原电池和电解池比较.docx

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原电池和电解池比较

原电池和电解池比较

1．原电池和电解池的比较：

装置

原电池

电解池

实例

原理

使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。

这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。

使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。

这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。

形成条件

①电极：

两种不同的导体相连；

②电解质溶液：

能与电极反应。

①电源；  ②电极（惰性或非惰性）；

③电解质（水溶液或熔化态）。

反应类型

自发的氧化还原反应

非自发的氧化还原反应

电极名称

由电极本身性质决定：

正极：

材料性质较不活泼的电极；

负极：

材料性质较活泼的电极。

由外电源决定：

阳极：

连电源的正极；

阴极：

连电源的负极；

电极反应

负极：

Zn-2e-=Zn2+   （氧化反应）

正极：

2H++2e-=H2↑（还原反应）

阴极：

Cu2+ +2e- =Cu  （还原反应）

阳极：

2Cl--2e-=Cl2↑   （氧化反应）

电子流向

负极→正极

电源负极→阴极；阳极→电源正极

电流方向

正极→负极

电源正极→阳极；阴极→电源负极

能量转化

化学能→电能

电能→化学能

应用

①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．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

3．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+

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

4．电解、电离和电镀的区别

电解

电离

电镀

条件

受直流电作用

受热或水分子作用

受直流电作用

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

实例

CuCl2 电解==== 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

5．电镀铜、精炼铜比较

电镀铜

精炼铜

形成条件

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

电极反应

阳极 Cu －2e-  =Cu2+

阴极 Cu2++2e-  =Cu

阳极：

Zn-2e-  =Zn2+   Cu-2e- =Cu2+ 等

阴极：

Cu2+  +2e- =Cu

溶液变化

电镀液的浓度不变

溶液中溶质浓度减小

6．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

2Cl--2e-=Cl2↑

2H++2e-=H2↑

2HCl=H2↑+Cl2↑

酸性减弱

Na2SO4

4OH--4e-=2H2O+O2↑

2H++2e-=H2↑

2H2O=2H2↑+O2↑

不变

H2SO4

4OH--4e-=2H2O+O2↑

2H++2e-=H2↑

2H2O=2H2↑+O2↑

消耗水，酸性增强

NaOH

4OH--4e-=2H2O+O2↑

2H++2e-=H2↑

2H2O=2H2↑+O2↑

消耗水，碱性增强

NaCl

2Cl--2e-=Cl2↑

2H++2e-=H2↑

2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH

H+放电，碱性增强

CuSO4

4OH--4e-=2H2O+O2↑

Cu2+ +2e-= Cu

2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4

OHˉ 放电,酸性增强

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）3 2Fe（OH）3==Fe2O3+3H2O

（2）析氢腐蚀：

 CO2+H2OH2CO3H++HCO3-

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：

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  

        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-

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：

电解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eq\o（\s\up4（NaOH——→ NaAlO2  eq\o（\s\up4（CO2——→ 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”。