鉅大LARGE | 點擊量：8674次 | 2019年04月27日
原電池、電解池和電鍍池知識點分析
正確區(qū)別原電池、電解池和電鍍池的不同，掌握原電池、電解規(guī)律的應(yīng)用及有關(guān)電解的方法技巧是高考中必考的內(nèi)容之一，其知識要點是：兩個原理(原電池原理、電解原理);一個規(guī)律(電解規(guī)律);兩個應(yīng)用(原電池原理的應(yīng)用和電解原理的應(yīng)用);一類計算(電解的計算)。
一、知識規(guī)律：
1、原電池、電解池、電鍍池的判定規(guī)律
(1)若無外接電源，可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判斷，主要思路是“三看”一看電極(兩極為導(dǎo)體且活潑性不同)，二看溶液(電極插入電解質(zhì)溶液中)，三看回路(形成閉合回路或兩極接觸)。
(2)若有外接電源，則可能是電解池或電鍍池，當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的金屬陽離子相同則為電鍍池，其余為電解池。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
2、電解規(guī)律：
(1)看陽極電極，如果是活潑電極(金屬活動性順序表Ag以前)則電極材料失電子，電極被溶解，溶液中陰離子不失電子。若是惰性電極(Pt、Au、石墨等)，則要看溶液中的離子的失電子能力。
(2)判斷陰離子放電(失電子)順序：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子
(3)判斷陽離子放電(得電子)順序：
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
(特別注意的是以下陽離子的放電順序：Fe3+>Cu2+>Fe2+>Zn2+>H+)
二、知識要點
1、原電池、電解池、電鍍池比較
原電池電解池電鍍池
定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成
電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)
能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其它金屬的裝置
形成條件①活動性不同的兩電極
②兩電極插入電解質(zhì)溶液
③形成閉合回路①兩電極接直流電源
②兩電極插入電解質(zhì)溶液
③形成閉合回路①鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負極。
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：較不活潑的金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)陽極：與電源正極相連
陰極：與電源負極相連陽極：與電源正極相連(必須是鍍層金屬)
陰極：與電源負極相連(鍍件)
電極反應(yīng)負極：氧化反應(yīng)，金屬失電子
正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子。
陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子。陽極：金屬電極失電子
陰極：電鍍液中陽離子得電子
電子流向負極經(jīng)導(dǎo)線流向正極電源負極經(jīng)導(dǎo)線流向陰極
陽極經(jīng)導(dǎo)線流向電源正極同電解池
溶液中離子移動方向陽離子向正極移動
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
三、方法指導(dǎo)
1、原電池正負極判斷
一是由電極材料或電極反應(yīng)現(xiàn)象等確定原電池的正負極。
方法一：根據(jù)原電池電極材料確定
(1)對于金屬——金屬電極，通常較活潑的金屬是負極，較不活潑的金屬是正極。(具體還要看金屬在電解質(zhì)溶液中表現(xiàn)出的活潑性)如原電池：
Fe——Cu——稀硫酸中，F(xiàn)e作負極，Cu作正極;
Al——Mg——KOH溶液中，Al作負極，Mg作正極。
(2)對于金屬——非金屬電極，金屬作負極，非金屬作正極。
(3)對于金屬——化合物電極，金屬作負極，化合物作正極。
方法二、根據(jù)電極反應(yīng)的本質(zhì)確定
原電池中，負極向外電路提供電子，所以負極上一定發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極上一定發(fā)生得電子的還原反應(yīng)。
方法三、根據(jù)電極現(xiàn)象確定
某一電極若不斷溶解或質(zhì)量不斷減少，該電極發(fā)生氧化反應(yīng)，通常為原電池的負極，若原電池中某一電極上有氣體生成、電極質(zhì)量不斷增加或電極質(zhì)量不變，該電極發(fā)生還原反應(yīng)，通常為原電池的正極。
2、常見原電池正負極產(chǎn)物判斷及電極反應(yīng)式的書寫
對于原電池的電極反應(yīng)，負極是金屬，電極反應(yīng)為M–ne-=Mn+;正極本身或電解質(zhì)溶液中具有氧化性的粒子(如H+、金屬離子、溶解在溶液中的O2等)在正極上得到電子被還原。注意：在正極反應(yīng)中究竟什么物質(zhì)得電子,要根據(jù)物質(zhì)的氧化性的強弱、濃度等情況綜合考慮。一般地：
