笔记12 原电池和电解池知识总结笔记-一本抢分笔记之高中化学

第 119 页 笔记十二 原电池和电解池知识总结笔记 第一节 原电池 1.原电池的形成条件 从能量转化角度看，原电池是将化学能转化为电能的装置；从化学反应角度看，原电池的原理是 氧化还原反应中的还原剂失去的电子经导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行。 原电池的构成条件有三个： （1）电极材料由两种金属活动性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物 等）组成。 （2）两电极必须浸泡在电解质溶液中。 （3）两电极之间有导线连接，形成闭合回路。 形成前提：总反应为自发的氧化还原反应 电极的构成： a.活泼性不同的金属—锌铜原电池，锌作负极，铜作正极； b.金属和非金属（非金属必须能导电）—锌锰干电池，锌作负极，石墨作正极； c.金属与化合物—铅蓄电池，铅板作负极，二氧化铅作正极； d.惰性电极—氢氧燃料电池，电极均为铂。 电解液的选择：电解液一般要能与负极材料发生自发的氧化还原反应。 原电池正负极判断： 负极发生氧化反应，失去电子；正极发生还原反应，得到电子。 电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。 溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极 2.电极反应方程式的书写 负极：活泼金属失电子，看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的 离子共存，则进行进一步的反应。例：甲烷燃料电池中，电解液为 KOH，负极甲烷失 8 个电子生成 C O2和 H2O，但 CO2不能与 OH -共存，要进一步反应生成碳酸根。 正极：①当负极材料能与电解液直接反应时，溶液中的阳离子得电子。例：锌铜原电池中，电解 液为 HCl，正极 H+得电子生成 H2。②当负极材料不能与电解液反应时，溶解在电解液中的 O2得电子。 如果电解液呈酸性，O2+4e -+4H+=2H2O；如果电解液呈中性或碱性，O2+4e -+2H2O==4OH -。 特殊情况: ①Mg-Al-NaOH，Al 作负极 负极：Al-3e-+4OH-==AlO2-+2H2O； 正极：2H2O+2e -==H2↑+2OH - ②Cu-Al-HNO3，Cu 作负极 注意：Fe 作负极时，氧化产物是 Fe2+而不可能是 Fe3+；肼（N2H4）和 NH3的电池反应产物是 H2O 和 N2 无论是总反应，还是电极反应，都必须满足电子守恒、电荷守恒、质量守恒。 pH 变化规律 电极周围：消耗 OH-(H+)，则电极周围溶液的 pH 减小（增大）；反应生成 OH-(H+)，则电极周围溶液 的 pH 增大（减小）。 溶液：若总反应的结果是消耗 OH-(H+)，则溶液的 pH 减小（增大）；若总反应的结果是生成 OH-(H+)， 则溶液的 pH 增大（减小）；若总反应消耗和生成 OH-(H+)的物质的量相等，则溶液的 pH 由溶液的酸 碱性决定，溶液呈碱性则 pH 增大，溶液呈酸性则 pH 减小，溶液呈中性则 pH 不变。 3.原电池表示方法 原电池的组成用图示表达，未免过于麻烦。为书写简便，原电池的装置常用方便而科学的符号来 表示。其写法习惯上遵循如下几点规定： 第 120 页 1. 一般把负极（如 Zn 棒与 Zn2+离子溶液）写在电池符号表示式的左边，正极（如 Cu 棒与 Cu2+ 离子溶液）写在电池符号表示式的右边。 2. 以化学式表示电池中各物质的组成，溶液要标上活度或浓度（mol/L）,若为气体物质应注明 其分压(Pa)，还应标明当时的温度。如不写出，则温度为 298.15K,气体分压为 101.325kPa,溶液浓度 为 1mol/L。 3. 以符号“∣”表示不同物相之间的接界，用“‖”表示盐桥。同一相中的不同物质之间用“,” 隔开。 4. 非金属或气体不导电，因此非金属元素在不同氧化值时构成的氧化还原电对作半电池时，需 外加惰性导体（如铂或石墨等）做电极导体。其中，惰性导体不参与电极反应，只起导电（输送或接 送电子）的作用，故称为“惰性”电极。 按上述规定，Cu－Zn 原电池可用如下电池符号表示： （-）Zn(s)∣Zn2+ (C)‖Cu2+ (C)∣ Cu(s) （+） 理论上,任何氧化还原反应都可以设计成原电池，例如反应: Cl2+ 2I - ═ 2Cl- +I2 此反应可分解为两个半电池反应： 负极：2I- ═ I2+ 2e - （氧化反应） 正极：Cl2+2e -═ 2Cl- （还原反应） 第二节 两类原电池 1.吸氧腐蚀 1.吸氧腐蚀：金属在酸性很弱或中性溶液里，空气里的氧气溶解于金属表面水膜中而发生的电化腐 蚀，叫吸氧腐蚀． 例如：钢铁在接近中性的潮湿的空气中腐蚀属于吸氧腐蚀，其电极反应如下： 负极（Fe）：2Fe - 4e- = 2Fe2+ 正极（C）：2H2O + O2 + 4e = 4OH - 总式：2Fe+O2+2H2O==2