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第四章 电化学根底

第一节 原电池

原电池:

 1、概念:     化学能转化为电能的设备叫做原电池_______

 2、组成条件:①两个生动性不同的电极② 电解质溶液③ 电极用导线相连并刺进电解液构成闭合回路

3、电子流向:外电路:  负  极——导线——  正  极

             内电路:盐桥中 阴  离子移向负极的电解质溶液,盐桥中 阳  离子移向正极的电解质溶液。

  4、电极反响:以锌铜原电池为例:

负极:    氧化   反响:      Zn-2e=Zn2+              (较生动金属)

正极:    恢复   反响:         2H++2e机油=H2↑            (较不生动金属)

总反响式: Zn+2H+=Zn2++H2↑ 

  5、正、负极的判别:

(1)从电极材料:一般较生动金属为负极;或金属为负极,非金属为正极。

(2)从电子的活动方向 负极流入正极

(3)从电流方向 正极流入负极   

(4)根据电解质溶液内离子的移动方向  阳离子流向正极,阴离子流向负极

(5)根据试验现象①__溶解的一极为负极__②  增重或有气泡一极为正极

第二节  化学电池

1、电池的分类:化学电池、太阳能电池、原子能电池

2、化学电池:借助于化学能直接转变为电能的设备

3、化学电池的分类:     一次电池    、   二次电池     、    燃料电池    

一、一次电池

 1、常见一次电池:碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等

二、二次电池

  1、二次电池:放电后能够再充电使活性物质取得再生,能够屡次重复使用,又名充电电池或蓄电池。

2、电极反响:铅蓄电池

 放电:负极(铅): Pb+-2e- =PbSO4↓ 

正极(氧化铅): PbO2+4H+++2e- =PbSO4↓+2H2O 

充电:阴极:     PbSO4+2H2O-2e- =PbO2+4H++

阳极:   &nbs孩次元p; PbSO4+2e- =Pb+   

两式能够写成rm一个可逆反响:  PbO2+Pb+2H2SO4        2PbSO4↓+2H2O           

3、现在已开发出新式蓄电池:银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池

三、燃料电池

   1、燃料电池: 是使燃料与氧化夏夕颜欧爵剂反响直接发作电流的一种原电池

   2、电极反响:一般燃料电池发作的电化学反响的终究产品与焚烧产品相同,可根据焚烧反响写出总的电池反响,但不注明反响的条件。,负极发作氧化反响,正极发作恢复反响,不过要留意一般电解质溶液要参加电极反响。以氢氧燃料电池为例,铂为正、负极,介质分为酸性、碱性和中性。当电解质溶液呈酸性时: 负极:2H2-欢欢文娱时空4e-   =4H+     正极:O2+4 e- 4H+ =2H2O

当电解质溶液呈碱性时: 负极:  2H2+4OH--4e-=4H2O   正极:O2+2H2O+4 e-=4OH-

另一种燃料电池是用金属铂片刺进KOH溶液作电极,又在南北极上别离通甲烷(燃料)和氧气(氧化剂)。电极反响式为:

负极:CH4+10OH--8e- = +7H2O;

正极:4H2O+2O庞晓杰,期末必看——高中化学选修四常识点总结(第四章),书本2+8e- =8OH-。

电池总反响式为:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

3、燃料电池的长处:能量转换率高、抛弃物少、运转噪音低


四、抛弃电池的处理:收回使用

第三节  电解池

一、电解原理

1、电解池:  把电能转化为化学能的设备   也叫电解槽

   2、电解:电流(外加直流电)经过电解质溶液而在阴阳南北极引起氧化恢复反响(被迫的不是自发的)的进程

   3、放电:当离子抵达电极时,失掉或取得电子,发作氧化恢复反响的进程

   4、电子流向:

(电源)负极—(电解池)阴极—(离子定向运动)电解质溶液—(电解池)阳极—(电源)正极

   5、电极称号及反响:

      阳极:与直流电源的    正极 相连的电极,发作 氧化  反响

      阴极:与直流电源的    负极  相连九九的电极,发作  恢复  反响

  6、电解CuCl2溶液的电极反响:

阳极:     2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)

阴极:     Cu2++2e-=Cu(恢复)

总反响式:    CuCl2 =Cu+Cl2 ↑    

   7、电解实质:电解质溶液的导电进程,便是电解质溶液的电解进程

☆规则总结:电解反响离子方程式书写:

