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1、学习必备 欢迎下载 6-34电化学原理 一、电化学装置原电池和电解池的联系比较 装置 原电池 电解池 1.概念 将 能转化为 的装置 将 能转化为 的装置 2.原理 设置装置使 （自发）进行的 反应的氧化和还原分别同时在电极上进行从而形成电流，从而将化学能转化为电能。设置装置外接 （电源）使有关物质在外加电场的作用下引发 反应且分别在 上进行，从而将电能转化为化学能。3.相同点（1）均有两电极，均与电解质溶液（或熔融离子化合物）形成闭合回路；（2）均发生氧化还原反应且氧化、还原反应均分别同时在两极上进行。（3）无论是原电池还是电解池的总反应，还是电极反应，都必须满足质量守恒、电子守恒、电荷守恒
2、。4.不同点 两极分 （正负），由 （物质反应）决定；氧化还原反应 自发进行，氧化还原反应引发电流使化学能转化为电能 两极分 （阴阳），由 （外加电源）决定；氧化还原反应可能自发也可能不自发，外加电场引发促使即电流引发氧化还原反应使电能转化为化学能。5.区别判断 一看有无外加电源；二看能否自反进行即先由形成条件判定原电池，其它均为电解池；再由原电池正负两极确定电解池的阴阳极 6.形成条件 能自发进行的氧化还原反应的氧化剂和还原剂分别在形成闭合回路的两极上聚集：1、活泼性不同的金属或金属和能导电的非金属（碳）或氧化性物质和还原性物质分别在两极聚集（燃料电池）；2、电解质溶液或熔融离子化合物；3、
3、形成闭合回路（包括盐桥）；4、能自发进行的氧化还原反应。电解质溶液或熔融离子化合物导电。电解质溶液或熔融离子化合物导电过程即为其有关物质发生电解反应的过程。即外加电源通过两电极与电解质溶液或熔融离子化合物形成闭合回路。1、电源；2、电解质溶液或熔融离子化合物；3、闭合回路。7.三个流向 电流电子和离子 8.电极判断 负极：1、电流流 或电子流 即 电子所含元素化合价 发生 反应的一极；2、相对 活泼的金属（注意电解质溶液的影响）逐渐反应而溶解使电极质量 ；3、惰性电极聚集如 H2、CH4、CH3OH等 性物质的一极。正极：1、电流流 或电子流 即 电子所含元素化合价 发生 反应的一极；2、相对
4、 活泼的金属（注意电解质溶液的影响）或能导电的非金属石墨等 阴极：1、连接电源 极的一极；2、电流流 或电子流 即 电子所含元素化合价 发生 反应的一极；3、电极可能因金属阳离子得电子还原析出金属而质量增加（Mx+xe-=M）；4、酸或水的氢离子得电子生成氢气点燃爆鸣。2H+2e-=H2或 2H2O+2e-=H2+2OH-阳极：1、连接电源 极的一极；2、电流流 或电子流 即 电子所含元素化合价 发生 反应的一极；3、电极可能因活性金属（Mg-Ag）反应溶解（Mxe-=Mx+）而质量减少。4、惰性阳极非金属阴离子失电子产生氧化性气体如氯、氧等。学习必备 欢迎下载 一般析出氢气点燃爆鸣，电极质量
5、 或析出金属而质量 ；3、聚集如 O2、H2O2、Cl2 等氧化性物质的一极。9.总反应式 为自发进行的氧化还原反应，一般可以直接书写，一定存在总反应方程式。氧化还原反应可能自发也可能不自发，可先分析书写电极式再合并而得，且总反应可能为零（如电镀），但仍是化学变化。10.电极反应 分析自发进行的氧化还原反应，注意价变和后继反应问题。负极金属或其它还原性物质失电子：1、金属单质失电子生成金属阳离子：M-xe-=Mx+；2、不活泼的非金属单质或还原性的化合物失电子：如 H2-2e-=2H+。正极氢离子或金属阳离子或其它氧化性物质得电子：1、析出氢气：酸的氢离子得电子生成氢气：2H+2e-=H2；2
6、、析出金属：Mx+xe-=M 特殊Fe3+e-=Fe2+3、吸收氧气：酸性O2+4e-+4H+=2H2O 中性或碱性O2+4e-+2H2O=4OH-一看电源（由电源正负极确定电解池阴阳极）二看电极（电极材料阴极不论阳极看活活性阳极M 表 Mg-Ag；惰性阳极石墨、铂和金等）三看溶液（阴极考虑阳离子氧化性放电顺序金属活动顺序表逆顺序：Ag+Fe3+Hg2+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+；若为活性阳极，则电极本身失电子参与反应；若为惰性阳极，则考虑阴离子还原性放电顺序：S2-I-Br-Cl-OH-/O2-含氧酸根F-）。阴极：1、金属阳离子得电子生成
