资源简介

高中化学原电池和电解池
1．原电池和电解池的比较：
装置 原电池 电解池
实例
使氧化还原反应中电子作定向移动，从 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起
而形成电流。这种把化学能转变为电能 氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能
原理
的装置叫做原电池。 转变为化学能的装置叫做电解池。
①电极：两种不同的导体相连；
②电解质溶液：能与电极反应。 ①电源； ②电极（惰性或非惰性）；
形成条件
③能自发的发生氧化还原反应 ③电解质（水溶液或熔化态）。
④形成闭合回路
反应类型 自发的氧化还原反应 非自发的氧化还原反应
由电极本身性质决定： 由外电源决定：
电极名称 正极：材料性质较不活泼的电极； 阳极：连电源的正极；
负极：材料性质较活泼的电极。 阴极：连电源的负极；
负极：Zn-2e-=Zn2+ （氧化反应） 阴极：Cu2++2e-= Cu （还原反应）
电极反应
正极：2H++2e-=H2↑（还原反应） 阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ （氧化反应）
电子流向 负极→正极 电源负极→阴极；阳极→电源正极
电流方向 正极→负极 电源正极→阳极；阴极→电源负极
能量转化 化学能→电能 电能→化学能
①电解食盐水（氯碱工业）；②电镀（镀
①①抗金属的电化腐蚀；
应用 铜）；③电冶（冶炼 Na、Mg、Al）；④精
②实用电池。
炼（精铜）。
第 1 页 共 8 页
2原电池正负极的判断：
⑴根据电极材料判断：活泼性较强的金属为负极，活泼性较弱的或者非金属为正极。
⑵根据电子或者电流的流动方向：电子流向：负极→正极。电流方向：正极→负极。
⑶根据电极变化判断：氧化反应→负极； 还原反应→正极。
⑷根据现象判断：电极溶解→负极； 电极重量增加或者有气泡生成→正极。
⑸根据电解液内离子移动的方向判断：阴离子→移向负极；氧离子→移向正极。
3电极反应式的书写：
负极：⑴负极材料本身被氧化：
①如果负极金属生成的阳离子与电解液成分不反应，则为最简单的：M-n e-=Mn+ 如：Zn-2 e-=Zn2+
②如果阳离子与电解液成分反应，则参与反应的部分要写入电极反应式中：
如铅蓄电池，Pb+SO42--2e-=PbSO4
⑵负极材料本身不反应：要将失电子的部分和电解液都写入电极反应式，
如燃料电池 CH4-O2(C作电极)电解液为 KOH：负极：CH4+10OH-8 e-=C032-+7H2O
正极：⑴当负极材料能自发的与电解液反应时，正极则是电解质溶液中的微粒的反应，
H2SO4 电解质，如 2H++2e=H2 CuSO4电解质： Cu2++2e= Cu
⑵当负极材料不与电解质溶液自发反应时，正极则是电解质中的 O2反正还原反应
1 当电解液为中性或者碱性时，H2O 比参加反应，且产物必为 OH
-,
如氢氧燃料电池（KOH 电解质）O -2+2H2O+4e=4OH
②当电解液为酸性时，H+比参加反应，产物为 H2O O2+4O2+4e=2H2O
4．化学腐蚀和电化腐蚀的区别
化学腐蚀 电化腐蚀
一般条件 金属直接和强氧化剂接触 不纯金属，表面潮湿
反应过程 氧化还原反应，不形成原电池。 因原电池反应而腐蚀
有无电流 无电流产生 有电流产生
反应速率 电化腐蚀＞化学腐蚀
结果 使金属腐蚀 使较活泼的金属腐蚀
5．吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别
电化腐蚀类型 吸氧腐蚀 析氢腐蚀
条件 水膜酸性很弱或呈中性 水膜酸性较强
第 2 页 共 8 页
正极反应 O2 + 4e- + 2H2O == 4OH- 2H+ + 2e-==H2↑
负极反应 Fe －2e-==Fe2+ Fe －2e-==Fe2+
腐蚀作用 是主要的腐蚀类型，具有广泛 发生在某些局部区域内
性
考点解说
6．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
7。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。酸性电解质：
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+H ＋2=MnO+H2O,Zn2 ＋4NH3=Zn(NH ) 2＋3 4
碱性电解质：（KOH 电解质）
电极反应 负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2
正极：2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+ Zn(OH)2
Zn+ MnO2+2H2O-=2MnOOH+ Zn(OH)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 原电池正极： PbO2 +2e-+4H+ +
SO42- = PbSO4 + 2H2O
B.充电反应 阴极：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42- 电解池
阳极：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42-
总式：Pb + PbO + 2H SO =放=电2 2 4 = 2PbSO4 + 2H2O
充电
第 3 页 共 8 页
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。
②A电极反应 负极： 2Li-2e- = 2Li+
正极： I2 +2e- = 2I-
总式：2Li + I2 = 2LiI
B MnO2 做正极时：
负极： 2Li-2e- = 2Li+
正极：MnO2+e- = MnO2 -
总 Li +MnO2= Li MnO2
锂电池优点：体积小，无电解液渗漏，电压随放电时间缓慢下降，应用:心脏起搏器，手机电池，电脑电池。
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-
