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1、(2009年高考二轮专题复习) 【学习目标【学习目标】1、掌握原电池、电解池的概念及原理，了解铜的电解精炼、镀铜、掌握原电池、电解池的概念及原理，了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业反应原理氯碱工业反应原理2、学会电极的判断，学会正确书写电极反应及总反应方程式，掌、学会电极的判断，学会正确书写电极反应及总反应方程式，掌握常见离子放电的规律；握常见离子放电的规律； 3、能运用得失电子守恒法解决电化学的相关计算。、能运用得失电子守恒法解决电化学的相关计算。 【复习重点【复习重点】原电池、电解原理及应用；电极反应方程式书写原电池、电解原理及应用；电极反应方程式书写【知识概括【知识概括】 一个反应：氧化还
2、原反应一个反应：氧化还原反应一个计算：得失电子守恒法解决电化学的相关计算一个计算：得失电子守恒法解决电化学的相关计算两个转化：化学能和电能的相互转化两个转化：化学能和电能的相互转化两个应用两个应用: 原电池原理应用、电解原理应用原电池原理应用、电解原理应用三个条件：原电池、电解池的形成条件三个条件：原电池、电解池的形成条件四个池子：原电池、电解池、电镀池、电解精炼池四个池子：原电池、电解池、电镀池、电解精炼池 【专题难点【专题难点】 电极反应及总反应方程式正确书写电极反应及总反应方程式正确书写一、原电池、电解池工作原理一、原电池、电解池工作原理1.1.原电池原理原电池原理：通过：通过自发自发氧
3、化还原反应把氧化还原反应把化学能化学能转化为转化为电能电能。 阳极阳极（内电路）（内电路） 阴极阴极（内电路）（内电路）CCH2SO4溶液溶液阳极阳极阴极阴极+ee电源电源正极正极负极负极CuZnH2SO4溶液溶液eeH+SO4 2 H+SO4 2 氧化反应氧化反应: Zn-2e- - = Zn2+ +还原反应还原反应:2H+ +2e - - = H2还原反应还原反应:2H + + +2e - - = H2氧化反应氧化反应: 4OH4OH + 4e - - =O2+2H2O(左池左池)(右池右池)OHOH原电池原电池电解池电解池定义定义（能量转化能量转化）化学能转变成电能的装置。化学能转变成电
4、能的装置。将电能转变成化学能的装置。将电能转变成化学能的装置。形成形成条件条件活动性不同两电极活动性不同两电极（燃料电池燃料电池电极电极除外除外）电解质溶液电解质溶液（有选择性）（有选择性）两电极两电极必须插入必须插入电解质溶液电解质溶液中中（或（或两电极两电极相靠）相靠）形成形成闭合闭合回路回路两电极接直流电源两电极接直流电源（两电极活两电极活动性动性可相同，也可不同可相同，也可不同）电解质溶液电解质溶液（任意）（任意）两电极两电极必须插入必须插入电解质溶液电解质溶液中中形成形成闭合闭合回路回路电极名称电极名称电极判断电极判断负极负极：较活泼金属：较活泼金属正极正极：较不活泼金属：较不活泼金
5、属(或能导电或能导电的非金属等的非金属等)阳极阳极：电源：电源正极正极相连相连阴极阴极：电源：电源负极负极相连相连电极反应电极反应得失电子得失电子 负极负极（内电路为（内电路为阳极阳极）：发生）：发生 氧化反应（氧化反应（失电子失电子） 正极正极（内电路为（内电路为阴极阴极）：发生）：发生还原反应还原反应（溶液中的溶液中的阳离子阳离子移向移向正极正极得电子得电子）阳极阳极：发生氧化反应（：发生氧化反应（电极电极或溶或溶 液中的液中的阴离子阴离子移向移向阳极阳极失电子失电子）阴极阴极：发生发生还原反应还原反应（溶液中的溶液中的 阳离子阳离子移向移向阴极阴极失电子失电子） 池型池型（原理）（原理）