7、金属单质：Mx+xe-=M（特殊Fe3+e-=Fe2+）2、酸或水的氢离子得电子生成氢气：2H+2e-=H2或 2H2O+2e-=H2+2OH-阳极：1、非金属阴离子失电子生成非金属单质（如氯、溴、碘等）：2X-2e-=X2 2、水或碱的氢氧根离子失电子生成氧气：4OH-4e-=2H2O+O2 或 2H2O-4e-=O2+4H+。11.例举分析 1、铜锌原电池（电解质 H2SO4 和CuSO4 不同）负极：；正极：；总反应：。2、Fe/FECl3/Cu 或 Cu/Fe2(SO4)3/C 负极：；正极：；总反应：。3、镁铝不同介质下的电池（1）盐酸中 为负极（2）氢氧化钠 为负极 负极：Al-3
8、e-+4OH-=AlO2-+2H2O；正极：2H2O+2e-=H2 +2OH-Cu-Al-HNO3，Cu 作负极。4、铅蓄电池 Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O I、惰性电极：1、电解水型 极：；极：；总反应式：；电解时浓度均 ，复原均加 。（1）含氧酸H2SO4 PH 值 （2）可溶性碱NaOH、Ca(OH)2 PH 值 （3）活泼金属含氧酸盐Na2SO4PH 值 2、电解本身（1）无氧酸HCl（HF 除外）极：；极：；总反应式：；电解时浓度 ，PH 值 ，复原应加 。（2）不活泼金属无氧酸盐CuCl2 极：；极：；总反应式：；原分别同时在电极上场的作用下引发反应且分别在
9、上进进行从而形成电同时在两极上进行无论是原电池还是电解池的总反应还是电极反应都必化还原反应可能自发也可能不自发外加电场引发促使即电流引发氧化还学习必备 欢迎下载（1）工作时为 池 极：；极：；（2）充电时为 池 阴极：PbSO4+2e-=Pb+SO42-阳极：PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H+SO42-5、燃料电池（1）氢氧燃料电池 碱性（KOH）负极：；正极：；总反应：。酸性 负极：；正极：；总反应：。（2）甲烷 碱性（KOH）负极：；正极：；总反应：。酸性（稀 H2SO4）负极：；正极：；总反应：。电解时浓度 ，PH 值 ，复原应加 。3、本身和水均与电解（1）放氢生碱型活泼金
10、属无氧酸盐NaCl、MgCl2 极：；极：；总反应式：；电解质变化 ，PH 值 ，复原应加 。（2）放氧生酸型不活泼金属含盐酸盐CuSO4、AgNO3 极：；极：；总反应式：；电解质变化 ，PH 值 ，复原应加 。II、活泼阳极：1、镀铜和粗通精炼 2、引发或加快反应 3、电解法制 Fe(OH)2 12.原理应用 1、化学电源（1）干电池 负 极 为 ，反 应 式为 ；正极为 带铜帽的碳棒（2）锂原电池：又称锂电池，是以金属锂为 极的电池总称。锂相对分子质量最 ，导电性良好，可制寿命长，工作温度范围宽的高能电池。（3）海洋电池铝海水空气（类似于钢铁吸氧腐蚀）铝是负极 4Al-12e-=4Al3
11、+；石墨是正极 3O2+6H2O+12e-=12OH-2、金属防腐 3、比较金属性强弱 4、加快反应 1、制取活泼金属钠、镁、铝等 2、金属防腐电极防腐（连电源 极）。3、电镀 电镀（1）定义利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。（2）目的防止腐蚀，提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等。（3）操作待镀金属即镀件作 极，镀层金属作 极，含 （镀层金属阳离子）的溶液作电解液。（4）例举镀铜（或镀锌）阳极：铜 ；阴极：镀件 ；电解液：可溶性铜盐如硫酸铜溶液溶质和浓度基本 。总反应为零，但仍然为化学反应，相当于利用电解的原理将阳极金属转移到了阴极上。4、精炼粗铜（含少量锌、银、
