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原電池和電解池知識點總結.docx

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?原電池和電解池1.原電池和電解池的比較:裝置 原電池 電解池實例使氧化還原反應中電子作定向移動,從而形成使電流通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化原理電流。這種把化學能轉變為電能的裝置叫做原還原反應的過程叫做電解。這種把電能轉變為化電池。學能的裝置叫做電解池。①電極:兩種不同的導體相連;形成條件②電解質溶液:能與電極反應。①電源;②電極(惰性或非惰性) ;③能自發的發生氧化還原反應③電解質(水溶液或熔化態) 。④形成閉合回路反應類型自發的氧化還原反應非自發的氧化還原反應由電極本身性質決定:由外電源決定:電極名稱正極:材料性質較不活潑的電極;陽極:連電源的正極;負極:材料性質較活潑的電極。陰極:連電源的負極;電極反應負極: Zn-2e-=Zn 2+(氧化反應)陰極: Cu 2+ +2e- = Cu(還原反應)正極: 2H+-↑(還原反應)陽極: 2Cl--(氧化反應)+2e =H2-2e =Cl 2↑電子流向負極 → 正極電源負極 → 陰極;陽極 → 電源正極電流方向正極 → 負極電源正極 → 陽極;陰極 → 電源負極能量轉化化學能 → 電能電能 →化學能應用①①抗金屬的電化腐蝕;①電解食鹽水(氯堿工業) ;②電鍍(鍍銅);③電冶②實用電池。(冶煉 Na、 Mg 、 Al );④精煉(精銅) 。2 原電池正負極的判斷:⑴根據電極材料判斷: 活潑性較強的金屬為負極,活潑性較弱的或者非金屬為正極。⑵根據電子或者電流的流動方向: 電子流向:負極 →正極。電流方向:正極 → 負極。⑶根據電極變化判斷: 氧化反應 → 負極; 還原反應 → 正極。⑷根據現象判斷: 電極溶解 →負極; 電極重量增加或者有氣泡生成 → 正極。⑸根據電解液內離子移動的方向判斷 :陰離子 → 移向負極;氧離子 → 移向正極。3 電極反應式的書寫:負極:⑴負極材料本身被氧化:①如果負極金屬生成的陽離子與電解液成分不反應,則為最簡單的:n+如: Zn-2 e-2+M-n e-=M=Zn②如果陽離子與電解液成分反應,則參與反應的部分要寫入電極反應式中:如鉛蓄電池, Pb+SO42-- 2e-=PbSO4⑵負極材料本身不反應:要將失電子的部分和電解液都寫入電極反應式,如燃料電池 CH4-O2(C 作電極 )電解液為 KOH :負極: CH 4+10OH-8 e -=C0 32- +7H 2O正極:⑴當負極材料能自發的與電解液反應時,正極則是電解質溶液中的微粒的反應,H2SO4電解質,如 2H++2e=H2CuSO4 電解質: Cu2++2e= Cu⑵當負極材料不與電解質溶液自發反應時,正極則是電解質中的O 反正還原反應2① 當電解液為中性或者堿性時,H2O比參加反應,且產物必為-OH,-如氫氧燃料電池( KOH電解質) O2+2H2O+4e=4OH ②當電解液為酸性時, H+ 比參加反應,產物為 H2O O 2+4O2+4e=2HO4.化學腐蝕和電化腐蝕的區別化學腐蝕電化腐蝕一般條件金屬直接和強氧化劑接觸不純金屬,表面潮濕反應過程氧化還原反應,不形成原電池。因原電池反應而腐蝕有無電流無電流產生有電流產生反應速率電化腐蝕>化學腐蝕結果使金屬腐蝕使較活潑的金屬腐蝕5.吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區別電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕條件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性較強正極反應O2 + 4e- + 2H 2O == 4OH -2H+ + 2e -==H 2↑負極反應Fe - 2e-==Fe2+Fe - 2e-==Fe2+腐蝕作用是主要的腐蝕類型,具有廣泛性發生在某些局部區域內考點解說6.金屬的防護⑴改變金屬的內部組織結構。合金鋼中含有合金元素,使組織結構發生變化,耐腐蝕。如:不銹鋼。⑵在金屬表面覆蓋保護層。