高二化学原电池和电解池Word文档下载推荐.docx

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能量转化

化学能→电能

电能→化学能

应用

①①抗金属的电化腐蚀；

②实用电池。

①电解食盐水（氯碱工业）；

②电镀（镀铜）；

③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；

④精炼（精铜）。

2原电池正负极的判断：

⑴根据电极材料判断：

活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。

⑵根据电子或者电流的流动方向：

电子流向：

负极→正极。

电流方向：

正极→负极。

⑶根据电极变化判断：

氧化反应→负极；

还原反应→正极。

⑷根据现象判断：

电极溶解→负极；

电极重量增加或者有气泡生成→正极。

⑸根据电解液内离子移动的方向判断：

阴离子→移向负极；

氧离子→移向正极。

3电极反应式的书写：

⑴负极材料本身被氧化：

①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：

M-ne-=Mn+如：

Zn-2e-=Zn2+

②如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：

如铅蓄电池，Pb+SO42--2e-=PbSO4

⑵负极材料本身不反应：

要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，

如燃料电池CH4-O2（C作电极）电解液为KOH：

CH4+10OH-8e-=C032-+7H2O

⑴当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应，

H2SO4电解质，如2H++2e=H2CuSO4电解质：

Cu2++2e=Cu

⑵当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的O2反正还原反应

1当电解液为中性或者碱性时，H2O比参加反应，且产物必为OH-,

如氢氧燃料电池（KOH电解质）O2+2H2O+4e=4OH-

②当电解液为酸性时，H+比参加反应，产物为H2OO2+4O2+4e=2H2O

4．化学腐蚀和电化腐蚀的区别

化学腐蚀

电化腐蚀

一般条件

金属直接和强氧化剂接触

不纯金属，表面潮湿

反应过程

氧化还原反应，不形成原电池。

因原电池反应而腐蚀

有无电流

无电流产生

有电流产生

反应速率

电化腐蚀＞化学腐蚀

结果

使金属腐蚀

使较活泼的金属腐蚀

5．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别

电化腐蚀类型

吸氧腐蚀

析氢腐蚀

条件

水膜酸性很弱或呈中性

水膜酸性较强

正极反应

O2+4e-+2H2O==4OH-

2H++2e-==H2↑

负极反应

Fe－2e-==Fe2+

腐蚀作用

是主要的腐蚀类型，具有广泛性

发生在某些局部区域内

6．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

⑷A.氢氧燃料电池

1结构：

石墨、石墨、KOH溶液。

②电极反应负极：

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-

8．电解池的阴阳极判断：

⑴由外电源决定：

阴极：

⑵根据电极反应:

氧化反应→阳极；

还原反应→阴极

⑶根据阴阳离子移动方向：

阴离子移向→阳极；

阳离子移向→阴极，

⑷根据电子几点流方向：

电子流向:

电源负极→阴极；

电流方向:

电源正极→阳极；

9.电解时电极产物判断：

⑴阳极：

如果电极为活泼电极，Ag以前的，则电极失电子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+

如果电极为惰性电极，C、Pt、Au、Ti等，则溶液中阴离子失电子，4OH--4e-=2H2O+O2

阴离子放电顺序S2->

I->

Br->

Cl->

OH->

含氧酸根>

F-

⑵阴极：

（.阴极材料（金属或石墨）总是受到保护）根据电解质中阳离子活动顺序判断，阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表金属活泼性越强，则对应阳离子的放电能力越弱，既得电子能力越弱:

