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[2010届高考化学第一轮复习]原电池、电解原理及其应用


一、基本概念与基本理论

知识点8:化学反应与能量 电化学
原电池(化学电源)、电解池(精炼池、电镀池)
1

《2010考纲》要求: 5) 了解能源是人类生存和社会发展的重要基础。 了解化学在解决能源危机中的重要作用。 6)了解原电池和电解池的工作原理,能写出电 极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源 的种类及其工

作原理。 7)理解金属发生电化学腐蚀的原因,金属腐蚀 的危害,防止金属腐蚀的措施。

2

一、原电池
1、概念:原电池是______________________的装置。 将化学能转化为电能 原电池反应的本质是____________________反应。 氧化还原反应
例:如右图所示,组成的原电池: (1)当电解质溶液为稀H2SO4时: 负 Zn电极是____(填“正”或“负”)极, Zn -2e - = Zn 2+ 其电极反应为_______________,该反应 氧化 是______(填“氧化”或“还原”,下同)反应; 正 Cu电极是______极,其电极反应为 2H+ +2e- =H2↑ 还原 _______________,该反应是_________反应。

(2)当电解质溶液为CuSO4溶液时: Zn电极 负 是____极,其电极反应为_____________, Zn -2e - = Zn 2+ 氧化 正 该反应是________反应;Cu电极是____极, 还原 其电极反应为_______________,该反应_________反应. Cu2+ + 2e - = Cu
3

2、原 电 池 原 理
外电路
失e,沿导线传递,有电流产生

氧化反应

还原反应

负极
Zn-2e=Zn2+
阴离子

铜锌原电池 正极
Cu2++2e- =Cu
阳离子

阳离子 电解质

溶液
盐桥

内电路

电 负极: Zn-2e- =Zn2+ (氧化反应) 极 正极:Cu2++2e- =Cu (还原反应) 反 (离子方程式) 总反应: Zn+Cu2+=Zn2++Cu 应 4 Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu (化学方程式)

3、原电池的形成条件:

两极一液一连线

?(1)有两种活动性不同的金属(或一种是非金属单质 或金属氧化物)作电极。 ? (2)电极材料均插入电解质溶液中。 ? (3)两极相连形成闭合电路。 ? (4)内部条件:能自发进行氧化还原反应。

5

4、原电池的正负极的判断方法
微观判断 电子流出的极 ——负极
(根据电子流动 电子流入的极 ——正极 方向)

宏观判断: ①根据电极材料 较活泼的电极材料 ——负极

②根据原电池电极 发生的反应

较不活泼的电极材料——正极 发生氧化反应的极 ——负极

发生还原反应的极 ——正极 质量增加的电极 ——正极 ③根据电极增重还是减重 工作后 质量减少的电极 ——负极 ④根据电极有气泡冒出: 工作后,有气泡冒出的电极为正极
6

二、对原电 池工作原理的进一步探究
?提出问题: 右图是我们在必修2中学习过的将锌片和铜 片置于稀硫酸的原电池,如果用它做电, 不但效率低,而且时间稍长电流就很快减 弱,因此不适合实际应用。这是什么原因 造成的呢?有没有什么改进措施? 造成的主要原因:由于在铜极上很快就聚集了许多氢气 泡,把铜极跟稀硫酸逐渐隔开,这样就增加了电池的内 阻,使电流不能畅通。这种作用称为极化作用。 为了避免发生这种现象,设计如下图所示的原电池装置, 你能解释它的工作原理吗?
7

锌半电池, 铜半电池

此电池的优点: 能产生持续、稳定的电流。
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实验探索
实验:(选修4书76页实验4-1)
实验现象:

有盐桥存在时电流计指针发 生偏转,即有电流通过电路。 取出盐桥,电流计指针即回 到零点,说明没有电流通过。

分析:改进后的装置为什么能够持续、稳定的产生电流? 盐桥在此的作用是什么? 盐桥制法:1)将热的琼胶溶液倒入U形管中(注意不要产生裂隙),
将冷却后的U形管浸泡在KCl或NH4NO3的饱和溶液中即可。2)将 KCl或NH4NO3的饱和溶液装入U形管,用棉花都住管口即可。 9

