高二化學選修4期末復習提綱：第四章
第一節(jié) 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(nèi)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(jù)電解質溶液內(nèi)離子的移動方向陽離子流向正極，陰離子流向負極
(5)根據(jù)實驗現(xiàn)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： 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(chǎn)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(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，可根據(jù)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 負極：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--8?e? = 7H2O;
正極：4H2O+2O2+8e?=8 OH-。
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
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：
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(jù)陰陽離子的放電順序，依據(jù)陽氧陰還的規(guī)律來書寫電極反應式。
電解質水溶液點解產(chǎn)物的規(guī)律
類型電極反應特點實例電解對象電解質濃度pH電解質溶液復原分解電解質型電解質電離出的陰陽離子分別在兩極放電HCl電解質減小增大HClCuCl2---CuCl2放H2生成堿型陰極：水放H2生堿
陽極：電解質陰離子放電NaCl電解質和水生成新電解質增大HCl放氧生酸型陰極：電解質陽離子放電
陽極：水放O2生酸CuSO4電解質和水生成新電解質減小氧化銅電解水型陰極：4H+ + 4e- == 2H2 ↑
陽極：4OH- - 4e-= O2↑+ 2H2ONaOH水增大增大 水H2SO4減小Na2SO4不變 上述四種類型電解質分類：
(1)電解水型：含氧酸，強堿，活潑金屬含氧酸鹽
(2)電解電解質型：無氧酸，不活潑金屬的無氧酸鹽(氟化物除外)
(3)放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽
(4)放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽
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
2、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(chǎn)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(lián)，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。
性質類別——原電池電解池電鍍池的定義
(裝置特點)將化學能轉變成電能的裝置將電能轉變成化學能的裝置應用電解原理在某些金屬表面鍍上一側層其他金屬
反應特征： 自發(fā)反應 非自發(fā)反應
非自發(fā)反應 裝置特征無電源，兩級材料不同有電源，兩級材料可同可不同 有電源 形成條件活動性不同的兩極
電解質溶液
形成閉合回路兩電極連接直流電源
兩電極插入電解質溶液
形成閉合回路1鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接負極;2電鍍液必須含有鍍層金屬的離子 電極名稱負極：較活潑金屬
正極：較不活潑金屬(能導電非金屬)陽極：與電源正極相連
陰極：與電源負極相連名稱同電解，但有限制條件
陽極：必須是鍍層金屬
陰極：鍍件電極反應負極：氧化反應，金屬失去電子
正極：還原反應，溶液中的陽離子的電子或者氧氣得電子(吸氧腐蝕)陽極：氧化反應，溶液中的陰離子失去電子，或電極金屬失電子
陰極：還原反應，溶液中的陽離子得到電子
陽極：金屬電極失去電子
陰極：電鍍液中陽離子得到電子 電子流向負極→正極 電源負極→陰極
電源正極→陽極 同電解池溶液中帶電粒子的移動陽離子向正極移動
陰離子向負極移動陽離子向陰極移動
陰離子向陽極移動同電解池聯(lián)系 在兩極上都發(fā)生氧化反應和還原反應
☆☆原電池與電解池的極的得失電子聯(lián)系圖：
陽極(失) e- 正極(得) e- 負極(失) e- 陰極(得)
第四節(jié) 金屬的電化學腐蝕和防護
一、金屬的電化學腐蝕
(1)金屬腐蝕內(nèi)容：
(2)金屬腐蝕的本質：都是金屬原子 失去 電子而被氧化的過程
(3)金屬腐蝕的分類：
化學腐蝕- 金屬和接觸到的物質直接發(fā)生化學反應而引起的腐蝕
電化學腐蝕-不純的金屬跟電解質溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應。比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學腐蝕。
化學腐蝕與電化腐蝕的比較
電化腐蝕：化學腐蝕條件不純金屬或合金與電解質溶液接觸金屬與非電解質直接接觸現(xiàn)象有微弱的電流產(chǎn)生或無電流產(chǎn)生，本質較活潑的金屬被氧化的過程 金屬被氧化的過程
關系： 化學腐蝕與電化腐蝕往往同時發(fā)生，但電化腐蝕更加普遍，危害更嚴重
(4)電化學腐蝕的分類：
析氫腐蝕--腐蝕過程中不斷有氫氣放出
①條件：潮濕空氣中形成的水膜,酸性較強(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等氣體)
�、陔姌O反應：負極: Fe - 2e- = Fe2+
正極: 2H+ + 2e- = H2 ↑
總式：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
吸氧腐蝕--反應過程吸收氧氣
�、贄l件：中性或弱酸性溶液
�、陔姌O反應：負極: 2Fe - 4e- = 2Fe2+
正極: O2+4e- +2H2O = 4OH-
總式：2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2
離子方程式：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2
生成的 Fe(OH)2被空氣中的O2氧化，生成 Fe(OH)3 ， Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3
Fe(OH)3脫去一部分水就生成Fe2O3·x H2O(鐵銹主要成分)
規(guī)律總結：金屬腐蝕快慢的規(guī)律：在同一電解質溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防腐措施的腐蝕防腐措施由好到壞的順序如下：
外接電源的陰極保護法>犧牲負極的正極保護法>有一般防腐條件的腐蝕>無防腐條件的腐蝕
二、金屬的電化學防護
1、利用原電池原理進行金屬的電化學防護
(1)犧牲陽極的陰極保護法
原理：原電池反應中，負極被腐蝕，正極不變化
應用：在被保護的鋼鐵設備上裝上若干鋅塊，腐蝕鋅塊保護鋼鐵設備
負極：鋅塊被腐蝕;正極：鋼鐵設備被保護
(2)外加電流的陰極保護法
原理：通電，使鋼鐵設備上積累大量電子，使金屬原電池反應產(chǎn)生的電流不能輸送，從而防止金屬被腐蝕
應用：把被保護的鋼鐵設備作為陰極，惰性電極作為輔助陽極，均存在于電解質溶液中，接上外加直流電源。通電后電子大量在鋼鐵設備上積累，抑制了鋼鐵失去電子的反應。
2、改變金屬結構：把金屬制成防腐的合金
3、把金屬與腐蝕性試劑隔開：電鍍、油漆、涂油脂、表面鈍化等
(責任編輯：彭海芝)
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