第一節(jié) 原電池
原電池:
1、概念: 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池_______
2、組成條件:①兩個(gè)活潑性不同的電極② 電解質(zhì)溶液③ 電極用導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路
3、電子流向:外電路:負(fù)極——導(dǎo)線——正極
內(nèi)電路:鹽橋中 陰離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液,鹽橋中 陽(yáng)離子移向正極的電解質(zhì)溶液.
4、電極反應(yīng):以鋅銅原電池為例:
負(fù)極:氧化 反應(yīng):Zn-2e=Zn2+(較活潑金屬)
正極:還原 反應(yīng): 2H++2e=H2↑(較不活潑金屬)
總反應(yīng)式: Zn+2H+=Zn2++H2↑
5、正、負(fù)極的判斷:
(1)從電極材料:一般較活潑金屬為負(fù)極;或金屬為負(fù)極,非金屬為正極.
(2)從電子的流動(dòng)方向 負(fù)極流入正極
(3)從電流方向 正極流入負(fù)極
(4)根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動(dòng)方向陽(yáng)離子流向正極,陰離子流向負(fù)極
(5)根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①__溶解的一極為負(fù)極__②增重或有氣泡一極為正極
第二節(jié)化學(xué)電池
1、電池的分類:化學(xué)電池、太陽(yáng)能電池、原子能電池
2、化學(xué)電池:借助于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
3、化學(xué)電池的分類: 一次電池、 二次電池 、燃料電池
一、一次電池
1、常見(jiàn)一次電池:堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等
二、二次電池
1、二次電池:放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生,可以多次重復(fù)使用,又叫充電電池或蓄電池.
2、電極反應(yīng):鉛蓄電池
放電:負(fù)極(鉛): Pb+ -2e =PbSO4↓
正極(氧化鉛): PbO2+4H++ +2e =PbSO4↓+2H2O
充電:陰極: PbSO4+2H2O-2e =PbO2+4H++
陽(yáng)極: PbSO4+2e =Pb+
兩式可以寫(xiě)成一個(gè)可逆反應(yīng):PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4↓+2H2O
3、目前已開(kāi)發(fā)出新型蓄電池:銀鋅電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池
三、燃料電池
1、燃料電池: 是使燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的一種原電池
2、電極反應(yīng):一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同,可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫(xiě)出總的電池反應(yīng),但不注明反應(yīng)的條件.,負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng),正極發(fā)生還原反應(yīng),不過(guò)要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng).以氫氧燃料電池為例,鉑為正、負(fù)極,介質(zhì)分為酸性、堿性和中性.
當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí):
負(fù)極:2H2-4e =4H+ 正極:O2+4 e 4H+ =2H2O
當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí):
負(fù)極:2H2+4OH-4e=4H2O 正極:O2+2H2O+4 e=4OH
另一種燃料電池是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極,又在兩極上分別通甲烷燃料和氧氣氧化劑.電極反應(yīng)式為:
負(fù)極:CH4+10OH--8e = +7H2O;
正極:4H2O+2O2+8e =8OH.
電池總反應(yīng)式為:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
3、燃料電池的優(yōu)點(diǎn):能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運(yùn)行噪音低
四、廢棄電池的處理:回收利用
第三節(jié)電解池
一、電解原理
1、電解池:把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置 也叫電解槽
2、電電流(外加直流電)通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)(被動(dòng)的不是自發(fā)的)的過(guò)程
3、放電:當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí),失去或獲得電子,發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過(guò)程
4、電子流向:
(電源)負(fù)極—(電解池)陰極—(離子定向運(yùn)動(dòng))電解質(zhì)溶液—(電解池)陽(yáng)極—(電源)正極
5、電極名稱及反應(yīng):
陽(yáng)極:與直流電源的正極 相連的電極,發(fā)生 氧化反應(yīng)
陰極:與直流電源的負(fù)極相連的電極,發(fā)生還原反應(yīng)
6、電解CuCl2溶液的電極反應(yīng):
陽(yáng)極: 2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)
陰極: Cu2++2e-=Cu(還原)
總反應(yīng)式:CuCl2 =Cu+Cl2 ↑
7、電解本質(zhì):電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程,就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程
☆規(guī)律總結(jié):電解反應(yīng)離子方程式書(shū)寫(xiě):
放電順序:
陽(yáng)離子放電順序
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸電離的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
陰離子的放電順序
是惰性電極時(shí):S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根離子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)
是活性電極時(shí):電極本身溶解放電
注意先要看電極材料,是惰性電極還是活性電極,若陽(yáng)極材料為活性電極(Fe、Cu)等金屬,則陽(yáng)極反應(yīng)為電極材料失去電子,變成離子進(jìn)入溶液;若為惰性材料,則根據(jù)陰陽(yáng)離子的放電順序,依據(jù)陽(yáng)氧陰還的規(guī)律來(lái)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式.
二、電解原理的應(yīng)用
1、電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣
(1)、電鍍應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法
(2)、電極、電解質(zhì)溶液的選擇:
陽(yáng)極:鍍層金屬,失去電子,成為離子進(jìn)入溶液 M— ne — == M n+
陰極:待鍍金屬(鍍件):溶液中的金屬離子得到電子,成為金屬原子,附著在金屬表面
M n+ +ne — == M
電解質(zhì)溶液:含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液
鍍銅反應(yīng)原理
陽(yáng)極(純銅):Cu-2e-=Cu2+,陰極(鍍件):Cu2++2e-=Cu,
電解液:可溶性銅鹽溶液,如CuSO4溶液
(3)、電鍍應(yīng)用之一:銅的精煉
陽(yáng)極:粗銅;陰極:純銅電解質(zhì)溶液:硫酸銅
3、電冶金
(1)、電冶金:使礦石中的金屬陽(yáng)離子獲得電子,從它們的化合物中還原出來(lái)用于冶煉活潑金屬,如鈉、鎂、鈣、鋁
(2)、電解氯化鈉:
通電前,氯化鈉高溫下熔融:NaCl == Na + + Cl—
通直流電后:陽(yáng)極:2Na+ + 2e— == 2Na
陰極:2Cl— — 2e— == Cl2↑
☆規(guī)律總結(jié):原電池、電解池、電鍍池的判斷規(guī)律
(1)若無(wú)外接電源,又具備組成原電池的三個(gè)條件.①有活潑性不同的兩個(gè)電極;②兩極用導(dǎo)線互相連接成直接插入連通的電解質(zhì)溶液里;③較活潑金屬與電解質(zhì)溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)(有時(shí)是與水電離產(chǎn)生的H+作用),只要同時(shí)具備這三個(gè)條件即為原電池.
(2)若有外接電源,兩極插入電解質(zhì)溶液中,則可能是電解池或電鍍池;當(dāng)陰極為金屬,陽(yáng)極亦為金屬且與電解質(zhì)溶液中的金屬離子屬同種元素時(shí),則為電鍍池.
(3)若多個(gè)單池相互串聯(lián),又有外接電源時(shí),則與電源相連接的裝置為電解池成電鍍池.若無(wú)外接電源時(shí),先選較活潑金屬電極為原電池的負(fù)極(電子輸出極),有關(guān)裝置為原電池,其余為電鍍池或電解池.
有關(guān)高二化學(xué)選修四第四章電化學(xué)基礎(chǔ)詳細(xì)知識(shí)總結(jié)
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