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电化学知识

发布时间:2024-03-28 22:19:40 影响了:

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电化学知识篇一:高中化学电化学知识点总结

装置特点:化学能转化为电能。

①、两个活泼性不同的电极;

形成条件:②、电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应); 原 ③、形成闭合回路(或在溶液中接触)

电 负极:用还原性较强的物质作负极,负极向外电路提供电子;发生氧化反应。

池 基本概念: 正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。

原 电极反应方程式:电极反应、总反应。

氧化反应负极铜锌原电池 正极还原反应

反应原理:Zn-2e-=Zn2+

2H++2e-=2H2↑

电解质溶液

电极反应: 负极(锌筒)Zn-2e-=Zn2+

正极(石墨)2NH4++2e-=2NH3+H2↑

①、普通锌——锰干电池总反应:Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2↑ 干电池: 电解质溶液:糊状的NH4Cl

特点:电量小,放电过程易发生气涨和溶液

②、碱性锌——锰干电池 电极:负极由锌改锌粉(反应面积增大,放电电流增加);

电解液:由中性变为碱性(离子导电性好)。

正极(PbO2) PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O

负极(Pb)Pb+SO42--2e-=PbSO4

铅蓄电池:总反应:PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O

电解液:1.25g/cm3~1.28g/cm3的H2SO4 溶液

蓄电池 特点:电压稳定。

Ⅰ、镍——镉(Ni——Cd)可充电电池;

其它蓄电池 Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2 Ⅱ、银锌蓄电池

锂电池

①、燃料电池与普通电池的区别

不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时

燃料电极反应产物不断排出电池。

电池 ②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。

负极:2H2+2OH--4e-=4H2O ;正极:O2+2H2O+4e-=4OH-

③、氢氧燃料电池: 总反应:O2 +2H2 =2H2O

特点:转化率高,持续使用,无污染。

废旧电池的危害:旧电池中含有重金属(Hg2+)酸碱等物质;回收金属,防止污染。

腐蚀概念:金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。

概述: 腐蚀危害:

腐蚀的本质:M-ne-→Mn+(氧化反应)

分类: 化学腐蚀(金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀)、电化腐蚀

定义:因发生原电池反应,而使金属腐蚀的形式。

负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+;正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH-

电化 吸氧腐蚀: 总反应:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2 腐蚀后继反应:4Fe(OH)2 +O2 +2H2O =4Fe(OH)3

钢铁的腐蚀: 2Fe(OH)3 Fe2O3 +3H2O 负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+;

析氢腐蚀: 正极(C):2H++2e-=H2↑

总反应:Fe+2H+=Fe2++H2↑

影响腐蚀的因素:金属本性、介质。

金属的防护: ①、改变金属的内部组织结构;

保护方法:②、在金属表面覆盖保护层;

③、电化学保护法(牺牲阳极的阴极保护法)

定义: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。 装置特点:电能转化为化学能。

①、与电源本连的两个电极;

形成条件 ②、电解质溶液(或熔化的电解质)

③、形成闭合回路。

电极 阳极:与直流电源正极相连的叫阳极。

概念阴极:与直流电源负极相连的叫阴极。

电极反应:

原理:谁还原性或氧化性强谁先放电(发生氧化还原反应)

离子放电顺序: 阳极:阴离子还原性 S2->I->Br->Cl->OH->SO42-(含氧酸根)>F-

阴极:阳离子氧化性

Ag+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+

电子流向 e- e-

氧化反应 阳极阴极 还原反应

反应原理:4OH--4e-=2H2O +O2Cu2++2e-=Cu

电解质溶液

电解结果:在两极上有新物质生成。

总反应:2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑

粗铜板作阳极,与直流电源正极相连;

①、装置 纯铜作阴极,与直流电源负极相连;