12、金 ）阳极：材料 ，反应 ；原分别同时在电极上场的作用下引发反应且分别在上进进行从而形成电同时在两极上进行无论是原电池还是电解池的总反应还是电极反应都必化还原反应可能自发也可能不自发外加电场引发促使即电流引发氧化还学习必备 欢迎下载 阴极：材料 ，反应 ；电解液：可溶性铜盐如氯化铜溶液铜前金属Zn 先反应但不析出，铜后金属 Ag、Au 不反应，形成“阳极泥”。电解前后溶质和浓度 ，两极质量变化大小 。二、几种特殊的电池 1、蓄电池 又称 次电池、充电电池，蓄电池在工作（放电）过程中属于 池反应，在充电过程中属于 池反应。放电时 、两极的电极反应式的书写时分析电解质溶液是否参与电极反应（直接反应
13、或明显发生后继反应）；充电时 、两极的电极反应式的书写时分析电极材料和离子放电顺序。例 析：AgZn 高能 电池（钮 扣电池）由 Ag2O、Zn 及 KOH溶 液组 成。总 反应为：Zn+Ag2O+H2O=Zn(OH)2+2Ag 根据原电池原理可知：Zn 做负极，Ag2O 做正极，电解质溶液为 KOH 溶液。负极极失去电子发生氧化反应：Zn 2e-=Zn2+，Zn2+与溶液中的 OH-反应 Zn2+2OH-=Zn(OH)2，所以负极反应式为：Zn 2e-+2OH-=Zn(OH)2;正极为 Ag2O 得到电子发生还原反应，即 Ag2O+2e-=2Ag+O2-，O2-在中性或碱性环境结合 H2O
14、生成OH-，所以正极反应式为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-。2、燃料电池 燃料电池是一种不经燃烧而将燃料的化学能经过电化学反应直接转变为电能的装置。不发火焰（不转化光能，热能转化很少），化学能直接转化为电能，能量转化程度高达 80%以上。所有的燃料电池的工作原理一样，反应书写有规可循。如果燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同（一般为酸性条件），可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，要注意一般电解质溶液要参与电极的后继反应（一般为碱性条件）。3、盐桥电池 如 Cu-Zn原电池中以 KCl 溶液做电解质 盐桥的作用仅仅是导
15、电，利用了其中的阴阳离子的定向移动将两个烧杯形成闭合回路。锌铜电池，电解质溶液锌端硫酸锌，铜端硫酸铜，即两端不一样，所以产生电势差，于是，电子从负极 Zn 失去，沿着导线移向正极 Cu，即外面的导线中，电子即负电荷从 Zn 到 Cu，中间有盐桥连接，即盐桥中的负电荷即阴离子应该从 CuSO4 的一端沿着盐桥移向 ZnSO4 的一端，或者说，盐桥中的正电荷即阳离子就从 ZnSO4 的一端沿着盐桥移向 CuSO4 的一端，总之，要保证两端烧杯中的正负电荷要守恒。另外以含有离子的琼脂块作盐桥，应用很广泛。4、其它因介质而不同的电池 （1）镁铝因酸碱而不同的电池 （2）铜铁因硝酸浓稀而不同的电池 5、
16、常见原电池方程式 1熔融碳酸盐燃料电池 （Li2CO3和Na2CO3熔融盐作电解液，CO作燃料）：正极：O2+2CO2+4e-2(CO3)2-(持续补充CO2气体)负极：2CO+2(CO3)2-4e-4CO2 总反应式：2CO+O2=2CO2 2银锌纽扣电池(碱性介质)正极(Ag2O)：Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-负极(Zn)：Zn+2OH-2e-ZnO+H2O 总反应式：Zn+Ag2O=ZnO+2Ag 或Zn+A2O+H2O=2Ag+Zn(OH)2 3.碱性锌锰电池（KOH介质）正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-原分别同时在电极上场的作用下引发反
17、应且分别在上进进行从而形成电同时在两极上进行无论是原电池还是电解池的总反应还是电极反应都必化还原反应可能自发也可能不自发外加电场引发促使即电流引发氧化还学习必备 欢迎下载 负极(Zn)：Zn+2OH-2e-Zn(OH)2 总反应式：Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2 三、金属腐蚀与防护 1、金属腐蚀（1）定义金属或合金与周围接触到的物质发生反应使金属原子 电子发生 反应被 变质的过程。（2）分类一般可分为化学腐蚀与电化学腐蚀（本质区别是否形成原电池反应）。*化学腐蚀 金属与接触到氧化性较强的物质直接发生氧化还原反应。*电化学腐蚀不纯的金属或合金与接触的电解质溶液形成原电池而
