1、1原电池和电解池1原电池和电解池的比较：装置 原电池 电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动，从而形成电流。这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。形成条件 电极：两种不同的导体相连；电解质溶液：能与电极反应。 电源； 电极（惰性或非惰性） ；电解质（水溶液或熔化态） 。反应类型 自发的氧化还原反应 非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定：正极：材料性质较不活泼的电极；负极：材料性质较活泼的电极。由外电源决定：阳极：连电源的正极；阴极：连电源的负极；电极反应 负极：Zn-2e
2、-=Zn2+ （氧化反应）正极：2H +2e-=H2（还原反应）阴极：Cu 2+ +2e- = Cu （还原反应）阳极：2Cl -2e-=Cl2 （氧化反应）电子流向 负极正极 电源负极阴极；阳极电源正极电流方向 正极负极 电源正极阳极；阴极电源负极能量转化 化学能电能 电能化学能应用 抗金属的电化腐蚀；实用电池。电解食盐水（氯碱工业） ；电镀（镀铜） ；电冶（冶炼 Na、Mg、Al） ；精炼（精铜） 。一 原电池；原 电 池 的 形 成 条 件原 电 池 的 工 作 原 理 原 电 池 反 应 属 于 放 热 的 氧 化 还 原 反 应 ， 但 区 别 于 一 般 的 氧 化 还原 反 应
3、的 是 ， 电 子 转 移 不 是 通 过 氧 化 剂 和 还 原 剂 之 间 的 有 效 碰 撞 完 成 的 ， 而 是 还 原 剂 在负 极 上 失 电 子 发 生 氧 化 反 应 ， 电 子 通 过 外 电 路 输 送 到 正 极 上 ， 氧 化 剂 在 正 极 上 得 电 子 发生 还 原 反 应 ， 从 而 完 成 还 原 剂 和 氧 化 剂 之 间 电 子 的 转 移 。 两 极 之 间 溶 液 中 离 子 的 定 向 移动 和 外 部 导 线 中 电 子 的 定 向 移 动 构 成 了 闭 合 回 路 ， 使 两 个 电 极 反 应 不 断 进 行 ， 发 生 有 序的 电 子
4、转 移 过 程 ， 产 生 电 流 ， 实 现 化 学 能 向 电 能 的 转 化 。 从 能 量 转 化 角 度 看 ， 原 电 池 是 将 化 学 能 转 化 为 电 能 的 装 置 ； 从 化 学 反 应 角 度 看 ， 原电 池 的 原 理 是 氧 化 还 原 反 应 中 的 还 原 剂 失 去 的 电 子 经 导 线 传 递 给 氧 化 剂 ， 使 氧 化 还 原 反应 分 别 在 两 个 电 极 上 进 行 。 原 电 池 的 构 成 条 件 有 三 个 ： 2（ 1） 电 极 材 料 由 两 种 金 属 活 动 性 不 同 的 金 属 或 由 金 属 与 其 他 导 电 的 材
5、料 （ 非 金 属或 某 些 氧 化 物 等 ） 组 成 。 （ 2） 两 电 极 必 须 浸 泡 在 电 解 质 溶 液 中 。 （ 3） 两 电 极 之 间 有 导 线 连 接 ， 形 成 闭 合 回 路 。 只 要 具 备 以 上 三 个 条 件 就 可 构 成 原 电 池 。 而 化 学 电 源 因 为 要 求 可 以 提 供 持 续 而 稳 定的 电 流 ， 所 以 除 了 必 须 具 备 原 电 池 的 三 个 构 成 条 件 之 外 ， 还 要 求 有 自 发 进 行 的 氧 化 还 原反 应 。 也 就 是 说 ， 化 学 电 源 必 须 是 原 电 池 ， 但 原 电 池 不
