原电池电解池讲义及练习题资料.doc

1 原电池电解池讲义原电池的工作原理原电池反应属于放热的氧化还原反应, 但区别于一般的氧化还原反应。原电池的构成条件 3. 化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流, 所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外, 还要求有自发进行的氧化还原反应。也就是说, 化学电源必须是原电池, 但原电池不一定都能做化学电池。形成前提:总反应为自发的氧化还原反应正极: 1. 正极:当负极材料能与电解液直接反应时. 例:锌铜原电池中,电解液为 HCl , 正极 H+ 得电子生成 H2 。当负极材料不能与电解液反应时,溶解在电解液中的 O 2 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- 。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 K OH , 负极甲烷失 8 个电子生成 CO2 和 H2O ,但 CO2 不能与 OH- 共存, 要进一步反应生成碳酸根。 4 .电池符号 Cu - Zn 原电池可用如下电池符号表示: (-) Zn(s) ∣ Zn2+ (C) ∥ Cu2+ (C) ∣ Cu(s) (+) ,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- 钢铁等金属的电化腐蚀主要是吸氧腐蚀. 析氢腐蚀在酸性较强的溶液中发生电化腐蚀时放出氢气, 这种腐蚀叫做析氢腐蚀。在钢铁制品中一般都含有碳。在潮湿空气中,钢铁表面会吸附水汽而形成一层薄薄的水膜。水膜中溶有二氧化碳后就变成一种电解质溶液,使水里的 H+ 增多。是就构成无数个以铁为负极、碳为正极、酸性水膜为电解质溶液的微小原电池。这些原电池里发生的氧化还原反应是:负极(铁):铁被氧化 Fe-2e=Fe2+ ;正极(碳):溶液中的 H+ 被还原 2H++2e=H2 ↑氢氧燃料电池(碱性介质) 正极: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 负极: 2H2 - 4e- + 4OH- → 4H2O 2 总反应式: 2H2 + O2 == 2H2O 铅蓄电池(放电) 正极(PbO2) : PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ → PbSO4 + 2H2O 负极(Pb) : Pb- 2e-+ (SO4)2- → PbSO4 总反应式: Pb+PbO2+4H++ 2(SO4)2- == 2PbSO4 + 2H2O Al─ NaOH ─ Mg 原电池正极: 6H2O + 6e- → 3H2 ↑+ 6OH- 负极: 2Al - 6e- + 8OH- → 2AlO2- + 4H2O 总反应式: 2Al+2OH-+2H2O==2AlO2- + 3H2 ↑电解池 1. 组成: ①有两个电极插入电解质溶液(或熔融状态的电解质)中。②两极连外接直流电源。 3、离子的放电顺序: 阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。 2.(1 )阳极: (还原性强的先放电) 惰性电极( Pt、 Au 、石墨、钛等) 时: S 2 - >I - >Br - >Cl - >OH - (水) >NO 3 - >SO 4 2 - >F - 活性电极时:电极本身溶解放电。(2 )阴极: (氧化性强的先放电) 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应, 发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上的放电顺序是: Ag + >Hg 2+ >Cu 2+ >H + (水) >Pb 2+ >Fe 2+>…>Na + >Ca 2+>K + 铜的电解精炼阳极(粗铜棒): Cu - 2e -= Cu 2 + 阴极(精铜棒): Cu 2 ++ 2e -= Cu 电解质溶液:含铜离子的可溶性电解质电极电解质的情况 3 例1、下图中 x、y 分别是直流电源的两极, 通电后发现 a 极板质量增加,b 极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是( ) A 极板 b 极板 x 电极 Z 溶液 A 锌石墨负极 CuSO 4 B 石墨石墨负极 NaOH C 银铁正极 AgNO 3 D 铜石墨负极 CuCl 2 例2、高铁电池是一种新型可充电电池, 与普通高能电池相比, 该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为 3Zn+2K 2 FeO 4 +8H 2O 3Zn ( OH ) 2 +2Fe ( OH ) 3 +4KOH 下列叙述不正确的是 A 、放电时负极反应为: Zn - 2e —+2OH —= Zn ( OH ) 2