化學電解池和原電池的有關講解

2021-09-01 02:25:32 字數 6897 閱讀 5816

1樓:電飯鍋去

一、原電池、電解池的兩極

電子從負極通過導線流向正極,電子的定向移動形成電流,電流的方向是正極到負極,這是物理學規定的。

陰極、陽極是電化學規定的,失去電子的極即氧化極,也就是陽極;得到電子的極即還原極,也就是陰極。

原電池中陽極失去電子,電子由陽極通過導線流向陰極,陰極處發生得電子的反應,由於原電池是一種化學能轉化為電能的裝置,它作為電源,通常我們稱其為負極和正極。在電解池中,連著負極的一極是電解池的陰極,連著正極的一極是電解池的陽極,由於電解池是一種電能轉化為化學能的裝置,我們通常說明它的陽極和陰極。

二、原電池、電解池、電鍍池的判斷規律

(1)若無外接電源,又具備組成原電池的三個條件。①有活潑性不同的兩個電極;②兩極用導線互相連線成直接插入連通的電解質溶液裡;③較活潑金屬與電解質溶液能發生氧化還原反應(有時是與水電離產生的h+作用),只要同時具備這三個條件即為原電池。

(2)若有外接電源,兩極插入電解質溶液中,則可能是電解池或電鍍池;當陰極為金屬,陽極亦為金屬且與電解質溶液中的金屬離子屬同種元素時,則為電鍍池。

(3)若多個單池相互串聯,又有外接電源時,則與電源相連線的裝置為電解池成電鍍池。若無外接電源時,先選較活潑金屬電極為原電池的負極(電子輸出極),有關裝置為原電池,其餘為電鍍池或電解池。

三、分析電解應用的主要方法和思路

1、電解質在通電前、通電後的關鍵點是:

通電前:電解質溶液的電離(它包括了電解質的電離也包括了水的電離)。

通電後:離子才有定向的移動(陰離子移向陽極,陽離子移向陰極)。

2、在電解時離子的放電規律是:

陽極:金屬陽極>s2->i->cl->oh->含氧酸根》f-

陰極:ag+>fe3+>cu2+>h+(濃)>pb2+>sn2+>fe2+>zn2+>h+>al3+>mg2+>na+>ca2+>k+

3、電解的結果:溶液的濃度、酸鹼性的變化

溶液的離子濃度可能發生變化如:電解氯化銅、鹽酸等離子濃度發生了變化。

因為溶液中的氫離子或氫氧根離子放電,所以酸鹼性可能發生改變。

四、燃燒電池小結

在燃燒電池反應中確定哪一極發生的是什麼反應的關鍵是:

負極:化合價升高,失去電子,發生氧化反應;

正極:化合價降低,得到電子發生還原反應;

總反應式為:兩極反應的加合;

書寫反應時,還應該注意得失電子數目應該守恆。

五、電化學的應用

1、原電池原理的應用

a.原電池原理的三個應用和依據:

(1)電極反應現象判斷正極和負極,以確定金屬的活動性。其依據是:原電池的正極上現象是:有氣體產生,電極質量不變或增加;負極上的現象是:電極不斷溶解,質量減少。

(2)分析判斷金屬腐蝕的速率,分析判斷的依據,對某一個指定金屬其腐蝕快慢順序是:

作電解池的陽極>作原電池的負極>非電池中的該金屬>作原電池的正極>作電解池的陰極。

b.判斷依據:

(1)根據反應現象原電池中溶解的一方為負極,金屬活動性強。

(2)根據反應的速度判斷強弱。

(3)根據反應的條件判斷強弱。

(3)由電池反應分析判斷新的化學能源的變化,分析的思路是先分析電池反應有關物質化合價的變化,確定原電池的正極和負極,然後根據兩極的變化分析其它指定物質的變化。

2、電解規律的應用

(1)電解規律的主要應用內容是:依據電解的基本原理分析判斷電解質溶液。

(2)恢復電解液的濃度:

電解液應先看ph的變化,再看電極產物。欲使電解液恢復一般是:

