高一化學原電池知識要點歸納
原電池指的是化學能轉化為電能的裝置,關於原電池的內容是我們在選修四的化學課本學習的,對於這個知識點,你瞭解得足夠深嗎?下面是本站小編為大家整理的高一化學重要的知識,希望對大家有用!
高一化學原電池知識第一節原電池
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電極用導線相連並插入電解液構成閉合迴路
3、電子流向:
外電路:負極——導線——正極
內電路: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)根據電解質溶液內離子的移動方向陽離子流向正極,陰離子流向負極。
(5)根據實驗現象
①溶解的一極為負極
②增重或有氣泡一極為正極
第二節 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:藉助於化學能直接轉變為電能的裝置
3、化學電池的分類:一次電池、二次電池、燃料電池
4、常見一次電池:鹼性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等
5、二次電池:放電後可以再充電使活性物質獲得再生,可以多次重複使用,又叫充電電池或蓄電池。
6、目前已開發出新型蓄電池: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
7、燃料電池:是使燃料與氧化劑反應直接產生電流的一種原電池。
8、電極反應:一般燃料電池發生的電化學反應的最終產物與燃燒產物相同,可根據燃燒反應寫出總的電池反應,但不註明反應的條件。
負極發生氧化反應,正極發生還原反應,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、鹼性和中性。
當電解質溶液呈酸性時:
負極:2H2-4e-=4H+
正極:O2+4 e-4H+ =2H2O
當電解質溶液呈鹼性時:
負極:2H2+4OH--4e-=4H2O
正極: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--8e- =CO32-+7H2O;
正極:4H2O+2O2+8e- =8OH-。
電池總反應式為:CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
9、燃料電池的優點:能量轉換率高、廢棄物少、運行噪音低
10、廢棄電池的處理:回收利用
高一化學選修四知識要點電解池
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(被動的不是自發的)的過程
3、放電:當離子到達電極時,失去或獲得電子,發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,發生氧化反應
陰極:與直流電源的負極相連的電極,發生還原反應
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
規律總結:金屬最怕做陽極,做了陽極就溶解,做了陰極被保護。
放電順序:
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+
陰離子的放電順序:
是惰性電極時:S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根離子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)
只要是水溶液H,OH以後的離子均作廢,永遠不放電。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,則根據陰陽離子的放電順序,依據陽氧陰還的規律來書寫電極反應式。
電解質水溶液點解產物的`規律:
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 | HCl |
CuCl2 | --- | CuCl2 | ||||
放H2生成鹼型 | 陰極:水放H2生鹼 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↑+ 2H2O | NaOH | 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,強鹼,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)放氫生鹼型: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
選修四化學基礎知識電解原理的應用
1、電解飽和食鹽水以製造燒鹼、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— == Mn+
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,附着在金屬表面Mn++ 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
3、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於冶煉活潑金屬,如鈉、鎂、鈣、鋁
(2)電解氯化鈉:
通電前,氯化鈉高温下熔融:NaCl == Na + + Cl—
通直流電後:陽極:2Na+ + 2e— == 2Na
陰極:2Cl— — 2e— == Cl2↑
規律總結:原電池、電解池、電鍍池的判斷規律
(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裏;
③較活潑金屬與電解質溶液能發生氧化還原反應(有時是與水電離產生的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,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,其餘為電鍍池或電解池。
原電池,電解池,電鍍池的比較:
類別 性質 | 原電池 | 電解池 | 電鍍池 |
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 |
反應特徵 | 自發反應 | 非自發反應 | 非自發反應 |
裝置特徵 | 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 形成閉合迴路 | 兩電極連接直流電源 兩電極插入電解質溶液 形成閉合迴路 | 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 |
聯繫 | 在兩極上都發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繫圖:
陽極失e-
正極得e-
負極失e-
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