酸性溶液：2H++2e-=H2↑
中性或弱酸性溶液：2H2O+O2+4e-=4OH-
不活潑金屬鹽溶液：Mn++ne-=M
以下對原電池正負極產(chǎn)物進行分類解析
(1)負極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子能共存。(一般電解質(zhì)溶液為酸性)
這類原電池負極反應(yīng)生成的陽離子與溶液中的陰離子不反應(yīng)，且電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子能力大于溶解在溶液中的氧氣得電子能力，所以電解質(zhì)溶液中的陽離子得電子，從而在原電池的正極析出。
如：Zn——Cu——H2SO4電池
負極：Zn–2e-=Zn2+正極：2H++2e-=H2↑
Zn——C——CuSO4電池
負極：Zn–2e-=Zn2+正極：Cu2++2e-=Cu
(2)負極反應(yīng)生成的陽離子與電解質(zhì)溶液中的陰離子不共存。則溶液中的陰離子應(yīng)寫入負極反應(yīng)式如：鉛蓄電池，鉛蓄電池兩極分別為Pb、PbO2、電解質(zhì)溶液為H2SO4，Pb為負極,Pb–2e-=Pb2+,溶液中的SO42-與Pb2+結(jié)合生成難溶于水的PbSO4則電極反應(yīng)式為
負極：Pb+SO42--2e-=PbSO4
正極：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
電池的總反應(yīng)：2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4(放電為原電池)
(3)若正極上的反應(yīng)物質(zhì)是O2，且電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則H2O必須寫入正極反應(yīng)式中，且O2生成OH-如：
鋁——空氣(O2)——海水電池
負極：4Al–12e-=4Al3+
正極：6H2O+3O2+12e-=12OH-
鐵——石墨——NaCl溶液
負極：2Fe–4e-=2Fe2+
正極：2H2O+O2+4e-=4OH-
鎂——鋁——NaOH溶液
負極：4Al+16OH--12e-=4AlO2-+8H2O
正極：6H2O+3O2+12e-=12OH-
(4)燃料電池(惰性電極)
①若電解質(zhì)溶液為中性或堿性，則H2O應(yīng)寫入正極反應(yīng)式如
氫氧燃料電池(30%的KOH溶液)負極：2H2+4OH--4e-=2H2O
正極：2H2O+O2+4e-=4OH-
電池的總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O
甲烷——空氣(O2)——KOH溶液負極：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O
正極：4H2O+2O2+8e-=8OH-
電池的總反應(yīng)：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
丁烷——空氣——K2CO3溶液(CO2為助燃劑，以具有催化作用和導(dǎo)電性能的稀土金屬為電極)
負極：2C4H10+26CO32--52e-=34CO2+10H2O
正極：26CO2+13O2+52e-=26CO32-
電池的總反應(yīng)：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
②若電解質(zhì)溶液為酸性，則H+必須寫入正極反應(yīng)式如
氫氧燃料電池(H2SO4)負極：2H2–4e-=4H+
正極：O2+4H++4e-=2H2O
電池的總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O
③若電解質(zhì)為熔融狀態(tài)下的液體，則傳導(dǎo)的是O2-如
丁烷——空氣——摻雜氧化銥(Y2O3)的氧化鋯(ZrO2)晶體
負極：2C4H10-52e-+26O2-=8CO2+10H2O
正極：13O2+52e-=26O2-
電池的總反應(yīng)：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
(5)電極反應(yīng)式的書寫方法
在原電池正、負極以及電池總反應(yīng)方程式的書寫時，正、負極電極反應(yīng)式相加得電池反應(yīng)式，若已知總反應(yīng)方程式可以減去較容易寫出的電極反應(yīng)式，從而得到較難寫出的反應(yīng)式。3、常見的原電池
(1)干電池：(鋅——錳干電池)
負極(鋅筒)：Zn–2e-=Zn2+
正極(石墨)：2MnO2+2NH4++2e-=Mn2O3+2NH3+H2O
電池的總反應(yīng)：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O
(2)鋰電池(電解質(zhì)溶液：亞硫酰氯SOCl2)
負極(鋰)：8Li–8e-=8Li+
正極(石墨)：3SOCl2+8e-=SO32-+2S↓+6Cl-
電池的總反應(yīng)：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S↓
(3)鉛蓄電池(見電極產(chǎn)物判斷)
4、原電池原理應(yīng)用
(1)制作干電池、蓄電池、高能電池;
(2)比較金屬腐蝕的快慢(負極金屬先被腐蝕);
(3)防護金屬腐蝕(被保護的金屬作正極);
(4)比較反應(yīng)速率(如粗鋅與稀硫酸反應(yīng)比純鋅快);