用CuSO4 (加一定量H2SO4)作电解液。

阴极:Cu2++2e-=Cu

电解精炼铜阳极:Cu-2e-=Cu2+、Zn-2e-=Zn2+

②、原理: Ni-2e-=Ni2+

阳极泥:含Ag、Au等贵重金属;

电解液:溶液中CuSO4浓度基本不变

③、电解铜的特点:纯度高、导电性好。

①、概念:利用电解原理在某些金属的表面镀上一薄层其它金属或合金的过程。 将待镀金属与电源负极相连作阴极;

②、方法:镀层金属与电源正极相连作阳极;

电镀: 用含镀层金属离子的电解质溶液配成电镀液。

③、原理:阳极 Cu-2e-=Cu2+ ;Cu2++2e-=Cu

④、装置:

⑤、电镀工业:镀件预处理→电镀液添加剂→

装置:(如图)

现象 ①、阴极上有气泡;②、阳极有刺激性气体产,能使湿润的淀粉KI变蓝; 电解食盐水③、阴极区附近溶液变红,有碱生成

原理: 通电前: NaCl =Na++Cl- H2OH++OH-

原理 阴极(Fe):Na+,H+移向阴极;2H++2e-=H2↑(还原反应) 通电后:阳极(C):Cl-、OH-移向阳极;2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应) 总反应:2NaCl +2H2O 2NaOH +Cl2↑+H2↑

阳极、阴极、离子交换膜、电解槽、导电铜棒等

①、组成:阳极:金属钛网(涂有钌氧化物);阴极:碳钢网(涂有Ni涂层) 阳离子交换膜:只允许阳离子通过,阻止阴离子和空气通过;

②、装置:

离子交换膜

法制烧碱:

电化学知识篇二:电化学知识点总结

; 原

电 池

正极:用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。 原

失e-,沿导线传递,有电流产生

氧化反应 还原反应

Zn-2e-=Zn2H++2e-=2H2↑

负极(锌筒)Zn-2e-=Zn2+

正极(石墨)2NH4++2e-=2NH3+H2↑

总反应:Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2↑

电解质溶液:糊状的NH4Cl

PbO2) PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O

负极(Pb)Pb+SO42--2e-=PbSO4

PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O

电解液:1.25g/cm3~1.28g/cm3的H2SO4 溶液

蓄电池 特点:电压稳定。

Ni——Cd)可充电电池;

Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2

锂电池

不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时

燃料电极反应产物不断排出电池。

电池 ②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。

2H2+2OH--4e-=4H2O ;正极:O2+2H2O+4e-=4OH-

总反应:O2 +2H2 =2H2O

Hg2+)酸碱等物质;回收金属,防止污染。

腐蚀危害:

腐蚀的本质:M-ne-→Mn+(氧化反应)

化学腐蚀(金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀)、电化腐蚀 放电` 化学电源简介

负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+;正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH- 金

的电化总反应:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)

2 腐腐蚀

后继反应:4Fe(OH) +O +2HO =4Fe(OH) 2223蚀△与 2Fe(OH)3Fe2O3 +3H2O 防负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+; 护

正极(C):2H++2e-=H2↑

总反应:Fe+2H+=Fe2++H2↑

定义: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。

装置特点:电能转化为化学能。

形成条件②、电解质溶液(或熔化的电解质)

阳极:与直流电源正极相连的叫阳极。

电概念 阴极:与直流电源负极相连的叫阴极。 解 池

原 理

离子放电顺序:阳极:阴离子还原性 S2->I->Br->Cl->OH->SO42-(含氧酸根)>F-

Ag+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+

氧化反应 还原反应

--4e-=2H2O +O2++2e-=Cu 电解结果:在两极上有新物质生成。

2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑

CuSO4 (加一定量H2SO4)作电解液。

Cu2++2e-=Cu

阳极:Cu-2e-=Cu2+、Zn-2e-=Zn2+

Ni-2e-=Ni2+

阳极泥:含Ag、Au等贵重金属;