電解出什麼物質就應該加入什麼,如:電解飽和食鹽水在溶液中減少的是氯氣和氫氣,所以應該加入的是***。

(3)在分析應用問題中還應該注意:

一要:不僅考慮陰極、陽極放電的先後順序,還應該注意電極材料(特別是陽極)的影響;二要:熟悉用惰性電極電解各類電解質溶液的規律。

2樓:匿名使用者

概念1、電解原理(電解池裝置如圖)

什麼是電解

電解是使電流通過電解質溶液(或熔融的電解質)

而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。

(上圖是電解cucl2溶液的裝置。通電後發生反應:cucl2=cu + cl2↑ 用離子方程式表示:cu2++ 2cl-=cu + cl2↑ )

電解過程中的能量轉化(裝置特點)

電能轉化為化學能

發生電解反應的條件

①連線直流電源

②陰陽電極 陰極:與電源負極相連為陰極

陽極:與電源正極相連為陽極

③兩級處於電解質溶液或熔融電解質中

④兩電極形成閉合迴路

電極反應

電極反應

與電源的正極相連的電極稱為陽極。物質在陽極上失去電子,發生氧化反應。如上圖裝置中,cl-在陽極上失去電子轉化為cl2,陽極反應式:2cl--2e=cl2↑

與電源的負極相連的電極成為陰極。物質在陰極上得到電子,發生還原反應。如上圖裝置中,cu2+在陰極是得到電子轉化為cu,陰極反應式:cu2++2e=cu

電解結果

在兩極上有新物質生成

電解池電極反應方程式的書寫

陽極:活潑金屬—電極失電子(au,pt)除外;惰性電極—溶液中陰離子失電子

失電子能力:活潑金屬(mg~ag)>s2->i->br->cl->oh->含氧酸根》f-

陰極:溶液中陽離子得電子

得電子能力:ag+>fe3+>cu2+>h+(酸)>pb+>sn2+>fe2+>zn2+>h+(水)>al3+>mg2+>na+>ca2+>k+(即活潑型金屬順序表的逆向)

規律:鋁前(含鋁)離子不放電,氫(酸)後離子先放電,氫(酸)前鋁後的離子看條件

三類電解型的電解規律

①電解水型(強鹼,含氧酸,活潑金屬的含氧酸鹽),ph由溶液的酸鹼性決定,溶液呈鹼性則ph增大,溶液呈酸性則ph減小,溶液呈中性則ph不變。電解質溶液復原—加適量水

②電解電解質型(無氧酸,不活潑金屬的無氧酸鹽,),ph變大。電解質溶液復原—加適量電解質。

③放氫生鹼型(活潑金屬的無氧酸鹽),ph變大。電解質溶液復原—加陰離子相同的酸

④放氧生酸型(不活潑金屬的含氧酸鹽),ph變小。電解質 溶液復原—加陽離子相同的鹼或氧化物

意義使在通常情況下不發生變化的物質發生氧化還原反應,得到所需的化工產品、進行電鍍以及冶煉活潑的金屬。在金屬的保護方面也有一定的用處。

電解原理的應用

氯鹼工業(電解飽和食鹽水)

製取氯氣、氫氣、燒鹼。

飽和食鹽水溶液中存在na+和cl-以及水電離產生的h+和oh-。其中氧化性h+>na+,還原性cl->oh-。所以h+和cl-先放電(即發生還原或氧化反應)。

陰極:2h++2e=h2↑ (還原反應)

陽極:2cl-2e-=cl2↑ (氧化反應)

總反應的化學方程式:2nacl+2h2o=(等號上為通電)2naoh+h2↑+cl2↑

用離子方程式表示:2cl-+2h2o=(等號上為通電)2oh-+h2↑+cl2↑。

電鍍和電解精煉銅

條件:①鍍件做陰極②鍍層金屬做陽極③電鍍液中含鍍層金屬離子

電鍍時,把待鍍的金屬製品(即鍍件)作陰極,鍍層金屬作陽極,用含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液。