常見方式有:涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等;使表面生成致密氧化膜;在表面鍍一層有自我保護作用的另一種金屬。⑶電化學保護法①外加電源的陰極保護法:接上外加直流電源構成電解池,被保護的金屬作陰極。②犧牲陽極的陰極保護法:外加負極材料,構成原電池,被保護的金屬作正極7。常見實用電池的種類和特點⑴干電池(屬于一次電池)①結構:鋅筒、填滿 MnO 2 的石墨、溶有 NH 4Cl 的糊狀物。酸性電解質:②電極反應 負極: Zn-2e -=Zn 2+正極: 2NH 4++2e-=2NH 3+H 2NH 3 和 H2 被 Zn2+、 MnO 2 吸收:MnO 2+H 2=MnO+H 2O,Zn 2+ + 4NH 3 =Zn(NH 3)42+堿性電解質:( KOH電解質)--電極反應 負極: Zn+2OH-2e =Zn(OH)2正極: 2MnO 2+2H 2O+2e-=2MnOOH+ Zn (OH)2Zn+ MnO 2 +2H 2O-=2MnOOH+ Zn (OH)2⑵鉛蓄電池(屬于二次電池、可充電電池)①結構:鉛板、填滿 PbO2 的鉛板、稀 H2SO4。② A. 放電反應負極: Pb-2e-+ SO42- = PbSO4原電池正極: PbO2 +2e-+4H + +2-= PbSO4 + 2H 2OSO4+2e-= Pb+ SO42-B.充電反應陰極: PbSO4電解池陽極: PbSO4-2e- + 2H 2O = PbO 2 +4H+ + SO 42-總式: Pb + PbO2 + 2H 2SO4放電2PbSO4 + 2H 2O===充電注意:放電和充電是完全相反的過程,放電作原電池,充電作電解池。電極名稱看電子得失,電極反應式的書寫要求與離子方程式一樣,且加起來應與總反應式相同。⑶鋰電池①結構:鋰、石墨、固態碘作電解質。②A 電極反應負極: 2Li-2e -= 2Li+正極: I 2 +2e- = 2I -總式: 2Li + I 2 = 2LiIB MnO 2 做正極時:負極: 2Li-2e -= 2Li+正極: MnO 2+e- = MnO 2-總 Li +MnO 2 = Li MnO 2鋰電池優點:體積小,無電解液滲漏,電壓隨放電時間緩慢下降,應用 :心臟起搏器,手機電池,電腦電池。⑷A. 氫氧燃料電池①結構:石墨、石墨、 KOH溶液。②電極反應負極: H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O正極: O2 + 4e- + 2H 2O = 4OH - 總式: 2H。省略部分。屬活潑性越強,則對應陽離子的放電能力越弱,既得電子能力越弱。K+ <Ca 2+ < Na+ < Mg 2+ < Al 3+< (H+) < Zn 2+ < Fe2+ < Sn2+ < Pb2+ < Cu 2+ < Hg 2+ < Ag + 10.電解、電離和電鍍的區別條件實質實例關系電解電離電鍍受直流電作用受熱或水分子作用受直流電作用陰陽離子定向移動,在陰陽離子自由移動,無明用電解的方法在金屬表面鍍上一層金兩極發生氧化還原反應顯的化學變化屬或合金電解2++2Clˉ陽極 Cu - 2e- = Cu2+CuCl 2 ==== Cu+ Cl 2CuCl 2==Cu2++2e-= Cu陰極 Cu先電離后電解,電鍍是電解的應用11.電鍍銅、精煉銅比較電鍍銅形成條件鍍層金屬作陽極,鍍件作陰極,電鍍液必須含有鍍層金屬的離子電極反應陽極 Cu - 2e- = Cu 2+陰極 Cu2++2e- = Cu溶液變化 電鍍液的濃度不變12.電解方程式的實例 (用惰性電極電解) :精煉銅粗銅金屬作陽極, 精銅作陰極, CuSO4 溶液作電解液陽極: Zn - 2e - = Zn2+Cu - 2e- = Cu 2+ 等陰極: Cu2++ 2e- = Cu溶液中溶質濃度減小電解質溶液陽極反應式陰極反應式總反應方程式溶液酸堿性變化(條件:電解)CuCl 22Cl --2e-=Cl 2↑Cu2+ +2e-= CuCuCl 2= Cu +Cl 2↑——HCl2Cl--↑2H+-↑2HCl=H2↑ +Cl↑酸性減弱-2e =Cl 2+2e =H22Na2SO44OH --4e-=2H 2O+O 2↑2H ++2e-=H 2↑2H2O=2H 2↑ +O2↑不變H2SO4--+-2H2O=2H 