K+<

Ca2+<

Na+<

Mg2+<

Al3+<

（H+）<

Zn2+<

Fe2+<

Sn2+<

Pb2+<

Cu2+<

Hg2+<

Ag+

10．电解、电离和电镀的区别

电解

电离

电镀

受直流电作用

受热或水分子作用

实质

阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原反应

阴阳离子自由移动，无明显的化学变化

用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金

CuCl2

Cu＋Cl2

CuCl2==Cu2++2Clˉ

阳极Cu－2e-=Cu2+

阴极Cu2++2e-=Cu

关系

先电离后电解，电镀是电解的应用

11．电镀铜、精炼铜比较

电镀铜

精炼铜

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

粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液

Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等

Cu2++2e-=Cu

溶液变化

电镀液的浓度不变

溶液中溶质浓度减小

12．电解方程式的实例（用惰性电极电解）：

电解质溶液

阳极反应式

阴极反应式

总反应方程式

（条件：

电解）

溶液酸碱性变化

CuCl2

2Cl--2e-=Cl2↑

Cu2++2e-=Cu

CuCl2=Cu+Cl2↑

——

HCl

2H++2e-=H2↑

2HCl=H2↑+Cl2↑

酸性减弱

Na2SO4

4OH--4e-=2H2O+O2↑

2H2O=2H2↑+O2↑

不变

H2SO4

消耗水，酸性增强

NaOH

消耗水，碱性增强

NaCl

2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH

H+放电，碱性增强

CuSO4

2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4

OHˉ放电,酸性增强

13，以惰性电极电解电解质溶液的规律：

⑴电解水型：

电解含氧酸，强碱，活泼金属的含氧酸盐，如稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：

4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：

2H++2e-=H2↑总反应：

2H2O

2H2↑+O2↑，

溶质不变，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）。

⑵电解电解质：

无氧酸（HF除外）、不活泼金属的无氧酸盐，如CuCl2

2Cl--2e-=Cl2↑阴极：

Cu2++2e-=Cu总反应：

⑶放氢生成碱型：

活泼金属的无氧酸盐（F化物除外）如NaCl

公式：

电解质+H2O→碱+H2↑+非金属

⑷放氧生酸型：

不活泼金属的含氧酸盐，如CuSO4

Cu2++2e-=Cu

总反应：

电解质+H2O→酸+O2↑+金属

电解NaCl溶液：

2NaCl+2H2O

H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大

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

2Cl--2e-==Cl2↑

2H++2e-==H2↑

2NaCl+2H2O

H2↑+Cl2↑+2NaOH

⑵设备（阳离子交换膜电解槽）

①组成：

阳极—Ti、阴极—Fe②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

NaAlO2

Al（OH）3

Al2O3

⑵原理

阳极2O2－－4e-=O2↑

阴极Al3＋+3e-=Al总反应：

4Al3++6O2ˉ

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”。

【原电池课后练习】

1、镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质（加入一定量的酸），下列说法不正确的是（）

A.此燃料电池的总反应为：

Mg+H2O2=Mg（OH）2B.正极发生的电极反应为：

H2O2+2H++2e-=2H2O

C.工作时，正极周围海水的pH增大D.电池工作时，溶液中的H+向正极移动

2、一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；

电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（ZrO2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。

