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高中化学选修四知识点(重要考点)总结!
一、原电池
(一)概念:
化学能转化为电能的装置叫做原电池。
(二)组成条件:
1. 两个活泼性不同的电极
2. 电解质溶液
3. 电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路
(三)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。
: .
(四)电极反应:
以锌铜原电池为例:
负极:氧化反应: Zn -2e =Zn2 +(较活泼金属)
正极:还原反应: 2H ++ 2e =H2↑(较不活泼金属)
总反应式:Zn+2H+=Zn2++H2↑
(五)正、负极的判断:
1. 从电极材料:一般较活泼金属为负极;或金属为负极,
非金属为正极。
2. 从电子的流动方向: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. 根据实验现象:
(1)溶解的一极为负极
(2)增重或有气泡一极为正极
二、化学电池
(一)电池的分类:
化学电池、太阳能电池、原子能电池
(二)化学电池:
借助于化学能直接转变为电能的装置
(三)化学电池的分类:
一次电池 、二次电池 、燃料电池
1. 一次电池
常见一次电池:碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等
2. 二次电池 : .
(1)二次电池:放电后可以再充电使活性物质获得再
生,可以多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池。
(2)电极反应: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: PbSO4 +2e- =Pb
两式可以写成一个可逆反应: PbO2 +Pb +
2H2SO4 2PbSO4↓+ 2H2O
(3)目前已开发出新型蓄电池: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
: .
3. 燃料电池
(1)燃料电池: 是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的
一种原电池
(2)电极反应:一般燃料电池发生的电化学反应的最终
产物与燃烧产物相同,可根据燃烧反应写出总的电池反
应,但不注明反应的条件。负极发生氧化反应,正极发生
还原反应,不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。
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。
①当电解质溶液呈酸性时:
负极: 2H2 -4e- =4H+
正极: O2 +4e- +4H+ =2H2O
②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插入 KOH 溶液作电极,又
在两极上分别通甲烷 (燃料 )和氧气 (氧化剂 )。
电极反应式为:
负极: CH4 +10OH -- 8e- = CO32- +7H2O ;
正极: 4H2O +2O2 +8e- =8OH- 。
电池总反应式为: CH4 +2O2 +2KOH =K2CO3 +3H2O
(3)燃料电池的优点:能量转换率高、废弃物少、运行
噪音低
4. 废弃电池的处理:回收利用
三、电解池
(一)电解原理
1. 电解池: 把电能转化为化学能的装置,也叫电解槽。 : .
2. 电解:电流 (外加直流电 )通过电解质溶液而在阴阳两极
引起氧化还原反应 (被动的不是自发的 )的过程。
3. 放电:当离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化
还原反应的过程。
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. 电极名称及反应:
阳极:与直流电源的正极相连的电极,发生氧化反应
阴极:与直流电源的负极相连的电极,发生还原反应
6. 电解 CuCl2 溶液的电极反应:
阳极: 2Cl- -2e-=Cl2 ( 氧化 )
阴极: Cu2++2e-=Cu( 还原 )
总反应式: CuCl2 =Cu+Cl2 ↑
: .
7. 电解本质:电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的
电解过程
☆规律总结:电解反应离子方程式书写:
放电顺序:
阳离子放电顺序: Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+ (指
酸电离的)
>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> Al3+ > Mg2+ >Na+
>Ca2+ >K+
阴离子的放电顺序:
是惰性电极时: S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-
(等含氧酸根离子 )> F-
是活性电极时:电极本身溶解放电
*注:先要看电极材料,是惰性电极还是活性电极,若阳极
材料为活性电极( Fe 、Cu) 等金属,则阳极反应为电极材
料失去电子,变成离子进入溶液;若为惰性材料,则根据 : .
阴阳离子的放电顺序,依据阳氧阴还的规律来书写电极反
应式。
电解质水溶液电解产物的规律:
类型 电极反应特点 实例 电解对 电解
象 质浓
度
分解 电解质电离出的阴阳离子分别在两极 HCl 电解质 减小
电解 放电 CuCl2
质型
放 H2 阴极:水放 H2 生碱 NaCl 电解质 生成
生成 阳极:电解质阴离子放电 和水 新电
碱型 解质
放氧 阴极:电解质阳离子放电 CuSO4 电解质 生成
生酸 阳极:水放 O2 生酸 和水 新电
型 解质
电解 阴极:4H++4e- == 2H2↑ NaOH 水 增大
水型 阳极:4OH--4e- == O2↑+ 2H2O Na2SO4
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