资源简介

(共23张PPT)
物
理
化
学
正负极与阴阳极辨析及运用
与
01
电极知多少
高中电化学知识可以简单分为两大部分，原电池原理，电解池原理。两个原理的理解与应用涉及多个知识点，逐一突破相关知识点再整体连贯起来方为上策。其中电极知识恰好是关键点之一，但是对很多同学而言掌握好有不小难度。
目录
CONTENTS
电化学发展史
01
电极概念辨析
02
电极实例解析
03
巧记速解
04
“电”的字形演变
由“电”的字形演变可以看出，我们古人对闪电自然现象还是十分感兴趣的，但可惜的是却没有诞生现代科技，略显遗憾。
1800年
安东尼·卡莱尔威廉·尼科尔森电解水
1771年
伽伐尼
发现金属片接触下的蛙腿痉挛现象。
1834年
法拉第
提出电极概念，通过实验总结出电解第一和第二定律
1806年
戴维
由电解水开始，陆续电解制得K、Na、Ca、Ba、Mg、Sr等
1799年
伏特
制成了世界上第一个电池──“伏特电堆”
1805年
Luigi V.Brugnatelli进行第一次电沉积奠定了现代电化学基础。
1836年
约翰·费德里克·丹尼尔
改良“伏特电堆”，解决电池极化
1837年
雅可比
司本沙
不约而同地发现了镀铜现象
1839年
威廉·罗伯特
·格罗夫
提出燃料电池设计原理
1839年
Elkington
获得氰化镀银专利
1843年
西门子
发明镀镍技术。
镀铜开始工业化
1852年
Robert Wilhelm Bunsen
研究出电解金属氯化物方法
1860年
普兰特
研究出铅酸电池
1866年
雷克兰士研究出碳锌电池
西门子
提出发电机原理
直流发电机出现
1887年
赫勒森
发明了干电池
1884年
阿伦尼乌斯
提出电离
理论
1888年
能斯特
提出电动势理论，能斯特方程
1890年
爱迪生
发明了可充电铁镍电池
1894年
威廉·奥斯特瓦尔德测有机酸电导率证明阿伦尼乌斯理论
1898年
弗里茨·哈伯
发现电解池中阴极电位决定还原产物的化学组成
1899年
Waldmar Jungner
发明开口型镍镉电池
1914年
爱迪生发明碱性电池
1937年
阿尔内·蒂塞利乌斯
制作出第一套精细的电泳装置
2019年诺贝尔化学奖
1970年
M.S.
Whittingham制成首个锂电池
1980年
John B. Goodenough 发现钴酸锂可以作为锂离子电池正极材料
1976年
Philips Research
发明镍氢电池
1983年
M.Thackeray、 John B
.Goodenough等人发现锰尖晶石是优良的正极材料
1991年
日本Sony公司可充电锂离子电池商业化生产
1996年
Padhi和Goodenough发现具有橄榄石结构的磷酸盐，如LiFePO4，比传统的正极材料更具优越性
1999年
可充电锂聚合物电池商业化生产
西方早期对“电”也有类似模糊的认知，后来逐渐发展成科学，其发展史很好地展现了人们对科学的认知过程。吾辈当自强，亦能青史留名。
正极：电源中电位（电势）较高
（或电子流入）的一极
负极：电源中电位（电势）较低
（或电子流出）的一极
电学之正负极
阴极：发生还原反应的一极
阳极：发生氧化反应的一极
化学之阴阳极
阴极：与直流电源负极相连的电极，发生还原反应
阳极：与直流电源正极相连的电极，发生氧化反应
学科融合：交叉学科
电化学之正负极与阴阳极
电子流入的一极，发生还原反应：正极
电子流出的一极，发生氧化反应：负极
正极
图1 普通高中教科书·化学必修 第二册对正负极的描述
图2 普通高中教科书·化学选择性必修1 化学反应原理
对阴阳极的描述
从国外的研究论文来看,化学电源中较少使用positive electrode（正极）、negative electrode（负极） ，大部分都用cathode（阴极）、anode（阳极） 来表达化学电源的两个电极。
从在国内研究论文来看，化学电源中较少使用阴极、阳极词汇，大部分都用正极、负极来表达化学电源的两个电极，并且英文部分多数都把正极的翻译成cathode 、把负极的翻译成anode。
现在电池领域里经常名词用混，把cathode当做正极，anode当做负极用。日常生活中anode常译作阳极、正极， cathode常译作阴极、负极，存在混乱情况。
金属的腐蚀与防护
图2 普通高中教科书·化学选择性必修1 化学反应原理
对化学腐蚀的电化学保护法描述
总结：
原电池的电极可以提正、负极，也可以提阴、阳极，电解池亦同。
1、跟电流相关的电学（原电池）规定:
对外电路供给负电荷(或有电子流出)的极叫
负极—电势低的一极;
对外电路供给正电荷(或有电子流入)的极叫
正极—电势高的一极。
2、跟反应有关的化学（电解池）规定
凡发生氧化反应的极叫阳极,
凡发生还原反应的极叫阴极。
氧化反应
氧化反应
还原反应
还原反应
●
e-
●
e-
CuSO4溶液
CuCl2溶液
Na+
Cl-
H+
SO42-
物理学规定，电流方向为正电荷移动方向。
电流方向为负电荷移动相反方向。
原电池
电解池
电子：负极→外电路→正极
离子：阴离子→负极
阳离子→正极
电子：负极→阴极，阳极→正极
离子：阴离子→阳极
阳离子→阴极
00
负极
正极
阴极
阳极
★注意：电子无法通过电解质溶液，会被溶液中的离子捕获。