CuSO4浓度基本不变

电解

氯碱

工业 ③、原理:阳极 Cu-2e-=Cu2+ ;Cu2++2e-=Cu ④、装置: ⑤、电镀工业:镀件预处理→电镀液添加剂→

(如图) 现象 KI变蓝;

原理:NaCl =Na++Cl- H

2++OH-

Fe):Na+,H+移向阴极;2H++2e-=H2↑(还原反应) C):Cl-、OH-移向阳极;2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应) 2NaCl +2H2O 2NaOH +Cl2↑+H2↑ ;阴极:碳钢网(涂有Ni涂层)

②、装置:

电解

电应。

原 电极反应方程式:电极反应、总反应。

失e-,沿导线传递,有电流产生 氧化反应 还原反应

反应原理:Zn-2e-=Zn2H++2e-=2H2↑

负极(锌筒)Zn-2e-=Zn2+ 正极(石墨)2NH4++2e-=2NH3+H2↑

总反应:Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2↑

电解质溶液:糊状的NH4Cl

PbO2) PbO2+SO42-+4H++2e-=PbSO4+2H2O

负极(Pb)Pb+SO42--2e-=PbSO4

PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4+2H2O

电解液:1.25g/cm3~1.28g/cm3的H2SO4 溶液

蓄电池 特点:电压稳定。

Ni——Cd)可充电电池;

Cd+2NiO(OH)+2H2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2

锂电池

不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时

燃料电极反应产物不断排出电池。

电池 ②、原料:除氢气和氧气外,也可以是CH4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。

2H2+2OH--4e-=4H2O ;正极:O2+2H2O+4e-=4OH-

总反应:O2 +2H2 =2H2O

Hg2+)酸碱等物质;回收金属,防止污染。

腐蚀危害:

腐蚀的本质:M-ne-→Mn+(氧化反应)

化学腐蚀(金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀)、电化腐蚀

负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+;正极(C):O2+2H2O+4e-=4OH- 金

的电化总反应:2Fe+O2+2H2O=Fe(OH)2

腐腐蚀后继反应:4Fe(OH) +O +2HO =4Fe(OH) 2223蚀△与 2Fe(OH)3Fe2O3 +3H2O 防负极(Fe):Fe-2e-=Fe2+; 护放电` 化学电源简介

正极(C):2H++2e-=H2↑

总反应:Fe+2H+=Fe2++H2↑

金属的防护:

【例1】在下图所示的装置中,能够发生原电池反应的是()

A B C DEF 【例2】(08广东卷)用铜片、银片、Cu (NO3)2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥(装有琼脂

-KNO3的U型管)构成一个原电池。以下有关该原电池的叙述正确的是()

①在外电路中,电流由铜电极流向银电极

②正极反应为:Ag++e-=Ag

③实验过程中取出盐桥,原电池仍继续工作

④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同

A. ①② B.②③ C.②④ D.③④

【例3】将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )

A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极

C.两烧杯中溶液的pH均增大 D.产生气泡的速度甲比乙慢

【例4】等质量的两份锌粉a、b,分别加入过量的稀H2SO4,同时向a中加入少量的胆矾晶体,下列图表示产生H2的体积V(升)与时间t(分)的关系,其中正确的是( )。

【例5】据报道,我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提

供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是 ()

- ―A.正极反应式为:O2+2H2O+4e= 4OH

B.工作一段时间后,电解液中KOH的物质的量不变

C.该燃料电池的总反应方程式为:2H2+O2 = 2H2O

D.用该电池电解CuCl2溶液,产生2.24LCl2(标准状况)时,有0.1mol电子转移

【例6】(08宁夏卷)一种燃料电池中发生的化学反应为:在酸性溶液中甲醇与氧作用生成

水和二氧化碳。该电池负极发生的反应是 ( )

-A.CH3OH(g)+O2(g) = H2O(1)+CO2(g)+2H+(aq)+2e

-B.O2(g)+4H+(aq)+4e = 2H2O(1)

