有關高二化學選修四第四章電化學基礎詳細知識總結

【專家解說】：第一節(jié) 原電池 原電池： 1、概念： 化學能轉化為電能的裝置叫做原電池_______ 2、組成條件：①兩個活潑性不同的電極② 電解質溶液③ 電極用導線相連并插入電解液構成閉合回路 3、電子流向：外電路： 負 極——導線—— 正 極 內電路：鹽橋中 陰 離子移向負極的電解質溶液，鹽橋中 陽 離子移向正極的電解質溶液。 4、電極反應：以鋅銅原電池為例： 負極： 氧化 反應： Zn－2e＝Zn2＋ （較活潑金屬） 正極： 還原 反應： 2H＋＋2e＝H2↑ （較不活潑金屬） 總反應式： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 5、正、負極的判斷： （1）從電極材料：一般較活潑金屬為負極；或金屬為負極，非金屬為正極。 （2）從電子的流動方向 負極流入正極 （3）從電流方向 正極流入負極 （4）根據電解質溶液內離子的移動方向 陽離子流向正極，陰離子流向負極 （5）根據實驗現象①__溶解的一極為負極__② 增重或有氣泡一極為正極 第二節(jié) 化學電池 1、電池的分類：化學電池、太陽能電池、原子能電池 2、化學電池：借助于化學能直接轉變?yōu)殡娔艿难b置 3、化學電池的分類： 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獲得再生，可以多次重復使用，又叫充電電池或蓄電池。 2、電極反應：鉛蓄電池 放電：負極（鉛）： Pb＋ －2e ＝PbSO4↓ 正極（氧化鉛）： PbO2＋4H+＋ ＋2e ＝PbSO4↓＋2H2O 充電：陰極： PbSO4＋2H2O－2e ＝PbO2＋4H+＋ 陽極： PbSO4＋2e ＝Pb＋ 兩式可以寫成一個可逆反應： PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4↓＋2H2O 3、目前已開發(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直接產生電流的一種原電池 2、電極反應：一般燃料電池發(fā)生的電化學反應的最終產物與燃燒產物相同，可根據燃燒反應寫出總的電池反應，但不注明反應的條件。，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，不過要注意一般電解質溶液要參與電極反應。以氫氧燃料電池為例，鉑為正、負極，介質分為酸性、堿性和中性。 當電解質溶液呈酸性時： 負極：2H2－4e =4H+ 正極：O2＋4 e 4H+ =2H2O 當電解質溶液呈堿性時： 負極： 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。電極反應式為： 負極：CH4＋10OH－－8e ＝ ＋7H2O； 正極：4H2O＋2O2＋8e ＝8OH。 電池總反應式為：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O 3、燃料電池的優(yōu)點：能量轉換率高、廢棄物少、運行噪音低 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： 把電能轉化為化學能的裝置 也叫電解槽 2、電解：電流(外加直流電)通過電解質溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應(被動的不是自發(fā)的)的過程 3、放電：當離子到達電極時，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應的過程 4、電子流向： （電源）負極—（電解池）陰極—（離子定向運動）電解質溶液—（電解池）陽極—（電源）正極 5、電極名稱及反應： 陽極：與直流電源的 正極 相連的電極，發(fā)生 氧化 反應 陰極：與直流電源的 負極 相連的電極，發(fā)生 還原 反應 6、電解CuCl2溶液的電極反應： 陽極： 2Cl- -2e-=Cl2 (氧化) 陰極： Cu2++2e-=Cu(還原) 總反應式： CuCl2 =Cu+Cl2 ↑ 7、電解本質：電解質溶液的導電過程，就是電解質溶液的電解過程 ☆規(guī)律總結：電解反應離子方程式書寫： 放電順序： 陽離子放電順序 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：S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根離子)>F-(SO32-/MnO4->OH-) 是活性電極時：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，若陽極材料為活性電極（Fe、Cu)等金屬，則陽極反應為電極材料失去電子，變成離子進入溶液；若為惰性材料，則根據陰陽離子的放電順序，依據陽氧陰還的規(guī)律來書寫電極反應式。 二、電解原理的應用 1、電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣 （1）、電鍍應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、電解質溶液的選擇： 陽極：鍍層金屬，失去電子，成為離子進入溶液 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 電解質溶液：含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液 鍍銅反應原理 陽極(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）、電鍍應用之一：銅的精煉 陽極：粗銅；陰極： 純銅電解質溶液： 硫酸銅 3、電冶金 （1）、電冶金：使礦石中的 金屬陽離子 獲得電子，從它們的化合物中還原出來用于冶煉活潑金屬，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：陽極：2Na+ + 2e— == 2Na 陰極：2Cl— — 2e— == Cl2↑ ☆規(guī)律總結：原電池、電解池、電鍍池的判斷規(guī)律 （1）若無外接電源，又具備組成原電池的三個條件。①有活潑性不同的兩個電極；②兩極用導線互相連接成直接插入連通的電解質溶液里；③較活潑金屬與電解質溶液能發(fā)生氧化還原反應（有時是與水電離產生的H+作用），只要同時具備這三個條件即為原電池。 （2）若有外接電源，兩極插入電解質溶液中，則可能是電解池或電鍍池；當陰極為金屬，陽極亦為金屬且與電解質溶液中的金屬離子屬同種元素時，則為電鍍池。 （3）若多個單池相互串聯，又有外接電源時，則與電源相連接的裝置為電解池成電鍍池。若無外接電源時，先選較活潑金屬電極為原電池的負極（電子輸出極），有關裝置為原電池，其余為電鍍池或電解池。