第 4 页 共 8 页
8．电解池的阴阳极判断：
⑴由外电源决定：阳极：连电源的正极； 阴极：连电源的负极；
⑵根据电极反应: 氧化反应→阳极 ；还原反应→阴极
⑶根据阴阳离子移动方向：阴离子移向→阳极；阳离子移向→阴极，
⑷根据电子几点流方向：电子流向: 电源负极→阴极；阳极→电源正极
电流方向: 电源正极→阳极；阴极→电源负极
9.电解时电极产物判断：
⑴阳极：如果电极为活泼电极，Ag以前的，则电极失电子，被氧化被溶解，Zn-2e-=Zn2+
如果电极为惰性电极，C、Pt、Au、Ti等，则溶液中阴离子失电子，4OH-- 4e-= 2H2O+ O2
阴离子放电顺序 S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根>F-
⑵阴极：（.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护）根据电解质中阳离子活动顺序判断，阳离子得电子顺序 —
金属活动顺序表的反表金属活泼性越强，则对应阳离子的放电能力越弱，既得电子能力越弱。
K+ 10．电解、电离和电镀的区别
电解 电离 电镀
条件 受直流电作用 受热或水分子作用 受直流电作用
阴阳离子定向移动， 阴阳离子自由移动，无 用电解的方法在金属表面镀上一
实质 在两极发生氧化还 明显的化学变化 层金属或合金
原反应
电解
CuCl - 2+2
实例 ====
Cu＋ 阳极 Cu －2e = Cu
CuCl2==Cu2++2Clˉ
Cl2 阴极 Cu
2++2e- = Cu
关系 先电离后电解，电镀是电解的应用
11．电镀铜、精炼铜比较
电镀铜 精炼铜
形成条件 镀层金属作阳极，镀件作阴极， 粗铜金属作阳极，精铜作阴极，CuSO4
电镀液必须含有镀层金属的离子 溶液作电解液
阳极：Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+
阳极 Cu －2e- = Cu2+
电极反应 等
阴极 Cu2++2e- = Cu
阴极：Cu2+ + 2e- = Cu
第 5 页 共 8 页
溶液变化 电镀液的浓度不变 溶液中溶质浓度减小
12．电解方程式的实例（用惰性电极电解）：
总反应方程式 溶液酸碱性变
电解质溶液 阳极反应式 阴极反应式
（条件：电解） 化
CuCl2 2Cl--2e-=Cl2↑ Cu2++2e-= Cu CuCl2= Cu +Cl2↑ ——
HCl 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑ 2HCl=H2↑+Cl2↑ 酸性减弱
Na2SO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 不变
H2SO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 消耗水，酸性增
强
NaOH 4OH--4e-=2H2O+O2↑ 2H++2e-=H2↑ 2H2O=2H2↑+O2↑ 消耗水，碱性增
强
2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2 H+放电，碱性增
NaCl 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑
↑+2NaOH 强
2CuSO4+2H2O=2Cu+ OHˉ 放电,酸性增
CuSO4 4OH--4e-=2H2O+O2↑ Cu2++2e-= Cu
O2↑+2H2SO4 强
13，以惰性电极电解电解质溶液的规律：
⑴电解水型：电解含氧酸，强碱，活泼金属的含氧酸盐，如稀 H2SO4、NaOH 溶液、Na2SO4溶液：
电解
阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极：2H++2e-=H2↑ 总反应：2H2O==== 2H2↑ + O2↑，
溶质不变，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）。
⑵电解电解质：无氧酸（HF除外）、不活泼金属的无氧酸盐，如 CuCl2
阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极：Cu2++2e-= Cu 总反应：CuCl2= Cu +Cl2↑
⑶放氢生成碱型：活泼金属的无氧酸盐（F化物除外）如 NaCl
阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 阴极：2H++2e-=H2↑ 总反应：2NaCl+2H2O=H2↑+Cl2↑+2NaOH
公式：电解质+H2O→碱+ H2↑+非金属
⑷放氧省酸型：不活泼金属的含氧酸盐，如 CuSO4
阳极：4OH--4e-=2H2O+O2↑ 阴极：Cu2++2e-= Cu 总反应：2CuSO4+2H2O=2Cu+ O2↑+2H2SO4
公式：电解质+H2O→酸+ O2↑+金属
第 6 页 共 8 页
电解
解 NaCl溶液：2NaCl+2H2O ====H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大
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：
电解
2NaCl+2H2O====H2↑+Cl2↑+2NaOH
⑵设备 （阳离子交换膜电解槽） 图 20-1
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-
△
NaOH CO
（B）、氧化铝： 铝土矿 ——→ NaAlO2 ——
2→ Al(OH)3 Al2O3
过滤 过滤 —→
⑵ 原理 阳极 2O2－ － 4e- =O2↑
阴极 Al3＋+3e- =Al
电解
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
第 7 页 共 8 页
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”。
第 8 页 共 8 页

展开更多......

收起↑