第4章氧化還原反應(yīng)和電化學(xué)

知識清單

知識點(diǎn)1氧化還原反應(yīng)

?一?反應(yīng)特征

是反應(yīng)前后有元素化合價發(fā)生變化的反應(yīng)。

失去電子，化臺價升高，被氧化

氧化劑+還原劑=還原產(chǎn)物+氧化產(chǎn)物

（有氧化性）（有還原性）（有還原性）（有氧化性）

I_______________________f

得到電子，化臺價降低，被還原

?二.反應(yīng)本質(zhì)

氧化還原的本質(zhì)：電子轉(zhuǎn)移;判斷依據(jù):有化合價的變化

氧化劑:將電子，化合價降低;具有氧化性;在反應(yīng)中被氧化;在反應(yīng)中的生成物叫還原產(chǎn)物；

還原劑：夫電子，化合價升高:具有還原性;在反應(yīng)中被氧化;在反應(yīng)中的生成物叫氧化產(chǎn)物:

電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目

AeI

M

S

2H,S+

【注意】：1箭頭由失電子的元素指向得電子的元素

2箭頭的方向已經(jīng)表示電子轉(zhuǎn)移的方向，所以“橋”上無需在標(biāo)得失，只需表明電子轉(zhuǎn)移的總數(shù)即

可。

?三、反應(yīng)規(guī)律

1.常見的氧化劑和還原劑

（1）氧化劑：0」，X2,KMnS,KEnO?,H/SCk22。2,HNO“Fe-HC1O,H2s（）K濃）

（2）還原劑：C,瓜H2S,FeSOi,Na2soCO,I

2.氧化性和還原性強(qiáng)弱的比較

（1）根據(jù)氧化還原反應(yīng)發(fā)生的規(guī)律來判斷：氧化還原反應(yīng)可用如下式子表示:

失電干.化合價升高.被我化

II

還原劑+氧化劑一氧化產(chǎn)物+還原產(chǎn)物

?________t

得電干，化合開降低.械工原

（還原性強(qiáng)）（氧化性強(qiáng)）（氧化性較弱）還原性較弱）

規(guī)律：反應(yīng)物中氧化劑的鈍化性強(qiáng)王生成物中氧化產(chǎn)物的氧化性，反應(yīng)物中還原劑的還原性強(qiáng)王生成

物中還原產(chǎn)物的還原性。

3.根據(jù)元素在周期表中位置判斷：

1）對同一周期金屬而言，從左到右其金屬活潑性依次減熨。如Na、Mg、Al金屬性依次減弱，其還

原性也依次減弱。

2）對同主族的金屬而言，從上到下其金屬活潑性依次增強(qiáng)。如Li、Na.K.Rb、Cs金屬活潑性依次

增強(qiáng)，其還原性也依次增強(qiáng)。

3）對同主族的非金屬而言，從上到下其非金屬活潑性依次減弱。如F、Cl、Br、I非金屬活潑性依

次減弱,其氧化性也依次減弱。

一般來說，越活潑的金屬，失電子氧化成金屬正離子越翌易，其陽離子得電子還原成金屬單質(zhì)越難,

氧化性越襄；反之，越不活潑的金屬,失電子氧化成金屬正離子越筵，其陽離子得電子還原成金屬單質(zhì)越

容易,氧化性越強(qiáng)。

K、Ca、Na、Mq、A1、Zn、Fe、Sn、Pb.（H）、Cu、Hq、Pt、A3

金屬的活動性逐漸減弱（還原性逐漸減弱）

K\Ca2\Na\Mg2\Al3\Zn3\Fe2\Sn2\Pb,（H"）、Cu2\Hg2\Ag*

氧化性逐漸增強(qiáng)

一般來說，越活潑的非金屬，得到電子還原成非金屬負(fù)離子越容易，其負(fù)離子失電子氧化成單質(zhì)越難,

還原性越弱。

FOCIBrISF~02-crBr-r

非金屬原子的氧化性減弱

非金屬陰離子的還原性增強(qiáng)4.根據(jù)原電池

和電解池的電極反應(yīng)

在原電池中，作幺極的金屬的還原性一般比作正極金屬的還原性理。

在電解過程中，氧化性越強(qiáng)的正離子優(yōu)先在陰極放電,還原性強(qiáng)的非金屬負(fù)離子優(yōu)先在陽極放電.

