資源簡介

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
原理 使氧化還原反應中電子作定向移動，從而形成電流。這種把化學能轉變為電能的裝置叫做原電池。 使電流通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程叫做電解。這種把電能轉變為化學能的裝置叫做電解池。
形成條件 ①電極：兩種不同的導體相連； 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電解質（水溶液或熔化態）。
反應類型 自發的氧化還原反應 非自發的氧化還原反應
電極名稱 由電極本身性質決定： 正極：材料性質較不活潑的電極； 負極：材料性質較活潑的電極。 由外電源決定： 陽極：連電源的正極； 陰極：連電源的負極；
電極反應 負極：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反應） 正極：2H++2e-=H2↑（還原反應） 陰極：Cu2+ +2e- = Cu （還原反應） 陽極：2Cl--2e-=Cl2↑ （氧化反應）
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 ①抗金屬的電化腐蝕； ②實用電池。 ①電解食鹽水（氯堿工業）；②電鍍（鍍銅）；③電冶（冶煉Na、Mg、Al）；④精煉（精銅）。

2．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

3．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- + 2H2O == 4OH- 2H+ + 2e-==H2↑
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

4．電解、電離和電鍍的區別
電解 電離 電鍍
條件 受直流電作用 受熱或水分子作用 受直流電作用
實質 陰陽離子定向移動，在兩極發生氧化還原反應 陰陽離子自由移動，無明顯的化學變化 用電解的方法在金屬表面鍍上一層金屬或合金
實例 CuCl2 Cu＋Cl2 CuCl2==Cu2++2Clˉ 陽極 Cu －2e- = Cu2+ 陰極 Cu2++2e- = Cu
關系 先電離后電解，電鍍是電解的應用

5．電鍍銅、精煉銅比較

電鍍銅 精煉銅
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 粗銅金屬作陽極，精銅作陰極，CuSO4溶液作電解液
電極反應 陽極 Cu －2e- = Cu2+ 陰極 Cu2++2e- = Cu 陽極：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等 陰極：Cu2+ + 2e- = Cu
溶液變化 電鍍液的濃度不變 溶液中溶質濃度減小

6．電解方程式的實例（用惰性電極電解）：
電解質溶液 陽極反應式 陰極反應式 總反應方程式 （條件：電解） 溶液酸堿性變化
CuCl2 2Cl--2e-=Cl2↑ Cu2+ +2e-= Cu CuCl2= Cu +Cl2↑ ——
HCl 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑ 2HCl=H2↑+Cl2↑ 酸性減弱
Na2SO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 不變
H2SO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 消耗水，酸性增強
NaOH 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 消耗水，堿性增強
NaCl 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑ 2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH H+放電，堿性增強
CuSO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ Cu2+ +2e-= Cu 2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑+2H2SO4 OHˉ 放電,酸性增強


考點解說
1．電化腐蝕：發生原電池反應，有電流產生
（1）吸氧腐蝕
負極：Fe－2e-==Fe2+
正極：O2+4e-+2H2O==4OH-
總式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O
（2）析氫腐蝕： CO2+H2OH2CO3H++HCO3-
負極：Fe －2e-==Fe2+
正極：2H+ + 2e-==H2↑
總式：Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2↑

Fe(HCO3)2經雙水解、空氣氧化、風吹日曬得Fe2O3。
2．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
3。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MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊狀物。
②電極反應 負極：Zn-2e-=Zn2+

正極：2NH4++2e-=2NH3+H2

NH3和H2被Zn2＋、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2＋＋4NH3=Zn(NH3)42＋

⑵鉛蓄電池（屬于二次電池、可充電電池）

結構：鉛板、填滿PbO2的鉛板、稀H2SO4。

②A.放電反應 負極： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4
正極： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O

B.充電反應 陰極：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42-
陽極：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42-
總式：Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O

