原电池和电解池知识点总结讲座Word文档格式.docx
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②实用电池。
①电解食盐水（氯碱工业）；
②电镀（镀铜）；
③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；
④精炼（精铜）。
2原电池正负极的判断：
⑴根据电极材料判断：
活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。
⑵根据电子或者电流的流动方向：
电子流向：
负极→正极。
电流方向：
正极→负极。
⑶根据电极变化判断：
氧化反应→负极；
还原反应→正极。
⑷根据现象判断：
电极溶解→负极；
电极重量增加或者有气泡生成→正极。
⑸根据电解液内离子移动的方向判断：
阴离子→移向负极；
氧离子→移向正极。
3电极反应式的书写：
⑴负极材料本身被氧化：
①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：
M-ne-=Mn+如：
Zn-2e-=Zn2+
②如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：
如铅蓄电池，Pb+SO42--2e-=PbSO4
⑵负极材料本身不反应：
要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，
如燃料电池CH4-O2（C作电极）电解液为KOH：
CH4+10OH-8e-=C032-+7H2O
⑴当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应，
H2SO4电解质，如2H++2e=H2CuSO4电解质：
Cu2++2e=Cu
⑵当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的O2反正还原反应
1当电解液为中性或者碱性时，H2O比参加反应，且产物必为OH-,
如氢氧燃料电池（KOH电解质）O2+2H2O+4e=4OH-
②当电解液为酸性时，H+比参加反应，产物为H2OO2+4O2+4e=2H2O
4．化学腐蚀和电化腐蚀的区别
化学腐蚀
电化腐蚀
一般条件
金属直接和强氧化剂接触
不纯金属，表面潮湿
反应过程
氧化还原反应，不形成原电池。
因原电池反应而腐蚀
有无电流
无电流产生
有电流产生
反应速率
电化腐蚀＞化学腐蚀
结果
使金属腐蚀
使较活泼的金属腐蚀
5．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别
电化腐蚀类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
水膜酸性很弱或呈中性
水膜酸性较强
正极反应
O2+4e-+2H2O==4OH-
2H++2e-==H2↑
负极反应
Fe－2e-==Fe2+
腐蚀作用
是主要的腐蚀类型，具有广泛性
发生在某些局部区域内
6．金属的防护
⑴改变金属的内部组织结构。
合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。
如：
不锈钢。
⑵在金属表面覆盖保护层。
常见方式有：
涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；
使表面生成致密氧化膜；
在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。
⑶电化学保护法
①外加电源的阴极保护法:
接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。
②牺牲阳极的阴极保护法：
外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极
7.电解液的PH变化:
根据电解产物判断。
“有氢生成碱，有氧生成酸；
8.常见实用电池的种类和特点
⑴干电池（属于一次电池）
①结构：
锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。
酸性电解质：
②电极反应负极：
Zn-2e-=Zn2+
2NH4++2e-=2NH3+H2
NH3和H2被Zn2＋、MnO2吸收：
MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2＋＋4NH3=Zn（NH3）42＋
碱性电解质：
（KOH电解质）
电极反应负极：
Zn+2OH--2e-=Zn（OH）2
2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+Zn（OH）2
总反应：
Zn+MnO2+2H2O-=2MnOOH+Zn（OH）2
⑵铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池）
铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。
②A.放电反应负极：
Pb-2e-+SO42-=PbSO4原电池
PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O
B.充电反应阴极：
PbSO4+2e-=Pb+SO42-电解池
阳极：
PbSO4-2e-+2H2O=PbO2+4H++SO42-
总式：
Pb+PbO2+2H2SO4
2PbSO4+2H2O
注意：
放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。
电极名称看电子得失，电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。
