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河北省宣化县第一中学栾春武一、原电池、电解池原理1.原电池：通过自发氧化还原反应把化学能转化为电能。2.电解：连接电源，使电流通过电解质溶液在阴阳两极上被迫发生非自发氧化还原反应，从而把电能转化为化学能。阳极（内电路）阴极（内电路）正极负极CuZnH2SO4溶液eeH+SO42–氧化反应:Zn-2e-=Zn2+还原反应:2H++2e-=H2↑还原反应:2H++2e-=H2↑氧化反应:4OH–+4e-=O2↑+2H2O原电池电解池OH–CCH2SO4溶液阳极阴极+－ee电源H+SO42–OH–原电池电解池定义形成条件电极名称电极判断电极反应得失电子电子流向化学能转变成电能的装置。将电能转变成化学能的装置。①活动性不同两电极②自发的氧化还原反应③电解质溶液（有选择性）④两电极必须插入电解质溶液中（或两电极相靠）形成闭合回路①两电极接直流电源（两电极活动性可相同，也可不同）②电解质溶液或者熔融电解质③两电极必须插入电解质溶液中形成闭合回路负极：较活泼金属正极：较不活泼金属(或能导电的非金属等)阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连负极（内电路为阳极）：发生氧化反应（失电子）正极（内电路为阴极）：发生还原反应（溶液中的阳离子移向正极得电子）阳极：发生氧化反应（电极或溶液中的阴离子移向阳极失电子）阴极：发生还原反应（溶液中的阳离子移向阴极失电子）负极正极负极阴极；阳极正极池型电解池电镀池（应用电解原理）铜的精炼池（应用电解原理）装置特征电极反应溶液的浓度阳极:M－ne－＝Mn+阴极:Mn++ne－＝M阳极、阴极和电解质溶液阳极:镀层金属(M)阴极：镀件电镀液：含镀层金属离子(Mn+)阳极:粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等)阴极:精铜电解液:CuSO4溶液阳极:氧化反应，失电子，化合价升高阴极:还原反应，得电子，化合价降低阳极:Cu－2e－＝Cu2+（Zn－2e－＝Zn2+Fe－2e－＝Fe2+等）阴极:Cu2++2e－＝Cu（Ag、Pt、Au成为“阳极泥”）改变基本不变基本不变一、原电池原理的应用化学电池：1.普通锌锰电池2.碱性锌锰电池3.铅蓄电池4.燃料电池介质电池反应：2H2+O2=2H2O酸性负极正极碱性负极正极2H2－4e－＝4H＋O2+4H＋+4e－＝4H2O2H2+4OH－－4e－＝4H2OO2+2H2O+4e－＝4OH－一次电池二次电池1.普通干电池总反应：Zn+2MnO2+2NH4Cl＝2MnOOH+ZnCl2+2NH3负极(Zn)：Zn–2e－＝Zn2+正极(MnO2和C)：2MnO2+2NH4++2e－＝2MnOOH+2NH3表示方法：(–)Zn│NH4Cl+ZnCl2│MnO2，C(+)2.碱性锌锰电池总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2负极(Zn)：Zn+2OH-－2e-＝Zn(OH)2正极(MnO2)：2MnO2+2H2O+2e-＝2MnOOH+2OH-表示方法：(－)Zn│KOH│MnO2(+)放电过程总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2O(l)充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)①放电过程负极：氧化反应Pb(s)+SO42-(aq)-2e-=PbSO4(s)正极：还原反应PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)+2e-=PbSO4(s)+2H2O(l)②充电过程阴极(接电源负极)：还原反应PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)阳极(接电源正极)：氧化反应2PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)(－)Pt│H2│H+│O2│Pt(+)电池总反应：2H2+O2=2H2O负极(Pt)：2H2－4e-=4H+正极(Pt)：O2+4H++4e-=2H2O(－)Pt│H2│OH-│O2│Pt(+)电池总反应：2H2+O2=2H2O负极(Pt)：2H2－4e-+4OH-=4H2O正极(Pt)：O2+2H2O+4e-=4OH-燃料电池——氢氧燃料电池电极名称：原电池相对活泼的电极为负极相对不活泼的电极为正极电解池与电源负极相连的电极为阴极与电源正极相连的电极为阳极定向移动方向：电子、离子原电池“负极出电子，电子回正极”必发生失电子的氧化反应电解池必发生得电子的还原反应必发生失电子的氧化反应AlCu浓硝酸AAlMg氢氧化钠溶液B思考：写出下列原电池的电极反应式。