5.根據(jù)外界條件

濃度越大，相應(yīng)性質(zhì)強(qiáng)些。如：濃、稀硫酸，濃、稀硝酸的氧化性。

溫度高時，一般氧化性或還原性強(qiáng)些。如；硝酸鹽在高溫下是強(qiáng)氧化劑，KCIO3,KMnOi與濃鹽酸反應(yīng)制氯氣

不需要加熱，二氧化鋅和濃鹽酸需加熱才能反應(yīng)。

?般來說，氧化劑在酸性介質(zhì)中氧化性強(qiáng)些。如：酸性高錦酸鉀溶液是常用的強(qiáng)氧化劑。

6.根據(jù)被氧化或被還原的程度來判斷：

7.氧化還原反應(yīng)中的幾種守恒

守恒規(guī)律

(1)質(zhì)量守恒:即反應(yīng)前后各元素種類不變，各元素原子數(shù)目，種類，質(zhì)量不變。

(2)電荷守恒:有離子參加的氧化還原反應(yīng)中，反應(yīng)前后離子所帶電荷總數(shù)相等。

(3)化合價升降守恒:即化合價升高的總價數(shù)等于化合價降低的總價數(shù)。

⑷得失電子守恒:即氧化劑得到的電子總數(shù)等于還原劑失去的電子總數(shù)。

價態(tài)律

元素處于最高價態(tài)時，只有氧化性,但不一定具有強(qiáng)氧化性。

元素處于最低價態(tài)時，只有還原性,但不一定具有強(qiáng)還原性。

元素處于中間價態(tài)時，既有氧化性又有還原性，但主要呈現(xiàn)一種性質(zhì)，物質(zhì)含有多種元素，其性質(zhì)是這些

元素性質(zhì)的綜合體現(xiàn)。

應(yīng)用：判斷元素或物質(zhì)有無氧化性、還原性。

強(qiáng)弱律

較強(qiáng)氧化性的氧化劑跟較強(qiáng)還原性的還原劑反應(yīng)，生成較弱的還原產(chǎn)物和較弱氧化性的氧化產(chǎn)物。

應(yīng)用：(1)比較物質(zhì)問氧化性或還原性的強(qiáng)弱；

(2)在適宜條件下，用氧化性強(qiáng)的物質(zhì)制備氧化性弱的物質(zhì)或用還原性強(qiáng)的物質(zhì)制備還原性弱的物質(zhì)。

轉(zhuǎn)化律

(1)同種元素的相鄰價態(tài)之間不發(fā)生氧化還原反應(yīng)。如：實(shí)驗(yàn)室中S02氣體可用濃H2s04干燥。

(2)氧化還原反應(yīng)中，以元素相鄰價態(tài)間的轉(zhuǎn)化最容易，如H2S一般被氧化成單質(zhì)S,濃H2soi一般被還原成

S02o

(3)同種元素不同價態(tài)之間的氧化還原反應(yīng)，高價態(tài)和低價態(tài)相互反應(yīng)，變成它們的相鄰價態(tài)，此價態(tài)可

相同也可不相同，應(yīng)遵循“高價+低價一中間價”的規(guī)律，且價態(tài)的變化是“只靠攏，不相交”。最多剛

好重合。

?四、氧化還原反應(yīng)的配平

(一)氧化還原的配平

1.配平原則

由于在氧化還原反應(yīng)里存在著電子的轉(zhuǎn)移，因此元素的化合價必然有升有降，我們把化合價能升高的元素

或含該元素的物質(zhì)稱還原劑；反之稱為氧化劑。由氧化還原反應(yīng)的知識我們不難得出配平原貝!：還原劑失

電子總數(shù)二氧化劑得電子總數(shù),即還原劑(元素)化合價升高的總價數(shù)二氧,化劑(元素)化合價降低的總價

數(shù)。

2.氧化還原反應(yīng)方程式配平的一般方法與步驟

(1)一般方法：化合價升降法。

(2)步驟：標(biāo)變價、找變化、求總數(shù)、配系數(shù)。即

①標(biāo)出變化元素化合價的始態(tài)和終態(tài)：

C+HN03(濃)-*N02+CO,+IL0

分析：標(biāo)變價

0+5+4+4

C+HN0(濃)-t+cot+

3NO22H2O

②找變化：始態(tài)終態(tài)變化的總價數(shù)=變化X系數(shù)

0+5+4+4

C+HN6(濃)-N6t+CO,t+H，0

即:N元素化合價由+5到+4,變化的價數(shù)為(54)=1,C元素化合價由0到+4,變化的價數(shù)為(40)

=4[若為負(fù)價則用大數(shù)減小數(shù)(帶符號相加減)]

最小公倍數(shù)二4XI=4

注：假設(shè)以上變化均以正價表示，其中(ba)X(de)為最小公倍數(shù)。

③將上的系數(shù)，分別填在還原劑和氧化劑化學(xué)式的前面作為系數(shù);

④配系數(shù):用觀察法配平其它元素

c的系數(shù)為LHNOs的系數(shù)為j,用觀察法洛其它系數(shù)配平

⑤檢查配平后的方程式是否符合質(zhì)量守恒定律（離子方程式還要看是否符合電荷守恒）

經(jīng)檢查滿足質(zhì)量守恒定律,配平后的化學(xué)方程式為：

C+4HNQ,（濃）-4M）2t+CO2f+2H20

3.氧化還原反應(yīng)配平的特殊技巧

（1）逆向配平法

適用范圍：此法最適用于某些物質(zhì)（如硝酸、濃硫酸的反應(yīng)）部分參加氧化還原反應(yīng)的類型。

（2）整體總價法（零價法）

適用范圍：在氧化還原反應(yīng)中，一種反應(yīng)物中有兩種或兩種以上的元素化合價發(fā)生變化或幾種不同物質(zhì)中

的元素化合價經(jīng)變化后同存在于一種產(chǎn)物中。

技巧：對于FeCFeP等化合物來說，某些元素化合價難以確定，此時可將FeCFe,P中各元素視為零價。

零價法思想還是把FeGFeF等物質(zhì)視為一整價。

（3）歧化歸一法

適用范圍：同種元素之間的歧化反應(yīng)或歸一反應(yīng)。

技巧：同一物質(zhì)內(nèi)同一元素間發(fā)生氧化還原反應(yīng)稱為歧化反應(yīng)。配平時將該物質(zhì)分子式寫兩遍，一份作氧

化劑，一份作還原劑。接下來按配平一般氧化還原方程式配平原則配平，配平后只需將該物質(zhì)前兩個系數(shù)

相加就可以了。

（4）判斷未知物

適用范圍：在一個氧化還原反應(yīng)中缺少反應(yīng)物或生成物。

技巧：一般是把反應(yīng)物和生成物中的所有原了?進(jìn)行比較，通過觀察增加或減少了哪種元素:

①若增加的元素是除H、0以外的非金屬，未知物一般是相應(yīng)的竣；

②若增加的元素是金屬，未知物一般是相應(yīng)的堿；

③若反應(yīng)前后經(jīng)部分配平后發(fā)現(xiàn)兩邊氫、氧原子不平衡，則未知物是水。

（5）單質(zhì)后配法

適用范圍：反應(yīng)物或生成物中有單質(zhì)參加或單質(zhì)生成,對于單質(zhì)在反應(yīng)后的化學(xué)和物中價態(tài)不單一的情況

更適用技巧：把游離態(tài)的那種元素放在最后來配。

（6）待定系數(shù)法（原子個數(shù)守恒法）

適用范圍：待定系數(shù)法對于某些反應(yīng)后元素去向比較唯一（比如Na元素只在一種生成物NaOH中存在）的

方程式比較得心應(yīng)手，但是如果元素的去向不唯一（比如Ma元素在生成物NaOH、NaCOs中都存在），則用

此法配平時就顯得比較麻煩。

技巧：即方程式中將某些物質(zhì)的系數(shù)設(shè)為未知數(shù)，然后由未知數(shù)暫時配平方程式，最后根據(jù)某種原子在反

應(yīng)前后數(shù)量守恒列方程或方程組，解出這些未知數(shù)的關(guān)系，通過未知數(shù)之間的關(guān)系來配平方程式。

知識點(diǎn)2原電池和化學(xué)電源

?一、原電池的工作原理

1.原電池的概念和實(shí)質(zhì)：

（1）概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

（2）實(shí)質(zhì)：利用能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

2.原電池的工作原理

能量變化化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能

組合情況①②③④

兩個電極負(fù)極較活潑金屬金屬金屬石墨或Pt

形成

正極較不活潑金屬金屬氧化物石墨或Pt石墨或Pt

條件

電解質(zhì)溶液/熔液、固體可與負(fù)極（正、負(fù)）反應(yīng)，乜可不參與反應(yīng)

形成閉合回路電極上有自發(fā)的銃化還原反應(yīng)發(fā)生

e?沿導(dǎo)線I要遞，打電流產(chǎn)生

乳化反應(yīng)|（還原反應(yīng)

類型負(fù)極I-原電池麗

Zn-2c=Zn“Jff12n'+2c=ILf

電價質(zhì)溶液~L.