⑶锂电池
锂、石墨、固态碘作电解质。
②A电极反应负极：
2Li-2e-=2Li+
I2+2e-=2I-
总式：
2Li+I2=2LiI
BMnO2做正极时：
负极：
MnO2+e-=MnO2-
总Li+MnO2=LiMnO2
锂电池优点：
体积小，无电解液渗漏，电压随放电时间缓慢下降，应用:
心脏起搏器，手机电池，电脑电池。
⑷A.氢氧燃料电池
1结构：
石墨、石墨、KOH溶液。
H2-2e-+2OH-=2H2O
正极：
O2+4e-+2H2O=4OH-
2H2+O2=2H2O
（反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）
还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。
书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。
若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。
B．铝、空气燃料电池以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。
这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。
只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍。
电极反应：
铝是负极4Al-12e-==4Al3+；
石墨是正极3O2+6H2O+12e-==12OH-
9．电解池的阴阳极判断：
⑴由外电源决定：
阴极：
⑵根据电极反应:
氧化反应→阳极；
还原反应→阴极
⑶根据阴阳离子移动方向：
阴离子移向→阳极；
阳离子移向→阴极，
⑷根据电子几点流方向：
电子流向:
电源负极→阴极；
电流方向:
电源正极→阳极；
10.电解时电极产物判断：
⑴阳极：
如果电极为活泼电极，Ag以前的，则电极失电子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+
如果电极为惰性电极，C、Pt、Au、Ti等，则溶液中阴离子失电子，4OH--4e-=2H2O+O2
阴离子放电顺序S2->
I->
Br->
Cl->
OH->
含氧酸根>
F-
⑵阴极：
（.阴极材料（金属或石墨）总是受到保护）根据电解质中阳离子活动顺序判断，阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表金属活泼性越强，则对应阳离子的放电能力越弱，既得电子能力越弱。
K+<
Ca2+<
Na+<
Mg2+<
Al3+<
（H+）<
Zn2+<
Fe2+<
Sn2+<
Pb2+<
Cu2+<
Hg2+<
Ag+
11．电解、电离和电镀的区别
电解
电离
电镀
受直流电作用
受热或水分子作用
实质
阴阳离子定向移动，在两极发生氧化还原反应
阴阳离子自由移动，无明显的化学变化
用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金
CuCl2
Cu＋Cl2
CuCl2==Cu2++2Clˉ
阳极Cu－2e-=Cu2+
阴极Cu2++2e-=Cu
关系
先电离后电解，电镀是电解的应用
12．电镀铜、精炼铜比较
电镀铜
精炼铜
镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子
粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液
Zn-2e-=Zn2+Cu-2e-=Cu2+等
Cu2++2e-=Cu
溶液变化
电镀液的浓度不变
溶液中溶质浓度减小
12．电解方程式的实例（用惰性电极电解）：
电解质溶液
阳极反应式
阴极反应式
总反应方程式
（条件：
电解）
溶液酸碱性变化
CuCl2
2Cl--2e-=Cl2↑
Cu2++2e-=Cu
CuCl2=Cu+Cl2↑
——
HCl
2H++2e-=H2↑
2HCl=H2↑+Cl2↑
酸性减弱
Na2SO4
4OH--4e-=2H2O+O2↑
2H2O=2H2↑+O2↑
不变
H2SO4
消耗水，酸性增强
NaOH
消耗水，碱性增强
NaCl
2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH
H+放电，碱性增强
CuSO4
2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4
OHˉ放电,酸性增强
13，以惰性电极电解电解质溶液的规律：
⑴电解水型：
电解含氧酸，强碱，活泼金属的含氧酸盐，如稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：
4OH--4e-=2H2O+O2↑阴极：
2H++2e-=H2↑总反应：
2H2O
2H2↑+O2↑，
溶质不变，PH分别减小、增大、不变。
酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。
⑵电解电解质：
无氧酸（HF除外）、不活泼金属的无氧酸盐，如CuCl2
2Cl--2e-=Cl2↑阴极：
Cu2++2e-=Cu总反应：
⑶放氢生成碱型：
活泼金属的无氧酸盐（F化物除外）如NaCl
公式：
电解质+H2O→碱+H2↑+非金属
⑷放氧省酸型：
不活泼金属的含氧酸盐，如CuSO4
电解质+H2O→酸+O2↑+金属
解NaCl溶液：
2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大
14．电解原理的应用
A、电解饱和食盐水（氯碱工业）
⑴反应原理
2Cl--2e-==Cl2↑
