2012年高三高考化学第一轮复习原电池、电解原理及其应用

1电化学---原电池、电解池【考纲要求】1、理解原电池原理。了解化学电源及工作原理。2、理解电解原理。了解铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业等反应原理。3、能写出电极反应式及总反应方程式4、熟记金属活动顺序表和离子放电顺序。5、理解金属发生电化学腐蚀的原因，腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。【复习重点】原电池、电解池工作原理及有关计算。原电池和电解池的比较原电池电解池概念能量转化借助氧化还原反应而产生电流的装置。借助电流引起氧化还原反应的装置化学能转化为电能电能转化为化学能4二、形成条件⑴两种活动性不同的金属作电极（或金属和能导电的非金属等）⑵电解质溶液中（电极插入其中，活泼的金属和电解质溶液自发的氧化还原反应）⑶形成闭合回路⑴两电极接外电源⑵电极插入电解质溶液中⑶形成闭合回路ZnACuPtPtCuSO4NaCl5三.电极名称及其判断：负极：正极：阴极：阳极：较活泼金属氧化反应极失电子极电子流出极较不活泼金属还原反应极得电子极电子流入极ZnACuPtPtCuSO4NaCl与电源正极相连氧化反应极失电子极电子流出极与外电源负极相连还原反应极得电子极电子流入极6外电路（电子）电子从负极流出沿导线流入正极电流从正极流出沿导线流入负极原电池电解池电子从负极流出沿导线流入阴极电流从正极流出沿导线流入阳极内电路（离子）阳离子向正极移动阴离子向负极移动阳离子向阴极移动阴离子向阳极移动PtPtZnACuCuSO4NaCl7原电池的正负极的判断方法微观判断（根据电子流动方向）电子流出的极电子流入的极——负极——正极较活泼的电极材料较不活泼的电极材料质量增加的电极工作后质量减少的电极——负极——正极——正极——负极工作后，有气泡冒出的电极为正极发生氧化反应的极发生还原反应的极宏观判断：①根据电极材料②根据原电池电极发生的反应③根据电极增重还是减重④根据电极有气泡冒出：——负极——正极8练习：下图哪些是原电池，哪些是电解池？原电池：①③⑤；电解池：⑥⑦。9四.两极反应的规律原电池电解池(1)负极材料失电子以离子的形式进入电解质溶液(可能和电解质溶液中离子反应)(2)电解质溶液中的阳离子在正极得到电子被还原氧化性强的阳离子首先得到电子被还原.(1)阴极材料受保护,溶液中的阳离子在阴极放电氧化性强的阳离子首先得到电子被还原.(2)阳极材料若是非惰性电极,则首先被氧化.阳离子在阴极放电的规律?阳极材料若是惰性电极(C.Au.Pt.Ti),还原性强的阴离子首先被氧化阴离子在阳极放电的规律?电解池阴极得电子顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）Fe2+Zn2+H+（水）Al3+Mg2+Na+Ca2+K+电解池阳极失电子顺序：若电极活泼，首先失电子；若是惰性电极，放电顺序：S2-I-Br-Cl-OH-SO42-原电池正极得电子顺序：Ag+Fe3+Cu2+H+（酸）10练习如右图所示，组成的原电池：（1）当电解质溶液为稀H2SO4时：Zn电极是____（填“正”或“负”）极，其电极反应为_______________，该反应是______（填“氧化”或“还原”，下同）反应；Cu电极是______极，其电极反应为_______________,该反应是_________反应。（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时：Zn电极是____极，其电极反应为_____________，该反应是________反应；Cu电极是____极，其电极反应为_______________,该反应_________反应.负Zn－2e-=Zn2+氧化正2H++2e-=H2↑还原负Zn－2e-=Zn2+氧化正Cu2++2e-=Cu还原四：原电池电极反应书写（1）找出两极放电的物质（2）分析放电后的产物是否与溶液中的溶质反应11[2010·广东卷改编]铜锌原电池(如图1－9－1)所示工作时，下列叙述正确的是()C12［学与问］在日常生活和学习中，你用过哪些电池，你知道电池的其它应用吗？电池化学电池太阳能电池原子能电池将化学能转换成电能的装置将太阳能转换成电能的装置将放射性同位素自然衰变时产生的热能通过热能转换器转变为电能的装置13知识点1：化学电池1)概念:将化学能变成电能的装置2)分类:①一次电池又称不可充电电池——如：干电池②二次电池又称充电电池——蓄电池③燃料电池3)优点:4)电池优劣的判断标准:①能量转换效率高，供能稳定可靠。②可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。③易维护，可在各种环境下工作。①比能量［符号(A·h/kg)，(A·h/L)］指电池单位质量或单位体积所能输出电能的多少②比功率[符号是W/kg，W/L)]指电池单位质量或单位体积所能输出功率的大小③电池的储存时间的长短14锂电池干电池叠层电池纽扣电池各类电池知识点2：各类电池151、干电池(普通锌锰电池）干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH4Cl、ZnCl2和淀粉作电解质溶液，还填充MnO2的黑色粉末吸收正极放出的H2，防止产生极化现象。电极总的反应式为：2NH4Cl+Zn+2MnO2=ZnCl2＋2NH3↑+Mn2O3+H2O(一)一次电池16负极（锌筒）：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正极（石墨）：2MnO2+2e-+2H2O=2MnOOH+2OH–总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2碱性锌锰干电池金属棒碱性锌锰电池的优点：电流稳定，放电容量、时间增大几倍，不会气涨或漏液。普通锌锰干电池缺点：放电量小，放电过程中易气涨或漏液172、银锌电池纽扣电池Zn+Ag2O+H2O=Zn（OH）2+2Ag负极____正极_______电解质溶液__________负极：正极：ZnAg2OKOH溶液Zn+2OH—-2e—=Zn（OH）2Ag2O+H2O+2e—=2Ag+2OH—183、锂电池锂作负极，石墨作正极，电解质溶液由四氯化铝锂(LiAlCl4)溶解在亚硫酸氯(SOCl2)中组成。（非水溶液）负极反应：8Li-8e-=8Li+正极反应：3SOCl2+8e-=SO32-+2S+6Cl-总反应：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命，广泛应用于军事和航空领域。