6、 电解池电解池电镀池电镀池（应用电解原理）（应用电解原理）铜的精炼池铜的精炼池（应用电解原理）（应用电解原理）装置装置特征特征阳极阳极: : 惰性电极惰性电极PtPt、AuAu、C C、TiTi ( (或活性电极或活性电极) )阴极阴极: :惰性、活性惰性、活性 电极均可电极均可电解液电解液：任意：任意阳极阳极: : 镀层金属镀层金属(M)(M)阴极阴极： 镀件镀件电镀液电镀液：含镀层金：含镀层金属离子属离子(M(Mn n+ +) )阳极阳极: : 粗粗铜铜( (含含ZnZn、FeFe、NiNi、AgAg、PtPt、AuAu等等 ) )阴极阴极: : 精铜精铜电解液电解液: CuSO4: Cu
7、SO4溶液溶液 电极电极反应反应阳极阳极: : 易放电的易放电的阴离子首先放电阴离子首先放电（或电极参与反应或电极参与反应）阴极阴极: : 易放电的易放电的阳离子首先放电阳离子首先放电阳极阳极：M Mnene- -= M= Mn n+ +阴极：阴极：M Mn+n+ne+ne- - = M = M阳极阳极:Cu:Cu2e2e- -= Cu= Cu2+2+（Zn-2eZn-2e- - = Zn= Zn2+2+ ， Fe-2eFe-2e- - = Fe= Fe2+2+等）等）阴极阴极:Cu:Cu2+2+2e+2e- - = Cu= Cu（Ag、Pt、Au以金属单质沉以金属单质沉积于阳极，成为积于阳极
8、，成为“阳极泥阳极泥” ）电解质电解质溶液的溶液的浓度浓度改变改变不变不变基本不变基本不变常见阴阳离子放电顺序常见阴阳离子放电顺序(离子浓度接近时离子浓度接近时)阳离子阳离子放电（放电（得电子得电子）由难到易）由难到易阴离子阴离子（失电子失电子）1.金属腐蚀金属腐蚀: (1)化学腐蚀化学腐蚀 (2)电化腐蚀电化腐蚀 a.析氢腐蚀析氢腐蚀 b.吸氧腐蚀吸氧腐蚀2.防护方法防护方法: (1)改变金属内部组织结构改变金属内部组织结构 (2)在金属表面覆盖保护在金属表面覆盖保护 (3)电化学保护法电化学保护法(牺牲阳极的阴极保护法牺牲阳极的阴极保护法) 3.制造新化学电源制造新化学电源：如：如太阳能电
9、池、核电池、燃料电池、银太阳能电池、核电池、燃料电池、银-锌电锌电池碱性蓄电池、银池碱性蓄电池、银-锌电池、浓差电池等）锌电池、浓差电池等）说明：说明：电解原理引起的腐蚀电解原理引起的腐蚀 原电池原理引起的腐蚀原电池原理引起的腐蚀 化学腐化学腐 蚀蚀 有防腐措施的腐蚀有防腐措施的腐蚀同一种金属的腐蚀同一种金属的腐蚀: :强电解质强电解质 弱电解质弱电解质 非电解质非电解质【思考题【思考题 】 下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是 （ ） A B C D 电解原理的应用电解原理的应用电解电
10、解类型类型举举 例例电极反应电极反应溶液变化溶液变化溶液溶液复原复原物质类别物质类别实例实例PHC浓度浓度电电解解水水含氧酸含氧酸H2SO4阳极：阳极：4OH-4e =O2+2H2O阴极：阴极：4H+4e=2H2减小减小增大增大H2O强碱强碱NaOH增大增大增大增大 活泼金属的活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐Na2SO4不变不变增大增大分解分解电解电解质质 无氧酸无氧酸HCl阳极：阳极：2Cl-2e=Cl2阴极：阴极：2H+2e=H2增大增大减小减小HCl 不活泼金属不活泼金属的无氧酸的无氧酸盐盐CuCl2阳极：阳极：2Cl-2e=Cl2阴极：阴极：Cu2+2e=Cu增大增大略略变变CuCl2溶质溶