得出结论
盐桥的作用:
(1)使整个装置构成通路,代替两溶液直接接触。 (2)平衡电荷。 在整个装置的电流回路中,溶液中的电流通路是靠离子迁移完 成的。取出盐桥,Zn失去电子形成的Zn2+进入ZnSO4溶液,ZnSO4溶 液因Zn2+增多而带正电荷。同时,CuSO4则由于Cu2+ 变为Cu ,使得 SO42-相对较多而带负电荷。溶液不保持电中性,这两种因素均会阻 止电子从锌片流向铜片,造成电流中断。 由于盐桥(如KCl)的存在,其中阴离子Cl-向ZnSO4溶液扩 散和迁移,阳离子K+则向CuSO4溶液扩散和迁移,分别中和过剩的 电荷,保持溶液的电中性,因而放电作用不间断地进行,一直到 锌片全部溶解或 CuSO4溶液中的 Cu2+几乎完全沉淀下来。若电解 质溶液与KCl溶液反应产生沉淀,可用NH4NO3代替KCl作盐桥。
10

[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?
化学电池
将化学能转换成电能的装置

电池

太阳能电池
将太阳能转换成电能的装置

原子能电池
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
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知识点1:化学电池
1)概念:

将化学能变成电能的装置

①一次电池又称不可充电电池——如:干电池 2)分类: ②二次电池又称充电电池——蓄电池 ③燃料电池
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。

3)优点:

4)电池优劣的判断标准:
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

12

知识点2:各类电池

锂电池

各 类 电 池

干电池

叠层电池

纽扣电池

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(一) 一次电池
1、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

请写出各电极的电极反应。
14

练:写出锌锰干电池的电极反应和总化学反 应方程式。
负极———————————————— 正极———————————————— 总反应——————————————— 通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变 化判断它已经不能正常供电了? 锌筒变软,电池表面变得不平整 _____________________________我们在 使用干电池的过程中并没有发现有气体产生, 请推测可能是干电池中的什么成分起了作用? 15 2MnO +H ==Mn O +H O

Zn-2e-=Zn2+

2NH4++2e-=2NH3+H2

Zn+2NH4+=Zn2++2NH3+H2

碱性锌锰干电池

负极(锌筒):Zn-2e- + 2OH - =Zn(OH)2

金属棒

正极(石墨):2MnO2+ 2e - +2H2O=2Mn OOH +2 OH



总反应:Zn+ 2MnO2+2 H2O =2 Mn OOH+ Zn(OH)2
普通锌锰干电池缺点:放电量小,放电过程中易气涨或漏液 碱性锌锰电池的优点: 电流稳定,放电容量、时间增大几倍, 16 不会气涨或漏液。

2、迷你型电池(电解质KOH)
HgO(S)+Zn(S)=Hg(l)+ZnO(S) Zn(S)=2Ag(l)+ZnO(S)

优点:电压高、稳定,低污染。
用途:手表、相机、心率调节器
负极(锌):Zn-2e- + 2OH - =ZnO+H2O 正极(银): Ag2O+ 2e- + H2O==2Ag+2OH-

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3、锂电池
锂电池:(-)Li(S) LiI(晶片) I2(+) 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl2):8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S 负极: 8Li-8e-=8Li+ ;正极: 3SOCl2+8e-=6Cl-+SO32-+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。 18

(二)二次电池(可充电)
电池-铅蓄电池

1、电极材料及原料
正极:PbO2 负极:Pb

2、电解质溶液 H2SO4溶液 (放电时) 3、电极反应式:

负极(Pb):

Pb- 2e-+ SO4 2 - =PbSO4

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

总反应: Pb+PbO2+2H2SO4 =2PbSO4 +2H2O
转移1mole-消耗多少molH2SO4
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①充电过程

