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第四章电化学基础复习一、原电池与化学电源一、.原电池1.定义：把化学能能转化为电能能的装置2.构成条件:（1）两种活泼性不同的金属同的金属（或一种金属与石墨）作电极（2）插入电解质溶液里（3）形成闭合回路3.原电池的化学原理电子从负极（较活泼金属）流向正极（较不活泼金属或碳棒），负极发生氧化反应，正极发生还原反应。4.半电池：包括电极材料和电解质溶液，两个隔离的半电池通过盐桥连接起来。5、原电池正负极的判断方法:负极:(1)相对活泼的金属，(2)失电子,化合价升高，被氧化，发生氧化反应(3)现象：电极溶解(4)电解质溶液中阴离子定向移动向负极正极:(1)相对不活泼的金属或石墨(2)得电子,化合价降低，被还原，发生还原反应(3)现象：固体析出或生成气体(4)电解质溶液中阳离子定向移动向正极如右图所示，组成的原电池：Zn电极是负极，其电极反应为Zn－2e＝Zn2＋，该反应是氧化反应；Cu电极是正极，其电极反应为Cu2++2e-=Cu，,该反应氧化反应.。其中盐桥的作用是平衡电荷；形成闭合回路。二，化学电池：利用原电池原理制造的供电装置①一次电池：不可充电电池如：干电池②二次电：充电电池如：蓄电池（电解质为硫酸）放电：负极（Pb）：Pb＋－2e＝PbSO4正极（PbO2）：PbO2＋4H+＋SO42－＋2e＝PbSO4＋2H2O充电：阳极：PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋SO42－阴极：PbSO4＋2e＝Pb＋SO42－两式可以写成：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4＋2H2O目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池③燃料电池：燃料电池是一般利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放电充电放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。，负极一般是燃料，发生氧化反应，正极一般是氧气发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极：当电解质溶液呈酸性时：负极：2H2－4e=4H+正极：O2＋4e＋4H+=2H2O电池总反应式为：2H2＋Ｏ2=2H2O当电解质溶液呈碱性时：负极：2H2＋4OH－4e＝4H2O正极：O2＋2H2O＋4e＝4OH电池总反应式为：2H2＋Ｏ2=2H2O以甲烷燃料电池为例，铂为正、负极：KOH溶液作电极：负极：CH4＋10OH－－8e－＝CO32－＋7H2O；正极：4H2O＋2O2＋8e－＝8OH－。电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O书写电极反应式应注意以下几点：1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；3、注意原子守恒，电荷守恒。二、电解池与金属的电化学腐蚀与防护一、电解池：将电能能转化成化学能能的装置。1、电解池形成的条件：a.有与直流电源相连的两极（有外接电源与原电池不同）b.电解质溶液或熔融的电解质c.形成闭合回路2、电解：在直流电作用下，在两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。3、电极名称及判断：阴极：与电源负极相连,一般溶液中的阳离子得电子,发生还原反应,阳离子向阴极移动阳极：与电源正极相连,活性电极或溶液中的阴离子失电子,发生氧化反应,阴离子向阳极移动4、放电顺序阴极：溶液中的阳离子的放电顺序是：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+(H+)Al3+…（与金属活动性相反）阳极：若活性电极做阳极：电极失电子被氧化成阳离子进入溶液若惰性电极(Pt、Au、石墨)做阳极：溶液中阴离子的放电顺序是：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-(等含氧酸根离子）…5、电解方程式的书写规则：(1)按得失电子数相等来配平电极方程式(2)若H+或OH-放电,电极方程式写离子形式,电解方程式写H2O(3)标明条件：通电或电解6、分析电解反应的一般思路：（1）先判断阳极材料（2）明确溶液中阴阳两极附近有哪些离子中存（3）根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物完成下列溶液的电极反应(以石墨为电极电解)：硫酸溶液：阴极：4H++4e-=2H2↑阳极：4OH-4e-=O2↑+2H2OKOH溶液：阴极：4H++4e-=2H2↑阳极：4OH-4e-=O2↑+2H2OCuSO4溶液：阴极：Cu2++2e-=Cu阳极：4OH-4e-=O2↑+2H2O总：2CuSO4+2H2O=通电=2Cu+O2↑+2H2SO4①惰性电极电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气。电极反应式阴极2H++2e-=H2↑，阳极2Cl——2e—==Cl2↑，电池反应式2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑。②电镀和电解精炼铜。电镀时待镀金属作阴极，镀层金属做阳极，含镀层金属的溶液作电镀液，电极反应式为阳极(纯铜)：Cu-2e-=Cu2+，阴极(镀件)：Cu2++2e-=Cu，；粗铜精炼时纯铜作阴极，粗铜做阳极，CuSO4溶液作电镀液，电极反应式为阳极(粗铜)：Zn－2e＝Zn2＋，Fe－2e＝Fe2＋，Cu-2e-=Cu2+，阴极(纯件)：Cu2++2e-=Cu。③电冶金。可用电解法冶炼的金属有K,Ca,Na,Mg,Al等活泼金属。冶炼钠方程式2NaCl（熔融）==2Na+Cl2↑，炼铝方程式2Al2O3(熔融)==4Al+3O2↑二、金属的腐蚀1、金属腐蚀：指金属与周围的气体或液体发生氧化还原反应而引起损耗的现象。金属腐蚀可分为化学腐蚀和电化学腐蚀。金属腐蚀的本质：都是金属原子失电子而被氧化的过程。2、钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较析氢腐蚀（产生H2）吸氧腐蚀(消耗O2)条件水膜呈强酸性性水膜呈弱酸性或中性电极反应负极（Fe极）正极（C极）总反应Fe–2e-=Fe2+2H++2e-=H2↑Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe–4e-=2Fe2+O2+4e-+2H2O=4OH-2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2电解电解电解冰晶石生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化，生成Fe(OH)3，方程式Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·xH2O（铁锈主要成分）3、金属腐蚀快慢的规律：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐措施的腐蚀三、金属的防护1、金属防护的几种重要方法①改变金属内部的组织结构，制成合金。②在金属表面覆盖保护层。如油漆、油脂等。③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。2、电化学防护法：①牺牲阳(负)极的阴极保护法（原电池防护）：原理：形成原电池反应时，让被保护金属做阴极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀。②外加电源的阴极保护法（电解池防护）：原理：将被保护金属与作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及水中金属设备的腐蚀。3、防腐措施由好到坏的顺序如下：外加电源的阴极保护法＞牺牲阳极的阴极保护法＞有一般防腐条件的腐蚀