-C.CH3OH(g)+H2O(1) = CO2(g)+6H+(aq)+6e

--D.O2(g)+2H2O(1)+4e = 4OH

电化学知识篇三:电化学知识点总结

电化学知识点总结

一【知识梳理】原电池正负极和电解池阴阳极的判断方法

无论是原电池还是电解池,其本质都是在两个电极表面发生氧化还原反应。在确定电极时用好对立统一规律,能起到事半功倍的效果。如在原电池中,一个电极为正极,则另一电极为负极;在电解池中,一个电极为阳极,则另一电极为阴极。 (1)原电池正、负极的确定

?—较活泼的金属?注意:特殊的电解质溶液可能

? 会影响电极?

负极—?—电极的质量减小?适用于金属电极??—电子流出的电极

?—阴离子移向的电极—发生氧化反应的电极

自己整理正极判断的一般方法。 (2)电解池阴、阳极的确定

?—与电源负极相连的电极

?—电子流入的电极阴极—?—阳离子移向的电极

?—质量增加的电极?适用于金属阳离子放电的

? 电解过程?

—发生还原反应的电极

自己整理阳极判断的一般方法。 【知识要点】化学电池的分类

1一次电池 ①定义:一次电池,又称“原电池”,即电池放电后不能用充电方法使它复原的一类电池。 ②举例:锌锰干电池、锌汞电池、碱锰电池、镉汞电池、锂亚硫酰氯电池。 2 二次电池 ①定义:二次电池又称“蓄电池”。即电池放电后,可用充电方法使活性物质复原以后能 再放电,且充放电能反复多次循环使用的一类电池。这类电池实际上是一个电化学能量储存装置,用直流电把电池充足,这时电能以化学能的形式贮存在电池中,放电时,化学能再转换成电能。

②举例:铅酸电池、Zn-Ni电池、Cd-Ni电池、Zn-Ag电池、Fe-Ni电池、MH/Ni电池。 3 贮备电池 ①定义:贮备电池又称“激活电池”。即正、负极活性物质和电解质在贮存期不直接接触, 使用前临时注入电解液或用其它方法使电池激活的一类电池。②举例:镁银电池、钙热电池。

4 燃料电池 ①定义:燃料电池又称“连续电池”。即只要活性物质连续地注入电池,就能长期不断地 进行放电的一类电池。它的特点是电池自身只是个载体,可以把燃料电池看成一种需要电能

1

时将反应物从外部送入电池的一次电池。②举例:碱性燃料电池(AFC),质子交换膜燃料电池(PEMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、 熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(SOFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、直接甲酸燃料电池(DFAFC) 。

二【知识梳理】电极方程式书写 电解池电极反应式的书写步骤

【知识梳理】燃料电池、新型二次化学电源为载体的电化学

新型电池充、放电时电极反应式的书写:原电池的负极反应与电解池的阴极反应、原电池的正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应,据此可快速写出充、放电时的电极反应式。 充电时正接正,负接负

[特别提醒]书写燃料电池和充电电池的电极反应式时应充分注意介质影响:①中性溶液反应物中若是H+得电子或OH-失电子,H+和OH-均来自于水的电离,但生成物中可能有H+和OH-;②酸性溶液反应物、生成物中均无OH-;③碱性溶液反应物、生成物中均无H+;④水溶液中不能出现O2-。

1.Mg-Al-NaOH原电池 总式: 2Al+2NaOH+2H2O=2NaAlO2+3H2↑正极: 2H2O+2е-=H2↑+2OH- 、负极: Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O

2. 铅蓄电池Pb+PbO2+ 2H2SO44↓+2H2O

充电

负极: Pb-2e-+SO42-= P(出自:WwW.HNNscy.Com 博 文学习 网:电化学知识)bSO+

4正极: PbO2+2e-+4H+ SO42-= PbSO4+2H2O

3.钮扣式电池银锌电池锌银电池的负极是Zn正极是Ag20,电解质是KOH,总反应方程式:

Zn+Ag20=2Ag+ZnO 特点:此种电池比能量大,电压稳定,储存时间长,适宜小电流连续放电。 锂电池用金属锂作负极,石墨作正极,电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酰氯(SOC12)中组成。锂电池的主要反应为:负极:8Li-8e— =8Li+ ;正极:3SOC12+8e— =SO32-

+2S+6Cl—

总反应式为:8Li+3SOC12=6LiCl+Li2SO3+2S

特点:锂电池是一种高能电池,质量轻、电压稳定、工作效率高和贮存寿命长的优点 4. 镍一镉碱性蓄电池构成 放电时镉(Cd)为负极 正极是NiO(OH),电解液是KOH

负极:Cd+2OH— -2e- =Cd(OH)2;正极:2NiO(OH)+2H—

2O+2e- =2Ni(OH)2+2OH

总反应式: Cd+2NiO(OH)+2H2O =Cd(OH)2 +2Ni(OH)25. 铁锈的形成:4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3, 2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O(铁锈)+(3-x)H2O。

6.甲醇燃料电池 ①H+:CH3OH-6e-+H2O=CO2+6H+ ②OH-:CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O

③CO32-:CH3OH-6e-+3CO32-=4CO2+2H2O④O2-:CH3OH-6e-3O2-=CO2+2H2O 7碱性锌锰电池 负极:_Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正极:2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-

总反应式:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2 8、多硫电池

2

S

x9.阴极:2NO-充电

10e-===N-3+6H2O+2↑+12OH 阳极:4OH--4e-

===O2↑+2H2O

若电解过程中转移了2 mol电子,则膜两侧电解液的质量变化差(Δm左-Δm右)为:每通过2 mol

电子,生成16 g O2 mol H+

2,同时有通过质子交换膜进入右侧,使左侧溶液质量减少18 g,故两侧溶液减少的质量差为14.4 g 加入1mol Cu(OH)2转移4mol电子,加入1mol Cu2(OH)2CO3转移6mol电子。 加入1mol HCl完成复原时,转移1mol电子。

11.产品室可得到H3PO2的原因:由于阳极室OH

-

放电,造成H+浓度增大,通过阳膜扩散进入产品

室,而原料室中的H-2PO2可以通过阴膜进入产品室,二者反应生成H3PO2.

12.将反应Fe3+

+Ag Fe2+

+Ag+

设计成如右图所示的原电池,(盐桥装有琼脂-硝酸钾溶液;灵敏电流计的0刻度居中,左右均有刻度)。

2

观察到电流计指针向右偏转。电流计指针居中后,往甲烧杯中加入一定量

的铁粉,电流计指针将向左偏转. 13.金属腐蚀的本质

金属原子失去电子变为金属阳离子,金属发生氧化反应。 (1)化学腐蚀与电化学腐蚀 (2)析氢腐蚀与吸氧腐蚀 金属的防护(1)电化学防护

①牺牲阳极的阴极保护法—原电池原理 ②外加电流的阴极保护法—电解原理 (2)改变金属的内部结构,如制成合金、不锈钢等。

(3)加防护层,如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。

14.工业废气中含有的NO2还可用电解法消除。制备方法之一是先将NO2转化为N2O4,然后采用电解法制备N2O5,装置如图所示。Pt乙为阴极,电解

池中生成N+

2O5的电极反应式是N2O4+2HNO3-2e- = 2N2O5 + 2H 15下图是CO2电催化还原为CH4的工作原理示意图。A.该过程是电能转化

为化学能的过程 B.铜电极的电极反应式为:CO+-

2+8H+8e=CH4+2H2OC.一段时间后,①池中n(KHCO3)增大 D.一段时间后,②池中溶液的pH一定下降

16.传感器的工作原理如下图所示。

传感器中阴极的电极反

应式是2HSO-+-3+2H+2e=

SO2-24+2H2O

知识点二之 电离平衡易错点

三【知识梳理】金属的腐蚀

1. 金属腐蚀的实质:失去电子被氧化M –ne == Mn+ (即发生氧化反应) 金属腐蚀类别:

(1)化学腐蚀---金属直接与化学物质(O2等)反应而引起的腐蚀。

(2)电化学腐蚀---不纯的金属跟电解质溶液接触而发生原电池反应而引起的腐蚀。 化学腐蚀 电化学腐蚀

不同点 (1) 金属与氧化剂直接得失电子 利用原电池原理得失电子 (2)反应中不伴随电流的产生反应中伴随微弱电流的产生

(3) 金属被氧化活泼金属被氧化(腐蚀速度比化学腐蚀快得多) 3、电化学腐蚀 (以钢铁为例)

1)析氢腐蚀(酸性较强的溶液、水膜酸性较强)

负极: Fe–2e- = Fe2+ 正极:2H+ + 2e- = H2↑ 总式: Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑ 2)吸氧腐蚀——钢铁腐蚀的主要情况(中性溶液或酸性很弱) 负极: 2Fe–4e- = 2Fe2+ 正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-

总式:2Fe + O2 +2H2O =2Fe(OH)2

铁锈的形成:Fe(OH)2继续与空气中的O2作用,生成Fe(OH)3, Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·xH2O,即铁锈的主要成分。

4Fe(OH)2+O2+2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O

注 意:判断腐蚀类型先判断是否发生原电池反应。电化学腐蚀是金属腐蚀的主要原因,析氢腐蚀和吸氧腐蚀往往同时发生,以吸氧腐蚀为主。 金属的电化学防护

1、在金属表面覆盖保护层:油、油漆、塑料、搪瓷、镀一层金属 2、改变金属的内部组织结构:如制成合金 3、电化学保护法

总是作为原电池负极(阳极)的金属被腐蚀,作为正极(阴极)的金属不被腐蚀,所以让被保护金属成为正极(阴极),则该金属就不会被腐蚀。 (1)牺牲阳极的阴极保护法(原电池原理)

在设备上装若干更活泼的金属(例:轮船船身上的锌块、地下钢铁管道接镁块) 外加电流的阴极保护法(电解池原理)

把被保护的设备作为阴极,用惰性电极做辅助阳极,二者都在电解质溶液中,通入直流电源,从而起到保护作用。

电解原理的应用实例——氯碱工业

(2)氯碱工业在生产过程中必须把阳极室和阴极室用离子交换膜隔开,原因是什么? 答案 防止H2和Cl2混合爆炸,防止Cl2与溶液中的NaOH反应。 电解氯化钠溶液时,如何用简便的方法检验产物? 答案 阳极产物Cl2可以用淀粉-KI试纸检验,阴极产物H2可以通过点燃检验,NaOH可以用酚酞

试剂检验。

氯碱工业是高耗能产业,一种将电解池与燃料电池相组合的新工艺可以节(电)能30%以上。在这种工艺设计中,相关物料的传输与转化关系如下图所示,其中的电极未标出,所用的离子膜都只允许阳离子通过。

①图中X、Y分别是_____、_______(填化学式),分析比较图示中氢氧化钠质量分数a%与b%的大小_________;

②分别写出燃料电池B中正极、负极上发生的电极反应正极:______; 负极:_____; ③这样设计的主要节(电)能之处在于(写出2处)____________、____________。

答案①Cl2 H2a%小于b% ②O2+4e-+2H2O=4OH- H2-2e-+2OH-=2H2O ③燃料电池可

3

以补充电解池消耗的电能;提高产出碱液的浓度;降低能耗

【解析】本题突破口在于B燃料电池这边,通空气一边为正极(还原反应),那么左边必然通H2,这样Y即为H2 ;再转到左边依据电解饱和食盐水的化学方程式可知唯一未知的就是X,必然为Cl2了;A中的NaOH进入燃料电池正极再出来,依据O2+4e-+2H2O=4OH- 可知NaOH+浓度增大。 四【知识梳理】电解原理的应用 1.电解饱和食盐水 (1)电极反应