陽極:m-ne-=mn+

陰極:mn++ne-=m

這樣,在直流電的作用下,鍍層金屬就均勻地覆蓋到鍍件的表面。

同樣的道理,用純銅作陰極,用粗銅作陽極,用cuso4溶液作電解液。通入直流電,作為陽極的粗銅逐漸溶解,在陰極上析出純銅,從而達到提純銅的目的。

電解法冶煉金屬

鈉、鈣、鎂、鋁等活潑金屬,很難用還原劑從它們的化合物中還原得到單質,因此必須通過電解熔融的化合物的方法得到。如電解熔融的氯化鈉可以得到金屬鈉:

陰極:2na++2e-=2na

陽極:2cl――2e-=cl2↑

電解時,物質在電極上的放電順序

(1)陽極:與電源的正極相連。

當陽極的電極材料為金屬(pt或au除外)時,通電後作電極的金屬失去電子變成金屬離子,溶解到電解質溶液中。

當陽極的電極材料是惰性物質(如au、pt或石墨)時,通電後溶液中的陰離子在陽極上失去電子,當溶液中同時存在多種陰離子時,還原性強的離子先失去電子發生氧化反應。常見陰離子的還原性由強到弱的順序是:cl->oh->含氧酸根離子(如so42-、no3-等)>f-。

cl-和oh-在電解時的電極反應式分別是:

2cl――2e-=cl2↑

4oh――4e-=2h2o+o2↑

因為水電離能夠產生oh-,所以電解含氧酸鹽溶液時,在陽極上是oh-放電生成氧氣,而含氧酸根離子不發生變化。(當陽極為惰性金屬常用的為c 鉑 金 時 自身放電)

(2)陰極:與電源的負極相連。

在陰極上發生還原反應的是溶液中的陽離子。當溶液中存在多種陽離子時,按金屬活動性順序,越不活潑的金屬,其陽離子的氧化性越強,越容易被還原。在水溶液中,鋁之前的金屬的陽離子不可能被還原。

酸、鹼、鹽溶液電解規律

(1)無氧酸是其本身的電解

(2)含氧酸是水的電解

(3)可溶性鹼是水的電解

(4)活潑性金屬的含氧酸鹽也是水的電解

(5)活潑金屬的無氧鹽陰極析出氫氣並伴隨溶液顯鹼性,陽極析出非金屬單質

(6)不活潑金屬的無氧鹽是該鹽的電解

(7)中等活動性金屬的含氧酸鹽陰極析出金屬,陽極得到氧氣同時酸性提高

3樓:匿名使用者

知識詳解:

一、原電池是把化學能轉化為電能的裝置。

1、構成電池的條件是:

①有兩種活潑性不同的導體(金屬或非金屬作電極);

②兩個電機均需插入電解質溶液;

③兩極必須相互接觸或連線。

2、原電池的正負極的判斷(從原電池反應實質角度確定):

較活潑金屬作負極,發生氧化反應(電子流出的一極);

另一導體作正極,發生還原反應(電子流入的一極)。

二、書寫電極反應式時先寫明電極名稱(正極或負極),得失電子數均寫在「=」左側。總反應式為氧化還原反應的方程式。

三、對於化學電源和新型電池工作原理的分析,可類比於銅、鋅、硫酸原電池,可把總反應折成兩部分進行處理。知道兩極反應式,或一極反應式或總反應式,可通過加減的方法求出另一極反應或總反應方程式。

四、金屬的腐蝕指金屬或合金周圍接觸到氣體或液體進行化學反應而腐蝕損耗的過程。金屬腐蝕的本質是金屬原子失去電子變成陽離子的過程。

金屬的腐蝕一般分為化學腐蝕和電化學腐蝕。

判斷金屬腐蝕快慢的規律:

(1)電解原理引起的腐蝕》原電池原理引起的腐蝕》化學腐蝕》有防護腐蝕措施的腐蝕;

(2)同種金屬的腐蝕在強電解質中》弱電解質中》非電解質中;