6、 一 定 都 能 做 化 学 电 池 。 形 成 前 提 ： 总 反 应 为 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 电 极 的 构 成 ： a.活 泼 性 不 同 的 金 属 锌 铜 原 电 池 ， 锌 作 负 极 ， 铜 作 正 极 ； b.金 属 和 非 金 属 （ 非金 属 必 须 能 导 电 ） 锌 锰 干 电 池 ， 锌 作 负 极 ， 石 墨 作 正 极 ； c.金 属 与 化 合 物 铅 蓄 电池 ， 铅 板 作 负 极 ， 二 氧 化 铅 作 正 极 ； d.惰 性 电 极 氢 氧 燃 料 电 池 ， 电 极 均 为 铂 。 电 解 液 的 选 择 ： 电 解 液 一 般 要 能
7、 与 负 极 材 料 发 生 自 发 的 氧 化 还 原 反 应 。 原 电 池 正 负 极 判 断 ： 负 极 发 生 氧 化 反 应 ， 失 去 电 子 ； 正 极 发 生 还 原 反 应 ， 得 到 电 子 。 电 子 由 负 极 流 向 正 极 ， 电 流 由 正 极 流 向 负 极 。 溶 液 中 ， 阳 离 子 移 向 正 极 ， 阴 离子 移 向 负 极 电 极 反 应 方 程 式 的 书 写负 极 ： 活 泼 金 属 失 电 子 ， 看 阳 离 子 能 否 在 电 解 液 中 大 量 存 在 。 如 果 金 属 阳 离 子 不 能与 电 解 液 中 的 离 子 共 存 ， 则
8、进 行 进 一 步 的 反 应 。 例 ： 甲 烷 燃 料 电 池 中 ， 电 解 液 为 KOH， 负 极 甲 烷 失 8 个 电 子 生 成 CO2 和 H2O， 但 CO2 不 能 与 OH-共 存 ， 要 进 一 步 反应 生 成 碳 酸 根 。 正 极 ： 当 负 极 材 料 能 与 电 解 液 直 接 反 应 时 ， 溶 液 中 的 阳 离 子 得 电 子 。 例 ： 锌 铜原 电 池 中 ， 电 解 液 为 HCl， 正 极 H+得 电 子 生 成 H2。 当 负 极 材 料 不 能 与 电 解 液 反 应时 ， 溶 解 在 电 解 液 中 的 O2 得 电 子 。 如 果 电
9、解 液 呈 酸 性 ， O2+4e-+4H+=2H2O； 如果 电 解 液 呈 中 性 或 碱 性 ， O2+4e-+2H2O=4OH-。 特 殊 情 况 :Mg-Al-NaOH， Al 作 负 极 。 负 极 ： Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O； 正 极： 2H2O+2e-=H2+2OH- Cu-Al-HNO3， Cu 作 负 极 。 注 意 ： Fe 作 负 极 时 ， 氧 化 产 物 是 Fe2+而 不 可 能 是 Fe3+； 肼 （ N2H4） 和 NH3的 电 池 反 应 产 物 是 H2O 和 N2 无 论 是 总 反 应 ， 还 是 电 极 反 应 ， 都 必 须
10、满 足 电 子 守 恒 、 电 荷 守 恒 、 质 量 守 恒 。 pH 变 化 规 律 电 极 周 围 ： 消 耗 OH-(H+)， 则 电 极 周 围 溶 液 的 pH 减 小 （ 增 大 ） ； 反 应 生 成 OH-(H+)， 则 电 极 周 围 溶 液 的 pH 增 大 （ 减 小 ） 。 溶 液 ： 若 总 反 应 的 结 果 是 消 耗 OH-(H+)， 则 溶 液 的 pH 减 小 （ 增 大 ） ； 若 总 反 应的 结 果 是 生 成 OH-(H+)， 则 溶 液 的 pH 增 大 （ 减 小 ） ； 若 总 反 应 消 耗 和 生 成 OH-(H+)的3物 质 的 量 相