19电池－铅蓄电池1、电极材料及原料2、电解质溶液3、电极反应式：正极：PbO2负极：PbH2SO4溶液负极（Pb）:Pb-2e-+SO42-=PbSO4Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O正极（PbO2）:PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O总反应：(放电时)(二)二次电池(可充电)转移1mole-消耗多少molH2SO420①充电过程PbSO4(s)+2e-=Pb(s)+SO42-(aq)还原反应阴极：阳极：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-=PbO2(s)+4H+(aq)+SO42-(aq)氧化反应接电源负极接电源正极充电过程总反应：2PbSO4(s)+2H2O(l)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)铅蓄电池的充放电过程：2PbSO4(s)+2H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)放电充电212、银锌蓄电池正极壳填充Ag2O和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH。反应式为：2Ag+Zn(OH)2Zn+Ag2O+H2O写出电极反应式。充电放电1970-1975,开发了先进的银锌、镍镉电池技术。1975-1983,为美国海军生产潜水艇用银锌电池。1979-1987,为美国国家能源部发展电动车用的镍锌电池。1998-1992,为美国海军发展世界上最大的镍镉电池用于核潜水艇。22银-锌蓄电池广泛用作各种电子仪器的电源，它的充电和放电过程可以表示为：2Ag+Zn(OH)2Ag2O+Zn+H2O放电充电此电池放电时，负极上发生反应的物质是（）A.AgB.Zn(OH)2C.Ag2OD.ZnD电极反应：负极：Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2正极：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-233、镍镉电池NiO2+Cd+2H2ONi(OH)2+Cd(OH)2放电充电负极材料：Cd；正极材料：涂有NiO2，电解质：KOH溶液。反应式如下：写出电极反应式。特点：比铅蓄电池耐用，可密封反复使用。24镍镉可充电电池可发生如下反应：由此可知，该电池的负极材料是Cd+2NiO(OH)+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2放电充电A.Cd（A）B.NiO(OH)D.Ni(OH)2C.Cd(OH)2电极反应：负极：Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2正极：2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH-25大有发展前景的燃料电池燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。目前燃料电池的能量转化率可达近80%，约为火力发电的2倍。这是因为火力发电中放出的废热太多。燃料电池的噪声及硫氧化物、氮氧化物等废气污染都接近零；燃料电池发明于19世纪30年代末，经反复试验、改进，到20世纪60年代才开始进入实用阶段。第一代燃料电池的大致情况如下：(三)燃料电池26氢氧燃料电池工作原理介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O酸性负极正极中性负极正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=4H2O2H2-4e-=4H+O2+2H2O+4e-=4OH-2H2+4OH--4e-=4H2OO2+2H2O+4e-=4OH-27固体氢氧燃料电池固体电解质介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O负极正极负极正极2H2-4e-+2O2－=2H2OO2+4e-=2O2－2H2-4e-=4H+O2+4H++4e-=2H2O28它是以两根金属铂片插入KOH溶液中作电极，又在两极上分别通入甲烷和氧气。电极反应为：负极：正极：电池总反应：2O2+4H2O+8e-=8OH-CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O甲烷新型燃料电池分析溶液的pH变化。电解质为KOH溶液若用C2H6、CH3OH呢？29C2H6燃料电池、电解质为KOH溶液负极：正极：电池总反应：CH3OH燃料电池、电解质为KOH溶液负极：正极：电池总反应：7O2+14H2O+28e-=28OH-2C2H6+36OH--28e-=4CO32-+24H2O2C2H6+7O2+8KOH=4K2CO3+10H2O3O2+6H2O+12e-=12OH-2CH3OH+16OH--12e-=2CO32-+12H2O2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O30C4H10、空气燃料电池、电解质为熔融K2CO3,用稀土金属材料作电极（具有催化作用）负极：正极：电池总反应：13O2+52e-+26CO2=26CO32-2C4H10-52e-+26CO32--=34CO2+10H2O2C4H10+13O2=8CO2+10H2O31海水电池：铝——空气燃料电池负极正极4Al-12e-=4Al3+3O2+6H2O+12e-=12OH-4Al+3O2+6H2O=4Al(OH)3负极材料为铝，正极材料为石墨。溶有氧气的海水作电解质溶液。电池总反应321.改变化学反应速率，如实验室用粗锌与硫酸反应制取氢气；2.进行金属活动性强弱比较；3.电化学保护法，即将金属作为原电池的正极而受到保护。如在铁器表面镀锌。五、原电池的主要应用：4.解释某些化学现象33（1）、钢铁的吸氧腐蚀原理铁锈：Fe2O3·xH2O电解质溶液呈中性或碱性34钢铁的析氢腐蚀原理电解质溶液呈酸性35比较：钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀比较Fe2O3·nH2O（铁锈）通常两种腐蚀同时存在，但以后者更普遍。析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性。水膜呈中性或酸性很弱。电极反应负极Fe-2e=Fe2+2Fe-4e=2Fe2+正极2H++2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH-总反应: