第四章電化學(xué)基礎(chǔ)

第一節(jié)原電池

原電池：

1、概念：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池

2、構(gòu)成條件：①兩個(gè)活潑性不一樣的電極②電解質(zhì)溶液③電極用

導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路

3、電子流向：外電路：負(fù)極---導(dǎo)線----正極

內(nèi)電路：鹽橋中陰離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液,鹽橋中邛旦

離子移向正極的電解質(zhì)溶液。

4、電極反應(yīng)：以鋅銅原電池為例：

負(fù)極：—氧化_反應(yīng)：Zn-2e=Zn2+（較活潑金屬）

+

正極：_還原_反應(yīng)：2H+2e=H2t（較不活潑金屬）

總反應(yīng)式：_Zn+2H+=ZM++H2t

5、正、負(fù)極的判斷:

（1）從電極材料：一般較活潑金屬為負(fù)極；或金屬為負(fù)極，非金屬

為正極。

（2）從電子日勺流動(dòng)方向負(fù)極流入正極

（3）從電流方向正極流入負(fù)極

（4）根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動(dòng)方向陽(yáng)離子流向正極，陰離子

流向負(fù)極

（5）根據(jù)試驗(yàn)現(xiàn)象①溶解日勺一極為負(fù)極②增重或有氣泡一極

為正極

第二節(jié)化學(xué)電池

1、電池的分類：化學(xué)電池、太陽(yáng)能電池、原子能電池

2、化學(xué)電池：借助于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置

3、化學(xué)電池日勺分類：-次電池、二次電池、燃料電池

一、一次電池

1、常見一次電池：堿性鋅鎰電池、鋅銀電池、鋰電池等

二、二次電池

1、一次電池：放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，可以多次

反復(fù)使用，又叫充電電池或蓄電池。

2、電極反應(yīng)：鉛蓄電池

放電：負(fù)極（鉛）：-Pb+so充-2e-=PbSO4I

正極（氧化鉛）：_PbO2+4H++s3+2e-=PbSO4I+2出0

+

充電：陰極：_PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+SO^-

陽(yáng)極：—PbSO4+2e-=Pb+so2-

兩式可以寫成一種可逆反應(yīng)：_PbO2+PB^H2so42PbSO4I+

2H2O

3、目前己開發(fā)出新型蓄電池：銀鋅電池、鎘銀電池、氫饃電池、鋰

離子電池、聚合物鋰離子電池

三、燃料電池

1、燃料電池：■是使燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的一種原電池

2、電極反應(yīng)：一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒

產(chǎn)物相似，可根據(jù)熟燒反應(yīng)寫出總的電池反應(yīng)，但不注明反應(yīng)的條

件。，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不過要注意一般電

解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。以氫氧燃料電池為例，伯為正、負(fù)極，

介質(zhì)分為酸性、堿性和中性。

當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)：

負(fù)極：2H4e一=4H+正極：。2+4^4H+=2%0

當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí)：

負(fù)極：_2比十40『一4。一=4乩0_正極：。2+2力0+42一=401<

另一種燃料電池是用金屬銅片插入KOH溶液作電極，又在兩極上分

別通甲烷燃料和氧氣氧化劑。電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：CH4+10OH——8e=+7H2O；

正極：4H20+202+8?=80Hn

電池總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

3、燃料電池日勺長(zhǎng)處：能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運(yùn)行噪音低

四、廢棄電池時(shí)處理：回收運(yùn)用

第三節(jié)電解池

一、電解原理

1、電解池：_把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能W、J裝置—也叫電解槽

2、電解—電流（外加直流電）通過電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極引起氧

化還原反應(yīng)（被動(dòng)出J不是自發(fā)日勺那J過程

3、放電：當(dāng)離子抵達(dá)電極時(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反

應(yīng)日勺過程

4、電子流向：

（電源）負(fù)極一（電解池）陰極一（離子定向運(yùn)動(dòng)）電解質(zhì)溶液一

（電解池）陽(yáng)極一（電源）正極

5、電極名稱及反應(yīng)：

陽(yáng)極：與直流電源的正極相連的電極,發(fā)生氧化反應(yīng)

陰極：與直流電源的負(fù)極相連H勺電極,發(fā)生還原反應(yīng)