11、 等 ， 则 溶 液 的 pH 由 溶 液 的 酸 碱 性 决 定 ， 溶 液 呈 碱 性 则 pH 增 大 ， 溶 液 呈酸 性 则 pH 减 小 ， 溶 液 呈 中 性 则 pH 不 变 。 原 电 池 表 示 方 法原 电 池 的 组 成 用 图 示 表 达 ， 未 免 过 于 麻 烦 。 为 书 写 简 便 ， 原 电 池 的 装 置 常 用 方 便 而科 学 的 符 号 来 表 示 。 其 写 法 习 惯 上 遵 循 如 下 几 点 规 定 ： 1. 一 般 把 负 极 （ 如 Zn 棒 与 Zn2+离 子 溶 液 ） 写 在 电 池 符 号 表 示 式 的 左 边 ， 正 极（ 如
12、 Cu 棒 与 Cu2+离 子 溶 液 ） 写 在 电 池 符 号 表 示 式 的 右 边 。 2. 以 化 学 式 表 示 电 池 中 各 物 质 的 组 成 ， 溶 液 要 标 上 活 度 或 浓 度 （ mol/L） ,若 为气 体 物 质 应 注 明 其 分 压 (Pa)， 还 应 标 明 当 时 的 温 度 。 如 不 写 出 ， 则 温 度 为 298.15K,气 体 分 压 为 101.325kPa,溶 液 浓 度 为 1mol/L。 3. 以 符 号 “ ”表 示 不 同 物 相 之 间 的 接 界 ， 用 “”表 示 盐 桥 。 同 一 相 中 的 不 同 物 质 之间 用
13、“,”隔 开 。 4. 非 金 属 或 气 体 不 导 电 ， 因 此 非 金 属 元 素 在 不 同 氧 化 值 时 构 成 的 氧 化 还 原 电 对 作半 电 池 时 ， 需 外 加 惰 性 导 体 （ 如 铂 或 石 墨 等 ） 做 电 极 导 体 。 其 中 ， 惰 性 导 体 不 参 与 电 极反 应 ， 只 起 导 电 （ 输 送 或 接 送 电 子 ） 的 作 用 ， 故 称 为 “惰 性 ”电 极 。 按 上 述 规 定 ， Cu Zn 原 电 池 可 用 如 下 电 池 符 号 表 示 ： （ -） Zn(s) Zn2+ (C)Cu2+ (C) Cu(s) （ +） 理 论
14、 上 ,任 何 氧 化 还 原 反 应 都 可 以 设 计 成 原 电 池 ， 例 如 反 应 : Cl2+ 2I- 2Cl- +I2 此 反 应 可 分 解 为 两 个 半 电 池 反 应 ： 负 极 ： 2I- I2+ 2e- （ 氧 化 反 应 ） 正 极 ： C2+2e- 2Cl- （ 还 原 反 应 ） 该 原 电 池 的 符 号 为 ： （ -） Pt I2(s) I- (C)Cl- (C) C2(PCL2) Pt（ +）二 两类原电池吸 氧 腐 蚀吸 氧 腐 蚀 金 属 在 酸 性 很 弱 或 中 性 溶 液 里 ， 空 气 里 的 氧 气 溶 解 于 金 属 表 面 水 膜 中
15、 而发 生 的 电 化 腐 蚀 ， 叫 吸 氧 腐 蚀 例 如 钢 铁 在 接 近 中 性 的 潮 湿 的 空 气 中 腐 蚀 属 于 吸 氧 腐 蚀 ， 其 电 极 反 应 如 下 ： 负 极 （ Fe） ： 2Fe - 4e = 2Fe2+ 正 极 （ C） ： 2H2O + O2 + 4e = 4OH- 钢 铁 等 金 属 的 电 化 腐 蚀 主 要 是 吸 氧 腐 蚀 吸 氧 腐 蚀 的 必 要 条 件 以 氧 的 还 原 反 应 为 阴 极 过 程 的 腐 蚀 ， 称 为 氧 还 原 腐 蚀 或 吸 氧 腐 蚀 。 发 生 吸 氧 腐 蚀 的必 要 条 件 是 金 属 的 电 位 比
