第四章电化学基础

　　第一节原电池

　　1、概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池_______

　　2、组成条件：①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路

　　3、电子流向：外电路：负极——导线——正极

　　内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液,盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液.

　　4、电极反应：以锌铜原电池为例：

　　负极：氧化反应：Zn－2e＝Zn2＋（较活泼金属）

　　正极：还原反应：2H＋＋2e＝H2↑（较不活泼金属）

　　总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑

　　5、正、负极的判断：

　　（1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极,非金属为正极.

　　（2）从电子的流动方向负极流入正极

　　（3）从电流方向正极流入负极

　　（4）根据电解质溶液内离子的移动方向阳离子流向正极,阴离子流向负极

　　（5）根据实验现象①__溶解的一极为负极__②增重或有气泡一极为正极

　　第二节化学电池

　　1、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池

　　2、化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置

　　3、化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池

　　一、一次电池：常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等

　　二、二次电池

　　1、二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生,可以多次重复使用,又叫充电电池或蓄电池.

　　2、电极反应：铅蓄电池

　　放电：负极（铅）：Pb＋－2e＝PbSO4↓

　　正极（氧化铅）：PbO2＋4H+＋＋2e＝PbSO4↓＋2H2O

　　充电：阴极：PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋

　　阳极：PbSO4＋2e＝Pb＋

　　两式可以写成一个可逆反应：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O

　　3、目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池

　　三、燃料电池

　　1、燃料电池：是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池

　　2、电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同,可根据燃烧反应写出总的电池反应,但不注明反应的条件.,负极发生氧化反应,正极发生还原反应,不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应.以氢氧燃料电池为例,铂为正、负极,介质分为酸性、碱性和中性.

　　当电解质溶液呈酸性时：负极：2H2－4e=4H+正极：O2＋4e4H+=2H2O

　　当电解质溶液呈碱性时：负极：2H2＋4OH－4e＝4H2O负极：O2＋2H2O＋4e＝4OH

　　另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极,又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂.

　　电极反应式为：负极：CH4＋10OH－－8e＝7H2O；

　　正极：4H2O＋2O2＋8e＝8OH－.

　　电池总反应式为：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O

　　3、燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低

　　四、废弃电池的处理：回收利用

　　第三节电解池

　　一、电解原理

　　1、电解池：把电能转化为化学能的装置也叫电解槽

　　2、电电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程

　　3、放电：当离子到达电极时,失去或获得电子,发生氧化还原反应的过程

　　4、电子流向：（电源）负极—（电解池）阴极—（离子定向运动）电解质溶液—（电解池）阳极—（电源）正极

　　5、电极名称及反应：

　　阳极：与直流电源的正极相连的电极,发生氧化反应

　　阴极：与直流电源的负极相连的电极,发生还原反应

　　6、电解CuCl2溶液的电极反应：阳极：2Cl--2e=Cl2(氧化)阴极：Cu2++2e=Cu(还原)

　　总反应式：CuCl2=Cu+Cl2↑

　　7、电解本质：电解质溶液的导电过程,就是电解质溶液的电解过程

　　☆规律总结：电解反应离子方程式书写：

　　阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

　　阴离子放电顺序：是惰性电极时：S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)

　　是活性电极时：电极本身溶解放电

　　注意先要看电极材料,是惰性电极还是活性电极,若阳极材料为活性电极（Fe、Cu)等金属,则阳极反应为电极材料失去电子,变成离子进入溶液；若为惰性材料,则根据阴阳离子的放电顺序,依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式.

　　电解质水溶液点解产物的规律

　　类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原

　　分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大HCl

　　CuCl2---CuCl2

　　放H2生成碱型阴极：水放H2生碱

　　阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大HCl

　　放氧生酸型阴极：电解质阳离子放电

　　阳极：水放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜

　　电解水型阴极：4H++4e-==2H2↑

　　阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2ONaOH水增大增大水

　　H2SO4减小

　　Na2SO4不变

　　上述四种类型电解质分类：

　　（1）电解水型：含氧酸,强碱,活泼金属含氧酸盐

　　（2）电解电解质型：无氧酸,不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）

　　（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐

　　（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