陰不能傳詠?w

微粒①外電路電子從負(fù)極流向正極

流向②內(nèi)電路溶液中陽離子移向正極，阻離子移向負(fù)極

①電子：負(fù)極導(dǎo)線i正極②電流：正極導(dǎo)線-?負(fù)

電子與電流流向溶液中無電子通過

極

①兩個半電池：用鹽橋連通，半電池由電極材料、電解質(zhì)溶液兩部分構(gòu)成

②鹽橋組成：含有飽和的KC1或KNO：i溶液與瓊脂制成的凍膠

溫馨雙液電池

③鹽橋作用：連接內(nèi)電路，形成閉合回路；平衡電荷，使原電池產(chǎn)生持續(xù)電流

提醒

④鹽橋中離子移向：陰離子移向負(fù)極,陽離子移向正極

離子遷移①單液電池：只有一極上有離子遷移；②雙液電池：兩極均有離子遷移

原電池工作原理示意圖:

3.原電池形成的條件：

（1）閉合回路。

（2）兩極有電勢差一一兩個活性不同的電極，相對較活潑的金屬作

（3）電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。

（4）自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。

4.正負(fù)極的判斷方法

（1）電極反應(yīng)：負(fù)極一氧化反應(yīng),正極一還原反應(yīng)

（2）電子或電流的流向：電子：負(fù)極，正極：電流：正極f負(fù)極

（3）離子流向：陽離子正極,陰離子一"極；

5.電極反應(yīng)式的書寫

正極：找出氧化劑及還原產(chǎn)物，寫出“氧化劑+〃e-=還原產(chǎn)物”

《、地質(zhì)，標(biāo)豆醫(yī)1

負(fù)極：找出還原劑及氧化產(chǎn)物，寫出“還原劑一〃。一=氧化產(chǎn)物”

注意開始生成的氧化產(chǎn)物、還原產(chǎn)物在溶液中能否存在，如堿性溶液中『要結(jié)合0H

量環(huán)境』…題守.境

一生成比0。由電荷守恒確定要添加的離子，再據(jù)質(zhì)量守恒，配平其他微粒個數(shù)。

懣箕加2一驗(yàn)，螭J將正，負(fù)析電極反應(yīng)式相加，與總反應(yīng)式對照驗(yàn)證V

①首先寫出較簡單的電極反應(yīng)式。

復(fù)雜電極反應(yīng)式的

②復(fù)雜電極反應(yīng)式=總反應(yīng)式一簡單電極反應(yīng)式。

書寫

③注意電子守恒。

①共存原則：因?yàn)槲镔|(zhì)得失電子后在不同介質(zhì)中的存在形式不同，所以電極反應(yīng)式

的書寫必須考慮介質(zhì)環(huán)境。堿性溶液中不可能存在CO?,也不可能有參加反應(yīng)；

當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時，不可能有0廠參加反應(yīng)。

②得氧失氧原則：得氧時，在反應(yīng)物中加出0（電解質(zhì)為酸性時）或0H-（電解質(zhì)為

書寫三個原則

堿性或中性時）；失氧時，在反應(yīng)物中加HQ（電解質(zhì)為堿性或中性時）或?。?/p>

解質(zhì)為酸性時）。

③中性吸氧反應(yīng)成堿原則：在中性電解質(zhì)溶液中，通過金屬吸氧所建立起來的原電

池反應(yīng)，其反應(yīng)的最后產(chǎn)物是堿。

6.常見原電池電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式的書寫

①Fe|稀HC1|C

正極：2H+2e=H2t

負(fù)極：Fe—2e-=Fe2*

24

總反應(yīng):Fe+2H=H21+Fe

②MgI稀硫酸ICu

正極：2H.+2e=乩t負(fù)極：Mg—2e-=Mg2'

總反應(yīng)：Mg+2H=H2f+Mg”

③2n|AgNO3溶液|Pt

正極：Ag』e一二Ag負(fù)極：Zn-2e~=Zn2'