11、质和溶和溶剂同剂同时电时电解解 活泼金属的活泼金属的无氧酸盐无氧酸盐NaCl阳极：阳极：2Cl-2e=Cl2阴极：阴极：2H+2e=H2增大增大放出放出H2生成碱生成碱生成生成新物新物质质HCl 不活泼金属的不活泼金属的含氧酸盐含氧酸盐CuSO4阳极：阳极：4OH-4e =O2+2H2O阴极：阴极：2Cu2+4e=2Cu减小减小放出放出O2生成酸生成酸生成生成新物新物质质CuO1. 原电池原电池正、负极正、负极的确定的确定 (1) 根据构成原电池的必要条件之一确定根据构成原电池的必要条件之一确定: 活泼金属一般作活泼金属一般作负极负极；说明说明:正负极正负极的确定还与所用的电解质溶液有关的确定
12、还与所用的电解质溶液有关,如如 MgAl HCl溶液溶液构成的构成的原电池中原电池中, Mg为为负极负极,Al为正极为正极; 若改用溶液即若改用溶液即MgAl NaOH溶液溶液构成的构成的原电池中原电池中,则则Mg为正极为正极,Al为为负极负极。(2) 根据电子流向或电流方向确定：电子根据电子流向或电流方向确定：电子流出流出的一极或电流流入的一极为的一极或电流流入的一极为负极负极； (3)根据内电路中自由离子的移动方向确定：在内电路中根据内电路中自由离子的移动方向确定：在内电路中阴离子阴离子移向的电极为移向的电极为负极负极，阳离子移向的电极为正极。，阳离子移向的电极为正极。（4）根据氧化还原反
13、应确定根据氧化还原反应确定: 发生氧化反应发生氧化反应(还原剂中元素化合价还原剂中元素化合价升高升高)的一极为的一极为负极负极。此外还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象（如电极溶解、减重，。此外还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象（如电极溶解、减重，电极周边溶液或指示剂的变化等）来判断。电极周边溶液或指示剂的变化等）来判断。2.电解池电解池 阴、阳极阴、阳极的判断的判断可根据电极与电源两极相连的顺序判断可根据电极与电源两极相连的顺序判断 阴极阴极：与直流电源的：与直流电源的负极负极相连接的电解池中的电极。其反应时相连接的电解池中的电极。其反应时, 溶液中氧化能力强的溶液中氧化能力强的阳
14、离子阳离子首先首先在阴极上得到电子在阴极上得到电子, 发生还原反应。发生还原反应。 阳极阳极：与直流电源的：与直流电源的正极正极直接连接的电极。直接连接的电极。 若是惰性电极（若是惰性电极（，在该极上，溶液中还原性强的，在该极上，溶液中还原性强的阴离子阴离子首先首先失去电子被氧化；失去电子被氧化；若是活性电极，若是活性电极，电极材料参与反应电极材料参与反应，自身失去电子被氧化而溶入，自身失去电子被氧化而溶入溶液中。溶液中。原电池、电解池的区分关键看原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源是否有外接电源；有有外加电源的装外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池置一定是电解池，无外
15、加电源的装置一定是原电池。电解池、电镀池和精炼池的区分关键看电解池、电镀池和精炼池的区分关键看阳极材料和电解质溶液。阳极材料和电解质溶液。 【说明】：多池组合时【说明】：多池组合时, 一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。1.单池判断：单池判断：2.多池组合判断：多池组合判断：无外电源：无外电源：一池为原电池，其余为电解池；一池为原电池，其余为电解池；有外电源