下列对该燃料电池说法不正确的是（）

A.在熔融电解质中，O2-移向负极B.电池的总反应是：

2C4H10+13O2=8CO2+10H2O

C.通入空气的一极是正极，电极反应为：

O2+4e-=2O2-

D.通入丁烷的一极是正极，电极反应为：

C4H10+26e-+13O2-=4CO2↑+5H2O

3.、理论上不能用于设计成原电池的反应是（）

A.HCl+NaOH=NaCl+H2OΔH＜0

B.2CH3OH（l）+3O2（g）=2CO2（g）+4H2O（l）ΔH＜0

C.4Fe（OH）2（s）+2H2O（l）+O2（g）=4Fe（OH）3（s）ΔH＜0

D.2H2（g）+O2（g）=2H2O（l）ΔH＜0

4、被称之为“软电池”的纸质电池，采用一个薄层纸片作为传导体，在其一边镀锌，而在其另一边镀二氧

化锰。

在纸内的离子“流过”水和氧化锌组成的电解液。

电池总反应为Zn+2MnO2+H2O=ZnO+2MnO（OH）。

下列说法正确的是（）

A.该电池的正极为锌B.该电池反应中二氧化锰起催化剂作用

C.当0.1molZn完全溶解时，流经电解液的电子个数为1.204×

1023

D.电池正极反应式为2MnO2+2e-+2H2O=2MnO（OH）+2OH-

5、燃料电池的基本组成为电极、电解质、燃料和氧化剂。

此种电池的能量利用率可高达80%（一般柴油

发电机只有40%左右），产物污染也少。

下列有关燃料电池的说法错误的是（）

A.上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质

B.氢氧燃料电池常用于航天飞行器，原因之一是该电池的产物为水，经过处理之后可供宇航员使用

C.乙醇燃料电池的电解质常用KOH溶液，该电池的负极反应为C2H5OH-12e-=2CO2↑+3H2O

D.甲烷燃料电池的正极反应为O2+2H2O+4e-=4OH-

6、锌银电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：

2Ag+Zn（OH）2=Ag2O+Zn+H2O在此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）

A.AgB.Zn（OH）2C.Ag2OD.Zn

7、将等质量的两份锌粉a、b分别加入过量的稀硫酸，同时向a中加少量CuSO4溶液，下图中产生H2的体积V（L）与时间t（min）的关系，其中正确的是（）

8、固体氧化物燃料电池是由美国西屋（Westinghouse）公司研制开发的。

它以固体氧化锆—氧化钇为电解质，这种固体电解质在高温下允许氧离子（O2-）在其间通过。

该电池的工作原理如图所示，其中多孔电极a、b均不参与电极反应。

下列判断正确的是（）

A.有O2放电的a极为电池的负极

B.有H2放电的b极为电池的正极

C.a极对应的电极反应为：

O2+2H2O+4e-=4OH

D.该电池的总反应方程式为：

2H2+O2=2H2O

9、下列有关电池的说法不正确的是（）

A.手机上用的锂离子电池属于二次电池B.铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C.甲醇燃料电池可把化学能转化为电能D.锌锰干电池中，锌电极是负极

10、控制适合的条件，将反应2Fe3++2I-

2Fe2++I2设计成如下图所示的原电池。

下列判断不正确的是

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

11、以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。

关于该电池的叙述正确的是（）

A.该电池能够在高温下工作

B.电池的负极反应为C6H12O6+6H2O-24e-=6CO2↑+24H+

C.放电过程中，H+从正极区向负极区迁移

D.在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体22.4/6L

12、用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U形管）构成一个原电池。

以下有关该原电池的叙述正确的是（）

①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：

Ag++e-=Ag③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同

A.①②B.②③C.②④D.③④

13、一种燃料电池中发生的化学反应为：

在酸性溶液中甲醇与氧作用生成水和二氧化碳。

该电池负极发生的反应是（）

A.CH3OH（g）+O2（g）-2e-=H2O（l）+CO2（g）+2H+（aq）B.O2（g）+4H+（aq）+4e-=2H2O（l）

C.CH3OH（g）+H2O（l）-6e-=CO2（g）+6H+（aq）D.O2（g）+2H2O（l）+4e-=4OH-

14、在盛有稀硫酸的烧杯中放入导线连接的铜片和锌片，下列叙述正确的是（）

A.正极附近的SO42-离子浓度逐渐增大B.电子通过导线由铜片流向锌片

C.正极有O2放出D.铜片上有H2放出

15、将两个铂电极插入KOH溶液中，向两极分别通入CH4和O2，构成甲烷燃料电池。

已知，通入CH4的一极，其电极反应式是：

CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O;