總反應(yīng)：Zn+2Ag'=2Ag+Zn2*

@Cu|FeCk溶液IPt

正極：Fe3t+e-=F/負(fù)極：Cu—2e-=Cu21

總反應(yīng)：Cu+2Fe*=2Fe2++Cu2+

⑤MgINaOH溶液|Cu

--

正極：O，+4e+2H2O=4OH負(fù)極：Mg—2e+20H=Mg(OH)2

總反應(yīng)：2Mg+”+2H2(>2Mg(0H)2

?FeIKC1溶液|Cu

正極：O,+4e+2H,O=4OH-負(fù)極：Fe—2e-=Fe*

總反應(yīng):2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

⑦AlINaOH溶液Mg

----

正極：2e+2H2O=H2t+20H-負(fù)極：Al—3e+40H=A102+2H20

總反應(yīng)：2A1+20H-+2H2O2AIO2+3H21

⑧Cu|濃HNO/Fe

正極：2H+N0J+e—=HzO+NO"負(fù)極：Cu—2e-=Cu2*

2

總反應(yīng)：CU+4H^2NO3-=CU*+2H2O+2NO2t

?二、原電池的應(yīng)用

加快化學(xué)反應(yīng)實(shí)驗(yàn)室制取H時,稀H2s0」中滴入幾滴CuSOi溶液,從而加快了比的逸出

速率

匕較金屬的活通常溶解（或質(zhì)量減輕）的為負(fù)極，質(zhì)量增加（或產(chǎn)生氣泡）的為正

潑性極，據(jù)負(fù)極活潑性,正極活潑性，可得出結(jié)論

將需要保護(hù)的金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。例如，要保護(hù)一個鐵

用于金屬的防

質(zhì)的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導(dǎo)線將其與一塊鋅塊相連，使鋅作原

護(hù)

電池的負(fù)極

①首先將氧化還原反應(yīng)分成兩個半反應(yīng)。

②根據(jù)原電池反應(yīng)的特點(diǎn)，結(jié)合兩個半反應(yīng)找出正、負(fù)吸材料和電解質(zhì)溶液。

設(shè)

在原電池中，選擇還原性較強(qiáng)的物質(zhì)作為靈極：氧化性較強(qiáng)的物質(zhì)

計電極材料

作為止極。并且，原電池的電極必須導(dǎo)電，電池中的負(fù)極不一定能

制的選擇

夠與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。

作

電解質(zhì)溶液一般要能夠與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的

化

其他物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)（如空氣中的氧氣）。但如果兩個半反應(yīng)

學(xué)

電解質(zhì)溶分別在兩個容器中進(jìn)行（中間連接鹽橋），則左右兩個容器中的電解

電

液的選擇質(zhì)溶液應(yīng)選擇含有與電極材料相同的陽離子。如在銅一鋅一硫酸

源

構(gòu)成的原電池中，負(fù)極金屬鋅浸泡在含有Zr/+的電解質(zhì)溶液中，

而正極銅浸泡在含有Cu2T的溶液中。

?三、常見的化學(xué)電源及工作原理

1.分類

分類主要特點(diǎn)實(shí)例

不能再充電再生普通鋅鎰電池、堿性鋅錦目池、銀鋅電

一次電池

池

二次電池可充電再生，多次循環(huán)使用鉛蓄電池、鋰電池

氧化劑和還原劑從外界輸入，連續(xù)不斷的提供電

燃料電池氫氧燃料電池等

能，能量利用率高

2.常見的一次電池

一次電池的電解質(zhì)溶液制成膠狀，不流動，也叫做干電池。一次電池不能充電，不能反復(fù)使用。堿性鋅錦

電池與銀鋅電池比較

減正極材料負(fù)極材料電解質(zhì)

構(gòu)造

性MnO?Zn主要是KOH溶液

鋅總反應(yīng)方Zn+2MnO2+2H20=Zn(OH;2+2MnOOH

鎘程式

電電極反應(yīng)正極：2MnO?+2乩0+2e-=2出】0(淚+2()1「

法式負(fù)極：Zn+201r—2e-=Zn(OH)2

銀正極負(fù)極電解質(zhì)

構(gòu)造

鋅Ag2。ZnKOH溶液

鈕

總反應(yīng)方Ag20+Zn=ZnO+2Ag

扣程式

電電極反應(yīng)正極:Ag2（）+H20+2。一=2Ag+20I「

池式負(fù)極:Zn+20IT—2屋=ZnO+HQ

3.二次電池（可充電電池）

（1）可充電電池原理示意圖

正

極

放電

充電時，原電池負(fù)極與外接電源負(fù)極相連，原電池正極與外接電源正極相連，記作：“正接正，負(fù)接負(fù)”。

（2）可充電電池有充電和放電詼個過程，放電時是原電池反應(yīng)，充電時是電解池反應(yīng)。充電、放電不是

可逆反應(yīng)。

（3）放電時的負(fù)極反應(yīng)和充電時的陰極反應(yīng)相反，放電時的正極反應(yīng)和充電時的陽極反應(yīng)相反。將負(fù)

（正）極反應(yīng)式變換方向并將電子移項(xiàng)即可得出陰（陽）極反應(yīng)式。

舉例：鉛酸蓄電池

鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠和透明塑料制成長方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2,

負(fù)極是海棉狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開。放電時起原電池的作

醒為相反的兩個過程

4.燃料電池

(1)

