第一节 原电池
原电池:
1、概念:化学能转化为电能的装置叫做原电池
2、组成条件:①两个活泼性不同的电极② 电解质溶液③ 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路
3、电子流向:外电路:负极——导线——正极
内电路:盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液,盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。
4、电极反响:以锌铜原电池为例:
2+
负极: 氧化 反响: Zn-2e=Zn 〔较活泼金属〕
+
正极: 复原 反响: 2H+2e=H2↑ 〔较不活泼金属〕
+2+
总反响式: Zn+2H=Zn+H2↑ 5、正、负极的推断:
〔1〕从电极材料:一般较活泼金属为负极;或金属为负极,非金属为正极。 〔2〕从电子的流淌方向负极流入正极 〔3〕从电流方向正极流入负极
〔4〕根据电解质溶液内离子的挪动方向阳离子流向正极,阴离子流向负极 〔5〕根据试验现象①溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极
第三节 电解池
一、电解原理
1、电解池: 把电能转化为化学能的装置 也叫电解槽
2、电解:电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化复原反响(被动的不是自发的)的过程
3、放电:当离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化复原反响的过程 4、电子流向:
〔电源〕负极—〔电解池〕阴极—〔离子定向运动〕电解质溶液—〔电解池〕阳极—〔电源〕正极
5、电极名称及反响:
阳极:及直流电源的 正极 相连的电极,发生 氧化 反响 阴极:及直流电源的 负极 相连的电极,发生 复原 反响 6、电解CuCl2溶液的电极反响:
-
阳极: 2Cl-2e-=Cl2 (氧化)
2+
阴极: Cu+2e-=Cu(复原) 总反响式: CuCl2 =Cu+Cl2 ↑
7、电解本质:电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的电解过程 ☆规律总结:电解反响离子方程式书写: 放电依次: 阳离子放电依次 +2+3+2++2+2+2+2+3+2++2++Ag>Hg>Fe>Cu>H〔指酸电离的)>Pb>Sn>Fe>Zn>Al>Mg>Na>Ca>K 阴离子的放电依次
2------2--2---是惰性电极时:S>I>Br>Cl>OH>NO3>SO4(等含氧酸根离子)>F(SO3/MnO4>OH) 是活性电极时:电极本身溶解放电
留意先要看电极材料,是惰性电极还是活性电极,假设阳极材料为活性电极〔Fe、Cu)等金属,那么阳极反响为电极材料失去电子,变成离子进入溶液;假设为惰性材料,那么根据阴阳离子的放电依次,根据阳氧阴还的规律来书写电极反响式。
电解质水溶液电解产物的规律 类型 电极反响特点 实例 电解对象 电解质 电解质浓度 pH 减小 电解质溶液复原 CuCl2 分解电解质 电解质电离出的阴HCl 型 阳离子分别在两极放CuCl2 电 放H2生成碱阴极:水放H2生碱 NaCl 型 阳极:电解质阴离子放电 放氧生酸型 阴极:电解质阳离子放 电 CuSO4 阳极:水放O2生酸 电解水型 阴极:4H+ + 4e- == 2H2 NaOH ↑ H2SO4 阳极:4OH- - 4e- = O2↑+ 2H2O Na2SO4 增大 HCl --- HCl 电解质和水 生成新电解增大 质 电解质和水 生成新电解 质 减小 氧化铜 水 增大 增大 减小 水 不变
上述四种类型电解质分类:
〔1〕电解水型:含氧酸,强碱,活泼金属含氧酸盐
〔2〕电解电解质型:无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐〔氟化物除外〕 〔3〕放氢生碱型:活泼金属的无氧酸盐 〔4〕放氧生酸型:不活泼金属的含氧酸盐 二、电镀 〔1〕、电镀应用电解原理在某些金属外表镀上一薄层其他金属或合金的方法 〔2〕、电极、电解质溶液的选择:
—n+
阳极:镀层金属,失去电子,成为离子进入溶液 M— ne == M 阴极:待镀金属〔镀件〕:溶液中的金属离子得到电子,成为金属原子,附着在金属外表 n+—