16、 氧 还 原 反 应 的 电 位 低 ： 氧 的 阴 极 还 原 过 程 及 其 过 电 位 4吸 氧 腐 蚀 的 阴 极 去 极 化 剂 是 溶 液 中 溶 解 的 氧 。 随 着 腐 蚀 的 进 行 ， 氧 不 断 消 耗 ， 只 有来 自 空 气 中 的 氧 进 行 补 充 。 因 此 ， 氧 从 空 气 中 进 入 溶 液 并 迁 移 到 阴 极 表 面 发 生 还 原 反 应， 这 一 过 程 包 括 一 系 列 步 骤 。 （ 1） 氧 穿 过 空 气 溶 液 界 面 进 入 溶 液 ； （ 2） 在 溶 液 对 流 作 用 下 ， 氧 迁 移 到 阴 极 表 面 附 近 ； （
17、3） 在 扩 散 层 范 围 内 ， 氧 在 浓 度 梯 度 作 用 下 扩 散 到 阴 极 表 面 ； （ 4） 在 阴 极 表 面 氧 分 子 发 生 还 原 反 应 ， 也 叫 氧 的 离 子 化 反 应 。 吸 氧 腐 蚀 的 控 制 过 程 及 特 点 金 属 发 生 氧 去 极 化 腐 蚀 时 ， 多 数 情 况 下 阳 极 过 程 发 生 金 属 活 性 溶 解 ， 腐 蚀 过 程 处 于阴 极 控 制 之 下 。 氧 去 极 化 腐 蚀 速 度 主 要 取 决 于 溶 解 氧 向 电 极 表 面 的 传 递 速 度 和 氧 在 电 极表 面 上 的 放 电 速 度 。 因 此
18、， 可 粗 略 地 将 氧 去 极 化 腐 蚀 分 为 三 种 情 况 。 （ 1） 如 果 腐 蚀 金 属 在 溶 液 中 的 电 位 较 高 ， 腐 蚀 过 程 中 氧 的 传 递 速 度 又 很 大 ， 则 金属 腐 蚀 速 度 主 要 由 氧 在 电 极 上 的 放 电 速 度 决 定 。 （ 2） 如 果 腐 蚀 金 属 在 溶 液 中 的 电 位 非 常 低 ， 不 论 氧 的 传 输 速 度 大 小 ， 阴 极 过 程 将由 氧 去 极 化 和 氢 离 子 去 极 化 两 个 反 应 共 同 组 成 。 （ 3） 如 果 腐 蚀 金 属 在 溶 液 中 的 电 位 较 低 ， 处
19、 于 活 性 溶 解 状 态 ， 而 氧 的 传 输 速 度 又有 限 ， 则 金 属 腐 蚀 速 度 由 氧 的 极 限 扩 散 电 流 密 度 决 定 。 扩 散 控 制 的 腐 蚀 过 程 中 ， 由 于 腐 蚀 速 度 只 决 定 于 氧 的 扩 散 速 度 ， 因 而 在 一 定 范 围 内， 腐 蚀 电 流 将 不 受 阳 极 极 化 曲 线 的 斜 率 和 起 始 电 位 的 影 响 。 扩 散 控 制 的 腐 蚀 过 程 中 ， 金 属 中 不 同 的 阴 极 性 杂 质 或 微 阴 极 数 量 的 增 加 ， 对 腐 蚀 速度 的 增 加 只 起 很 小 的 作 用 。 解
20、题 过 程 影 响 吸 氧 腐 蚀 的 因 素 1. 溶 解 氧 浓 度 的 影 响 2 温 度 的 影 响 3 盐 浓 度 的 影 响 4 溶 液 搅 拌 和 流 速 的 影 响 阴 极 控 制 原 因 主 要 是 活 化 极 化 ： =2.3RT lgiC/i/nF 主 要 是 浓 差 极 化 ： =2.3RT/nFlg(1-iC/iL) 阴 极 反 应 产 物 以 氢 气 泡 逸 出 ， 电 极 表 面 溶 液 得 到 附 加 搅 拌 产 物 OH 只 能 靠 扩 散 或 迁 移 离 开 ， 无 气 泡 逸 出 ， 得 不 到 附 加 搅 拌 析 氢 腐 蚀在 酸 性 较 强 的 溶 液
21、 中 发 生 电 化 腐 蚀 时 放 出 氢 气 ， 这 种 腐 蚀 叫 做 析 氢 腐 蚀 。 在 钢铁 制 品 中 一 般 都 含 有 碳 。 在 潮 湿 空 气 中 ， 钢 铁 表 面 会 吸 附 水 汽 而 形 成 一 层 薄 薄 的 水 膜 。水 膜 中 溶 有 二 氧 化 碳 后 就 变 成 一 种 电 解 质 溶 液 ， 使 水 里 的 H+增 多 。 是 就 构 成 无 数 个以 铁 为 负 极 、 碳 为 正 极 、 酸 性 水 膜 为 电 解 质 溶 液 的 微 小 原 电 池 。 这 些 原 电 池 里 发 生 的 氧5化 还 原 反 应 是 ： 负 极 （ 铁 ） ：