负极：Cu－2e－＝Cu2+正极：4H++2NO3－+2e－＝2H2O+2NO2负极：2Al+8OH－－6e－＝2AlO2－+4H2O正极：6H2O+6e－＝6OH－+3H2ABFeC稀盐酸AFeC氯化钠溶液B思考：写出下列原电池的电极反应式。负极：Fe－2e－＝Fe2+正极：2H++2e－＝H2负极：Fe－2e－＝Fe2+正极：2H2O+O2+4e－＝4OH－AB析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜酸性较强水膜呈弱酸性或中性正极反应2H++2e－＝H22H2O+O2+4e－＝4OH－负极反应Fe－2e－＝Fe2+钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的比较化学腐蚀电化学腐蚀条件金属跟氧化性物质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液及氧化剂接触现象无电流产生有微弱电流产生本质金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程相互关系化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生化学腐蚀和电化学腐蚀的比较电极反应的书写①书写规律:原电池或电解池的两电极反应式之和即为总反应式；②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；③书写注意事项:一看电极材料;二看环境介质;三看附加条件与信息。电解计算难点：燃料电池电极反应式的书写（如氢氧燃料电池）可充电电池电极反应式的书写（铅蓄电池）O2～2Cu～4Ag～4H＋～2H2～2Cl2～4OH－①.电子守恒法②.pH值的计算阴极上析出1molH2，表示有2molH+离子放电，则溶液中增加2molOH－离子；若阳极上析出1molO2，表示溶液中4molOH－离子放电，则溶液中增加4molH+离子。阴极：2H++2e－＝H2阳极：2Cl－－2e－＝Cl2总反应：1.氯碱工业反应原理电解原理的应用2NaCl+2H2O2NaOH+H2+Cl22.电镀池阳极：镀层金属阴极：待镀金属制品(镀件）电镀液：含有镀层金属离子的电解质电解3.电解精炼反应原理粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等阳极(粗铜)：Cu－2e－＝Cu2+（Zn－2e－＝Zn2+Fe－2e－＝Fe2+等）阴极(精铜)：Cu2++2e－＝Cu电解液：可溶性铜盐如CuSO4溶液Zn2+、Ni2+等阳离子得电子能力小于Cu2+而留在电解质溶液中，金属活动顺序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失电子能力小于Cu，以金属单质沉积于阳极，成为阳极泥。纯铜粗铜二、电解池中离子的反应（放电）顺序阴极:得电子，发生还原反应，常见阳离子放电顺序：阳极:失电子，发生氧化反应①当阳极为金属电极时，金属电极优先放电。(金属活动顺序表)②当阳极为惰性电极时，常见阴离子放电顺序：Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+(由酸提供)＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+(由水提供)＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca+＞K+(只在熔融状态下放电)S2－＞SO32－＞I－Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子(NO3－、SO42－等）＞F－用惰性电极电解电解质溶液的变化情况类型电极反应特点实例被电解的物质电解质溶液的浓度PH电解质溶液复原电解水型电解电解质放H2生碱型放O2生酸型用惰性电极电解电解质溶液的变化情况类型电极反应特点实例被电解的物质电解质溶液的浓度PH电解质溶液复原电解水型阴极：2H＋+2e-═H2↑阳极：4OH―–4e-═O2↑+2H2ONaOH水增大↑水H2SO4水增大↓水Na2SO4水增大—水电解电解质电解质电离出的阴、离子分别在两极放电HCl电解质减小↑HClCuCl2电解质减小↑CuCl2放H2生碱型阴极：放出H2生成碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质↑HCl放O2生酸型阳极：OH―放电生成酸阴极：电解质阳离子放电CuSO4电解质和水生成新电解质↓CuO练习1.