(5)比較金屬活動性強弱(被溶解的負極金屬較活潑);
(6)判斷溶液pH變化(如發(fā)生吸氧腐蝕時，因有正極反應(yīng)O2+2H2O+4e-=4OH-，使溶液pH值升高，正極附近溶液能使酚酞變紅)。
(7)根據(jù)電池反應(yīng)判斷新的化學(xué)電源的變化，(方法是先分析電池反應(yīng)中有關(guān)物質(zhì)化合價變化，確定原電池正極和負極，然后根據(jù)兩極變化分析判斷其它指定性質(zhì)的變化)。
5、金屬的腐蝕和防護
(1)金屬的腐蝕，金屬的腐蝕是指金屬原子失去電子被氧化而消耗的過程。通常包括化學(xué)腐蝕和電化腐蝕，
①化學(xué)腐蝕是金屬和非金屬與其它物質(zhì)接觸而直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕。其腐蝕過程沒有電流產(chǎn)生。
②電化腐蝕是不純金屬或合金在電解質(zhì)溶液中發(fā)生原電池反應(yīng)。電化腐蝕過程有電流形成。
如：析氫腐蝕在酸性條件下，正極發(fā)生2H++2e-=H2↑的反應(yīng)
吸氧腐蝕在弱酸性或中性條件下，正極發(fā)生2H2O+O2+4e-=4OH-的反應(yīng)
(2)金屬防護方法
①改變金屬內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)，如不銹鋼;
②金屬表面覆蓋保護層;
③電化學(xué)保護法。
6、電解池電極產(chǎn)物的判斷
根據(jù)電解規(guī)律分析推斷，以電解飽和CuSO4溶液為例(惰性電極)
通電前：第一步，列出電解質(zhì)溶液中存在的陰、陽離子(包括電解質(zhì)和水的電離)
Cu2+SO42-H+OH-
通電后：第二步，確定離子移動方向
陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動。即Cu2+、H+向陰極移動，SO42-、OH-向陽極移動。
第三步判斷陰、陽兩極離子的放電能力
陽極：陰離子失電子能力OH->SO42-所以O(shè)H-失電子
陰極：陽離子得電子能力Cu2+>H+所以Cu2+得電子
第四步寫出電極反應(yīng)式
陽極：4OH--4e-=2H2O+O2↑
陰極：2Cu2++4e-=2Cu
第五步電解結(jié)果分析(包括兩極現(xiàn)象、水的電離平衡、離子濃度、溶液的酸堿性、pH變化等)
陰極上有紅色銅析出，陽極上有氣體產(chǎn)生，且生成的氣體能使帶火星的木條復(fù)燃。
由于陽極O2的放出，使溶液中OH-濃度減小，促進水的電離平衡正向移動，溶液中的H+濃度增大，故pH值減小。
7、用惰性電極電解溶液時各種變化情況分析
(1)電解水型：水、含氧酸、強堿、活潑金屬的含氧酸鹽(如H2O、H2SO4、NaOH、K2SO4等)的電解。
陰極：4H++4e-=2H2↑
陽極：4OH--4e-=2H2O+O2↑
總反應(yīng)：2H2O2H2↑+O2↑
(2)電解電解質(zhì)型：無氧酸(HF除外)、不活潑的無氧酸鹽(氟化物除外)(如HCl、CuCl2等)溶液的電解。
陰極：2H++2e-=H2↑
陽極：2Cl--2e-=Cl2↑
總反應(yīng)：2HClH2↑+Cl2↑
(3)電解水和電解質(zhì)型：
①活潑金屬的無氧酸鹽(氟化物除外)(如NaCl)溶液的電解。
陰極：2H++2e-=H2↑
陽極：2Cl--2e-=Cl2↑
總反應(yīng)：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑
②不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4、AgNO3等)溶液的電解。
陰極：4Ag++4e-=4Ag
陽極：4OH--4e-=2H2O+O2↑
總反應(yīng)：4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3
(4)電解離子化合物(熔融的NaCl、Al2O3等)
陰極：2Na++2e-=Na
陽極：2Cl--2e-=Cl2↑
總反應(yīng)：NaClNa+Cl2↑
8、電解原理的應(yīng)用
(1)電鍍：應(yīng)用電解原理，在某些金屬(或非金屬)表面鍍上一薄層其它金屬或合金的過程。電鍍時，鍍件作陰極，待鍍金屬作陽極，電鍍液一般是鍍層金屬的鹽溶液。電鍍過程中，電解液濃度不變。
陽極：M–ne-=Mn+
陰極：Mn++ne-=M
(2)精煉銅：以精銅作陰極，粗銅作陽極，電解硫酸銅水溶液，陽極粗銅溶解，陰極析出銅。
(3)制取物質(zhì)：例如用電解飽和食鹽水可制取氯氣、氫氣和燒堿等。
(4)冶煉活潑金屬：例如電解法冶煉鈉、鎂、鋁等活潑金屬。
9、有關(guān)電解計算的方法規(guī)律
有關(guān)電解的計算通常是求電解后某產(chǎn)物質(zhì)量、某氣體的體積、某元素的化合價以及溶液的pH值、物質(zhì)的量濃度等，解答此類題的方法一般有兩種：一是根據(jù)電解方程式或電極反應(yīng)式列比例式求解;二是利用各電極線路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)目守恒列等式求解。
在原電池和電解池復(fù)習(xí)過程中，只有熟練掌握原電池、電解池的工作原理和本質(zhì)區(qū)別，才能對原電池及電解過程進行“由靜到動”的描述，從而提高分析問題、解決問題的能力。
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