22、铁 被 氧 化 Fe-2e=Fe2+； 正 极 （ 碳 ） ： 溶 液 中 的 H+被还 原 2H+2e=H2 这 样 就 形 成 无 数 的 微 小 原 电 池 。 最 后 氢 气 在 碳 的 表 面 放 出 ， 铁 被 腐 蚀 ， 所 以 叫 析 氢腐 蚀 。 析 氢 腐 蚀 定 义 金 属 在 酸 性 较 强 的 溶 液 中 发 生 电 化 腐 蚀 时 放 出 氢 气 ， 这 种 腐 蚀 叫 做 析氢 腐 蚀 。 析 氢 腐 蚀 与 吸 氧 腐 蚀 的 比 较比 较 项 目析 氢 腐 蚀 吸 氧 腐 蚀去极化剂性质 带电氢离子，迁移速度和扩散能力都很大中性氧分子，只能靠扩散和对流传输去极
23、化剂浓度浓度大，酸性溶液中 H+放电中性或碱性溶液中 H2O 作去极化剂 浓度不大，其溶解度通常随温度升高和盐浓度增大而减小常 用 原 电 池 方 程 式1 CuH2SO4Zn 原 电 池 正 极 ： 2H+ + 2e- H2 负 极 ： Zn - 2e- Zn2+ 总 反 应 式 ： Zn + 2H+ = Zn2+ + H2 2 CuFeCl3C 原 电 池 正 极 ： 2Fe3+ + 2e- 2Fe2+ 负 极 ： Cu - 2e- Cu2+ 总 反 应 式 ： 2Fe3+ + Cu = 2Fe2+ + Cu2+ 3 钢 铁 在 潮 湿 的 空 气 中 发 生 吸 氧 腐 蚀 正 极 ：
24、O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 负 极 ： 2Fe - 4e- 2Fe2+ 总 反 应 式 ： 2Fe + O2 + 2H2O = 2Fe（ OH)2 4 氢 氧 燃 料 电 池 （ 中 性 介 质 ） 正 极 ： O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 负 极 ： 2H2 - 4e- 4H+ 总 反 应 式 ： 2H2 + O2 = 2H2O 5 氢 氧 燃 料 电 池 （ 酸 性 介 质 ） 正 极 ： O2 + 4H+ + 4e- 2H2O 负 极 ： 2H2 - 4e- 4H+ 总 反 应 式 ： 2H2 + O2 = 2H2O 66 氢 氧 燃 料 电 池 （ 碱 性 介
25、 质 ） 正 极 ： O2 + 2H2O + 4e- 4OH- 负 极 ： 2H2 - 4e- + 4OH- 4H2O 总 反 应 式 ： 2H2 + O2 = 2H2O 7 铅 蓄 电 池 （ 放 电 ） 正 极 (PbO2) ： PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ PbSO4 + 2H2O 负 极 (Pb) ： Pb- 2e-+ (SO4)2- PbSO4 总 反 应 式 ： Pb+PbO2+4H+ 2(SO4)2- = 2PbSO4 + 2H2O 8 AlNaOHMg 原 电 池 正 极 ： 6H2O + 6e- 3H2 + 6OH- 负 极 ： 2Al - 6e- + 8
26、OH- 2AlO2- + 4H2O 总 反 应 式 ： 2Al+2OH-+2H2O=2AlO2- + 3H2 9 CH4 燃 料 电 池 (碱 性 介 质 ) 正 极 ： 2O2 + 4H2O + 8e- 8OH- 负 极 ： CH4 -8e- + 10OH- (CO3)2- + 7H2O 总 反 应 式 ： CH4 + 2O2 + 2OH- = (CO3)2- + 3H2O 10 熔 融 碳 酸 盐 燃 料 电 池 （ Li2CO3 和 Na2CO3 熔 融 盐 作 电 解 液 ， CO 作 燃 料 ） ： 正 极 ： O2 + 2CO2 + 4e- 2(CO3)2- (持 续 补 充 CO
