鉅大LARGE | 點擊量：8673次 | 2019年04月27日
原電池、電解池和電鍍池知識點分析
正確區別原電池、電解池和電鍍池的不同，掌握原電池、電解規律的應用及有關電解的方法技巧是高考中必考的內容之一，其知識要點是：兩個原理(原電池原理、電解原理);一個規律(電解規律);兩個應用(原電池原理的應用和電解原理的應用);一類計算(電解的計算)。
一、知識規律：
1、原電池、電解池、電鍍池的判定規律
(1)若無外接電源，可能是原電池，然后依據原電池的形成條件分析判斷，主要思路是“三看”一看電極(兩極為導體且活潑性不同)，二看溶液(電極插入電解質溶液中)，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，當陽極金屬與電解質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防爆標準
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)
電極反應負極：氧化反應，金屬失電子
正極：還原反應，溶液中的陽離子得電子陽極：氧化反應，溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子。
陰極：還原反應，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
電子流向負極經導線流向正極電源負極經導線流向陰極
陽極經導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
1、原電池正負極判斷
一是由電極材料或電極反應現象等確定原電池的正負極。
方法一：根據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溶液中表現出的活潑性)如原電池：
Fe——Cu——稀硫酸中，Fe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、根據電極反應的本質確定
原電池中，負極向外電路提供電子，所以負極上一定發生失電子的氧化反應，正極上一定發生得電子的還原反應。
方法三、根據電極現象確定
某一電極若不斷溶解或質量不斷減少，該電極發生氧化反應，通常為原電池的負極，若原電池中某一電極上有氣體生成、電極質量不斷增加或電極質量不變，該電極發生還原反應，通常為原電池的正極。
2、常見原電池正負極產物判斷及電極反應式的書寫
對于原電池的電極反應，負極是金屬，電極反應為M–ne-=Mn+;正極本身或電解質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：在正極反應中究竟什么物質得電子,要根據物質的氧化性的強弱、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物進行分類解析
(1)負極反應生成的陽離子與電解質溶液中的陰離子能共存。(一般電解質溶液為酸性)
這類原電池負極反應生成的陽離子與溶液中的陰離子不反應，且電解質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)負極反應生成的陽離子與電解質溶液中的陰離子不共存。則溶液中的陰離子應寫入負極反應式如：鉛蓄電池，鉛蓄電池兩極分別為Pb、PbO2、電解質溶液為H2SO4，Pb為負極,Pb–2e-=Pb2+,溶液中的SO42-與Pb2+結合生成難溶于水的PbSO4則電極反應式為
負極：Pb+SO42--2e-=PbSO4
正極：PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O
電池的總反應：2PbSO4+2H2OPbO2+Pb+2H2SO4(放電為原電池)
(3)若正極上的反應物質是O2，且電解質溶液為中性或堿性，則H2O必須寫入正極反應式中，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若電解質溶液為中性或堿性，則H2O應寫入正極反應式如
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：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：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：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
②若電解質溶液為酸性，則H+必須寫入正極反應式如
氫氧燃料電池(H2SO4)負極：2H2–4e-=4H+
正極：O2+4H++4e-=2H2O
電池的總反應：2H2+O2=2H2O
③若電解質為熔融狀態下的液體，則傳導的是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：2C4H10+13O2=8CO2+10H2O
(5)電極反應式的書寫方法
在原電池正、負極以及電池總反應方程式的書寫時，正、負極電極反應式相加得電池反應式，若已知總反應方程式可以減去較容易寫出的電極反應式，從而得到較難寫出的反應式。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：Zn+2MnO2+2NH4+=Zn2++Mn2O3+2NH3+H2O
(2)鋰電池(電解質溶液：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：8Li+3SOCl2=6LiCl+Li2SO3+2S↓
(3)鉛蓄電池(見電極產物判斷)
4、原電池原理應用
(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)比較反應速率(如粗鋅與稀硫酸反應比純鋅快);
(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(如發生吸氧腐蝕時，因有正極反應O2+2H2O+4e-=4OH-，使溶液pH值升高，正極附近溶液能使酚酞變紅)。
(7)根據電池反應判斷新的化學電源的變化，(方法是先分析電池反應中有關物質化合價變化，確定原電池正極和負極，然后根據兩極變化分析判斷其它指定性質的變化)。
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。通常包括化學腐蝕和電化腐蝕，
①化學腐蝕是金屬和非金屬與其它物質接觸而直接發生氧化還原反應而引起的腐蝕。其腐蝕過程沒有電流產生。
②電化腐蝕是不純金屬或合金在電解質溶液中發生原電池反應。電化腐蝕過程有電流形成。
如：析氫腐蝕在酸性條件下，正極發生2H++2e-=H2↑的反應
吸氧腐蝕在弱酸性或中性條件下，正極發生2H2O+O2+4e-=4OH-的反應
(2)金屬防護方法
①改變金屬內部組織結構，如不銹鋼;
②金屬表面覆蓋保護層;
③電化學保護法。
6、電解池電極產物的判斷
根據電解規律分析推斷，以電解飽和CuSO4溶液為例(惰性電極)
通電前：第一步，列出電解質溶液中存在的陰、陽離子(包括電解質和水的電離)
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OH-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式
陽極：4OH--4e-=2H2O+O2↑
陰極：2Cu2++4e-=2Cu
第五步電解結果分析(包括兩極現象、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，陽極上有氣體產生，且生成的氣體能使帶火星的木條復燃。
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：2H2O2H2↑+O2↑
(2)電解電解質型：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：2HClH2↑+Cl2↑
(3)電解水和電解質型：
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：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：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：NaClNa+Cl2↑
8、電解原理的應用
(1)電鍍：應用電解原理，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：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、有關電解計算的方法規律
有關電解的計算通常是求電解后某產物質量、某氣體的體積、某元素的化合價以及溶液的pH值、物質的量濃度等，解答此類題的方法一般有兩種：一是根據電解方程式或電極反應式列比例式求解;二是利用各電極線路中轉移的電子數目守恒列等式求解。
在原電池和電解池復習過程中，只有熟練掌握原電池、電解池的工作原理和本質區別，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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