1、第12讲 电化学基础,考点一 原电池原理及其应用,知识清单,一 原电池的工作原理 1.原电池 将 化学 能转化为 电 能的装置。 2.构成条件 (1)具有两个活泼性不同的电极(金属和金属或金属和导电的非金属)。 (2)电解质溶液。 (3)形成闭合回路。 3.原电池的两极 负极:活泼性较强的金属,发生 氧化 反应。 正极:活泼性较弱的金属或能导电的非金属,发生 还原 反应。,4.电极反应式的书写和电子移动方向 (1)电极反应式的书写(以Zn-Cu原电池为例,如下图)负极: Zn ,电极反应式: Zn-2e- Zn2+ 。 正极: Cu ,电极反应式: Cu2+2e- Cu 。 电池总反应: Zn
2、+Cu2+ Zn2+Cu 。,(2)电子移动方向 电子由 负极 释放,经外电路流入 正极 ,电解质溶液中的阳 离子移向正极,某些阳离子在正极上得电子被 还原 ,形成一个闭 合回路。 二 化学电源 一次电池又称为干电池,二次电池又称为充电电池或蓄电池。,三 原电池原理的应用 1.金属的腐蚀 (1)化学腐蚀:金属跟接触到的干燥气体(如O2、Cl2、SO2等)或非电解质 液体(如石油)等直接发生化学反应而引起的腐蚀。 (2)电化学腐蚀 a.定义: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,这种腐蚀叫电化学腐蚀。 注意 金属的腐蚀主要是发生 电化学腐蚀 。 b.吸
3、氧腐蚀与析氢腐蚀(以钢铁的电化学腐蚀为例),2.金属的防护 (1)改变金属的内部结构。例如把Ni、Cr等加入普通钢中制成不锈钢。 (2)覆盖保护层:a.涂油脂、喷油漆、搪瓷、覆盖塑料等;b.电镀耐腐蚀的 金属(Zn、Sn、Cr、Ni等)。 (3)电化学保护法:通常采用如下两种方法。a.牺牲阳极的阴极保护法。 这种方法通常是在被保护的钢铁设备上(如锅炉的内壁、船舶的外壳 等)装上若干镁合金或锌块。b.外加电流的阴极保护法。这种方法是把 被保护的钢铁设备(如钢闸门)作为 阴 极,用惰性电极作为 阳 极,两者均存在于电解质溶液(如海水)里,外接直流电源。通电后,电 子被强制流向被保护的钢铁设备,使钢
4、铁表面腐蚀电流降至零或接近于 零,从而起到保护作用。,3.金属腐蚀快慢的比较 不纯的金属在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀,活泼金属因被 腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素有关: (1)与构成原电池的材料有关,两极材料的活泼性差别越大,电动势越大, 进行氧化还原反应的速率越快,活泼金属被腐蚀的速率就越快。 (2)与金属所接触的介质有关,通常活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快 于在非电解质溶液中的腐蚀,在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质 溶液中的腐蚀。 一般来说,可用下列原则判断金属腐蚀的快慢: 电解原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀化学腐蚀有防护措施 的腐蚀,考点二 电解原理及其应用,
5、一 电解原理 1.电解 使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还 原反应的过程。 2.电解池 (1)装置特点 电 能转化为 化学 能。 (2)形成条件 a.与直流电源相连的两个电极。 b.电解质溶液(或熔融态电解质)。,c.形成闭合回路。 3.电极反应规律 (1)阴极 与电源 负 极相连, 得到 电子发生 还原 反应。 (2)阳极 与电源 正 极相连, 失去 电子发生 氧化 反应。 二 电解原理的应用 1.氯碱工业 (1)食盐水的精制,(2)主要生产过程说明 阳离子交换膜(以电解饱和NaCl溶液为例)只允许阳离子(Na+)通 过,而阻止阴离子(Cl-、OH-)和分子(Cl
6、2)通过,这样既能阻止H2和Cl2混合,爆炸,又能避免Cl2和NaOH溶液反应生成NaClO影响烧碱质量。 (3)电极反应及总反应 阳极: 2Cl-2e- Cl2 。 阴极: 2H+2e- H2 。 总反应(离子方程式): 2Cl-+2H2O 2OH-+Cl2+H2 。 2.电镀 (1)电镀的特点 电镀时,阳极是 镀层金属 ,阴极是 镀件 ,一般用含有镀层金 属离子的溶液作电镀液;电镀池工作时,阳极质量 减小 ,阴极质量 增大 ,电解质溶液浓度 不变 。,(2)铜的电解精炼 阳极(用 粗铜 ): Cu-2e- Cu2+ 。 粗铜中的金、银等金属杂质,因失电子能力比铜弱,难以在阳极失去电 子变成
7、阳离子,以阳极泥的形式沉积下来。 阴极(用 纯铜 ): Cu2+2e- Cu 。 3.电冶金 金属冶炼就是使矿石中的金属离子获得电子,从其化合物中还原出来。 通式为 Mn+ne- M 。 钠的冶炼:NaCl在熔融状态下发生电离,通直流电,阴极反应式为 2Na+2e- 2Na ,阳极反应式为 2Cl-2e- Cl2 。,一、惰性电极电解电解质溶液的规律,说明 (1)用惰性电极电解强碱、含氧酸、活泼金属的含氧酸盐的稀溶 液时,实际上是电解H2O,溶质的质量分数增大,浓度增大。 (2)电解时产物的判断要遵循阴、阳离子的放电顺序。 (3)电解后要恢复原电解质溶液的浓度,需加适量的某物质,该物质可以 是
8、阴极与阳极产物的化合物。例如用惰性电极电解CuSO4溶液,要恢复 原溶液的浓度,可向电解后的溶液中加入CuO,但不能加入Cu(OH)2,因为 Cu(OH)2与生成的H2SO4反应后使水量增加。,二、原电池、电解池、电镀池的比较,方法 原电池正、负极的判断及电极反应式的书写方法 1.原电池正、负极的判断,方法技巧,注意 (1)在原电池Al-NaOH(aq)-Mg中,Al作负极;(2)在原电池Al-浓H2 SO4-Cu中,Cu作负极。 2.电极反应式的书写 (1)一般电极反应式的书写,(2)复杂电极反应式的书写,解题导引 解析 原电池的正极反应为Cl2+2e- 2Cl-,故A项错误;放电时,白色 沉淀AgCl在左侧电极处产生,故B项错误;当电路中转移0.01 mol e-时,原 电池左侧发生的反应为:Ag-e-+Cl- AgCl,减少了0.01 mol的Cl-,根据 电荷守恒原理,左侧溶液中的H+通过阳离子交换膜向右侧转移0.01 mol, 故D项正确。答案 D,