接电源负极 阴极:PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42- (aq) 还原反应 接电源正极 阳极: PbSO4 (s)+2H2O(l) -2e- = PbO2(s) + 4H+(aq) 氧化反应 + SO42-(aq) 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) 放电 Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)
充电

20

3)铅蓄电池优缺点简析

缺点: 比能量低、笨重、废弃电池污染环境 优点: 可重复使用、电压稳定、使用方便、安全可靠、 价格低廉

?其它二次电池
镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂 离子蓄电池……
21

2、银锌蓄电池
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。

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: 充电 2Ag+Zn(OH)2 Zn+Ag2O+H2O 放电
写出电极反应式。
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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)2
充电 放电

Ag2O+Zn+H2O

此电池放电时,负极上发生反应的物质是(D ) A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O D.Zn
电极反应: 负极:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2

正极:Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH23

3、镍镉电池
负极材料:Cd; 正极材料:涂有NiO2, 电解质:KOH溶液。 反应式如下:
放电

NiO2+Cd+2H2O

充电

Ni(OH)2+ Cd(OH)2

写出电极反应式。
24 特点:比铅蓄电池耐用,可密封反复使用。

镍镉可充电电池可发生如下反应:
Cd(OH)2+2Ni(OH)2
充电
放电

Cd+2NiO(OH)+2H2O

由此可知,该电池的负极材料是( A )
A. Cd B. NiO(OH) C. Cd(OH)2 D. Ni(OH)2

电极反应:
负极:Cd-2e-+2OH-=Cd(OH)2
正极:2NiO(OH)+2e-+2H2O=2Ni(OH)2+2OH25

(三)燃料电池 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:
26

氢氧燃料电池工作原理

介质

电池反应: 2H2 +O2 = 2H2O

酸性
中性

负极
正极 负极 正极 负极 正极

2H2 - 4e- = 4H+ O2 + 4H+ + 4e-= 4H2O

2H2 - 4e- = 4H+
O2 + 2H2O + 4e-= 4OH2H2 +4OH-- 4e- = 4H2O O2 + 2H2O + 4e-= 4OH27

碱性

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-= 2H2O O2 + 4e-= 2O2- 2H2 - 4e- = 4H+

O2 + 4H+ + 4e-= 2H2O
28

甲烷新型燃料电池
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:

CH4+ 10OH --8e-= CO32- + 7H2O
2O2+ 4H2O +8e-= 8OH -

正极:

电池总反应: CH4+ 2O2 + 2KOH = K2CO3 + 3 H2O

分析溶液的pH变化。电解质为KOH溶液 若用C2H6、CH3OH呢?
29

C2H6燃料电池、电解质为KOH溶液 2C2H6+ 36OH --28e-= 4CO32- + 24H2O 负极: 正极: 7O2+ 14H2O +28e-=28OH -

电池总反应: 2C2H6+ 7O2 +8KOH = 4K2CO3 + 10 H2O

CH3OH燃料电池、电解质为KOH溶液 负极: 2CH OH+ 16OH --12e-= 2CO 2- + 12H O 3 3 2 正极: 3O2+6H2O +12e-= 12OH 电池总反应: 2CH OH+ 3O + 4KOH = 2K CO + 6 H O 3 2 2 3 2
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C4H10、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: 2C4H10 -52e- + 26CO32-- = 34 CO2+ 10H2O 正极: 13O2 +52e- + 26CO2 =26CO3 2-

电池总反应: 2C4H10+ 13O2 = 8CO2 + 10 H2O

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铝——空气燃料电池(海水):
4Al -12e- = 4Al3+ 负极: 正极: 3O2 +12e- + 6H2O =12OH-

电池总反应: +3O2 +6H2O = 4Al(OH)3 4Al

32

三、原电池的主要应用:

1.利用原电池原理设计新型化学电池;
2.改变化学反应速率,如实验室用粗锌与硫酸 反应制取氢气; 3.进行金属活动性强弱比较; 4.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。

