關(guān)于電化學(xué)的高考化學(xué)知識點歸納
一、原電池的原理
1.構(gòu)成原電池的四個條件(以銅鋅原電池為例)
①活撥性不同的兩個電極 ②電解質(zhì)溶液 ③自發(fā)的氧化還原反應(yīng) ④形成閉合回路
2.原電池正負極的確定
、倩顡苄暂^強的金屬作負極,活撥性弱的金屬或非金屬作正極。
、谪摌O發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)
③外電路由金屬等導(dǎo)電。在外電路中電子由負極流入正極
、軆(nèi)電路由電解液導(dǎo)電。在內(nèi)電路中陽離子移向正極,陰離子會移向負極區(qū)。
Cu-Zn原電池:負極: Zn-2e=Zn2+ 正極:2H+ +2e=H2↑ 總反應(yīng):Zn +2H+=Zn2+ +H2↑
氫氧燃料電池,分別以O(shè)H和H2SO4作電解質(zhì)的電極反應(yīng)如下:
堿作電解質(zhì):負極:H2—2e-+2OH-=2 H2O 正極:O2+4e-+2 H2O=4OH-
酸作電解質(zhì):負極:H2—2e-=2H+ 正極:O2+4e-+4H+=2 H2O
總反應(yīng)都是:2H2+ O2=2 H2O
二、電解池的原理
1.構(gòu)成電解池的四個條件(以NaCl的電解為例)
、贅(gòu)成閉合回路 ②電解質(zhì)溶液 ③兩個電極 ④直流電源
2.電解池陰陽極的確定
、倥c電源負極相連的一極為陰極,與電源正極相連的一極為陽極
、陔娮佑呻娫簇摌O→ 導(dǎo)線→ 電解池的陰極→ 電解液中的(被還原),電解池中陰離子(被氧化)→ 電解池的陽極→導(dǎo)線→電源正極
、坳栯x子向負極移動;陰離子向陽極移動
、荜帢O上發(fā)生陽離子得電子的.還原反應(yīng),陽極上發(fā)生陰離子失電子的氧化反應(yīng)。
注意:在惰性電極上,各種離子的放電順序
三.原電池與電解池的比較
原電池電解池
。1)定義化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置
。2)形成條件合適的電極、合適的電解質(zhì)溶液、形成回路電極、電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))、外接電源、形成回路
。3)電極名稱負極正極陽極陰極
。4)反應(yīng)類型氧化還原氧化還原
(5)外電路電子流向負極流出、正極流入陽極流出、陰極流入
四、在惰性電極上,各種離子的放電順序:
1、放電順序:
如果陽極是惰性電極(Pt、Au、石墨),則應(yīng)是電解質(zhì)溶液中的離子放電,應(yīng)根據(jù)離子的放電順序進行書寫書寫電極反應(yīng)式。
陰極發(fā)生還原反應(yīng),陽離子得到電子被還原的順序為:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸電離出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水電離出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>+。
陽極(惰性電極)發(fā)生氧化反應(yīng),陰離子失去電子被氧化的順序為:S2->SO32->I->Br ->Cl->OH->水電離的OH->含氧酸根離子>F-。
。ㄗⅲ涸谒芤褐蠥l3+、Mg2+、Na+、Ca2+、+這些活潑金屬陽離子不被還原,這些活潑金屬的冶煉往往采用電解無水熔融態(tài)鹽或氧化物而制得)。
2、電解時溶液pH值的變化規(guī)律
電解質(zhì)溶液在電解過程中,有時溶液pH值會發(fā)生變化。判斷電解質(zhì)溶液的pH值變化,有時可以從電解產(chǎn)物上去看。
、偃綦娊鈺r陰極上產(chǎn)生H2,陽極上無O2產(chǎn)生,電解后溶液pH值增大;
②若陰極上無H2,陽極上產(chǎn)生O2,則電解后溶液pH值減;
③若陰極上有,陽極上有,且V O2=2 V H2,則有三種情況:a 如果原溶液為中性溶液,則電解后pH值不變;b 如果原溶液是酸溶液,則pH值變小;c 如果原溶液為堿溶液,則pH值變大;
、苋絷帢O上無H2,陽極上無O2產(chǎn)生,電解后溶液的pH可能也會發(fā)生變化。如電解CuCl2溶 液(CuCl2溶液由于Cu2+水解顯酸性),一旦CuCl2全部電解完,pH值會變大,成中性溶液。
3、進行有關(guān)電化學(xué)計算,如計算電極析出產(chǎn)物的質(zhì)量或質(zhì)量比,溶液pH值或推斷金屬原子量等時,一定要緊緊抓住陰陽極或正負極等電極反應(yīng)中得失電子數(shù)相等這一規(guī)律。
五、電解原理的應(yīng)用
(1)制取物質(zhì):例如用電解飽和食鹽水溶液可制取氫氣、氯氣和燒堿。
。2)電鍍:應(yīng)用電解原理,在某些金屬表面鍍上一薄層其它金屬或合金的過程。電鍍時,鍍件作陰極,鍍層金屬作陽極,選擇含有鍍層金屬陽離子的鹽溶液為電解質(zhì)溶液。電鍍過程中該金屬陽離子濃度不變。
。3)精煉銅:以精銅作陰極,粗銅作陽極,以硫酸銅為電解質(zhì)溶液,陽極粗銅溶解,陰極析出銅,溶液中Cu2+濃度減小
(4)電冶活潑金屬:電解熔融狀態(tài)的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金屬單質(zhì)。
六、電解舉例
。1)電解質(zhì)本身:陽離子和陰離子放電能力均強于水電離出H+和OH -。如無氧酸和不活潑金屬的無氧酸鹽。
①HCl(aq):陽極(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 陰極(H+) 2H++2e-=H2↑
總方程式 2HCl H2↑+Cl2↑
、贑uCl2(aq):陽極(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 陰極(Cu2+>H+) Cu2++2e-=Cu
總方程式 CuCl2 Cu+Cl2↑
。2)電解水:陽離子和陰離子放電能力均弱于水電離出H+和OH -。如含氧酸、強堿、活潑金屬的含氧酸鹽。
①H2SO4(aq):陽極(SO42-<OH-= 4OH――4e-=2H2O+O2↑ 陰極(H+) 2H++2e-=H2↑
總方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
、贜aOH(aq):陽極(OH-)4OH――4e-=2H2O+O2↑ 陰極:(Na+<H+= 2H++2e-=H2↑
總方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
、跱a2SO4(aq):陽極(SO42-<OH-= 4OH――4e-=2H2O+O2↑陰極:(Na+<H+=2H++2e-=H2↑
總方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
。3)電解水和電解質(zhì):陽離子放電能力強于水電離出H+,陰離子放電能力弱于水電離出OH-,如活潑金屬的無氧酸鹽;陽離子放電能力弱于水電離出H+,陰離子放電能力強于水電離出OH -,如不活潑金屬的含氧酸鹽。
、貼aCl(aq):陽極(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 陰極:(Na+<H+= 2H++2e-=H2↑
總方程式 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
、贑uSO4(aq):陽極(SO42-<OH-=4OH――4e-=2H2O+O2↑ 陰極(Cu2+>H+) Cu2++2e-=Cu
總方程式 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑
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