18、反应变质的腐蚀。是金属的腐蚀中最普遍一种类型。钢铁在潮湿的空气中所发生电化学腐蚀最为突出。I、析氢腐蚀（氢前金属）1）定义金属在酸性较 （强）的溶液里放出 气的电化学的腐蚀叫做析氢腐蚀。2）成因在钢铁制品中一般都含有石墨（C）或碳化铁（Fe3C）。在潮湿空气中，钢铁表面会吸附水汽附着一层薄薄的水膜，形成了无数个以铁为负极、碳或碳化铁为正极、酸水膜为电解质溶液的微小原电池。3）电极反应 负极（铁）：铁被氧化 ；（Fe-2e-=Fe2+）正极（碳或碳化铁）：溶液中的 H+被还原 ；(2H+2e-=H2)II、吸氧腐蚀 1）定义 金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电
19、化学腐蚀，叫吸氧腐蚀。是造成钢铁腐蚀的主要原因。2）电极反应 负极（铁）：；正极（碳或碳化铁）：；3）总反应方程式：。4）后继反应：，2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O Fe2O3 xH2O（生锈）。2Fe-4e-=2Fe2+O2+4e-+2H2O-=4OH-2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2，4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe（OH）3，2、金属腐蚀/反应快慢的判断方法（1）在同一电解质溶液中：电解池阳极促进原电池负极促进化学腐蚀原电池正极抑制电解池阴极抑制。例析：五个盛等浓度的稀硫酸的烧杯：AFe-（+）、BFe-（-）、CFe、DFe-Cu、EFe-Zn，比较 Fe 腐蚀
20、的快慢顺序 。（2）对同一金属来说，电解质溶液离子浓度越大，腐蚀越快；浓度相差不大时：强电解质弱电解质非电解质。（3）活泼性不同的金属，活动性差别越大，腐蚀越 。（4）对同种电解质溶液，浓度越大，腐蚀越 。例析：取 A、B、C 三个相同的细 U 形管分别加入等体积的三种不同液体：A浓盐酸、B浓硫酸、C饱和食盐水，左端均分别盖橡皮塞插铜丝拧着的铁丝但都不与溶液接触，并且保持气密性良好，右侧与空气相通，相当一段时间后，对比三者现象的不同：A 、B 、C 。3、金属防护（1）环境防腐放于干燥通风处，避免接触溶液和强氧化剂（2）结构防腐改变金属内部结构制成合金(如把钢中加 Cr、Ni 制成不锈钢)（3
21、）隔离防腐在金属表面覆盖保护层 a、在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质；b、在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属；c、用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。（表面钝化）原分别同时在电极上场的作用下引发反应且分别在上进进行从而形成电同时在两极上进行无论是原电池还是电解池的总反应还是电极反应都必化还原反应可能自发也可能不自发外加电场引发促使即电流引发氧化还学习必备 欢迎下载（4）电化防腐电化学保护法 即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。a 外加电流的阴极保护法(把被保护的设备与外接电源的 极相连)b 牺牲负极的正极保护法（被保护的设备与 活泼的金属相连接）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 原分别同时在电极上场的作用下引发反应且分别在上进进行从而形成电同时在两极上进行无论是原电池还是电解池的总反应还是电极反应都必化还原反应可能自发也可能不自发外加电场引发促使即电流引发氧化还学习必备 欢迎下载 原分别同时在电极上场的作用下引发反应且分别在上进进行从而形成电同时在两极上进行无论是原电池还是电解池的总反应还是电极反应都必化还原反应可能自发也可能不自发外加电场引发促使即电流引发氧化还