2015广东高考化学原电池 电解池专题

专题复习三：原电池、电解池

◆教学内容：原电池、电解池专题复习 ◆教学目标：

1、了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式；了解常见电源的种类及其工作原理；

2、了解原电池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式； 了解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。

◆重 难 点：了解原电池、电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式；金属发

生电化学腐蚀的原因、危害及防止措施。

◆教学步骤及内容：

1．原电池和电解池的比较： 装置 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。①电极：两种不同的导体相连； ②电解质溶液：能与电极反应。 自发的氧化还原反应 由电极本身性质决定： 电极名称 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。 电极反应 电子流向 电流方向 能量转化 应用 负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应） 正极：2H++2e-=H2↑（还原反应） 负极→正极 正极→负极 化学能→电能 ①抗金属的电化腐蚀； ②实用电池。 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。 ①电源； ②电极（惰性或非惰性）； ③电解质（水溶液或熔化态）。 非自发的氧化还原反应 由外电源决定： 阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极； 阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应） 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ （氧化反应） 电源负极→阴极；阳极→电源正极 电源正极→阳极；阴极→电源负极 电能→化学能 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）。 原电池 电解池 形成条件 反应类型 2．化学腐蚀和电化腐蚀的区别 一般条件 反应过程 化学腐蚀 金属直接和强氧化剂接触 氧化还原反应，不形成原电池。 电化腐蚀 不纯金属，表面潮湿 因原电池反应而腐蚀 4

有无电流 反应速率 结果 3．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 电化腐蚀类型 条件 正极反应 负极反应 腐蚀作用 无电流产生 电化腐蚀＞化学腐蚀 使金属腐蚀 有电流产生 使较活泼的金属腐蚀 吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 O2 + 4e- + 2H2O == 4OH- Fe －2e-==Fe2+ 是主要的腐蚀类型，具有广泛性 析氢腐蚀 水膜酸性较强 2H+ + 2e-==H2↑ Fe －2e-==Fe2+ 发生在某些局部区域内 4．电解、电离和电镀的区别 条件 实质 电解 受直流电作用 阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原反应 CuCl2 ==== Cu＋Cl2 电解电离 受热或水分子作用 阴阳离子自由移动，无明显的化学变化 CuCl2==Cu2++2Clˉ 阳极 Cu －2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu 电镀 受直流电作用 用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金 实例 关系 先电离后电解，电镀是电解的应用 5．电镀铜、精炼铜比较 形成条件 电镀铜 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 电极反应 溶液变化 阳极 Cu －2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu 电镀液的浓度不变 精炼铜 粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液 阳极：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 溶液中溶质浓度减小 6．电解方程式的实例（用惰性电极电解）： 电解质溶液 CuCl2 HCl Na2SO4 H2SO4 NaOH NaCl 阳极反应式 2Cl--2e-=Cl2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极反应式 Cu2+ +2e-= Cu 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ Cu2+ +2e-= Cu 总反应方程式 （条件：电解） CuCl2= Cu +Cl2↑ 2HCl=H2↑+Cl2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH 2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑+2H2SO4 溶液酸碱性变化 —— 酸性减弱 不变 消耗水，酸性增强 消耗水，碱性增强 H+放电，碱性增强 CuSO4 OHˉ 放电,酸性增强 4

考点解说

1．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==Fe

--2+

-

正极：O2+4e+2H2O==4OH 总式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2

4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O （2）析氢腐蚀：

负极：Fe －2e==Fe

+

-+-2+

正极：2H + 2e==H2↑ 总式：Fe + 2H = Fe + H2↑ 2．金属的防护

⑴改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。

⑵在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属 ⑶电化学保护法

① 外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。 ②牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极 3。常见实用电池的种类和特点

⑴干电池（属于一次电池）锌锰干电池

①结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。 ②电极反应 负极：Zn-2e=Zn

-2+

2+

⑵铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池） ① 结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。 ③ A.放电反应 负极： Pb-2e+ SO4 = PbSO4

正极： PbO2 +2e+4H + SO4 = PbSO4 + 2H2O

B.充电反应 阴极：PbSO4 +2e= Pb+ SO4

阳极：PbSO4 -2e + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO4

总式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 放电===2PbSO4 + 2H2O

充电

注意：放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。电极名称看电子得失，

电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。 ⑶A.氢氧燃料电池

① 结构：石墨、石墨、KOH溶液。

②电极反应 负极： H2- 2e+ 2OH- = 2H2O

正极： O2 + 4e + 2H2O = 4OH总式：2H2+O2=2H2O

（反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流

----2--2--+

2--2-

4

注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。

B．铝、空气燃料电池

以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍。 电极反应：铝是负极 4Al-12e== 4Al；

石墨是正极 3O2+6H2O+12e==12OH

4．电解反应中反应物的判断——放电顺序 ⑴ 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

阴离子失电子：S＞ I＞ Br＞ Cl＞ OH＞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。 5．电解反应方程式的书写步骤： A、分析电解质溶液中存在的离子； B、析离子的放电顺序； C、定电极、写出电极反应式； D、写出电解方程式。

6．电解液的PH变化:根据电解产物判断。

口诀：“有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓度大,都无浓度小”。（“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度）

7．使电解后的溶液恢复原状的方法：

先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通HCl气体（不能加盐酸）；

③ AgNO3溶液：加Ag2O固体（不能加AgOH）； ④ CuCl2溶液：加CuCl2固体； ⑤ KNO3溶液： 加H2O；

⑥ CuSO4溶液：CuO或CuCO3（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。 8．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↑

电解

总反应：2NaCl+2H2O====H2↑+Cl2↑+2NaOH

图20-1 ---2-

-

-

-

-

-+

2+

2+

3+

+

2+

2+

2+

2+

+

2+

3+

+

--

-3+

4

电解

B、电解冶炼铝:总反应：2Al2O3====4Al+3O2↑

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 = Zn阴极 Zn+2eˉ=Zn

⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。 ⑶电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。

⑷电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成 “阳极泥”。 【快乐挑战】电化学基础知识专项训练

一、原电池工作原理

1．为将反应2Al＋6H＋===2Al3＋＋3H2↑的化学能转化为电能，下列装置能达到目的的是(铝条均已除去了氧化膜) ( )

2+

2+

2+

2．日常所用的干电池，其电极分别为碳棒(上面有帽)和锌(皮)，以糊状NH4Cl和ZnCl2作为

－

电解质溶液(其中加入MnO2吸收H2)，电极反应可简化为Zn－2e－===Zn2＋，2NH＋4＋2e===2NH3↑＋H2↑(NH3与Zn2＋结合)，根据上面叙述判断下列说法正确的是 ( ) A．Zn为正极，碳为负极

－

B．负极反应为2NH＋4＋2e===2NH3↑＋H2↑ C．工作时电子由碳极经外电路流向锌极

D．长时间连续使用时，内装的糊状物可能流出腐蚀电器 二、新型电池的结构与原理

3．据报道，锌电池可能取代目前广泛使用的铅蓄电池，因为锌电池容量更大，而且没有铅污染，其电池反应为2Zn＋O2===2ZnO，原料为锌粒、电解液和空气，则下列叙述正确的是 A．锌为正极，空气进入负极反应 B．负极反应为Zn－2e－===Zn2+ C．正极发生氧化反应 D．电解液可以是强酸 4．燃料电池的基本组成为电极、电解液、燃料和氧化剂。此种电池的能量利用率可高达80%(一般柴油发电机只有40%左右)，产物污染也少。下列有关燃料电池的说法错误的是 A．上述燃料电池的负极反应物是氢气、甲烷、乙醇等物质

4

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