特點(diǎn)連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。電能轉(zhuǎn)化率超過80%

反應(yīng)原理燃料電池反應(yīng)原理類似于燃料的燃燒

正極是

為可燃物，如上、、CO、NH：,、N為、水煤氣（CO和乩）、煌類（如CH）及其衍生物如醇類

負(fù)極

（如CU0H）、醛類（如CH30cH3）等

常有四種類型：酸性條件、堿性條件、固體電解質(zhì)（可傳導(dǎo)。2一）、熔融碳酸鹽，不同電

電解質(zhì)

解質(zhì)會對總反應(yīng)式、電極反應(yīng)式有影響

應(yīng)先寫出正極反應(yīng)式，再將總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式就得負(fù)極反應(yīng)式

書寫

整個過程須考慮一個重要的細(xì)節(jié)一一電池工件的環(huán)境（如酸性電池、堿性電池、熔融氧

電極反應(yīng)式

化物電池、熔融碳酸鹽電池、熔融硝酸鹽電池等）

解題模板

①要注意介質(zhì)是什么，是電解質(zhì)溶液還是熔融鹽或氧化物。

解答燃料電池題②通入負(fù)極的物質(zhì)為燃料，通入正極的物質(zhì)為氧化劑。

目的幾個關(guān)鍵點(diǎn)③通過介質(zhì)中離子的移動方向，可判斷電池的正、負(fù)極，同時分析該離子參與靠近一極

的電極反應(yīng)。

（2）種類

①氫氧燃料電池

電解質(zhì)酸性中性堿性

+

負(fù)極反應(yīng)H22e=2HH22e=2FfH22e+20H=2H20

正極反應(yīng)O2+4e+4H'=2H2()O2+4e+2H2O=4OHO2+4e+2H..O=4OH

總反應(yīng)2H2+O2-2H2O

②甲烷燃料電池

目解質(zhì)H2soiKOH

負(fù)極反應(yīng)CH-e+2H2CCO2+8H'CH」8e+100H=C(V+7H20

正極反應(yīng)02+4e+4H'=2Ha02+4e+2H20=40H

總反應(yīng)CH>+202=C02+2H20CHt+202+20H=CO；r+3H20

③甲醇燃料電池

電解質(zhì)H2SO.KOH

2

負(fù)極反應(yīng)CHQH6e+HQ=C02+6H'CH30H6e+80H=C03+6H20

正極反應(yīng)O2+4e+4H=2H.O02+4e+2H20=40H

總反應(yīng)2CH；5OH+3O2=2CO2+4H,O2cH：QH+302+40H=2C(V+6Ha

④辛烷燃料電池

電解質(zhì)H2soiKOH

+2

負(fù)極反應(yīng)C8H,850e-+16H20=8C02+50HC8HI850e~+6GOH-=8C03+42H20

正極反應(yīng)O2+4e+4H'=2H2O02+4e+2H20=40H

總反應(yīng)2CxH>?+250+320H-=16C02+34H0

2CBH1S+2502=16C02+18H20232

⑤乙醇燃料電池

旦解質(zhì)H2soiKOH

-2

負(fù)極反應(yīng)CM()12e—+31Ho=2C(V121。C2H6012e+160ir=2C03+l1II2O

正極反應(yīng)O2+4e4-4H=2H2O02+4e+2H20=40H

總反應(yīng)C2H60+302=2C02+3H20C2HQ+3O2+4OH-=2C(V+5。。

⑥熔融鹽電池

例如：用Li￡Q,和NaEO：,的熔融鹽混合物作電解質(zhì)的燃料電池，CO為燃料，空氣與CO?的混合氣為助燃?xì)?

制得在650C下工作的燃料電池，在工作過程中，電解質(zhì)熔融鹽的組成、濃度不變

電極反應(yīng)式：負(fù)極：2C0+2co落1=式（）2正極：02+2C（V4e=2C032總反應(yīng)：2C0+02=2C0?

