高中化学知识点——原电池和电解池.doc

原电池和电解池
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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(***碱工业);②电镀(镀铜);③电冶(冶炼Na、Mg、Al);④精炼(精铜)。
一原电池;
原电池的形成条件
原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应,但区别于一般的氧化还原反应的是,电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的,而是还原剂在负极上失电子发生氧化反应,电子通过外电路输送到正极上,氧化剂在正极上得电子发生还原反应,从而完成还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向移动构成了闭合回路,使两个电极反应不断进行,发生有序的电子转移过程,产生电流,实现化学能向电能的转化。
从能量转化角度看,原电池是将化学能转化为电能的装置;从化学反应角度看,原电池的原理是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂,使氧化还原反应分别在两个电极上进行。
原电池的构成条件有三个:
(1)电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成。
(2)两电极必须浸泡在电解质溶液中。
(3)两电极之间有导线连接,形成闭合回路。
只要具备以上三个条件就可构成原电池。而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流,所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外,还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说,化学电源必须是原电池,但原电池不一定都能做化学电池。
形成前提:总反应为自发的氧化还原反应
电极的构成:
—锌铜原电池,锌作负极,铜作正极;(非金属必须能导电)—锌锰干电池,锌作负极,石墨作正极;—铅蓄电池,铅板作负极,二氧化铅作正极;—氢氧燃料电池,电极均为铂。
电解液的选择:电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。
原电池正负极判断:
负极发生氧化反应,失去电子;正极发生还原反应,得到电子。
电子由负极流向正极,电流由正极流向负极。溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极
电极反应方程式的书写
负极:活泼金属失电子,看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存,则进行进一步的反应。例:甲烷燃料电池中,电解液为KOH,负极甲烷失8个电子生成CO2和H2O,但CO2不能与OH-共存,要进一步反应生成碳酸根。
正极:①当负极材料能与电解液直接反应时,溶液中的阳离子得电子。例:锌铜原电池中,电解液为HCl,正极H+得电子生成H2。②当负极材料不能与电解液反应时,溶解在电解液中的O2得电子。如果电解液呈酸性,O2+4e-+4H+==2H2O;如果电解液呈中性或碱性,O2+4e-+2H2O==4OH-。
特殊情况:Mg-Al-NaOH,Al作负极。负极:Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O;正极:2H2O+2e-==H2↑+2OH-
Cu-Al-HNO3,Cu作负极。
注意:Fe作负极时,氧化产物是Fe2+而不可能是Fe3+;肼(N2H4)和NH3的电池反应产物是H2O和N2
无论是总反应,还是电极反应,都必须满足电子守恒、电荷守恒、质量守恒。
pH变化规律
电极周围:消耗OH-(H+),则电极周围溶液的pH减小(增大);反应生成OH-(H+),则电极周围溶液的pH增大(减小)。
溶液:若总反应的结果是消耗OH-(H+),则溶液的pH减小(增大);若总反应的结果是生成OH-(H+),则溶液的pH