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1原电池与电解池比较及综合应用讲义【开心哈哈】生活中铁为什么暴露在潮湿空气中会快速生锈，船体表面为什么会镀锌，电镀，精炼金属等等这些生活现象和小常识是基于什么原理？大家知道吗？这就涉及到电化学中原电池和电解池的知识，好，下面让我们一起进入电化学的课堂吧。【制胜装备】1.了解构成原电池和电解池的原理2.理解原电池和电解池的反应机理3.正确书写电极反应，掌握电化学应用【战前动员】原电池和电解池这个知识点对理解有一定要求，但理解透彻了就能遇神杀神，遇佛杀佛。理解透彻首先要理解书本上经典原电池和电解池，然后配套适量的试题训练，就能无往不胜。这个章节整体上讲不需要太多的其他知识关联，所以我们可以以一个新的学习姿态去面对，一定可以学习得非常之好，应付高考是没有问题的，让我们一起努力吧！【战况分析】复习重点：原电池，电解池的原理复习难点：电极反应及有关计算【扫清障碍】电解与原电池电解：在电解槽中，直流电通过电极和电解质，在两者接触的界面上发生电化学反应，以制备所需产品的过程。（电化学是有关电与化学变化关系的一个化学分支）（电能转化为化学能）。原电池：直接将化学能转化为电能的装置。（是利用两个电极之间金属性的不同,产生电势差,从而使电子的流动,产生电流.又称非蓄电池，是电化电池的一种，其电化反应不能逆转，即是只能将化学能转换为电能，简单说就即是不能重新储存电力，与蓄电池相对。）Eg：充电电池：充电电解反应，供电原电池电解发生的条件：电源，电极（惰性电极，氧化，还原性弱的）电解质（水溶液，熔融状态状态）注：纯水是无法电解的，必须加入电解质（不参与电解反应）。在水溶液中电解氯钠2NaCl+2H2o==2Na(OH)+CL2+H2（电解）电解熔融状态下的氯化钠2NaCl=====2Na+CL2（电解）电解的作用:使一些在普通的氧化还原反应中很难得到或者失去电子离子比较容易得到电子或失去电子，促进氧化还原反应进行进而得到一些在普通的化学反应中无法或者很难得到的物质。原电池和电解池的比较：装置原电池电解池2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（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）。化学腐蚀和电化腐蚀的区别化学腐蚀电化腐蚀一般条件金属直接和强氧化剂接触不纯金属，表面潮湿反应过程氧化还原反应，不形成原电池。因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀＞化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2+4e-+2H2O==4OH-2H++2e-==H2↑负极反应Fe－2e-==Fe2+Fe－2e-==Fe2+腐蚀作用是主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内3电解、电离和电镀的区别电解电离电镀条件受直流电作用受热或水分子作用受直流电作用实质阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原反应阴阳离子自由移动，无明显的化学变化用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金实例CuCl2电解====Cu＋Cl2CuCl2==Cu2++2Clˉ阳极Cu－2e-=Cu2+阴极Cu2++2e-=Cu关系先电离后电解，电镀是电解的应用电解方程式的实例（用惰性电极电解）：电解质溶液阳极反应式阴极反应式总反应方程式（条件：电解）溶液酸碱性变化CuCl22Cl--2e-=Cl2↑Cu2++2e-=CuCuCl2=Cu+Cl2↑——HCl2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2HCl=H2↑+Cl2↑酸性减弱Na2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑不变H2SO44OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，酸性增强NaOH4OH--4e-=2H2O+O2↑2H++2e-=H2↑2H2O=2H2↑+O2↑消耗水，碱性增强NaCl2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOHH+放电，碱性增强CuSO44OH--4e-=2H2O+O2↑Cu2++2e-=Cu2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4OHˉ放电,酸性增强电镀铜、精炼铜比较电镀铜精炼铜形成条件镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液电极反应阳极Cu－2e-=Cu2+阴极Cu2++2e-=Cu阳极：Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等阴极：Cu2++2e-=Cu溶液变化电镀液的浓度不变溶液中溶质浓度减小银锌电池极反应式如下：负极：Zn+2OH－－2e－===ZnO+H2O正极：Ag2O+H2O+2e－===2Ag+2OH－电池的总反应式为：Ag2O+Zn======2Ag+ZnO电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生（1）吸氧腐蚀负极：Fe－2e-==Fe2+正极：O2+4e-+2H2O==4OH-总式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)244Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)32Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O（2）析氢腐蚀：CO2+H2OH2CO3H++HCO3-负极：Fe－2e-==Fe2+正极：2H++2e-==H2↑总式：Fe+2CO2+2H2O=Fe(HCO3)2+H2↑Fe(HCO3)2水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。电解反应中反应物的判断——放电顺序⑴阴极A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。B.阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表：K+Ca2+Na+Mg2+Al3+(H+)Zn2+Fe2+Sn2+Pb2+Cu2+Hg2+Ag+⑵阳极A.