2H++2e-==H2↑
2NaCl+2H2O
H2↑+Cl2↑+2NaOH
⑵设备（阳离子交换膜电解槽）
①组成：
阳极—Ti、阴极—Fe
②阳离子交换膜的作用：
它只允许阳离子通过而阻止阴离子和气体通过。
⑶制烧碱生产过程（离子交换膜法）
①食盐水的精制：
粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等）→加入NaOH溶液→加入BaCl2溶液→加入Na2CO3溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂（NaR）
②电解生产主要过程（见图20-1）：
NaCl从阳极区加入，H2O从阴极区加入。
阴极H+放电，破坏了水的电离平衡，使OH-浓度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。
B、电解冶炼铝
⑴原料：
（A）、冰晶石：
Na3AlF6=3Na++AlF63-
（B）、氧化铝：
铝土矿
NaAlO2
Al（OH）3
Al2O3
⑵原理
阳极2O2－－4e-=O2↑
阴极Al3＋+3e-=Al
4Al3++6O2ˉ
4Al+3O2↑
⑶设备：
电解槽（阳极C、阴极Fe）
因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：
C+O2→CO+CO2，故需定时补充。
C、电镀：
用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。
⑴镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子。
电镀锌原理：
阳极Zn－2eˉ=Zn2+
阴极Zn2++2eˉ=Zn
⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。
⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H+和OHˉ一般不起反应。
⑷电镀液中加氨水或NaCN的原因：
使Zn2+离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。
D、电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。
E、电解精炼铜：
粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。
铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成“阳极泥”。
易错题总结
【1】取一张用饱和的NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源，一段时间后，发现a电极与试纸接触处出现一个双色同心圆，内圈
为白色，外圈呈浅红色。
则下列说法错误的是（）
A．b电极是阴极B．a电极与电源的正极相连
C．电解过程中水是氧化剂D．b电极附近溶液的pH变小
【错误分析】错选A或B，依据图示，b处出现圆圈，说明b极产生氯气，所以b为阳极与电源正极相连，a为阴极与电源负极相连。
答案：
D
【2】右图所示装置I是一种可充电电池，装置II为电解池。
离子交换膜只允许Na
通过，充放电的化学方程式为2Na2S2+NaBr3Na2S4+3NaBr。
闭合开关K时，b极附近先变红色。
下列说法正确的是
A．负极反应为4Na
4e
=
4Na
B．当有0．01molNa
通过离子交换膜时，b电极上析出标准状况下的气体
112mL
C．闭合K后，b电极附近的pH变小
D．闭合K后，a电极上有气体产生
【错误分析】错选C或D，错选C认为b极发生了
2Cl－-2e－===Cl2↑，Cl2+H2O=HCl+HClO,错选D是认为a
极发生了2H2O－2e－===H2↑＋
2OH－。
对于电解饱和食盐水原理不清析，阳极电极反应式为：
2Cl－-2e－===Cl2↑，阴极电极反应式为：
2H2O－4e－===H2↑＋2OH－，活波金属与电源正极相连首先失去电子。
【答案】B
【纠错】本题信息新颖，多数同学被所给的电池反应很不熟悉，习惯写出电极式的同学会因为写不出电极反应式而做不出来。
电源的正极：
Br3-+2e－=3Br-电源的负极2S22--2e－=S42-，内电路为Na+移动导电。
由题意可知b极（阴极）：
2H2O－2e－===H2↑＋2OH－，a
极（阳极）：
Cu-2e－=Cu2+，所以C，D均错误。
对于B项当有0．01molNa
通过离子交换膜时，说明有内电路通过了0.01mol的电荷，外电路转移的电子也就为0.01mol。
结合b极反应，产生的气体就为0.005mol，体积为112mL。
只有B正确。
【3】燃料电池是燃料（如CO，H2，CH4等）跟氧气（或空气）起反应将化学能转变为电能的装置，电解质溶液是强碱溶液，下面关于甲烷燃料电池的说法正确的是
A．负极反应式：
O2+2H2O+4e==4OH-
B．负极反应式：
CH4+8OH--8e==CO2+6H2O
C．随着放电的进行，溶液的pH值不变
D．放电时溶液中的阴离子向负极移动
【答案】D
负极反应的另一误区是，不考虑介质环境，反应产物与实际不符。
如燃料氧化生成的二氧化碳不可能从强碱溶液中逸出，它将进一步反应转化成碳酸根。
所以负极反应式为：
由于部分碱液和二氧化碳反应，所以溶液的pH值将减小。
选项C为错误结论。
类似铅蓄电池在放电时，介质为硫酸溶液，所以负极反应式为：
以上还应归纳的：
①在碱性溶液中：
缺氧，应由氢氧根离子提供，剩下转化为水；
氧多，应和水结合生成氢氧根离子。
②在中性溶液中：
缺氧，应由水提供，剩下转化为氢离子；
③在酸性溶液中：
氧多，应和氢离子结合生成水。