2↑ +O2↑消耗水,酸性增強4OH -4e =2H 2O+O 2↑2H +2e =H 2↑NaOH4OH --4e-=2H 2O+O 2↑2H ++2e-=H 2↑2H2O=2H 2↑ +O2↑消耗水,堿性增強NaCl2Cl --2e-=Cl 2↑2H ++2e-=H 2↑2NaCl+2H↑ +Cl↑++放電,堿性增強2O=H 22H2NaOH--Cu2+-2CuSO4+2H 2O=2Cu+OHˉ 放電 ,酸性增強CuSO44OH -4e=2H 2O+O 2↑+2e = CuO2 ↑SO4+2H13,以惰性電極電解電解質溶液的規律:⑴電解水型: 電解含氧酸,強堿,活潑金屬的含氧酸鹽,如稀H2SO4、NaOH 溶液、 Na2SO4 溶液:--+-電解陽極: 4OH -4e =2H 2O+O 2↑陰極: 2H +2e =H 2↑總反應: 2H 2O==== 2H 2↑ + O2↑,溶質不變, PH 分別減小、增大、不變。酸、堿、鹽的加入增加了溶液導電性,從而加快電解速率(不是起催化作用)。⑵電解電解質:無氧酸(HF 除外)、不活潑金屬的無氧酸鹽,如CuCl 2陽極: 2Cl--2↑陰極: Cu2+-22↑-2e =Cl+2e = Cu總反應:CuCl = Cu +Cl⑶放氫生成堿型:活潑金屬的無氧酸鹽(F 化物除外)如 NaCl陽極: 2Cl- -2e-=Cl 2↑陰極: 2H ++2e- =H2↑總反應: 2NaCl+2H 2O=H 2↑ +Cl2↑ +2NaOH公式:電解質 +H 2O→ 堿 + H 2↑+非金屬⑷放氧省酸型:不活潑金屬的含氧酸鹽,如CuSO4陽極: 4OH --4e-=2H 2O+O 2↑陰極: Cu2+ +2e-= Cu總反應: 2CuSO4+2H 2O=2Cu+ O 2↑SO4+2H公式:電解質 +H 2O→ 酸 + O2↑+金屬電解PH 增大解 NaCl 溶液: 2NaCl+2H 2O ====H 2 ↑ +Cl2↑ +2NaOH,溶質、溶劑均發生電解反應,8.電解原理的應用A、電解飽和食鹽水(氯堿工業)⑴反應原理陽極: 2Cl- - 2e-== Cl 2↑電解陰極: 2H+ + 2e -== H 2↑總反應: 2NaCl+2H 2O====H2↑ +Cl2↑ +2NaOH⑵設備 (陽離子交換膜電解槽)①組成:陽極 — Ti、陰極 —Fe②陽離子交換膜的作用:它只允許陽離子通過而阻止陰圖 20-1離子和氣體通過。⑶制燒堿生產過程(離子交換膜法)①食鹽水的精制:粗鹽(含泥沙、Ca2+、 Mg 2+、 Fe3+、 SO42- 等) → 加入 NaOH 溶液 →加入 BaCl2 溶液 →加入Na 2CO3 溶液 → 過濾 → 加入鹽酸 → 加入離子交換劑 (NaR)②電解生產主要過程(見圖20-1): NaCl 從陽極區加入, H2O 從陰極區加入。陰極H+ 放電,破壞了水的電離平衡,使 OH -濃度增大, OH -和 Na+形成 NaOH 溶液。B、電解冶煉鋁+ 3-⑴原料:( A)、冰晶石: Na3AlF 6=3Na +AlF 6( B)、氧化鋁:鋁土礦NaOHCO2△——→ NaAlO2——→Al(OH) 3 —→ Al 2O3過濾過濾⑵ 原理陽極2O2-- 4e- =O2↑陰極Al 3++3e- =Al電解總反應: 4Al 3++6O2ˉ====4Al+3O 2↑⑶ 設備:電解槽(陽極C、陰極 Fe) 因為陽極材料不斷地與生成的氧氣反應:C+O2 → CO+CO 2,故需定時補充。C、電鍍:用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程。⑴鍍層金屬作陽極,鍍件作陰極,電鍍液必須含有鍍層金屬的離子。電鍍鋅原理:陽極2+Zn- 2eˉ = Zn陰極Zn 2++2e ˉ =Zn⑵電鍍液的濃度在電鍍過程中不發生變化。⑶在電鍍控制的條件下,水電離出來的H+和 OHˉ一般不起反應。⑷ 電鍍液中加氨水或NaCN 的原因:使 Zn2+離子濃度很小,鍍速慢,鍍層才能致密、光亮。D、電解冶煉活潑金屬Na、 Mg 、 Al 等。Cu 2+。銅前金屬先反應但不析出,銅后金屬不E、電解精煉銅:粗銅作陽極,精銅作陰極,電解液含有反應,形成 “陽極泥 ”。
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