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时：阴离子失电子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞NO3-等含氧酸根离子＞F-B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。电解原理的应用A、电解饱和食盐水（氯碱工业）⑴反应原理阳极：2Cl--2e-==Cl2↑阴极：2H++2e-==H2↑总反应：2NaCl+2H2O电解====H2↑+Cl2↑+2NaOH⑵设备（阳离子交换膜电解槽）①组成：阳极—Ti、阴极—Fe②阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。⑶制烧碱生产过程（离子交换膜法）①食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等）→加入NaOH溶液→加入BaCl2溶液→加入Na2CO3溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR)②电解生产主要过程（见图20-1）：NaCl从阳极区加入，H2O从阴极区加入。阴极H+放电，破坏了水的电离平衡，使OH-浓度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。B、电解冶炼铝⑴原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na++AlF63-（B）、氧化铝：铝土矿NaOH——→过滤NaAlO2CO2——→过滤Al(OH)3△—→Al2O3⑵原理阳极2O2－－4e-=O2↑阴极Al3＋+3e-=Al总反应：4Al3++6O2ˉ电解====4Al+3O2↑⑶设备：电解槽（阳极C、阴极Fe）因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：C+O2→CO+CO2，故需定时补充。C、电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。⑴镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子。电镀锌原理：阳极Zn－2eˉ=Zn2+阴极Zn2++2eˉ=Zn图20-15⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H+和OHˉ一般不起反应。⑷电镀液中加氨水或NaCN的原因：使Zn2+离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。D、电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。E、电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成“阳极泥”。【小试牛刀】1.下列有关电解原理的说法不正确的是（）A．电解饱和食盐水时,一般用铁作阳极,碳作阴极B．电镀时,通常把待镀的金属制品作阴极,把镀层金属作阳极C．对于冶炼像钠、钙、镁、铝等这样活泼的金属,电解法几乎是唯一可行的工业方法D．电解精炼铜时，用纯铜板作阴极，粗铜板作阳极2．在原电池和电解池的电极上所发生的反应，属于还原反应的是（）A．原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B．原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C．原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D．原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应3.下图是电解精炼铜装置，其中c、d为铜电极。则下列有关的判断不正确的是A．c为粗铜板、d为纯铜板B．电解过程中，SO42-浓度几乎不变C．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等D．电解过程中，c电极板附近沉积不溶物，d电极板质量增加4.用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定质量的另一物质（中括号内），溶液能与原来溶液完全一样的是A．CuCl2[CuCl2溶液]B．AgNO3[Ag2O]B．C．NaCl[HCl溶液]D．CuSO4[Cu(OH)2]5．PH＝a的某电解质溶液中，插入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的pHa，则该电解质可能是A．NaOHB．H2SO4C．AgNO3D．Na2SO46．在外界提供相同电量的条件，Cu2+或Ag+分别按Cu2++2e→Cu或Ag++e-→Ag在电极上放电，若析出银的质量为3.24g，则析出铜的质量为A．6.48gB．1.92gC．1.28gD．0.96g【卓越兵法】▲典型例题透视1.原电池、电解池、电镀池工作原理：例1（2005，上海）关于如图所示装置的叙述，正确的是（）A、铜是阳极，铜片上有气泡产生B、铜片质量逐渐减少C、电流从锌片经导线流向铜片6D、氢离子在铜片表面被还原[解析]：考查原电池原理，原电池中，活泼金属作负极，被氧化形成离子进入溶液，不活泼金属或惰性材料作正极，电极表面的氧化性最强的微粒得电子。故铜为正极，析出氢气，铜片质量不变。电流方向和电子流向正好相反，由铜片经导线流向锌片。对照各选项，得知答案。答案：D例2（2004，上海）右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是（）A．a为负极、b为正极B．a为阳极、b为阴极C．电解过程中、d电极质量增加D．电解过程中，氯离子浓度不变[解析]：电流方向是本题的解题关键。首先根据电流方向可以确定电源的正极是a、负极是b；第二步根据电源的正、负极判断出c为阳极、d为阴极。第三步，阳极上发生的是氧化反应：2Cl--2e-=Cl2↑，Cl-被氧化为Cl2；阴极上发生的是还原反应：Cu2++2e-=2Cu，Cu2+被还原为Cu单质而在阴极上析出并附着在阴极上。答案为C。例3.X、Y、Z、M代表四种金属元素.金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时,X溶解,Z极上有氢气放出;若电解Y2+和Z2+离子共存的溶液时,Y先析出；又知M2+离子的氧化性强于Y2+离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（）A.XZYMB.