6、電解CU02溶液日勺電極反應(yīng)：

陽(yáng)極:_2Cr-2e-=Cl2（氧化）

陰極：-Cu2++2e-=Cu（還原）

總反應(yīng)式：CuCb=Cu+CI?t

7、電解本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的I導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的I電解過

程

☆規(guī)律總結(jié)：電解反應(yīng)離子方程式書寫：

放電次序：

陽(yáng)離子放電次序

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（指酸電離

tfj）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>AI3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

陰離子的放電次序

22

是惰性電極時(shí)：S>r>Br>Cr>OH>NO3>SO4（等含氧酸根離子）>R

2

(SO37MnO4>OH)

是活性電極時(shí)：電極自身溶解放電

注意先要看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽(yáng)極材料為活

性電極(Fe、Cu)等金屬，則陽(yáng)極反應(yīng)為電極材料失去電子，變成離

子進(jìn)入溶液；若為惰性材料，則根據(jù)陰陀離子口勺放電次序，根據(jù)陽(yáng)

氧陰還口勺規(guī)律來書寫電極反應(yīng)式。

電解質(zhì)水溶液點(diǎn)解產(chǎn)物的規(guī)律

類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對(duì)象電解質(zhì)濃pH電解質(zhì)

度溶液復(fù)

原

分解電解電解質(zhì)電離出HCI電解質(zhì)減小增大HCI

質(zhì)型口勺陰陽(yáng)離子分別CuCI2—CuCI2

在兩極放電

放H2生陰極：水放乩生NaCIHCI

成堿型堿電解質(zhì)和生成新電增大

陽(yáng)極：電解質(zhì)陰水解質(zhì)

離子放電

放氧生酸陰極：電解質(zhì)陽(yáng)電解質(zhì)和生成新電

型離子放電CuSO4水解質(zhì)減小氧化銅

陽(yáng)極：水放02

生酸

電解水型陰極：4H++NaOH增大

4e-==2H2tH2SO4減小

陽(yáng)極：40H--水增大水

4e-=02t+Na2SO4不變

2H20

上述四種類型電解質(zhì)分類：

（1）電解水型：含氧酸，強(qiáng)堿，活潑金屬含氧酸鹽

（2）電解電解質(zhì)型：無氧酸，不活潑金屬的無氧酸鹽（氟化物除

外）

（3）放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽

（4）放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽

二、電解原理的應(yīng)用

1、電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣

（1）、電鍍應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合

金的措施

（2）、電極、電解質(zhì)溶液H勺選擇：

陽(yáng)極：鍍層金屬，失去電子，成為離子進(jìn)入溶液M—ne_==

Mn+

陰極：待鍍金屬（鍍件）：溶液中的金屬離子得到電子，成為金屬

原子，附著在金屬表面

M"+ne_==M

電解質(zhì)溶液：具有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液

鍍銅反應(yīng)原理

陽(yáng)極（純銅）：Cu-2e-=Cu2+,陰極（鍍件）：Cu2++2e=Cu,

電解液：可溶性銅鹽溶液，如CuS04溶液

（3）、電鍍應(yīng)用之一：銅日勺精煉

陽(yáng)極：粗的；陰極：圖鋼電解質(zhì)溶液：硫酸銅

3、電冶金

（1）、電冶金：使礦石中的金屬陽(yáng)離子獲得電子,從它們的化合

物中還原出來用于冶煉活潑金屬，如鈉、鎂、鈣、鋁

（2）、電解氯化鈉：

通電前，氯化鈉高溫下熔融：NaCI=Na++C「

通直流電后：陽(yáng)極：2Na++2e-==2Na

陰極：2CI--2e-二二Cl個(gè)

☆規(guī)律總結(jié)：原電池、電解池、電鍍池的判斷規(guī)律

（1）若無外接電源，又具有構(gòu)成原電池口勺三個(gè)條件。①有活潑性

不一樣的兩個(gè)電極；②兩極用導(dǎo)線互相連接成直接插入連通的電解

質(zhì)溶液里；③較活潑金屬與電解質(zhì)溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)（有時(shí)

