原电池和电解池
1．原电池和电解池的比较： 装置 实例 原电池 电解池 原理 形成条件 使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。 ①电极：两种不同的导体相连； ②电解质溶液：能与电极反应。 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。 ①电源； ②电极（惰性或非惰性）； ③电解质（水溶液或熔化态）。 非自发的氧化还原反应 由外电源决定： 阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极； 阴极：Cu2+ +2e- = Cu （还原反应） 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ （氧化反应） 电源负极→阴极；阳极→电源正极 电源正极→阳极；阴极→电源负极 电能→化学能 ①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀铜）；③电冶（冶炼Na、Mg、Al）；④精炼（精铜）。 电化腐蚀 不纯金属，表面潮湿 因原电池反应而腐蚀 有电流产生 电化腐蚀＞化学腐蚀 使较活泼的金属腐蚀 析氢腐蚀 水膜酸性较强 2H+ + 2e-==H2↑ Fe －2e-==Fe2+ 发生在某些局部区域内 电镀 受直流电作用 用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金 阳极 Cu －2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu 1
反应类型 自发的氧化还原反应 由电极本身性质决定： 电极名称 正极：材料性质较不活泼的电极； 负极：材料性质较活泼的电极。 负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应） 电极反应 正极：2H++2e-=H2↑（还原反应） 电子流向 负极→正极 电流方向 正极→负极 能量转化 化学能→电能 应用 ①抗金属的电化腐蚀； ②实用电池。 2．化学腐蚀和电化腐蚀的区别 化学腐蚀 一般条件 反应过程 有无电流 反应速率 结果 电化腐蚀类型 条件 正极反应 负极反应 腐蚀作用 4．电解、电离和电镀的区别 电解 条件 实质 实例 受直流电作用 使金属腐蚀 吸氧腐蚀 水膜酸性很弱或呈中性 O2 + 4e- + 2H2O == 4OH- Fe －2e-==Fe2+ 是主要的腐蚀类型，具有广泛性 电离 受热或水分子作用 3．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别 金属直接和强氧化剂接触 氧化还原反应，不形成原电池。 无电流产生 阴阳离子定向移动，在阴阳离子自由移动，无明两极发生氧化还原反应 显的化学变化 CuCl2 ==== Cu＋Cl2 电解CuCl2==Cu+2Clˉ 2+
关系 5．电镀铜、精炼铜比较 形成条件 先电离后电解，电镀是电解的应用 电镀铜 镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子 阳极 Cu －2e- = Cu2+ 阴极 Cu2++2e- = Cu 电镀液的浓度不变 精炼铜 粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解液 阳极：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 等 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 溶液中溶质浓度减小 总反应方程式 （条件：电解） CuCl2= Cu +Cl2↑ 2HCl=H2↑+Cl2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH 电极反应 溶液变化 6．电解方程式的实例（用惰性电极电解）： 电解质溶液 CuCl2 HCl Na2SO4 H2SO4 NaOH NaCl CuSO4 阳极反应式 2Cl--2e-=Cl2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2Cl--2e-=Cl2↑ 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极反应式 Cu2+ +2e-= Cu 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H++2e-=H2↑ Cu2+ +2e-= Cu 溶液酸碱性变化 —— 酸性减弱 不变 消耗水，酸性增强 消耗水，碱性增强 H+放电，碱性增强 2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑OHˉ 放电,酸性增强 +2H2SO4
考点解说
1．电化腐蚀：发生原电池反应，有电流产生 （1）吸氧腐蚀
负极：Fe－2e-==Fe2+
正极：O2+4e-+2H2O==4OH- 总式：2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)2
4Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O （2）析氢腐蚀： CO2+H2OH2CO3H++HCO3-
负极：Fe －2e-==Fe2+ 正极：2H+ + 2e-==H2↑
总式：Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2↑
Fe(HCO3)2水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。 2．金属的防护
⑴改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。⑵在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。⑶电化学保护法
①外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。②牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极 3。常见实用电池的种类和特点
⑴干电池（属于一次电池）
①结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。 ②电极反应 负极：Zn-2e-=Zn2+
正极：2NH4++2e-=2NH3+H2 ＋＋＋
NH3和H2被Zn2、MnO2吸收： MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2＋4NH3=Zn(NH3)42
2