16、：有外电源：全部为电解池或电镀池、精炼池全部为电解池或电镀池、精炼池 练习1.请观察下列实验装置图，指出各装置的名称。电解池电镀池 NaCl溶液 硫酸溶液原电池CuSO4溶液精炼池ABCDCuSO4溶液电解池电解池原电池原电池 阴极阴极阳极阳极练习练习2、判断下列装置各属于什么池？、判断下列装置各属于什么池？正极正极负极负极练习练习3、 如下图两个电解槽中，如下图两个电解槽中，A、B、C、D均为石墨电均为石墨电极。如果电解过程中共有极。如果电解过程中共有0.02mol电子通过，下列叙述中电子通过，下列叙述中正确的是正确的是( ) A.甲烧杯中甲烧杯中A极上最多可析出铜极上最多可析出铜0.64g
17、B.甲烧杯中甲烧杯中B极上电极反应式为：极上电极反应式为： 4OH4e=2H2O+O2C.乙烧杯中滴入酚酞试液，乙烧杯中滴入酚酞试液，D极附近变红极附近变红D.乙烧杯中乙烧杯中C极上发生还原反应极上发生还原反应C电极反应的书写与下列几个因素有关电极反应的书写与下列几个因素有关1、与装置类型有关、与装置类型有关2、与电极类型及电极材料有关、与电极类型及电极材料有关3、与反应类型有关、与反应类型有关4、与电子守恒有关、与电子守恒有关5、与电解质环境有关、与电解质环境有关6、与总反应式有关、与总反应式有关7、与题给信息有关、与题给信息有关8、与离子的氧化还原性强弱有关、与离子的氧化还原性强弱有关如何
18、书写电极反应？如何书写电极反应？ 规律规律：原电池或电解池的两电极反应式：原电池或电解池的两电极反应式之和之和即为即为总反应式总反应式， 写法：写法：总反应式减去一电极反应式即为另一个电极反应式。对总反应式减去一电极反应式即为另一个电极反应式。对于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验。于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验。书写注意事项书写注意事项：一看电极材料；二看环境介质；三看附加条件一看电极材料；二看环境介质；三看附加条件与信息与信息CH4、O2、NaOH溶液组成的燃料电池总反应：溶液组成的燃料电池总反应：CH4+2OH-+2O2 CO3 2 -+3H2O请写出其电极反应。请写出
19、其电极反应。解：解： 燃烧总反应：燃烧总反应： CH4+2O2CO2+2H2O燃料电池总反应：燃料电池总反应：CH4+2OH-+2O2 CO3 2 -+3H2O正极：正极：2O2+4H2O+8e8OH-负极：负极：CH4+10OH-8eCO32-+7H2O氢氧燃料电池氢氧燃料电池介质介质电池反应：电池反应： 2H2 + = 2H2O 酸性酸性负极负极正极正极中性中性负极负极 正极正极碱性碱性负极负极正极正极2H - 4e- = 4H+O + 2H O + 4e- = 4OH-2H - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e- = 4H2O2H +4OH- - 4e- = 4H O O
20、+ 2H O + 4e-= 4OH-2.如何书写可逆电池电极反应式？如何书写可逆电池电极反应式？可逆电池电极反应式书写的关键是要弄清电解液可逆电池电极反应式书写的关键是要弄清电解液是酸性还是碱性（是酸性还是碱性（H+ 和和OH-），不可乱用，然后），不可乱用，然后是反应方向判断。是反应方向判断。练习练习5. 已知铅蓄电池充放电的电池反应式如下：已知铅蓄电池充放电的电池反应式如下：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O 试写试写出放电时的正、负极出放电时的正、负极, 充电时的阴、阳极的电极反应式。充电时的阴、阳极的电极反应式。 放电时：负极：放电时：负极：Pb-2e+SO42- =