M + ne == M
电解质溶液:含有镀层金属离子的溶液做电镀液 镀铜反响原理
-2+- 阳极(纯铜):Cu-2e=Cu2+,阴极(镀件):Cu+2e=Cu,
电解液:可溶性铜盐溶液,如CuSO4溶液 〔3〕、电镀应用之一:铜的精炼
阳极:粗铜;阴极: 纯铜电解质溶液: 硫酸铜 3、电冶金 〔1〕、电冶金:使矿石中的 金属阳离子 获得电子,从它们的化合物中复原出来用于冶炼活泼金属,如钠、镁、钙、铝 〔2〕、电解氯化钠:
通电前,氯化钠高温下熔融:NaCl == Na + Cl
+—
通直流电后:阳极:2Na + 2e == 2Na
——
阴极:2Cl — 2e== Cl2↑
☆规律总结:原电池、电解池、电镀池的推断规律
〔1〕假设无外接电源,又具备组成原电池的三个条件。①有活泼性不同的两个电极;②两极用导线互相连接成干脆插入连通的电解质溶液里;③较活泼金属及电解质溶液能发生氧化复原反响〔有时是及水电离产生的H+作用〕,只要同时具备这三个条件即为原电池。 〔2〕假设有外接电源,两极插入电解质溶液中,那么可能是电解池或电镀池;当阴极为金属,阳极亦为金属且及电解质溶液中的金属离子属同种元素时,那么为电镀池。 〔3〕假设多个单池互相串联,又有外接电源时,那么及电源相连接的装置为电解池或电镀池。假设无外接电源时,先选较活泼金属电极为原电池的负极〔电子输出极〕,有关装置为原电池,其余为电镀池或电解池。
☆ 原电池,电解池,电镀池的比较 性质 类别 原电池 定义 〔装置特点〕 反响特征 装置特征 形成条件 将化学能转变成电能的装置 自发反响 无电源,两级材料不同 电解池 将电能转变成化学能的装置 非自发反响 有电源,两级材料可同可不同 电镀池 应用电解原理在某些金属外表镀上一侧层其他金属 非自发反响 有电源 + —
活动性不同的两极 两电极连接直流电源 1镀层金属接电源正极,待电解质溶液 两电极插入电解质溶液 镀金属接负极;2电镀液必形成闭合回路 形成闭合回路 需含有镀层金属的离子 负极:较活泼金属 阳极:及电源正极相连 名称同电解,但有限制条件 正极:较不活泼金 阳极:必需是镀层金属 属〔能导电非金属〕 阴极:及电源负极相连 阴极:镀件 负极:氧化反响,金属失去电子 正极:复原反响,溶液中的阳离子的电子或者氧气得电子〔吸氧腐蚀〕 负极→正极 阳极:氧化反响,溶液中的阴离子失去电子,或电极金属失电子 阴极:复原反响,溶液中的阳离子得到电子 电源负极→阴极 电源正极→阳极 阳极:金属电极失去电子 阴极:电镀液中阳离子得到电子 同电解池 同电解池 电极名称 电极反响 电子流向 溶液中带电粒子的挪动 联络 阳离子向正极挪动 阳离子向阴极挪动 阴离子向负极挪动 阴离子向阳极挪动 习题
在两极上都发生氧化反响和复原反响 1、氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下列图所示:
〔1〕溶液A的溶质是 ;
〔2〕电解饱和食盐水的离子方程式是 ; 〔3〕电解时用盐酸限制阳极区溶液的PH在2~3,用化学平衡挪动原理说明盐酸的作用 ;
〔4〕电解所用的盐水需精制。去除有影响的Ca、Mg、NH4、SO4[c(SO4
-
2+
2+
+
2-
2
)>c(Ca2+)]。
精致流程如下〔淡盐水和溶液A来电解池〕:
①盐泥a除泥沙外,还含有的物质是 。 ②过程Ⅰ中将NH4+转化为N2的离子方程式是
③BaSO4的溶解度比BaCO3的小,过程Ⅱ中除去的离子有
2、下列图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通
电一段时间后,只在c、d两极上共搜集到336mL〔标准状态〕气体。答复:
〔1〕直流电源中,M为 极。
〔2〕Pt电极上生成的物质是 ,其质量为 g。
〔3〕电源输出的电子,其物质的量及电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为:2∶ ∶ ∶ 。
〔4〕AgNO3溶液的浓度〔填增大、减小或不变。下同〕 ,AgNO3溶液的pH ,H2SO4溶液的浓度 ,H2SO4溶液的pH 。
〔5〕假设H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%,那么原有5.00%的H2SO4
溶液为多少 g。
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