⑵铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池） ① 结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。 ②A.放电反应 负极： Pb-2e-+ SO42- = PbSO4
正极： PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O
B.充电反应 阴极：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42-
阳极：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42- 总式：Pb + PbO2 + 2H2SO4
===
放电充电
2PbSO4 + 2H2O
注意：放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。电极名称看电子得失，电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。
⑶锂电池
① 结构：锂、石墨、固态碘作电解质。 ②电极反应 负极： 2Li-2e- = 2Li+
正极： I2 +2e- = 2I- 总式：2Li + I2 = 2LiI
⑷A.氢氧燃料电池
① 结构：石墨、石墨、KOH溶液。
②电极反应 负极： H2- 2e-+ 2OH- = 2H2O
正极： O2 + 4e- + 2H2O = 4OH-总式：2H2+O2=2H2O
（反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。
B．铝、空气燃料电池 以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍。 电极反应：铝是负极 4Al-12e-== 4Al3+；
石墨是正极 3O2+6H2O+12e-==12OH-
4．电解反应中反应物的判断——放电顺序
⑴阴极A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。 B.阳离子得电子顺序 — 金属活动顺序表的反表：
K+ 阴离子失电子：S2- ＞ I- ＞ Br- ＞ Cl- ＞ OH- ＞ NO3- 等含氧酸根离子 ＞F- B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。 5．电解反应方程式的书写步骤：①分析电解质溶液中存在的离子；②分析离子的放电顺序；③确定电极、写出电极反应式；④写出电解方程式。如： 解NaCl溶液：2NaCl+2H2O ====H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大 ⑵电解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O====2Cu + O2↑+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应， PH减小。 ⑶电解CuCl2溶液：CuCl2==== Cu＋Cl2 ↑ 电解盐酸： 2HCl ==== H2↑＋Cl2↑溶剂不变，实际上是电解溶质，PH增大。 ⑷电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2H2O==== 2H2↑ + O2↑，溶质不变，实际上是电解水，PH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。 3 电解 电解 电解 电解 电解 ⑸电解熔融NaOH: 4NaOH ====4Na + O2↑ + H2O↑ ⑹用铜电极电解Na2SO4溶液: Cu +2H2O==== Cu(OH)2 + H2↑ （注意：不是电解水。） 6．电解液的PH变化:根据电解产物判断。口诀：“有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓度大,都无浓度小”。（“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度） 7．使电解后的溶液恢复原状的方法： 先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通HCl气体（不能加盐酸）；②AgNO3溶液：加Ag2O固体（不能加AgOH）；③CuCl2溶液：加CuCl2固体；④KNO3溶液： 加H2O；⑤CuSO4溶液：CuO（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。 8．电解原理的应用 A、电解饱和食盐水（氯碱工业） ⑴反应原理 阳极： 2Cl- - 2e-== Cl2↑ 阴极： 2H+ + 2e-== H2↑ 总反应：2NaCl+2H2O====H2↑+Cl2↑+2NaOH ⑵设备 （阳离子交换膜电解槽） ①组成：阳极—Ti、阴极—Fe ②阳离子交换膜的作用：它只允许阳离子通过而阻止阴离子 图20-1 和气体通过。 ⑶制烧碱生产过程 （离子交换膜法） ①食盐水的精制：粗盐（含泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42- 等）→加入NaOH溶液→加入BaCl2溶液→加入Na2CO3溶液→过滤→加入盐酸→加入离子交换剂(NaR) ②电解生产主要过程（见图20-1）：NaCl从阳极区加入，H2O从阴极区加入。阴极H+ 放电，破坏了水的电离平衡，使OH-浓度增大，OH-和Na+形成NaOH溶液。 B、电解冶炼铝 ⑴原料：（A）、冰晶石：Na3AlF6=3Na++AlF63- （B）、氧化铝： 铝土矿 ——→ NaAlO2 ——→ Al(OH)3 —→ Al2O3 过滤 过滤 NaOH CO2 △ 电解 电解 电解 ⑵ 原理 阳极 2O2 － 4e- =O2↑ ＋ 阴极 Al3+3e- =Al － 总反应：4Al3++6O2ˉ====4Al+3O2↑ ⑶ 设备：电解槽（阳极C、阴极Fe） 因为阳极材料不断地与生成的氧气反应：C+O2 → CO+CO2，故需定时补充。 C、电镀：用电解的方法在金属表面镀上一层金属或合金的过程。 ⑴镀层金属作阳极，镀件作阴极，电镀液必须含有镀层金属的离子。电镀锌原理： 阳极 Zn－2eˉ = Zn2+ 阴极 Zn2++2eˉ=Zn ⑵电镀液的浓度在电镀过程中不发生变化。⑶在电镀控制的条件下，水电离出来的H+和OHˉ一般不起反应。⑷电镀液中加氨水或 NaCN的原因：使Zn2+离子浓度很小，镀速慢，镀层才能致密、光亮。 D、电解冶炼活泼金属Na、Mg、Al等。 E、电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2+。铜前金属先反应但不析出，铜后金属不反应，形成 “阳极泥”。 4 电解 5
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