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日积月累|原电池电解池解析

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基础知识


一.关于原电池和电解池两极的名称


1.正负极


(1)原电池原电池的两极习惯上称为正负极,这实际上是物理名称,本质上是根据电子或电流的流向定义的。学生如果容易混淆,可联系日常生活中的电池记忆,是一个比较好的方法。但须注意的是,在金属防护中有一个“牺牲阳极的阴极保护法”,不要记错。理解原电池的正负极如下几点:


①可以是两种活泼性不同的金属电极。
②可以是金属与非金属(如石墨),如化学电源中。
③也可以都是惰性电极(如燃料电池)。
④还可以是金属和金属氧化物(如铅蓄电池),而电解质则既可以是某电解质的水溶液,也可能是熔融盐。 


(2)对于正、负极的判断 :


负极:


①电子流出的一极(本质)

②电流流入的一极

③金属性相对较活泼的一极(注意Al电极)

④发生氧化反应的一极

⑤阴离子移向的一极

⑥被腐蚀的一极

⑦质量减小的一极

⑧燃料气体在其上面失电子的一极

⑨根据电极反应现象等。


正极:


①电子流入的一极(本质)

②电流流出的一极

③金属性相对较不活泼的一极

④发生还原反应的一极

⑤阳离子移向的一极

⑥被保护的一极

⑦产生气体获析出金属的一极

⑧助燃气体在其上面得电子的一极

⑨根据电极反应现象等。



2.判断电解池的电极名称与电极反应的关系


电解池的两极习惯上称作阴、阳极,这实际上是化学名称,本质上根据外接电源或电解质溶液中阴、阳离子的移动方向确定的名称,即所谓的“阴阳结合”。阴离子向阳极移动,阳离子向阴极移动。可以用四个字概括:阳——氧,阴——还;实际上只须记“阳氧”两个字就可以了,其它的可以推理。 


二.关于电极反应式的书写 


在电化学的学习中要紧紧抓住原电池和电解池的不同本质(自发和非自发)。


1.对于原电池,电极反应式和总反应式的书写方法一般是:


第一步:判断正负极;

第二步:根据负极及溶液中离子参加反应情况确定电极反应;

第三步:将电极反应相加得总反应式。


原电池的“加和法”必须掌握,有了这一法宝,对于任何一个原电池反应,只要先写出易写的一极反应式,用总反应式减去其中一极的反应式,就可得另一极的反应式(注意电荷守恒)。


2.对于电解池,电极反应和总反应式的书写方法一般是:


第一步:确定电极的材料及阴阳极;

第二步:根据电极材料和溶液介质情况分析判断电极反应;

第三步:将电极反应相加得总反应式(注意有水被电解时的情况)。


三.电解规律及应用


1.电解规律


(1)惰性电极电解酸、碱、盐溶液,就可以分为电解水型(例NaOH)、分解电解质型(例CuCl2)、放H2生碱型(例NaCl)、放O2生酸型(例CuSO4)等。如果上述方法不容易记忆容易混 淆,不妨干脆就重点记住常见阴阳离子的放电按顺序(借助氧化还原知识更容易记),用到时现推导即可。


(2)阴阳离子的放电按顺序:


阳极:金属阳极(Au、Pt 除外)>S2->I-> Br->Cl->OH->含氧酸根离子和F-。


阴极:Ag+>Hg+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>H+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。


上述放电顺序分成四组,即“阴前离子和阴后离子,氢前离子和氢后离子”,然后两两组合成可溶于水的电解质,分析电解时的阴阳极放电情况,就不难总结出电解规律。



(3)规律:


①位于前边的还原性强的微粒优先失去电子。只要有水,含氧酸根离子和F-就不能失去电子。若阳极是活泼或较活泼金属时,一般是电极的金属失去电子,而不是电解液中阴离子放电。


②阳离子放电,其顺序大体可参照金属活动顺序来推断。位于金属活动顺序表后面的金属,其对应的阳离子越易得到电子: 即位于前边的氧化性强的微粒优先得到电子。只要有水,一般H+后面的离子不能得到电子。


③一般电解规律(惰性电极)可以概括为:


阳极:无卤(I2、Br2、Cl2)有氧
阴极:前氢后金(氢前析氢,氢后析金) 


需要特别注意的是电解一定要看好阳极材料,若是活泼金属则是该金属放电。


2.电解后电解质溶液的复原


到底加入何物质能够复原?例如电解CuSO4溶液,为什么要加CuO而不是Cu(OH)2?要从一个个的个例中总结出规律———加入适量阴阳两极产物的化合物。总的来讲,就是既要考虑“质”又要考虑“量”。这样,就不难理解电解CuSO4溶液,为什么要加CuO而不是Cu(OH)2了。那是“消耗什么加什么,消耗多少加多少”,加显然多加了氢。


3.电解的计算是一个重点应用问题 


其常用的解题方法可以归结为两种:


一是根据电解方程式或电极反应式列比例求解;二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解(此法较为简便)。


关键是电子守恒,特别要注意:


①电极和电极名称要区分清楚

②电极产物要判断准确

③找准各产物间量的关系



四.金属的腐蚀与防护


金属的腐蚀与防护也多与电化学有关,要注意结合电化学的相关原理及图像加以分析应用,尽量多发掘生活中常见的例子加以巩固理解。
  
总结金属腐蚀的快慢判断方法: 


电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀;


同一种金属腐蚀:强电解质>弱电解质>非电解质溶液。相反地,金属腐蚀的防护措施优劣顺序:外加电源的阴极保护法>牺牲阳极的阴极保护法>化学防护>无防腐蚀措施。


经典例题


1.下列叙述中正确的是 (  )


A .任何化学反应都能设计成原电池

B .任何氧化还原反应都能设计成原电池 

C .原电池反应一定是氧化还原反应

D .两个不同的金属电极插入到电解质溶液中就能形成原电池


2.下列叙述正确的是(  )


A .反应AlCl 3+4NaOH===NaAlO2+3NaCl +2H 2O ,可以设计成原电池 

B .Zn 和稀硫酸反应时,加入少量CuSO 4溶液能加快产生H 2的速率

C .把Fe 片和Cu 片放入稀硫酸中,并用导线把二者相连,观察到Cu 片上产生大量气泡,说明Cu 与H 2SO 4能发生反应而Fe 被钝化 

D .金属镀层破损后,镀锌铁比镀锡铁更易被腐蚀 


答案:1.C   2.C

 
 

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