（3）燃料電池中常見正極反應(yīng)式的書寫

①在酸性溶液中：Oz+4e+4H=21伙）

②在堿性或中性溶液中：（｝+4e+2H2（）-4OH

③在熔融碳酸鹽中：5+20）-,+4e=2C（V

④在可傳導(dǎo)爐的晶體電解質(zhì)中（例如：摻雜（Y。）氧化鋁的（ZrOj氧化錯晶體）：。一+le二20二

5.鋰電池的類型

鋰電池裝置圖說明

放電時：

LiCOz電池

鋰極為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：

4Li+3C0,-==2LiC03+CLi-e-=Li+

充電2

鉞基電極為正極，正極反應(yīng)式：

（隔膜只允許Li+通過，向正極移動）

3C0、+4Li++4e.=2Li2C0、+C

公_______

LiFePO.C電池I放電時：

/A-/

LLC\,ILii-*F午M為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：

LiiFcPOi+LiGLiFcP0,+6CS

充電Li晨一肥一=6C+凡i「

Mo?o

I0^0

（隔膜只允許Li.通過，向正極移動，o°o

bN為正極，正極反應(yīng)式：

7

LiG中C元素為。價）+-

Li1-,FeP0J4-ALi+^e=LiFeP0l

放電時：

全固態(tài)鋰硫電池

電極b是負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：

電1用電器It:8極b

i6Li+AS-==8LiS.（2^^8）Li—e-=Li+

82t%4F

充電J岡、LiS、21

電極a是正極，正極反應(yīng)式（第一

（Li+移向電極a）,電極a摻有石墨

電解質(zhì)

IHz步）：

烯，可增強(qiáng)電極導(dǎo)電性I

8+2c-+2Li+=LiS

放電時：

LiCoO2c電池

Li—CoO二+LiC丹~LiC0O2+6CN為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：

充電LiG—xe-=6C十瓶廣

（放電過程中，Li+從負(fù)極脫出，嵌入M為正極，正極反應(yīng)式：

正極）

Li】—CoOz+Ati+肥一=LiCo02

放電時：

_2__A為負(fù)極，負(fù)極反應(yīng)式：Li—e-=Li

鋰空氣電池*_

------

/較電電煤對、

4Li+O+2HO-===4LiOHjB為正極，正極反應(yīng)式：

22充電解解—空氣

1液液6588/

0、+46一+2HQ=40H一

（Li+移向B極）ab（XXXJOQ

（電解液a不能是水溶液：因?yàn)榻饘?/p>

回收收OH

鋰可與水反應(yīng)）

知識點(diǎn)3電解池

?一、電解原理

1.電解：使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而在陽極、陰極引起氧化還原反應(yīng)的過程。

2.電解池的定義和構(gòu)成

（1）定義：電解池是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

（2）電解池的構(gòu)成條件。

①有外接直流電源。

②有與電源相連的兩個電極。其中與電源正極相連的叫陽極,與電源負(fù)極相連的叫陽極。

③電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)。

④形成閉合回路。

3.電解池的工作原理

還原氧化

反應(yīng)反應(yīng)

（1）電極名稱及電極反應(yīng)式（以惰性電極電解CuCk溶液為例）。

（2）電子和離子移動方向。

電子：從電源負(fù)極流向電解池的同極，從電解池的陽極流向電源的正極。

離子：陽離子移向電解池的陰極；陰離子移向電解池的陽極。

（3）電極的放電順序

①常見陽極的放電順序：活性電極>S'>I>Br>Cl>OS>含氧酸根>F

②常見陽離子放電順序：金屬活動性順序的倒序

A">Hg">Fe">CiT>FT（酸）>Pb">Fe">ZrT>H'（水）>A產(chǎn)

Mg。>Na'>Ca?->K'

4.電解規(guī)律

（1）電解池中的陰、陽極判斷

判斷方與電源連接方電子流動方向離子移動方向反應(yīng)類型電極現(xiàn)象

法式

陽極與電源正極相電子流出陰離子移向氧化反應(yīng)溶解或產(chǎn)生有色氣體

連

陰極與電源也極相電子流△陽離子移向還原反應(yīng)析出金屬或產(chǎn)生氫氣

連

（2）四種電解類型的規(guī)律

情性

陽K*Cd*Na*Mg'/W||Zn2*Fe2*CW「電極

________________

離H,。電息的H,放電金屬陽離子放耳電解

:

子金屈陽離子不放電為。電離的H*不M電解

質(zhì)溶

液的

四種

陰

STFBr-CT0W||四-NO；F類型

離汪鬻看器電落理解雅號放電

子

5.常見的電解池類型

溶液復(fù)

被電

物質(zhì)代表陰極陽極濃度變原電解

解電解方程式pH

類別物產(chǎn)物產(chǎn)物化加入物類型

物質(zhì)

質(zhì)

含氧酸

H2soill2OH2o2變大減小

可溶性

NaOHH2OHgOg變大增大

堿

2Hf電解

活潑金水

+0U水型

JR

Na2soiH2OIL。2變大不變

含氧酸

鹽

21ICl^^fLt

無氧酸HC1HC1比C12變小變大HC1

+C12t

不活潑電解

自身型

金屬2CuCl普為u加CuCL

—

CuCl2CuCLCuCL

無氧酸f+C+t固體

鹽

活潑金

廠+

2C通入

NaClNaCl濃放氫

JRCl2通電

NaClH2我HC1氣

無氧酸2H?0=20H一度減小生堿型

H20NaOH

住

鹽+C12t+H2t

不活潑CU(NO)

2Cu"+J2

金屬CU(NO)濃度減放氧

32通電

Cu蚓2Cu魚變小加CuO

2H20-2CU

含氧酸H2O小生酸型

+0"+4H+

&有HNO..