（2012·海南高考3）下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是（）A.HCl、CuCl2、Ba(OH)2B.NaOH、CuSO4、H2SO4C.NaOH、H2SO4、Ba(OH)2D.NaBr、H2SO4、Ba(OH)2解析：电解时只生成氢气和氧气，则电解质所含的阳离子在金属活动性顺序表中铜之前，阴离子不能是简单离子；电解HCl的方程式为：2HClCl2↑+H2↑，A选项错；电解CuSO4溶液的方程式为：2CuSO4+2H2OCu+2H2SO4+O2↑，B选项错；电解NaBr溶液的方程式为：2NaBr+2H2O2NaOH+H2↑+Br2，D选项错。电解电解电解C用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得的溶液中加入0.1molCu2(OH)2CO3后恰好恢复到电解前的浓度和pH(不考虑CO2的溶解)。则电解过程中共转移电子的物质的量为()A.0.4molB.0.5molC.0.6molD.0.8molC例题1解析：0.1molCu2(OH)2CO3分解可得0.2molCuO、0.1molH2O和0.1molCO2相当于电解原溶液损耗0.2molCuO和0.1molH2O，故转移电子的物质的量为：2×0.2mol+2×0.1mol＝0.6mol点拨：出什么加什么就能恢复原状。某溶液中含有两种溶质－－氯化钠和硫酸，它们的物质的量之比3:1。用石墨做电极电解溶液时，根据反应产物，电解可明显分为三个阶段，下列叙述中不正确的是（）A.阴极析出氢气B.阳极先析出氯气后析出氧气C.电解最后阶段为电解水D.电解过程中溶液的pH不断增大，最后pH为7D例题2解析：设氯化钠的物质的量为3mol，那么溶液中存在3molNa+、3Cl－mol、2H+mol、1molSO42－。在阴极H+放电，在阳极Cl－放电，当电解完2molHCl（盐酸）后，相当于再电解1molNaCl溶液，最后再电解硫酸钠溶液，实际上是电解水。因此最后溶液的pH大于7。将0.2molAgNO3、0.4molCu(NO3)2和0.6molKCl溶于水，配成100mL混合液，用惰性电极电解一段时间后，在一极上析出0.3mol铜，此时另一极上收集到的气体的体积为(标况)。（）A.4.48LB.5.6LC.6.72LD.7.84LB例题3解析：溶于水后，生成0.2molAgCl沉淀，溶液中存在1molNO3－、0.4molCu2+、0.6molK+、0.4molCl－。当一极上析出0.3mol铜时，转移电子共0.6mol，所以另一极先放出0.2mol氯气，接着OH－放电，0.2molOH－放电生成0.05mol氧气，故另一极共收集到气体0.25mol，相当于标况下5.6L。三、电解池及原电池的应用----金属的防护1）金属腐蚀快慢的判断①电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防腐蚀措施的腐蚀②同一种金属的腐蚀：强电解质＞弱电解质＞非电解质2）金属的防护方法①改变金属内部结构②覆盖保护层③电化学保护法外加电源的阴极保护法牺牲负极的正极保护法电化学腐蚀Fe①SnFe②ZnFe③CuFe④CuFe⑤CuFe⑥练习2.如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是：______________⑤④②①③⑥解析：①铁为负极，杂质碳为正极的原电池腐蚀，属于钢铁的吸氧腐蚀，腐蚀较慢。其电极反应为：负极：Fe－2e－＝Fe2+，正极：2H2O+O2+4e－＝4OH－。②③④均为原电池装置。③中铁为正极，被保护；②④中铁为负极，均被腐蚀。但铁和铜的金属活泼性差别较铁和锡大，故铁、铜原电池中铁被腐蚀的快；⑤是铁接电源正极作阳极，铜接电源负极作阴极的电解腐蚀，加快了铁的腐蚀；⑥是铁接电源负