5.解释某些化学现象
33

(四)原电池原理应用:
(1)比较金属活动性强弱。
例1:下列叙述中,可以说明金属甲比乙活泼性强的是 (C)
A.甲和乙用导线连接插入稀盐酸溶液中,乙溶解,甲 上有H2气放出; B.在氧化–还原反应中,甲比乙失去的电子多; C.将甲乙作电极组成原电池时甲是负极;

D.同价态的阳离子,甲比乙的氧化性强;

34

原电池原理应用:(2)比较反应速率
下列制氢气的反应速率最快的是 ( D ) 例2 : A. 纯锌和1mol/L 硫酸; B. 纯锌和18 mol/L 硫酸; C. 粗锌和 1mol/L 盐酸; D. 粗锌和1mol/L 硫酸的反应中加入几滴CuSO4溶液。

35

原电池原理应用: (3)比较金属腐蚀的快慢
例3: 下列各情况,在其中Fe片腐蚀由快到慢的顺序是 (5) (2) (1) (3) (4)

36

例4: 下列装置中四块相同的Zn片,放置一段时间后腐蚀速 率由慢到快的顺序是 (4) (2) (1) (3)

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例5:原电池设计: 1、用Zn、Fe、Al分别与Ag或Cu作两极,NaCl作电解 质溶液,试分析写出两极反应式 2、铝-镁-NaOH电池 3、铜-铁-浓HNO3
4、 试根据反应:Cu+2AgNO3=Cu(NO3)+2Ag设计 成原电池,画出装置图,并写出电极反应式。若 用到盐桥,则盐桥中电解质可用 KNO3溶液 。 5、 Fe+2Fe3+=3Fe2+, Cu+2Fe3+=2Fe2++Cu2+ 6、 如何使反应:Cu+2H+=Cu2++ H2↑发生?
38

A 例7:在理论上不能用于设计原电池的化学反应是( ) A.HCl(aq)+NaOH(aq)=NaCl(aq)+H2O(l) △H<0 B.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)= 4Fe(OH)3(s) △H<0 C.3Cu(s)+8HNO3(aq)=3Cu(NO3)2(aq)+2NO(g)+4H2O(l) △H<0 D.2CH3OH(l)+3O2(g) == 2CO2(g)+4H2O(l) △H<0

非氧化还原反应不能设计为原电池反应
39

电解池
1.电解原理
氧化反应 2Cl--2 e- =Cl2↑

e-

电子流向 e-

还原反应

阳极 阴 离 子 移 向 CuCl2溶液

阴极 阳 离 子 移 向

Cu2++ 2e-=2Cu↓

电解:CuCl2

电解

Cu+Cl2 ↑
40

2.离子放电顺序 (要记住) 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。 阳极: ①活性材料作电极时:金属在阳极失电子被氧化成阳 离子进人溶液,阴离子不放电。 ②用惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时:溶液中阴离子 的放电顺序(由难到易)是:
金属材料>S 2-> ->SO32- I ->Br ->Cl ->OH ->NO3 ->SO42-(等含氧酸根离 子)>F-

活性电极不参与电极反应,发生反应的是溶液中的 阳离子。
阴极:
阳离子在阴极上放电顺序是: Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)> Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+

注:当离子浓度相差较大时,放电顺序要发生变化,相同时按H+, 41 不同时按(H+)