是與水電離產(chǎn)生的H+作用），只要同步具有這二個(gè)條件即為原電

池。

（2）若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則也許是電解池或

電鍍池；當(dāng)陰極為金屬，陽(yáng)極亦為金屬且與電解質(zhì)溶液中的金屬離

子屬同種元素時(shí)，則為電鍍池。

（3）若多種單池互相串聯(lián)，又有外接電源時(shí)，則與電源相連接日勺

裝置為電解池成電鍍池。若無外接電源時(shí)，先選較活潑金屬電極為

原電池的負(fù)極（電子輸出極），有關(guān)裝置為原電池，其他為電鍍池

或電解池。

☆原電池，電解池，電鍍池的比較

原弓池電解池電鍍池

別

定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變將電能轉(zhuǎn)變成化應(yīng)用電解原理在某

（裝置特成電能的裝置學(xué)能的裝置些金屬表面鍍上一

點(diǎn)）側(cè)層其他金屬

反應(yīng)特性自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)非自發(fā)反應(yīng)

裝置特性無電源，兩級(jí)有電源，兩級(jí)材有電源

材料不一樣料可同司不一樣

形成條件活動(dòng)性不一樣兩電極連接直流1鍍層金屬接電源

的兩極電源正極，待鍍金屬接

電解質(zhì)溶液兩電極插入電解負(fù)極；2電鍍液必

形成閉合回路質(zhì)溶液須具有鍍層金屬口勺

形成閉合回路離子

電極名稱負(fù)極：較活潑陽(yáng)極：與電源正名稱同電解，但有

金屬極相連限制條件

正極：較不活陽(yáng)極：必須是鍍層

潑金屬（能導(dǎo)陰極：與電源負(fù)金屬

電非金屬）極相連陰極：鍍件

電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反陽(yáng)極：氧化反

應(yīng)，金屬失去應(yīng)，溶液中日勺陰陽(yáng)極：金屬電極失

電子離子失去電子，去電子

正極：還原反或電極金屬失電

應(yīng)，溶液中H勺子陰極：電鍍液中陽(yáng)

陽(yáng)離子日勺電子陰極：還原反離子得到電子

或者氧氣得電應(yīng)，溶液中日勺陽(yáng)

子（吸氧腐離子得到電子

蝕）

電子流向負(fù)極一正極電源負(fù)極一陰極同電解池

電源止極陽(yáng)極

溶液中帶電陽(yáng)離子向正極陽(yáng)離子向陰極移同電解池

粒子H勺移動(dòng)移動(dòng)動(dòng)

陰離子向負(fù)極陰離子向陽(yáng)極移

移動(dòng)動(dòng)

聯(lián)絡(luò)在兩極上都發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)

☆☆原電池與電解池日勺極日勺得失電子聯(lián)絡(luò)圖:

陽(yáng)極（失）―一極（得Je-負(fù)極（仆一e_^JJ極（得）

第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù)

一、金屬的電化學(xué)腐蝕

（1）金屬腐蝕內(nèi)容：

（2）金屬腐蝕日勺本質(zhì)：都是金屬原

子幺乏電子而被氧化口勺過程

電化腐蝕化學(xué)腐蝕

條件不純金屬或合金與電解質(zhì)金屬與非電解質(zhì)直接接觸

溶液接觸

現(xiàn)象有微弱日勺電流產(chǎn)生無電流產(chǎn)生

本質(zhì)較活潑口勺金屬被氧化口勺過金屬被氧化的過程

程

關(guān)系化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同步發(fā)生，但電化腐蝕愈加普

遍，危害更嚴(yán)重

（4）、電化學(xué)腐蝕的分類：

析氫腐蝕一一腐蝕過程中不停有氫氣放出

①條件：潮濕空氣中形成的水膜，酸性較強(qiáng)（水膜中溶解有82、

SOa>H2s等氣體）

②電極反應(yīng)：負(fù)極:Fe-2e=Fe2+

正極:2f+21=%個(gè)

+2+/

總式：Fe+2H=Fe+H2h

吸氧腐蝕一一反應(yīng)過程吸取氧氣

①條件：中性或弱酸性溶液

②電極反應(yīng)：負(fù)極：2Fe-4d=2Fe2+

正極：O2+4e-+2H2O=4OH-

總式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(0H)2

2+

離子方程式：Fe+2OH=Fe(OH)2

生成的Fe(0H)2被空氣中口勺。2氧化,生成Fe(OH)3,Fe(OH)2+02+

2H2O==4Fe(OH)3

Fe(0H)3脫去