(3)活潑性不同的兩金屬,活潑性差別越大,腐蝕越快;

(4)對同一電解質溶液來說,電解質溶液濃度越大,腐蝕越快。

防止金屬腐蝕主要有改變金屬的成分、在金屬表面覆蓋保護層及電化學保**等。

五、電解是使電流通過電解質溶液(或熔融電解質)而在兩極上發生氧化還原反應,把電能轉化為化學能的過程。其裝置叫電解池,常由直流電源、兩個電極、導線及電解質溶液(或熔融電解質)構成。

1、陰極:(陰極電極材料的本身受到保護,不參與反應)應是溶液中較易得電子的陽離子在陰極上得電子而被還原,在陰極得電子的難易順序為:ag+>fe3+>cu2+>(h+)>pb2+>sn2+>fe2+>zn2+>a13+>mg2+>na+。

當此放電順序適用於陽離子濃度相差不大時,順序要有相應的變動(當溶液中h+只來自於水電離時,h+的放電順序介於a13+和zn2+之間)。

2、陽極:①如果用惰性電極(如pt、au、石墨等)做陽極,則溶液中較易失電子的陰離子在陽極上失電子而被氧化。②如果用活潑金屬做陽極,則陽極依金屬活潑性強弱的順序本身失電子被氧化成為陽離子進入溶液,失電子能力順序:

k>ca>na>…>hg>ag>s2->i->br->cl->oh->no3->so42->f-。

知識精要

一、酸、鹼、鹽溶液的電解規律(惰性電極做陽極)

型別 電極反應特點 例項 電解物件 電解質濃度 ph 電解質溶液復原

電解水型 陰:2h+ + 2e- == h2↑陽:2oh- - 4e- == 2h2o + o2↑

naoh 水 增大 增大 水

h2so4 水 增大 減小 水

na2so4 水 增大 不變 水

電解電解質型 電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電

hcl 電解質 減小 增大 ***

cucl2 電解質 減小 氯化銅

放h2生鹼型 陰極:h2o放h2生鹼 陽極:電解質陰離子放電

nacl 電解質和水 生成新電解質 增大 ***

放o2生酸型 陰極:電解質陽離子放電 陽極:h2o放o2生酸

cuso4 電解質和水 生成新電解質 減小 氧化銅

二、電解有關計算:有關電解的計算通常是求電解後某產物質量、氣體的體積、某元素的化合價以及溶液的ph、物質的量濃度等。解答此類題的方法有兩種:

一是根據電解方程式或電極反應式列比例式求解;二是利用各電極、線路中轉移的電子數目守恆等式求解。以電子守恆較為簡便,注意運用。

三、電化學基礎知識的應用

(1) 析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵為例):

(2) 金屬的防護,主要有下面幾種情況:

改變金屬的內部結構,例如把ni、cr等加入普通鋼裡製成不鏽鋼;覆蓋保護層,例如塗油層、油漆、搪瓷、熟料等,另外還有電鍍耐腐蝕的金屬(zn、sn、cr、ni等);電化學保**,多采用犧牲陽極保**,如在船隻的螺旋槳附近的船體上鑲嵌活潑金屬鋅塊,另外可採用與電源負極相連線的保護方法,例如大型水壩船閘的保護就是讓鐵閘門和電源負極相連。

(3) 電解原理的應用

氯鹼工業(電解飽和食鹽水):2nacl + 2h2o ==(電解) 2naoh + h2↑ + cl2↑;活潑金屬na、mg、al的製取,例如,電解熔融的naoh制金屬na,4naoh ==(電解) 4na +2h2o + o2↑(其中na為陰極區產物而 h2o和 o2則為陽極區產物);金屬的精煉,例如銅的精煉,以粗銅為陽極,精銅為陰極,含銅離子的溶液作電解質溶液;電鍍,待鍍金屬製品作陰極,鍍層金屬作陽極,含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液,陽極反應:m – ne- == mn+(進入溶液),陰極反應mn+ + ne- == m(在鍍件上沉積)。

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