阳极反应式:2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反应) 阴极反应式:2H++2e-===H2↑(还原反应) (2)总反应方程式:

2NaCl+2H2O=====电解

2NaOH+H2↑+Cl2↑

离子反应方程式:2Cl-+2H2O=====电解

2OH-+H2↑+Cl2↑ (3)应用:氯碱工业制烧碱、氯气和氢气。 2.电镀

右图为金属表面镀银的工作示意图,据此回答下列问题: (1)镀件作阴极,镀层金属银作阳极。

(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。 (3)电极反应:

阳极:Ag-e-===Ag+;阴极:Ag++e-===Ag。 (4)特点:阳极溶解,阴极沉积,电镀液的浓度不变。 3.电解精炼铜

(1)电极材料:阳极为粗铜;阴极为纯铜。(2)电解质溶液:含Cu2+的盐溶液。 (3)电极反应:

阳极:Zn-2e-===Zn2+、Fe-2e-===Fe2+、Ni-2e-===Ni2+、Cu-2e-===Cu2+;

阴极:Cu2++2e-===Cu。粗铜中往往含有锌、铁、镍、银、金等多种金属杂质,当含杂质的铜阳极泥是怎样形成的?在阳极不断溶解时,金属活动性位于铜之前的金属杂质,如Zn、Fe、Ni等也会同时失去电子,但是它们的阳离子比铜离子难以还原,所以它们并不能在阴极析出,而只能以离子的形式留在电解液里。金属活动性位于铜之后的银、金等杂质,因为失去电子的能力比铜弱,难以在阳极失去电子变成阳离子而溶解,所以当阳极的铜等失去电子变成阳离子溶解之后,它们以金属单质的形式沉积在电解槽底部,形成阳极泥。 4.电冶金

利用电解熔融盐的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

(1)冶炼钠2NaCl(熔融)=====电解

2Na+Cl2↑

电极反应:阳极:2Cl--2e-===Cl2↑;阴极:2Na++2e-===2Na。 (2) 工业上,用纯净的氧化铝为原料,采用电解的方法制取铝。纯净的氧化铝熔点很高(2045℃),很难熔化,现在都用熔化的冰晶石(Na3AlF6)作熔剂,使氧化铝在1000℃左右溶解在液态的冰晶石里,成为冰晶石和氧化铝的熔融体,然后进行电解。 电极反应式: 阴极: 4Al3++12e-=4Al 阳极: 6O2-+12e-=3O2↑

总反应式:2Al2O3 4Al+3O2↑ (只能电解Al2O3,不能是AlCl3)

在冶炼铝时,阳极产生氧气,石墨阳极在如此高温条件下,将不断被氧气氧化而消耗,因而

需不断补充石墨阳极。

五【知识梳理】 应对电化学定量计算的三种方法 1.计算类型

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算、产物的量与电量关系的计算等。 2.方法技巧

(1)根据电子守恒计算

用于串联电路中阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算,其依据是电路中转移的电子数相等。

(2)根据总反应式计算

先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列出比例式计算。 (3)根据关系式计算

根据得失电子守恒定律关系建立起已知量与未知量之间的桥梁,构建计算所需的关系式。 如以通过4 mol e-为桥梁可构建如下关系式:

(式中M为金属,n为其离子的化合价数值)

该关系式具有总揽电化学计算的作用和价值,熟记电极反应式,灵活运用关系式便能快速解答常见的电化学计算问题。

提示 在电化学计算中,还常利用Q=I·t和Q=n(e-)×NA×1.60×10-19C来计算电路中通过的电量。

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