27、2 气 体 ) 负 极 ： 2CO + 2(CO3)2- - 4e- 4CO2 总 反 应 式 ： 2CO + O2 = 2CO2 11 银 锌 纽 扣 电 池 (碱 性 介 质 ) 正 极 (Ag2O) ： Ag2O + H2O + 2e- 2Ag + 2OH- 负 极 (Zn) ： Zn + 2OH- -2e- ZnO + H2O 总 反 应 式 ： Zn + Ag2O = ZnO + 2Ag常 见 的 原 电 池常 用 原 电 池 有 锌 锰 干 电 池 、 锌 汞 电 池 、 锌 银 扣 式 电 池 及 锂 电 池 等 。 1 锌 锰 干 电 池 ： 锌 锰 电 池 具 有 原 材 料
28、 来 源 丰 富 、 工 艺 简 单 ， 价 格 便 宜 、 使 用方 便 等 优 点 ， 成 为 人 们 使 用 最 多 、 最 广 泛 的 电 池 品 种 。 锌 锰 电 池 以 锌 为 负 极 ， 以 二 氧化 锰 为 正 极 。 按 照 基 本 结 构 ， 锌 锰 电 池 可 制 成 圆 筒 形 、 扣 式 和 扁 形 ， 扁 形 电 池 不 能 单个 使 用 ， 可 组 合 叠 层 电 池 （ 组 ） 。 按 照 所 用 电 解 液 的 差 别 将 锌 锰 电 池 分 为 三 个 类 型 ： (1)铵 型 锌 锰 电 池 ： 电 解 质 以 氯 化 铵 为 主 ， 含 少 量 氯 化
29、 锌 。 电 池 符 号 :(-) ZnNH4ClZnCl2MnO2 (+) 总 电 池 反 应 ： Zn+2NH4Cl+2MnO2=Zn(NH3)2Cl2+2MnO(OH) (2) 锌 型 锌 锰 电 池 ： 又 称 高 功 率 锌 锰 电 池 ， 电 解 质 为 氯 化 锌 ， 具 有 防 漏 性 能 好， 能 大 功 率 放 电 及 能 量 密 度 较 高 等 优 点 ， 是 锌 锰 电 池 的 第 二 代 产 品 ， 20 世 纪 707年 代 初 首 先 由 德 国 推 出 。 与 铵 型 电 池 相 比 锌 型 电 池 长 时 间 放 电 不 产 生 水 ， 因 此 电 池 不 易
30、漏 液 。 电 池 符 号 ： (-) ZnZnCl2MnO2 (+) 总 电 池 反 应 （ 长 时 间 放 电 ） ： Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH)=ZnCl22ZnO4H2O+2Mn3O4 (3) 碱 性 锌 锰 电 池 ： 这 是 锌 锰 电 池 的 第 三 代 产 品 ， 具 有 大 功 率 放 电 性 能 好 、 能量 密 度 高 和 低 温 性 能 好 等 优 点 。 电 池 符 号 ： (-) ZnKOHMnO2 (+) 总 电 池 反 应 ： Zn+2H2O+2MnO2=2MnO(OH)+Zn(OH)2 锌 锰 电 池 额 定 开 路 电 压 为 1.5V， 实
31、 际 开 路 电 压 1.5 1.8V ， 其 工 作 电 压 与 放电 负 荷 有 关 ， 负 荷 越 重 或 放 电 电 阻 越 小 ， 闭 路 电 压 越 低 。 用 于 手 电 筒 照 明 时 ， 典 型 终 止电 压 为 0.9V， 某 些 收 音 机 允 许 电 压 降 至 0.75V。 2 锂 原 电 池 ： 又 称 锂 电 池 ， 是 以 金 属 锂 为 负 极 的 电 池 总 称 。 锂 的 电 极 电 势最 负 相 对 分 子 质 量 最 小 ， 导 电 性 良 好 ， 可 制 成 一 系 列 贮 存 寿 命 长 ， 工 作 温 度 范 围 宽 的 高能 电 池 。 根 据