3.电解规律
阳极

阴极

氯 气 实例


CuCl2溶液

电极反应

浓度

PH 值 增 大

复原

阳极:2Cl--2 e- =Cl2↑ CuCl2 阴极:Cu2++ 2e-=2Cu↓ CuCl2 电解 Cu+Cl2 ↑

减小

CuCl2

42

43

阳极

阴极 氢 气
浓度 PH 值 复原

氧 气
实例

Na2SO4溶液

电极反应
阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑

Na2SO4

阴极: 4H ++ 4e- = 2H2 ↑ 2H2O
电解

变大

2H2 ↑+O2 ↑

不 变

加 H2O

44

阳极

阴极

氯 气
NaCl溶液

氢 气 浓度 PH 值 复原

实例

电极反应 阳极: 2Cl-- 2e- = Cl 2↑

NaCl

阴极: 2H +
+

2e- =

H2 ↑
电解

减小

增 大

加 HCl
45

2NaCl+2H2O

2NaOH+H2 ↑ + Cl2 ↑

阳极

阴极

氧 气
实例 电极反应


CuSO4溶液
浓度 PH值 复原

CuSO4

阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2 ↑

阴极:Cu2++ 2e-=Cu↓
电解

减小

减小

加 CuO

2CuSO4+ 2H2O === 2Cu ↓+O2 ↑+ 2H2SO4
46

电解规律(惰性电极)小结



阳极:S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F阴极:Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+
Ⅲ Ⅰ+Ⅲ区:电解本身型 Ⅰ+Ⅳ区:放氢生碱型
Ⅱ+Ⅲ区:放氧生酸型 Ⅳ 如CuCl2

如NaCl
如CuSO4、AgNO3

Ⅱ+Ⅳ区:电解水型

如Na2SO4、H2SO4 、NaOH
47

3.电解质溶液用惰性电极电解的规律小结:
举 例 电解 类型 物质类别 含氧酸 强碱 溶液pH 溶液复 变化 实例 H2SO4 NaOH 阳极:4OH—-4e—=O2↑+2H2O 阴极:4H++4e—=2H2↑ 原方法

电极反应

水 电 解
溶 质 电 解

减小 增大 不变 H2O

活泼金属的 含氧酸盐 无氧酸 不活泼金属 的无氧酸盐

Na2SO4
HCl

CuCl2

阳极2Cl—-2e— =Cl2↑ 阴极:4H++4e—=2H2↑

增大

HCl CuCl2

阳极2Cl—-2e- =Cl2↑
阴极:Cu2++2e—=Cu

溶质和 活泼金属的 水同时 无氧酸盐 电解 不活泼金属 的含氧酸盐

NaCl CuSO4

阳极2Cl—-2e— = Cl2↑ 阴极:2H2O+2e—=H2↑+2OH阴极:2Cu2++4e—=2Cu 阳极:4OH—-4e—=O2↑+2H2O

增大 减小

HCl
48 CuO

歌诀:

只放氢pH升; 只放氧pH降;
放氢放氧浓度增; 无氢无氧少本身。
49

电解原理的应用
1、镀铜反应原理 阳极(纯铜):Cu-2e—=Cu2+, 阴极(镀件):Cu2++2e—=Cu, 电解液:可溶性铜盐溶液,如CuSO4 . 2、氯碱工业反应原理 阳极:2Cl--2e- =Cl2↑,阴极:2H++2e- =H2↑ 2NaCl+2H2O=2NaOH+H2↑+ Cl2↑ 3、电解精炼反应原理(电解精炼铜) 粗铜中含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等 阳极(粗铜):Cu-2e- = Cu2+, (Zn-2e- = Zn2+, Ni-2e- = Ni2+, Fe-2e- = Fe2+,等) 阴极(精铜): Cu2++2e- =Cu↓, 电解液:可溶性铜盐溶液,如CuSO4。 Zn2+、Ni2+等 阳离子得电子能力小于Cu2+而留在电解质溶 液中。金属活动顺序排在Cu后的Ag、Pt、Au等失电子能力小于 Cu,以金属单质沉积于阳极,成为“阳极泥”。 50

08广东22(4)黄铜矿熔炼后得到的粗铜 含少量Fe、Ag、Au等金属杂质,需进一 步采用电解法精制。请简述粗铜电解得到 精铜的原理: 。
以硫酸铜-硫酸溶液为电解液。电解时, 粗铜(阳极)中的铜以及比铜活泼的金属失 去电子进入溶液,不如铜活泼的金属沉入电 解槽形成“阳极泥”;溶液中的Cu2+得到电 子沉积在纯铜(阴极)上。

