構成原電池的材料有關,兩極材料的活潑性差別越大,電動勢越大,進行氧化還原反應的速率越快,活潑金屬被腐蝕的速率就越快。 (2)與金屬所接觸的介質(zhì)有關,通?；顫娊饘僭陔娊赓|(zhì)溶液中的腐蝕快于在非電解質(zhì)溶液中的腐蝕,在強電解質(zhì)溶液中的腐蝕快于在弱電解質(zhì)溶液中的腐蝕。 一般來說,可用下列原則判斷金屬腐蝕的快慢: 電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕,考點二電解原理及其應用,一電解原理 1.電解 使電流通過電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。 2.電解池 (1)裝置特點 電能轉(zhuǎn)化為化學能。 (2)形成條件 a.與直流電源相連的兩個電極。 b.電解質(zhì)溶液(或熔融態(tài)電解質(zhì))。,c.形成閉合回路。 3.電極反應規(guī)律 (1)陰極 與電源負極相連,得到電子發(fā)生還原反應。 (2)陽極 與電源正極相連,失去電子發(fā)生氧化反應。 二電解原理的應用 1.氯堿工業(yè) (1)食鹽水的精制,(2)主要生產(chǎn)過程 說明陽離子交換膜(以電解飽和NaCl溶液為例)只允許陽離子(Na+)通過,而阻止陰離子(Cl-、OH-)和分子(Cl2)通過,這樣既能阻止H2和Cl2混合,爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液反應生成NaClO影響燒堿質(zhì)量。 (3)電極反應及總反應 陽極:2Cl-2e- Cl2。 陰極:2H+2e- H2。 總反應(離子方程式):2Cl-+2H2O2OH-+Cl2+H2。 2.電鍍 (1)電鍍的特點 電鍍時,陽極是鍍層金屬,陰極是鍍件,一般用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液;電鍍池工作時,陽極質(zhì)量減小,陰極質(zhì)量增大,電解質(zhì)溶液濃度不變。,(2)銅的電解精煉 陽極(用粗銅):Cu-2e- Cu2+。 粗銅中的金、銀等金屬雜質(zhì),因失電子能力比銅弱,難以在陽極失去電子變成陽離子,以陽極泥的形式沉積下來。 陰極(用純銅):Cu2+2e- Cu。 3.電冶金 金屬冶煉就是使礦石中的金屬離子獲得電子,從其化合物中還原出來。通式為Mn+ne- M。 鈉的冶煉:NaCl在熔融狀態(tài)下發(fā)生電離,通直流電,陰極反應式為 2Na+2e- 2Na,陽極反應式為2Cl-2e- Cl2。,一、惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律,說明(1)用惰性電極電解強堿、含氧酸、活潑金屬的含氧酸鹽的稀溶液時,實際上是電解H2O,溶質(zhì)的質(zhì)量分數(shù)增大,濃度增大。 (2)電解時產(chǎn)物的判斷要遵循陰、陽離子的放電順序。 (3)電解后要恢復原電解質(zhì)溶液的濃度,需加適量的某物質(zhì),該物質(zhì)可以是陰極與陽極產(chǎn)物的化合物。例如用惰性電極電解CuSO4溶液,要恢復原溶液的濃度,可向電解后的溶液中加入CuO,但不能加入Cu(OH)2,因為Cu(OH)2與生成的H2SO4反應后使水量增加。,二、原電池、電解池、電鍍池的比較,方法原電池正、負極的判斷及電極反應式的書寫方法 1.原電池正、負極的判斷,方法技巧,注意(1)在原電池Al-NaOH(aq)-Mg中,Al作負極;(2)在原電池Al-濃H2SO4-Cu中,Cu作負極。 2.電極反應式的書寫 (1)一般電極反應式的書寫,(2)復雜電極反應式的書寫,解題導引 解析原電池的正極反應為Cl2+2e- 2Cl-,故A項錯誤;放電時,白色 沉淀AgCl在左側(cè)電極處產(chǎn)生,故B項錯誤;當電路中轉(zhuǎn)移0.01 mol e-時,原電池左側(cè)發(fā)生的反應為:Ag-e-+Cl- AgCl,減少了0.01 mol的Cl-,根據(jù) 電荷守恒原理,左側(cè)溶液中的H+通過陽離子交換膜向右側(cè)轉(zhuǎn)移0.01 mol,故D項正確。 答案D,