32、 电 解 液 和 正 极 物 质 的 物 理 状 态 ， 锂 电 池 有 三 种 不 同 的 类 型 ， 即 ： 固 体 正 极有 机 电 解 质 电 池 、 液 体 正 极 液 体 电 解 质 电 池 、 固 体 正 极 固 体 电 解 质 电 池 。Li(CF)n 的 开 路 电 压 为 3.3V， 比 能 量 为 480WhL-1， 工 作 温 度 在 -5570 间 ， 在20 下 可 贮 存 10 年 之 久 ！ 它 们 都 是 近 年 来 研 制 的 新 产 品 ， 目 前 主 要 用 于 军 事 、 空 间 技术 等 特 殊 领 域 ， 在 心 脏 起 搏 器 等 微 、 小 功
33、 率 场 合 也 有 应 用 。 二 电 解 池 电解原理1、电解和电解池：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。CuCl2 CuCl 22、电解池的组成：有两个电极插入电解质溶液（或熔融状态的电解质）中。两极连外接直流电源。3、离子的放电顺序：阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。电解电解质溶液时，在阴阳两极上首先发生放电反应的离子分别是溶液里最容易放电的阳离子和最容易放电的阴离子。（1）阳极：（还原性强的先放电）惰性电极（Pt、Au、石墨、钛等）时：S2 I Br Cl OH （水） NO3 SO42 F活性电
34、极时：电极本身溶解放电。（2）阴极：（氧化性强的先放电）无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上的放电顺序是：Ag+Hg2+Cu2+H+（水）Pb 2+Fe2+ Na+Ca 2+ K+ 4、电解规律：（惰性电极）（1）电解电解质：阳离子和阴离子放电能力均强于水电离出 H+和 OH 。如无氧酸8和不活泼金属的无氧酸盐。HCl（aq）阳极（Cl OH ）2Cl 2e Cl 2阴极（H ） 2H 2e H 2总方程式 2HCl电 解 H2Cl 2CuCl 2（aq）阳极（Cl OH ）2Cl 2e Cl 2阴极（Cu 2 H ） Cu 2 2e Cu总方
35、程式 CuCl 2电 解 CuCl 2（2）电解水：阳离子和阴离子放电能力均弱于水电离出 H+和 OH 。如含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐。H 2SO4（aq）阳极（SO 42 OH 4OH 4e 2H 2OO 2阴极（H ） 2H 2e H 2总方程式 2H 2O电 解 2H2O 2NaOH（aq）阳极（OH ）4OH 4e 2H 2OO 2阴极：（Na H 2H 2e H 2总方程式 2H 2O电 解 2H2O 2Na 2SO4（aq）阳极（SO 42 OH 4OH 4e 2H 2OO 2阴极：（Na H 2H 2e H 2总方程式 2H 2O电 解 2H2O 2（3）电解水和电解质：阳
36、离子放电能力强于水电离出 H+，阴离子放电能力弱于水电离出 OH ，如活泼金属的无氧酸盐；阳离子放电能力弱于水电离出 H+，阴离子放电能力强于水电离出 OH ，如不活泼金属的含氧酸盐。NaCl（aq）阳极（Cl OH ）2Cl 2e Cl 2阴极：（Na H 2H 2e H 2总方程式 2NaCl2H 2O电 解 2NaOHH 2Cl 2CuSO 4（aq）阳极（SO 42 OH 4OH 4e 2H 2OO 2阴极（Cu 2 H ） Cu 2 2e Cu总方程式 2CuSO42H 2O电 解 2Cu2H 2SO4O 2【归纳总结】（1）电解的四种类型（惰性电极）：9（2）电解质溶液浓度复原：加