51

总结:原电池、电解池、电镀池的比较 ***
原电池 电解池 将电能转变成化学能 的装置。 电镀池

定义 形成 条件 电极 名称 电极 反应

应用电解原理在某些 金属表面镀上一层其 它金属的装置。 ①镀层金属接电源正极 ①活动性不同两电极 ①两电极接直流电源 ②电解质溶液 ②电极插入电解质溶液 待镀金属接电源负极 ②电镀液须含有镀层金 ③形成闭合回路 ③形成闭合回路 属的离子 负极:较活泼金属; 阳极:电源正极相连 阳极:镀层金属; 正极:较不活泼金属 阴极:电源负极相连 阴极:镀件 (或能导电的非金属 等) 化学能转变成电 能的装置。 负极:氧化反应 正极:还原反应
看《现代教育报》

阳极:氧化反应 阴极:还原反应

阳极:氧化反应 阴极:还原反应
评讲习题
52

[例题1] 高铁电池是一种新型可充电电池,与普通高能电池相比, 该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反 应为 放电
3Zn + 2K2FeO4 + 8H2O 4KOH
充电

3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 +

下列叙述不正确的是( C ) A.放电时负极反应为:Zn—2e— +2OH—= Zn(OH)2 B.充电时阳极反应为: Fe(OH)3 —3e— + 5 OH— = FeO42—+ 4H2O C.放电时每转移3 mol电子,正极有1mol K2FeO4 被氧化 D.放电时正极附近溶液的碱性增强 53

2? 4

解析:
放电时为原电池,负极发生氧化反应,充电时为电 解池,阳极发生还原反应。 结合电极总反应式可判断A、B正确; 放电时每转移3 mol电子,正极应该有1mol K2FeO4被还原(Fe的价态由+6降为+3)

放电时由于正极生成KOH所以碱性增强。 选(C)

54

例2、金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量Fe、Zn、 Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙 D 述正确的是( ) (已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+)
A.阳极发生还原反应,其电极反应式: Ni2+ + 2e— = Ni B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加 相等 C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和 Zn2+ D.电解后,电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt 55

解析:
( Fe、Zn、Cu、Pt已知:氧化性Fe
2+<Ni 2+<Cu 2+)

电解池阳极发生氧化反应, 所以阳极反应为 Ni —2e— = Ni2+; 电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加 不相等,因为粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂 质,当阳极溶解Fe而阴极析出Ni时,阳极质量的减 少与阴极质量的增加就不相等; 电解后,溶液中存在的金属阳离子除了Fe2+ 和 Zn2+还可能存在Ni2+; 电解后,电解槽底部的阳极泥中不可能存在Fe、 Zn,因为Fe、Zn比Ni活泼,所以只存在Cu和Pt。 56

例题3、 向水中加入等物质的量的Ag+、Pb2+、Na+、Cl-, SO42-、NO3- 将该溶液倒入惰性材料作电极的电解槽 中, 通电片刻。氧化产物与还原产物的质量比为(


C



(A)35.5:108
(C)8:1

(B)16:207
(D)108:35.5

57

解析: 易误认为Ag+在阴极上放电析出Ag,Cl-在阳极上 放电析出Cl2,从而误选(A)。 稍加分析后则不难看出,将等物质的量的Ag+、 Pb2+、Na+、 、 、Cl-放入水中,Ag+与Cl -要生成不溶性的AgCl,Pb2+与 要生成微溶 性的PbSO4,最终得到的是NaNO3溶液,
S O
2 ? 4
? NO3

S O

2 ? 4



用惰性电极电解此溶液的产物是H2和O2。 正确答案是(C)。

58

例题4、用石墨作电极电解AlCl3溶液时,图示 的电解液变化曲线合理的是:
pH 7 pH 7

AD

A
沉 淀 量

时间

B
沉 淀 量

时间

C

时间

D

时间 59


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