通入O2的另一极，其电极反应式是：

2O2+4H2O+8e-=OH-。

下列叙述不正确的是（）

A.通入CH4的电极为负极B.正极发生氧化反应

C.燃料电池工作时，溶液中的OH-向负极移动D.该电池使用一段时间后应补充KOH

16、关于铅蓄电池的说法正确的是（）

A.在放电时，正极发生的反应是Pb（s）+SO42-（aq）-2e-=PbSO4（s）

B.在放电时，该电池的负极材料是铅板C.在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小

D.在充电时，阳极发生的反应是PbSO4（s）+2e-=Pb（s）+SO42-（aq）

17、根据右图，可判断出下列离子方程式中错误的是（）

A、2Ag（s）+Cd2+（aq）=2Ag+（aq）+Cd（s）；

B、Cd（s）+Co2+（aq）=Cd2+（aq）+Co（s）；

C、2Ag+（aq）+Cd（s）=2Ag（s）+Cd2+（aq）；

D、2Ag+（aq）+Co（s）=2Ag（s）+Co2+（aq）。

18、Li-Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：

2Li++FeS+2e—=Li2S+Fe有关该电池的下列中，正确的是（）

A、Li-Al在电池中作为负极材料，该材料中Li的化合价为+1价；

B、该电池的电池反应式为：

2Li+FeS=Li2S+Fe；

C、负极的电极反应式为Al—3e—=Al3+；

D、充电时，阴极发生的电极反应式为：

Li2S+Fe—2e—=2Li++FeS。

19、某固体酸燃料电池以CsHSO4固体为电解质传递H+，其基本结构见下图，电池总反应可表示为：

2H2＋O2＝2H2O，下列有关说法正确的是（）

A、H+由a极通过固体酸电解质传递到b极；

B、b极上的电极反应式为：

O2＋2H2O＋4e—=4OH—；

C、每转移0.1mol电子，消耗1.12升的H2；

D、电子通过外电路从b极流向a极。

3Zn+2K2FeO4+8H23Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH

20、高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为下列叙述不正确的是

A．充电时阳极反应为：

Fe（OH）3－3e－+5OH－=FeO42－+4H2O

B．充电时电池的正极和电源的正极相连C．放电时正极反应为Zn－2e－+2OH－=Zn（OH）2

D．放电时每转移3mole－，有1molFeO42－被还原

21、氢氧燃料电池是符合绿色化学理念的新型发电装置。

下图为电池示意图，该电池电极表面镀一层细小的铂粉，铂吸附气体的能力强，性质稳定。

请回答：

（1）氢氧燃料电池的能量转化的主要形式是，在导线中电子流动方向为（用a、b表示）。

（2）负极反应式为。

（3）电极表面镀铂粉的原因是

（4）该电池工作时，H2和O2连续由外部供给，电池可连续不断提供电能。

因此，大量安全储氢是关键技术之一。

金属锂是一种重要的储氢材料，吸氢和放氢原理如下：

Ⅰ.2Li+H2=2LiHⅡ.LiH+H2O=LiOH+H2↑

①反应Ⅰ中的还原剂是，反应Ⅱ中的氧化剂是。

②已知LiH固体密度为0.82g/cm3，用锂吸收224L（标准状况）H2，生成的LiH体积与被吸收的H2体积比为。

③由②生成的LiH与H2O作用，放出的H2用作电池燃料，若能量转化率为80%，则导线中通过电子的物质的量为mol。

22、北京奥运会“祥云”火炬燃料是丙烷（C3H8），亚特兰大奥运会火炬燃料是丙烯（C3H6）。

（1）丙烷脱氢可得丙烯。

已知：

C3H8（g）CH4（g）+HC

CH（g）+H2（g）ΔH1=+156.6kJ/mol

CH3CH=CH2（g）CH4（g）+HC

CH（g）ΔH2=+32.4kJ/mol

则相同条件下，反应C3H8（g）CH3CH=CH2（g）+H2（g）的ΔH=kJ/mol。

（2）以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极通入O2和CO2，负极通入丙烷，电解质是熔融碳酸盐。

电池反应方程式为；

放电时，CO32-移向电池的（填“正”或“负”）极。

（3）碳氢化合物完全燃烧生成CO2和H2O。

常温常压下，空气中的CO2溶于水，达到平衡时，溶液的pH=5.60,c（H2CO3）=1.5×

10-5mol/L。

若忽略水的电离及H2CO3的第二级电离，则H2CO3HCO3-+H+的平衡常数K1=。

（已知：

10-5.60=2.5×

10-6）

（4）常温下，0.1mol/LNaHCO3溶液的pH大于8，则溶液中c（H2CO3）c（CO32-）（填“>

”、“=”或“<

”），原因是（用离子方程式和必要的文字说明）。

23、我国首创以铝-空气-海水电池作为能源的新型海水标志灯，它以海水为电解质溶液，靠空

气中的氧气使铝不断氧化而产生电流。

只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光。

则；

（1）该电源负极材料为；

正极材料为。

（2）负极反应为