总之，溶液的酸碱性变化应是由酸性→中性→碱性或碱性→中性→酸性。
【纠错】不考虑介质环境、离子方程式书写错误
【4】熔融碳酸盐燃料电池的电解质为Li2CO3和Na2CO3的混合物，燃料为CO，氧化剂是含CO2的O2，在工作过程中，电解质熔融液的组成、浓度都不变。
①负极反应为：
______，②正极反应为：
______，③工作时熔融体中的______向负极移动。
【解析】本题是全新信息给予题，燃料电池用熔融的碳酸盐作电解质，由于思维定势，正极的反应应为溶液中的阳离子得电子，根据同主族元素性质递变，锂离子应比钠离子易得电子，所以得出正极反应：
Li++e==Li，错误结论。
实际上题目给了很重要的信息，即电解质熔融液的组成和浓度都不变。
电解水时，水中的氢氧根离子，在负极参加反应被消耗，而在正极反应又生成，保持其浓度不变。
将其迁移到本题，在负极：
一氧化碳和碳酸根离子失电子转化为二氧化碳；
在正极：
二氧化碳和氧气得电子转化为碳酸根离子。
本题的另一误区是，在原电池中不知阴、阳离子流向哪一极。
也是由于思维定势，往往认为负极电子多，应该阳离子流向负极。
实际上负极是活泼金属失电子，但电子不是停留在负极，而是由外电路很快流向正极（产生电流，释放电能），阳离子流向正极，在正极放电，生成新物质；
相反阴离子将流向阴极。
【纠错】审题注意“电解质熔融液的组成和浓度都不变”的关键信息。
【5】在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（）
A．正极附近的SO42-离子浓度逐渐增大
B．电子通过导线由铜片流向锌片
C．正极有O2逸出
D．铜片上有H2逸出
【解析】本题符合铜锌原电池的形成条件，原电池工作时，电子由负极（锌）经外电路（导线）流向正极（铜）。
负极锌片：
Zn－2e－
Zn2+；
正极铜片：
2H++2e－
H2↑，总反应为：
Zn+2H+
Zn2++H2↑，原电池中没有产生O2。
没有参与反应的SO42-离子浓度不会逐渐增大。
【状元纠错】原电池工作时，电子由负极流向正极（电流由正极流向负极）。
不参与电极反应的离子不能定向移动，这种离子在溶液的各个区域浓度基本不变。
【6】如图所示各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀由快到慢的顺序是（）
A．④＞②＞①＞③ B．②＞①＞③＞④
C．④＞②＞③＞① D．③＞②＞④＞①
【答案】A
【解析】金属腐蚀在此条件下主要是电化学腐蚀,通常从原电池原理以及电解的原理进行分析。
当铁与比它不活泼的金属连在一起构成原电池时，铁为负极，被腐蚀的速度增大，②＞①；
当铁与比它活泼的金属连接，构成原电池时，铁是正极，铁被保护，被腐蚀的速度减小，③＜①；
在电解装置中，铁接电源的正极，铁被腐蚀的速度加快，因此，腐蚀速度④＞②＞①＞③。
【纠错】金属腐蚀快慢的判断：
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞
化学腐蚀＞有防腐蚀措施的腐蚀；
【7】X、Y、Z、M代表四种金属元素，金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解，Z极上有氢气放出；
若电解Y2＋和Z2＋共存的溶液时，Y先析出；
又知M2＋的氧化性强于Y2＋。
则这四种金属的活动性由强到弱的顺序为（）
A.X>
Z>
Y>
MB.X>
MC.M>
X>
YD.X>
M>
Y
【答案】A
【解析】金属X和Z用导线连接放入稀H2SO4中，形成原电池，X溶解说明金属活动性X>
Z；
电解Y2＋和Z2＋共存的溶液时，Y先析出，则金属活动性Z>
Y；
离子的氧化性越强，其单质的金属活动性越弱，则金属活动性Y>
M，所以正确答案为A。
【纠错】根据原电池原理和电解池原理综合判断，熟悉金属活动顺序表
【8】某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。
滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。
据此，下列叙述正确的是（）
A．铅笔端作阳极，发生还原反应C．铅笔端有少量的氯气产生
B．铂片端作阴极，发生氧化反应D．a点是负极，b点是正极【答案】D
【解析】本题考查的是电解饱和食盐水实验，电解实验中阳极发生氧化反应，生成氯气，阴极发生还原反应生成氢气，由电极反应式可知，在阴极生成氢氧化钠，出现红色字迹，所以铅笔做阴极，a为电源负极。
【纠错】不熟悉电解原理和电极反应，对反应原理和实验现象不能正确判断。
【9】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
【纠错】对离子的氧化性强弱与放电顺序不能正确一一对应，对电解原理认识模糊。
【10】500mLKNO3和Cu（N03）2的混合溶液中c（NO3－）＝6.0mol·
L－1，用石墨作电极电解此溶液，当通电一段时间后，两极均收集到22．4L气体（标准状况），假定电解后溶液体积仍为500mL，下列说法正确的是（）
A．原混合溶液中c（K＋）为4mol·
L－1
B．上述电解过程中共转移4mol电子
C．电解得到的Cu的物质的量为0.5mol
D．电解后溶液中c（H＋）为2mol·
L－1
【答案】B
【解析】两极反应为：
阴极Cu2＋+2e－=Cu2H＋+2e－=H2↑阳极：
4OH－-4e－=O2↑+2H2O，两极都收集1mol气体，由阳极得到转移电子为4mol，又知生成1molH2转移电子2mol，根据电子得失守恒：
n（Cu2＋）=1mo；
再通过离子所带电荷的守恒，在500mLKNO3和Cu（NO3）2的混合溶液中存在关系：
2c（Cu2＋）+c（K＋）=c（NO
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