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

結構：鋰、石墨、固態碘作電解質。

②電極反應 負極： 2Li-2e- = 2Li+
正極： I2 +2e- = 2I- 總式：2Li + I2 = 2LiI
⑷A.氫氧燃料電池

結構：石墨、石墨、KOH溶液。

②電極反應 負極： H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O
正極： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-
總式：2H2+O2=2H2O
（反應過程中沒有火焰，不是放出光和熱，而是產生電流）
注意：還原劑在負極上反應，氧化劑在正極上反應。書寫電極反應式時必須考慮介質參加反應（先常規后深入）。若相互反應的物質是溶液，則需要鹽橋（內裝KCl的瓊脂，形成閉合回路）。
B．B.鋁、空氣燃料電池 以鋁—空氣—海水電池為能源的新型海水標志燈已研制成功。這種燈以取之不盡的海水為電解質溶液，靠空氣中的氧氣使鋁不斷氧化而源源不斷產生電流。只要把燈放入海水中，數分鐘后就會發出耀眼的閃光，其能量比干電池高20～50倍。
電極反應：鋁是負極 4Al-12e-== 4Al3+；
石墨是正極 3O2+6H2O+12e-==12OH-
4．電解反應中反應物的判斷——放電順序

⑴陰極
A.陰極材料(金屬或石墨)總是受到保護。

B.陽離子得電子順序 — 金屬活動順序表的反表：
K+ ⑵陽極
A.陽極材料是惰性電極(C、Pt、Au、Ti等)時：
陰離子失電子：S2- ＞ I- ＞ Br- ＞ Cl- ＞ OH- ＞ NO3- 等含氧酸根離子 ＞F-
B.陽極是活潑電極時：電極本身被氧化，溶液中的離子不放電。

5．電解反應方程式的書寫步驟：①分析電解質溶液中存在的離子；②分析離子的放電順序；③確定電極、寫出電極反應式；④寫出電解方程式。如：

解NaCl溶液：2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶質、溶劑均發生電解反應，PH增大
⑵電解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O2Cu + O2↑+ 2H2SO4
溶質、溶劑均發生電解反應， PH減小。

⑶電解CuCl2溶液：CuCl2 Cu＋Cl2 ↑
電解鹽酸： 2HCl H2↑＋Cl2↑
溶劑不變，實際上是電解溶質，PH增大。
⑷電解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2H2O 2H2↑ + O2↑，溶質不變，實際上是電解水，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）。
⑸電解熔融NaOH: 4NaOH 4Na + O2↑ + H2O↑

⑹用銅電極電解Na2SO4溶液: Cu +2H2O Cu(OH)2 + H2↑ （
注意：不是電解水。）
6．電解液的PH變化:根據電解產物判斷。口訣：“有氫生成堿，有氧生成酸；都有濃度大,都無濃度小”。（“濃度大”、“濃度小”是指溶質的濃度）

7．使電解后的溶液恢復原狀的方法：
先讓析出的產物（氣體或沉淀）恰好完全反應，再將其化合物投入電解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通HCl氣體（不能加鹽酸）；②AgNO3溶液：加Ag2O固體（不能加AgOH）；③CuCl2溶液：加CuCl2固體；④KNO3溶液： 加H2O；⑤CuSO4溶液：CuO（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。
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-== Cl2↑

陰極： 2H+ + 2e-== H2↑
總反應：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH

⑵設備 （陽離子交換膜電解槽）
①組成：陽極—Ti、陰極—Fe
②陽離子交換膜的作用：它只允許陽離子通過而阻止陰離子和氣體通過。
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+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等）→加入NaOH溶液→加入BaCl2溶液→加入Na2CO3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
⑴原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na++AlF63-
（B）、氧化鋁： 鋁土礦 NaAlO2 Al(OH)3 Al2O3
⑵ 原理
陽極 2O2－ － 4e- =O2↑
陰極 Al3＋+3e- =Al
總反應：4Al3++6O2ˉ4Al+3O2↑
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+CO2，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 Zn－2eˉ = Zn2+

陰極 Zn2++2eˉ=Zn
⑵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。

E、電解精煉銅：粗銅作陽極，精銅作陰極，電解液含有Cu2+。銅前金屬先反應但不析出，銅后金屬不反應，形成 “陽極泥”。

展開更多......

收起↑