2023年電化學知識規律總結

2021-10-24 20:07:36 字數 4433 閱讀 5933

負極:正極:

d. 用兩個惰性電極作為載體的燃料電池,通有還原性氣體的電極作為負極,通有氧化性氣體的電極作為正極。如氫氧燃料電池。

其電極為可吸附氣體的惰性電極,如鉑電極,活性炭等,兩極分別通入和,以的溶液為電解質溶液:

負極:正極:

總反應:

3、化學電源

(1)乾電池

電極反應式為:正極(石墨)2nh4++2e-=2nh3↑+h2↑

負極(鋅筒)zn-2e-= zn2+

總反應式為:2nh4++ zn=2nh3↑+h2↑+zn2+

(2)鉛蓄電池

電極反應式為:正極pbo2+4h++so42-+2e-=pbso4+2h2o

負極pb+so42--2e-=pbso4

總反應式為: pbo2+ pb+2h2so42pbso4+2h2o

(3)鋰電池

電極反應式為:正極i2+2e-=2i-

負極2li-2e-=2li+

總反應式為:i2+2li=2lii

(4)燃料電池:以氫氧燃料電池為例

總反應式為:2h2+o2=2h2o

注意:①電極反應——分別在負極和正極進行的氧化和還原反應叫做電極反應。

②電池反應——電極反應的總反應叫做總電池反應或電池反應。書寫時,將兩個電極反應式相加,消去得失電子,即得。

③書寫電極反應時,要確定正負極,弄清正負極上的反應,保證原子守恆、電荷守恆和不忽視介質參與反應,弱電解質、氣體、或難溶物以分子形式表示,其餘以離子符號表示

舉例:原電池(-)ch4|koh(aq)|o2(+)

負極ch4+10oh--8e-=co32-+7h2o

正極2o2+4h2o+8e- =8oh-

原電池總反應ch4+2o2+2oh-=co32-+3h2o

4、金屬的腐蝕和防護

(1)金屬的腐蝕:分化學腐蝕和電化學腐蝕兩種

(2)鋼鐵的電化腐蝕原理

鋼鐵在乾燥空氣中長時間不易腐蝕,但在潮濕的空氣裡易被腐蝕。原因是,鋼鐵表面會吸附一層水膜,這層水膜中含有少量的h+、oh-,還溶解了少量的co2、o2等,即在鋼鐵表面形成了一層電解質溶液,構成了原電池

①吸氧腐蝕:負極:2fe-4e-=2fe2+

正極:2h2o+o2+4e-=4oh-

(此時電解質溶液酸性較弱、中性、或鹼性)

總反應:2h2o+o2+2fe= 2fe(oh)2

在空氣中 4 fe(oh)2+2h2o+o2=4 fe(oh)3,fe(oh)3失水而成鐵鏽fe2o3·xh2o

②析氫腐蝕:負極:fe-2e-= fe2+

正極:2h++2e-=h2↑ (此時電解質溶液酸性較強)

總反應:2h++fe=fe2+ h2↑

注意:①一般情況下,以吸氧腐蝕為主。②吸氧腐蝕和析氫腐蝕的主要區別在於正極反應。

(3)金屬的防護:

金屬的腐蝕主要是電化學腐蝕中的吸氧腐蝕,只要減少形成原電池3條件中的乙個,就可防止原電池反應的發生。

①內因——改變金屬內部結構。

②外因——採用適當方法將金屬與介質(主要指電解質溶液)隔離,如噴漆、塗油、電鍍、表面鈍化等。

③電化學保**:如船體外殼嵌鋅,將鋼鐵外殼與鋅人為的構成原電池,腐蝕鋅,保護船體。或外加電源,使被保護的金屬與電源的負極相連,成為陰極而被保護。

2、電極產物的判斷規律總結

離子的放電順序與金屬或非金屬的活潑性有關,金屬越活潑,其陽離子在電極上得電子被還原就越困難;非金屬越活潑,其陰離子在電極上失電子被氧化也越困難(符合正易逆難規律)。

1、陰極:(陰極電極材料的本身受到保護,不參與反應)應是溶液中較易得電子的陽離子在陰極上得電子而被還原,陽離子在陰極的放電(即離子的氧化性)順序:

。當此放電順序適用於陽離子濃度相差不大時,順序要有相應的變動(當溶液中h+只來自於水電離時,h+的放電順序介於a13+和zn2+之間)。

2、陽極:①如果用惰性電極(如pt、au、石墨等)做陽極,則溶液中較易失電子的陰離子在陽極上失電子而被氧化。②如果用活潑金屬做陽極,則陽極依金屬活潑性強弱的順序本身失電子被氧化成為陽離子進入溶液,陰離子在陽極的放電(即離子的還原性)順序:

含氧酸根離子

3、用惰性電極電解電解質溶液的反應規律及溶液的變化

惰性電極的材料通常是石墨(c)或鉑(pt),因其性質非常穩定,很難失去電子,因此本身不參與電極反應。如何準確地寫出用惰性電極電解電解質溶液時的反應方程式並判斷溶液的變化呢?可以按離子的放電順序將所有的陰、陽離子分為四個部分:

這樣很容易得出以下規律:

實際上i、iv中的離子(除、)在水溶液中一般不考慮放電,因為水電離出的、的放電能力比它們強。溶液的復原就按溶液「少啥補啥」,如用惰性電極電解溶液時兩極分別產生、,則ag與o的物質的量之比為2:1,所以加入可使溶液復原。

三、用惰性電極電解鹽ambn溶液的有關計算時常用的關係式

1、認識「荷」平使者h2o——維護溶液中的「荷」平

當只有an+放電時,水向溶液中補充同量的h+: an+ ~ nh+

當只有bm-放電時,水向溶液中補充同量的oh-: bm- ~ moh-

當an+、bm-都放電時,水分子不管「閒事」

當an+、bm-都不放電時,水分子電離出的h+、oh-分別在陰陽極放電

2、常用於計算的兩個關係式

(1) 當只有an+放電時,an+ ~ nh+ ~ nh2o ~ —o2

關係式意義為:1個an+在陰極放電生成a單質,則溶液中由水補充n個h+(另n個oh-在陽極放電生成n/4個o2分子),同時消耗n個水分子,並在陽極產生n/4個o2分子(∵陰陽兩極轉移電子的數量相等,∴an+ n e n/4 o2)。

(2) 當只有bm-放電時 ,bm- ~ moh- ~ mh2o ~ —h2

關係式意義為:1個bm-在陽極放電生成b單質,則溶液中由水補充m個oh-(另m個h+在陰極放電生成m/2 個h2分子),同時消耗m個水分子,並在陽極產生m/2個h2分子(∵陰陽兩極轉移電子的數量相等,∴bm- -m e m/2 h2)。

總之:分析電解應用的主要方法思路

通電前:電解質溶液的電離過程(包括電解質和水的電離)

離子移向:陰離子移向陽極,陽離子移向陰極

放電陽極:金屬陽極>s2+>i->br->cl->oh->no>so42->f-。

能力陰極:ag+>hg2+>fe3+>cu2+>h+>p b2+>sn2+>fe2+>zn2+>h+>al3+

通電後mg2+>na+>ca2+>k+。

電極反應:電極反應式、總反應式

電解兩極現象、水的電離平衡

結果離子濃度、溶液酸鹼性、ph值變化等

四、工業運用

1、氯鹼工業

①原料的應用 a、粗鹽的成分:泥沙、ca2+、mg2+、so42-

b、雜質的危害:生成沉澱損壞離子交換膜:得到的產品不純。

c、除雜試劑:a、bacl2 b、naoh c、na2co3 d、hcl

d、試劑加入順序:abc過濾d或acb過濾d或bac過濾d

②反應原理:2nacl+2h2o ===2naoh+h2↑+cl2↑

③電極名稱與材料:陰極(碳棒)、陽極(鐵棒)

④電極反應:陰極(還原反應)2h++2e=h2↑ 陽極(氧化反應)2cl-+2e=cl2↑

⑤離子方程式:2cl-+2h2o 2oh-+ h2↑+ cl2↑

化學方程式:2nacl+2h2o 2naoh + h2↑+ cl2↑

陰極區陽極區

⑥立式隔膜電解槽(市售消毒器原理)

2、電鍍:運用於電解精煉銅或鐵表面鍍銅、鋅等

①電鍍的目的:使金屬增強抗腐蝕能力,增加美觀和表面硬度。因此鍍層金屬通常是一些在空氣或溶液裡不易起變化的金屬(如鉻、鋅、鎳、銀)和合金(銅錫合金、銅鋅合金等)。

②陽極:鍍層金屬; 陰極:被鍍金屬; 電解質:含陽極材料的金屬離子鹽溶液

③電解前後電鍍液的含量不變。

3、銅的電解精煉

用粗銅做陽極,純銅片做陰極,硫酸銅溶液做電解液。

反應為:陰極cu2++2e-=cu 陽極cu-2e-=cu2+

在陽極上,比銅活潑的雜質金屬也失去電子zn-2e-=zn2+ ni-2e-=ni2+。但比銅活動性弱的金屬(金、銀等)沉積在陽極泥中。

4、蓄電池:

①蓄電池是原電池和電解池在生活中的綜合應用。蓄電池的放電過程相當於原電池,負極發生氧化反應,正極發生還原反應;蓄電池的充電過程相當於電解池,放電時的正極變為電解池的陽極,與外電源正極相連,負極變為陰極,與外電源負極相連。用示意圖表示如下:

②關鍵是判斷放電的負極(是活潑金屬電極)

如:銀—鋅高能電池由ag2o、zn及koh溶液組成。

放電時電極反應: zn(-):zn+2oh--2e-=zno+h2o

ag2o(+):ag2o+h2o-2e-=2ag+2oh總反應:zn+ag2o=zno+2ag

5、電解冶煉活潑金屬

na、mg、al等活潑金屬都可用電解它們的熔融鹽或氧化物制得。

如製鋁:陽極6o2-+12e-=3o2↑陰極4al3++12e-=4al 總反應

3o2↑+4al

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一 原電池 1 二次電池 鉛蓄電池 負極 pb 正極 電解質溶液 放電 充電 總反應 練習 已知愛迪生蓄電池放電和充電時發生的總反應為 請分別寫出該電池放電和充電時的電極反應式。放電 充電 2 燃料電池 1 氫氧燃料電池 負極 正極 酸性電解質 鹼性電解質 中性電解質 2 甲烷燃料電池 負極 正極 ...

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