氧化反应
氧化反应
还原反应
还原反应
●
e-
●
e-
CuSO4溶液
CuCl2溶液
+
-
阳极
阳极
阴极
阴极
Na+
Cl-
H+
SO42-
阴极：发生还原反应的一极。（1）电解池中与直流电源负极相连的电极（2）原电池的正级
阳极：发生氧化反应的一极。（1）电解池中与直流电源正极相连的电极（2）原电池的负级
氧化反应
氧化反应
还原反应
还原反应
●
e-
●
e-
CuSO4溶液
CuCl2溶液
一、富阳养羊（负氧氧阳）
负极发生氧化反应
阳极发生氧化反应
二、羊癫疯（阳电逢）
阳离子总期待与电子 相逢
即电子去哪，阳离子跟着跑去哪
Na+
Cl-
H+
SO42-
02
判断与运用
原电池原理应用包含普通干电池、纽扣电池、燃料电池等，电解池原理应用包含电解精炼金属、电镀、氯碱工业、海水淡化等，两池原理的运用，掌握好相关电极知识是关键。
原电池
正负极判断方法：
方法一：根据两极材料判断。一般活泼金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极；
方法二：根据电极现象判断。一般情况下功夫电极逐渐溶解为负极，电极增重和放出气体的为正极；
方法三：根据电子流动方向或电流方向来判断。电子流出的为负极、电子流入的为正极，电流流出的正极、电流流入的负极；
方法四：根据电解质溶液内离子的定向移动方向判断。阴离子流向的为负极、阳离子流向的为正极；
方法五：根据两极发生的变化来判断。失去电子发生氧化的是负极、得到电子发生还原反应是正极；
方法六：根据电解质溶液来判断电极。能与电解质溶液反应的电极为负极，不能与电解质溶液反应的为正极。
1. 某化学兴趣小组为了探究铝电极在原电池中的作用，在常温下，设计并进行了以下一系列实验，实验结果记录如下。
(1)实验1、2中Al所作的电极(正极或负极)是否相同？_______(填“是”或“否”)。
(2)由实验3中Al为____极
(3)实验4中Al作负极还是正极？为什么？___________________________________________________写出Al电极的电极反应式：______________________________
(4)解释实验5中电流表指针偏向Al的原因： _________________________________________________
否
负
负极，因为在NaOH溶液中，活动性Al>Mg， Mg电势高为正极
Al- 3e- + 4OH- =AlO2- + 2H2O
Al在浓硝酸中发生钝化，然后Zn在浓硝酸中发生氧化反应，即在浓硝酸中，活动性Zn>Al，Al电势高为正极
2. 化学电源在日常生活和高科技领域中都有广泛应用。下列说法正确的是
A. 图1：锌铜原电池工作时，Zn2+向Cu电极方向移动，Cu电极附近溶液中H+浓度会增大
B. 图2：纽扣式银锌电池中，正极的电极反应式为Ag2O+2e-+2H+=2Ag+H2O
C. 图3：锌锰干电池中，锌筒作负极，发生氧化反应，且外电路中每转移1mol电子消耗锌32.5g
D. 图4：铅蓄电池为二次电池，其负极的电极反应式为Pb-2e-=Pb2+
2H++2e-=H2
Zn-2e-=Zn2+
Pb - 2e- + SO42- = PbSO4
Ag2O+2e-+H2O=2Ag+2OH-
√
电 解 池
离子的放电顺序: （物质 在电解池的阴、阳两极发生反应的过程叫放电。）
阴极:发生还原反应，氧化性强的离子先得电子
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水溶液)>AI3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阳极:发生氧化反应，阳极金属或还原性强的离子先失电子
活性金属电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
3. 电化学原理在工业生产中发挥着巨大的作用。Na2FeO4是制造高铁电池的重要原料，同时也是一种新型的高效净水剂。在工业上通常利用如图装置生产Na2FeO4，下列说法正确的是
A. 阳极的电极反应式为Fe+8OH--6e-=FeO42-+4H2O
B. 右侧的离子交换膜为阳离子交换膜
C. 阴极区a%>b%
D. 阴极产生的气体是氧气
阴离子交换膜
2H2O + 2e- = H2 + 2OH-
OH-
Na +
√
03
电极之多样化
在学习了原电池原理和电解池原理之后，对于这两个原理的考查就会变得多样化，两者综合运用和拓展对知识掌握的深度有较高要求，还会涉及到其他章节知识点。
常见原电池类型
常见电解池类型
氧化反应
负极
还原反应
正极
S - 6e- + 4H2O = 8H+ + SO42-
√
H +
全国卷Ⅰ卷中，在燃料电池试题中，电极的名称出现了正极、负极、阴极，也将正极、负极，阴极等电极名称，混在一起应用。
如果教师在讲原电池、电解池时，不把正负极和阴阳极的定义交代清楚，学生常常误认为正负极只能是原电池电极的名称，阴阳极只能是电解池电极的名称。

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