37、入物质与电解产物的反应必须符合电解方程式生成物的化学计量数。（3）电解时 pH 的变化：电极区域：阴极 H+放电产生 H2，破坏水的电离平衡云集 OH ，阴极区域 pH 变大；阳极 OH 放电产生 O2，破坏水的电离平衡云集 H+，阳极区域 pH 变小。电解质溶液：电解过程中，既产生 H2，又产生 O2，则原溶液呈酸性的 pH 变小，原溶液呈碱性的 pH 变大，原溶液呈中性的 pH 不变（浓度变大） ；电解过程中，无 H2 和 O2 产生，pH 几乎不变。如电解 CuCl2 溶液（CuCl 2 溶液由于 Cu2+水解显酸性） ，一旦 CuCl2 全部电解完，pH 值会变大，成中性溶液。电解过程
38、中，只产生 H2，pH 变大。电解过程中，只产生 O2，pH 变小。（4）电极方程式的书写：先看电极；再将溶液中的离子放电顺序排队，依次放电；注意要遵循电荷守恒，电子得失的数目要相等。（二）电解原理的应用1、铜的电解精炼2、阳极（粗铜棒）：Cu2e Cu 2阴极（精铜棒）：Cu 2 2e Cu 电解质溶液：含铜离子的可溶性电解质分析：因为粗铜中含有金、银、锌、铁、镍等杂质，电解时，比铜活泼的锌、铁、镍会在阳极放电形成阳离子进入溶液中，Zn2e = Zn2+ 、Fe2e = Fe2+ 、Ni2e =Ni2+， Fe2+、Zn 2+、Ni 2+不会在阴极析出，最终留存溶液中，所以电解质溶液的浓度、
39、质量、pH 均会改变。还原性比铜差的银、金等不能失去电子，它们以单质的形式沉积在电解槽溶液中，成为阳极泥。阳极泥可再用于提炼金、银等贵重金属。2、电镀阳极（镀层金属）：Cu2e Cu 2 阴极（镀件）：Cu 2 2e Cu10电镀液：含镀层金属的电解质分析：因为由得失电子数目守恒可知，阳极放电形成的 Cu2 离子和阴极 Cu2 离子放电的量相等，所以电解质溶液的浓度、质量、pH 均不会改变。（1）电镀是电解的应用。电镀是以镀层金属为阳极，待镀金属制品为阴极，含镀层金属离子为电镀液。（2）电镀过程的特点：牺牲阳极；电镀液的浓度（严格说是镀层金属离子的浓度）保持不变；在电镀的条件下，水电离产生的
40、H+、OH 一般不放电。电解饱和食盐水氯碱工业氯碱工业所得的 NaOH、Cl 2 、H 2 都是重要的化工生产原料，进一步加工可得多种化工产品，涉及多种化工行业，如：有机合成、医药、农药、造纸、纺织等，与人们的生活息息相关。阳极：石墨或金属钛 2Cl 2eCl 2阴极：铁网 2H 2eH 2电解质溶液：饱和食盐水总方程式：2NaCl2H 2O电 解 2NaOHH 2Cl 2分析：在饱和食盐水中接通直流电源后，溶液中带负电的 OH和 Cl向阳极移动，由于 Cl比 OH容易失去电子，在阳极被氧化成氯原子，氯原子结合成氯分子放出；溶液中带正电的 Na+和 H+向阴极移动，由于 H+比 Na+容易失去电子，在阴极被还原成氢原子，氢原子结合成氢分子放出；在阴极上得到 NaOH。（1）饱和食盐水的精制：原因：除去 NaCl 中的 MCl 2、Na 2SO4 等杂质，防止生成氢氧化镁沉淀影响溶液的导电性，防止氯化钠中混有硫酸钠影响烧碱的质量。试剂加入的顺序：先加过量的 BaCl2 和过量的 NaOH（顺序可换） ，再加入过量的Na2CO3，过滤，加盐酸调节 pH 为 7。（2）隔膜的作用：防止氢气和氯气混合发生爆炸；防止氯气和氢氧化钠反应影响烧碱的质量。4、电解法冶炼活泼金属：（1）电解熔融的氯化钠制金属钠：