放电次序:

阳离子放电次序

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+庞晓杰,期末必看——高中化学选修四常识点总结(第四章),书本>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

 阴离子的放电次序

是慵懒电极时:S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)

是活性电极时:电极自身溶解放电

留意先要看电极材料,是慵懒电极仍是活性电极,若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属,则阳极反响为电极材料失掉电子,变成离子进入溶液;若为慵懒材料,则根据阴阳离子的放电次序,根据阳氧阴还的规则来书写电极反响式。

 

 

          电解质水溶液点解产品的规则

类型

电极反响特色

实例

电解目标

电解质浓度

pH

电解质溶液恢复

分化电解质型

 电解质电离出的阴庞晓杰,期末必看——高中化学选修四常识点总结(第四章),书本阳离子别离在南北极放电

HCl

 电解质

 减小

 增大

 HCl     

CuCl2

---

 CuCl2

放H2生成碱型

阴极:水放H2生碱

阳极:电解质阴离子放电

NaCl

 

电解常艳质和水

 

 

生成新电解质

 

 

增大

 HCl

放氧生酸型

阴极:电解质阳离子放电

阳极:水放O2生酸

 

CuSO4

电解质和水

生成新电解质

 

 

减小

 

氧化铜

 

电解水型

阴极:4H+ + 4e- == 2H2 ↑

阳极:4OH- - 4e- = O2↑+ 2H2O

NaOH

 

 

   水

 

 

  增大

 增大

 

 

H2SO4

 减小

Na2SO4

 不变

 

上述四种类型电解质分类:

(1)电解水型:含氧酸,强碱,生动金属含氧酸盐

(2)电解电解质型:无氧酸,不生动金属的无氧酸盐(氟化物在外)

(3)放氢生碱型:生动金属的无氧酸盐

(4)放氧生酸型:不生动金属的含氧酸盐

 二、电解原理的使用   

1、电解饱满食盐水以制作烧碱、氯气和氢气

(1)、电镀使用电解原理在某些金属外表镀上一薄层其他金属或合金的办法

(2)、电极、电解质溶液的挑选:

阳极:镀层金属,失掉电子,成为离子进入溶液               M— ne — == M n+

阴极:待镀金属(镀件):溶液中的金属离子得到电子,成为金属原子,附着在金属外表

M n+ +  ne — == M

电解质溶液:含有镀层金属离子的溶液做电镀液

镀铜反响原理

     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溶液     

(3)、电镀使用之一:铜的精粹

      阳极:粗铜;阴极:  纯铜电解质溶液:  硫酸铜

3、电冶金

(1)、电冶金:使矿石中的  金属阳离子  取得电子,从它们的化合物中恢复出来用于锻炼生动金属,如钠、镁、钙、铝

(2)、电解氯化钠:

通电前,氯化钠高温下熔融:NaCl == Na + + Cl—

通直流电后:阳极:2Na+ + 2e— == 2Na

阴极:2Cl— — 2e— == Cl2↑

☆规则总结:原电池、电解池、电镀池的判别规则 (1)若无外接电源,又具有组成原电池的三个条件。①有生动性不同的两个电极;②南北极用导线彼此衔接成直接刺进连通的电解质溶液里;③较生动金属与电解质溶液能发作氧化恢复反响(有时是与水电离发作的H+效果),只需一起具有这三个条件即为原电池。 (2)若有外接电源,南北极刺进电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池;当阴极为金属,阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属离子属同种元翳翳素时,则为电镀池。 (3)若多个单池彼此串联,又有外接电源时,则与电源相衔接的设备为民电解池成电镀池。若无外接电源时,先选较生动金属电极为原电池的负极(电子输出极),有关设备为原电池,其他为电镀池或电解池。

☆        原电池,电解池,电镀池的比较

性质      类别

  原电池

  &nbs急性咽炎p; 电解池

      电镀池

界说

(设备特色)

将化学能转变成电能的设备

将电能转变成化学能的设备

使用电解原理在某些金属外表镀上一侧层其他金属

反响特征

    自发反响

     非自发反响

      非自发反响

  设备特征

无电源,两级材料不同

有电源,两级材料可同可不同

       有电源

  构成条件

活动性不同的南北极

电解质溶液

构成闭合回路

两电极衔接直流电源

两电极刺进电解质溶液

构成闭合回路

1镀层金属接电源正极,待镀金属接负极;2电镀液有必要含有镀层金属的离子

  电极称号

负极:较生动金属

正极:较不生动金属(能导电非金属)

阳极:与电源正极相连

 

阴极:与电源负极相连

称号同电解,但有约束条件

阳极:有必要是镀层金属

阴极:镀件

  电极反响

负极:氧化反响,金属失掉电子

正极:恢复反响,溶液中的阳离子的电子或许氧气得电子(吸氧腐蚀)

阳极:氧化反响,溶液中庞晓杰,期末必看——高中化学选修四常识点总结(第四章),书本的阴离子失掉电子,或电极金属失电子

阴极:恢复反响,溶液中的阳离子得到电子

 

阳极:金回魂夜属电极失掉电子

 

阴极:电镀液中阳离子得到电子

电子流向

负极→正极

电源负极→阴极

电源正极→阳极

      同电解池

溶液中带电粒子的移动

阳离子向正极移动

阴离子向负极移动

阳离子向阴极移动

阴离子向阳极移动

      同电解池

联络

                     在南北极上都发作氧化反响和恢复反响

☆☆原电池与电解池的极的得失电子联络图:

阳极(失)    e-    正极(得)   e-    负极(失)   e-    阴极(得)


第四节  金属的电化学腐蚀和防护

一、金属的电化学腐蚀

(1)金属腐蚀内容:

(2)金属腐蚀的实质:都是金属原子 失掉 电子而被氧化的过余光中程


 电化腐蚀

         化学腐蚀

条件

不纯金属或合金与电解质溶液触摸

金属与非电解质直触摸摸

现象

有弱小的电流发作

    无电流发作  庞晓杰,期末必看——高中化学选修四常识点总结(第四章),书本  

实质

较生动的金属被氧化的进程

      金属被氧化的进程   

联络

 化学腐蚀与电化腐蚀往往一起发作,但电化腐蚀愈加遍及,损害更严峻

(4)、电化学腐蚀的分类:

 析氢腐蚀——腐蚀进程中不断有氢气放出

①条件:湿润空气中构成的水膜,酸性较强(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体)

②电极反响:负极: Fe – 2e- = Fe2+

        正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑

        总式:Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑

吸氧腐蚀——反响进程吸收氧气

①条件:中性或弱酸性溶液

②电极反响:负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+

             斯柯达速派   正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-

 八戒电影;           总式:2Fe + O2 +2H2O =2 庞晓杰,期末必看——高中化学选修四常识点总结(第四章),书本Fe(OH)2

            离子方程式:Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2

 生成的 Fe(OH)2被空气中的O2氧化,生成 Fe(OH)3 北京动物园;, Fe(OH)2 临界婚姻+ O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3

Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3x H2O(铁锈主要成分)

规则总结:

金属腐蚀快慢的规则:在同一电解质溶液中,金属腐蚀的快慢规则如下:

电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐办法的腐蚀

 防腐办法由好到坏的次序如下:

外接电源的阴极维护法>献身负极的正极维护法>有一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀

二、金属的电化学防护

 1、使用原电池原理进行金属的电化学防护

  (1)、献身阳极的阴极维护法

       原理:原电池反响中,负极被腐蚀,正极不改动

      &nb亚洲男同志sp;使用:在被维护的钢铁设备上装上若干锌块,腐蚀锌块维护钢铁设备

       负极:锌块被腐蚀;正极:钢铁设备被维护

  (2)、外加电流的阴极维护法

原理:通电,使钢铁设备上堆集很多电子,使金属原电池反响发作的电流不能运送,然后避免金属被腐蚀

使用:把被维护的钢铁设备作为阴极,慵懒电极作为辅佐阳极,均存在于电解质溶液中,接上外加直流电源。通电后电子很多在钢铁设备上堆集,按捺了钢铁失掉电子的反响。

    2、改动金属结构:把金属制成防腐的合金

    3、把金属与腐蚀性试剂离隔:电镀、油漆、涂油脂、外表钝化等

(3)金属腐蚀的分类:

化学腐蚀—    金属和触摸到的物质直接发四年级下册数学生化学反响而引起的腐蚀    庞晓杰,期末必看——高中化学选修四常识点总结(第四章),书本; 

 电化学腐蚀—     不纯的金属跟电解质溶液触摸时,会发作原电池反响。比较生动的金属失掉电子而被氧化,这种腐蚀叫做电化学腐蚀。     

化学腐蚀与电化腐蚀的比较


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