生成

【得分技巧】L分析電解過程的思維程序

①首先判斷陰、陽極：分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極

②再分析電解質(zhì)水溶液的組成；找全離子并分陰、陽兩組（不要忘記水溶液中的H，和0H）

然后確定放電離子或物質(zhì)：排出陰、陽離子在兩極的放電順序，確定優(yōu)先放電的粒子。

③陰極：Ag+>Fc3+>Cu2+>H+（?）>Fe2+>Zn2+>H+（7K）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K4-

陽極：活潑電極〉片->1->［什—>。一：>（）曠>最高價含氧酸根離子

?寫出電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式：判斷電極產(chǎn)物，注意溶液的酸堿性、產(chǎn)物的溶解性

⑤解答問題：如有關(guān)離子濃度、pH、電極產(chǎn)物量的變化、溶液的復(fù)原

①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液（或熔融電解質(zhì)）中的陽離子放電。

注②最常用、最重要的放電順序是：陽極，Cr>OH-；陰極：Ag+>Cu2+>H\

意③電解水溶液時，C?A1"不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、

Mg、Al等金屬。

2.電極反應(yīng)式書寫

一看電源定陰陽極接電源正極為_____陽極，接電源負(fù)極為______陰極

二看電極材料定電極反應(yīng)損失恒極（C、Pt除外），保護(hù)陽極

三看離子放電能力定陰陽極易放電的陽離子在陰極上發(fā)生還原反應(yīng),陰極本身不發(fā)生氧

產(chǎn)物化還原反應(yīng)

①活性電極（指金屬活動順序表Ag及Ag以前的金屬）：則電極材料失電子；

溫馨提醒②惰性電極：通常為Pt、Au、石墨；③離子的放電順序往往還與溶液的酸堿

性、溫度、離子的濃度等有關(guān)。

3.原電池與電解池的區(qū)別與聯(lián)系

原電池電解池電鍍池

裝置見課本見課本見課本

化學(xué)能一電能電能一化學(xué)能

能量轉(zhuǎn)換

（兩極分別發(fā)生氧化還原反應(yīng)，（在電流作用下兩極分別發(fā)生氧化還原反

（實(shí)質(zhì)）

產(chǎn)生電流）應(yīng)）

正極負(fù)極

較活潑金屬較不活潑金屬陰極：接電源負(fù)極陰極：鍍件

電極

Pt/CPt/C陽極：接電源正極陽極：鍍層金屬

金屬氧化物金屬

和負(fù)極可反應(yīng)，也可不反應(yīng)無特殊要求電解液須含有繳層金屬

電解液

離子

兩極、一液、i反應(yīng)（自發(fā)）直流電源、兩極一直流電源、兩極一液

構(gòu)成條件

液

離子遷移陽離子一左極陰離子一一負(fù)極陽離子一陰極陰離子一陽極

電源加極電源正極

電子流向原電池（一）*^原電池（十）e-e-

陰極?陽黑子陰離子.陽極

?二、電解原理的應(yīng)用

一、氯堿工業(yè)

1.概念

用電解飽和氯化鈉溶液的方法來制取氫氧化鈉、氫氣和氯氣，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)

品的工業(yè)，稱為氯堿工業(yè)。

2.原理

（1）陽極反應(yīng)：2c「一2e-=ClJ（氧化反應(yīng)）

（2）陰極反應(yīng)：2H20+2e=H2f+20聯(lián)（還原反應(yīng)）

（3）總反應(yīng)

①化學(xué)方程式：2NaCl+2Il2O^^2NaOI【+II："+C12f

②離子方程式：2c廠+2H2里匿201「+比f+C12t

3.現(xiàn)象及檢驗(yàn)

陰極：有無色、無味氣泡產(chǎn)生,滴加酚酸一一變且

陽極：有黃綠色、刺激性氣味的氣體產(chǎn)生,使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變」

4.陽離子交換膜的作用

（1）將電解池隔成陽極室和陰極室，只允許陽離子通過,而阻止陰離子和氣體通過

（2）既能防止陰極產(chǎn)生的也和陽極產(chǎn)生的旦而引起爆炸，又能避免Ck和NaOH作用牛.成NaClO而

影峋燒堿的質(zhì)量

二、電鍍和電解精煉銅

電鍍（Fe表面鍍Cu）電解精煉銅

電極材料鍍層金屬銅粗銅（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質(zhì)）