21、PbSO4 正极：正极：PbO2+2e+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O充电时：阴极：充电时：阴极：PbSO4+2e=Pb+SO42- 阳极：阳极：PbSO4+2H2O-2e=PbO2+SO42-+4H+练习练习5. 铂电极电解铂电极电解1LCu(NO3)2和和KNO3混合混合溶液溶液,通电一段时间通电一段时间,两极均产生两极均产生11.2L(S.T.P)气体气体.求电解后溶液的求电解后溶液的pH. Cu2+得电子数得电子数+ H+得电子数得电子数= OH-失电子总数失电子总数 n(Cu2+)2+0.52=0.54 n(Cu2+)=0.5mol Cu2+2H+ C(H+)=1mol/L
22、 pH=0 解析：阳极解析：阳极 4OH-4e- =2H2O+O2 阴极阴极 Cu2+2e-=Cu 2H+2e=H2练习7、下列图一、图二是铁钉在水中被腐蚀的实验 数天后数天后数天后数天后图一图一图二图二（1）上述两装置中铁钉发生变化的共性是：）上述两装置中铁钉发生变化的共性是：（2）图一说明原溶液呈）图一说明原溶液呈 性，铁钉发生性，铁钉发生 腐蚀，腐蚀，电极反应为：电极反应为： （3）图二说明原溶液呈）图二说明原溶液呈 性，铁钉发生性，铁钉发生 腐蚀，腐蚀，电极反应为电极反应为： 发生了原电池 反应中性或弱酸吸氧负极：Fe -2e = Fe2+ ； 正极：2H2O +O2 +2e=4OH-
23、负极：Fe -2e = Fe2+ ；正极：2H+ +2e = H2较强酸性析氢1、池型的判断、池型的判断 有外加电源有外加电源一定为一定为电解池电解池，无外加电源无外加电源一定为一定为原电池原电池（电镀池电镀池中是以中是以镀层金镀层金属属为为阳极阳极，镀件为阴极，含镀层金属阳离子的溶液为电解液；，镀件为阴极，含镀层金属阳离子的溶液为电解液；电解精炼池电解精炼池中是中是以以粗粗金属为金属为阳极阳极，纯金属为阴极，含该纯金属阳离子的溶液为电解液）。，纯金属为阴极，含该纯金属阳离子的溶液为电解液）。多池多池组合时组合时，一般含活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下的电解池。，一般含活泼金属的池
24、为原电池，其余都是在原电池带动下的电解池。小结：原电池与电解池的比较及判断：小结：原电池与电解池的比较及判断：3、电解池放电顺序的判断、电解池放电顺序的判断阳极放电：阳极放电： 1）惰性电极（如）惰性电极（如Pt、Au、C、Ti)：则溶液中：则溶液中阴阴 离子放电离子放电（见书本顺序）。（见书本顺序）。 2）非惰性电极：电极材料）非惰性电极：电极材料首先失电子首先失电子（即电极参与反应）。（即电极参与反应）。阴极放电：阴极放电：电极材料电极材料受保护受保护，溶液中，溶液中阳阳 离子放电（金属活动顺序表）。离子放电（金属活动顺序表）。2、电极的判断、电极的判断原电池：原电池：看电极材料，较活泼金
25、属为看电极材料，较活泼金属为负极负极（或失电子极），反之为（或失电子极），反之为正极正极；电解池电解池：看电源的正负极，与电源：看电源的正负极，与电源正极正极相连的为相连的为阳极阳极；反之为反之为阴极阴极。4、电极反应的书写、电极反应的书写书写规律书写规律： 原电池或电解池的两电极反应式原电池或电解池的两电极反应式之和之和即为即为总反应式总反应式；书写方法：总反应式减去一电极反应式即为另一个电极反应式。书写方法：总反应式减去一电极反应式即为另一个电极反应式。对于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验；对于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验；书写注意事项书写注意事项：一看电极材料；二看环境介质；三看附加条件与一看电极材料；二看环境介质；三看附加条件与信息。信息。5、电解计算、电解计算常用方法：常用方法：电子守恒法电子守恒法