一、原電池與電解池比較:
二、電池符號
左池:鋅片插在 1mol·dm-3的 ZnSO4 溶液中。 右池:銅片插在 1 mol·dm-3的 CuSO4 溶液中。 兩池之間倒置的 U 形管叫做鹽橋(鹽橋是由飽和KCl溶液和瓊脂裝入U形管中製成)。檢流計表明電子從鋅片流向銅片。左側為負極,右側為正極。
此Cu - Zn 電池可表示如下:
(-)Zn | Zn2+(1mol·dm-3)‖Cu2+(1mol·dm-3) | Cu(+)
負極: Zn-2e-== Zn2+
正極: Cu2++2e-== Cu
總反應: Zn+Cu2+ == Zn2+ + Cu
☆ 寫電池符號應注意事項:
• 正、負極:(-) 左, (+) 右
• 介面“|”: 單質與“極棒”寫在一起,寫在“|”外面。
• 註明離子濃度(c),氣態時用分壓(p),物質狀態:固態(s), 液態(l) 等
• 鹽橋: “||”
三、金屬腐蝕與防護:
1. 金屬腐蝕:金屬(或合金)跟周圍接觸到的氣體(或液體)反應而腐蝕損耗的過程。
⑴ 本質:金屬原子失電子而被氧化
M – ne- ====Mn+
(2) 分類:
①化學腐蝕:
金屬與其他物質 直接氧化反應 金屬被氧化
(不是電解質溶液)(無電流產生)
②電化腐蝕:
不純金屬或合金 發生原電池反應 活潑金屬被氧化
電解質溶液 (有電流產生)
⑶鋼鐵腐蝕:
2.金屬腐蝕的防護
⑴ 金屬腐蝕的原因:金屬本身的組成和結構是鏽蝕的根據;外界條件(如:溫度、溼度、與金屬接觸的物質)是促使金屬鏽蝕的客觀因素。
⑵ 防護:
①改變金屬內部組成結構,可以增強金屬耐腐蝕的能力。如:不鏽鋼。
② 在金屬表面覆蓋一層保護層,以斷絕金屬與外界物質接觸,達到耐腐蝕的效果。(油脂、油漆、搪瓷、塑膠、電鍍金屬、氧化成緻密的氧化膜)
四、電解及其應用
1.電解的原理:
使電流透過電解質溶液而在陰、陽兩極上引起氧化還原反應的過程叫做電解。
電解質在溶解或熔化狀態下電離出自由離子,通電時,自由移動的離子定向移動,陽離子移向陰極,在陰極獲得電子發生還原反應;陰離子移向陽極,在陽極失去電子發生氧化反應。電解質導電過程就是電解過程。
2.電解反應離子放電順序(不考慮濃度等其他因素)
放電:陽離子得電子而陰離子失電的過程。
上述順序基本上與金屬活動順序一致,即越活潑的金屬,其陽離子越難結合電子,但Fe3+氧化性較強,排在Cu2+之前。
⑵陰離子放電順序
(註明:若陽極材料是金屬(除Pt、Au外),電極首先發生氧化反應而進入溶液。)
3.電鍍:利用電解原理在某些金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程,金屬叫鍍件,薄層鍍層。
陰極:鍍件→待鍍金屬
陽極:鍍層金屬
電鍍液:含有鍍層金屬離子的溶液。
五、幾種常見新型原電池
1.鉛蓄電池
(-)Pb|PbSO4(s)|H2SO4(aq)| PbSO4(s)|PbO2(+)
Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
2. 燃料電池
新型電池中,電極的導電材料一般多孔的金屬板,負極是通入還原劑的一方,正極是通入氧化劑的一方.
如:氫氧燃料電池,電解質溶液為30%的氫氧化鉀溶液:
正極: O2+ 4e- + 2H2O === 4OH-
負極: 2H2 –4e- + 4OH-=== 4H2O
又如:甲烷燃料電池;電解質溶液為氫氧化鉀溶液:
正極:2O2 + 8e-+ 4H2O ==8OH-
負極: CH4 + 10OH- -8e- ==CO2- 3 + 7H2O
總反應:CH4 + 2O2 + 2OH- == CO2- 3 + 3H2O
鉛蓄電池(充電)
陽極:PbSO4 - 2e- + 2H2O == PbO2 + SO42- + 4H+
陰極:PbSO4 + 2e- == Pb + SO42-
總反應式:2PbSO4 + 2H2O Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42-
鉛蓄電池(放電)
正極 (PbO2) :PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ == PbSO4↓ + 2H2O
負極 (Pb) :Pb - 2e- + SO42- == PbSO4↓
總反應式:Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- == 2PbSO4↓ + 2H2O
銀鋅紐扣電池(鹼性介質)
正極 (Ag2O) :Ag2O + H2O + 2e- == 2Ag + 2OH-
負極 (Zn) :Zn + 2OH- -2e- == ZnO + H2O
總反應式:Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag
Al─NaOH─Mg原電池
正極:6H2O + 6e- == 3H2↑ + 6OH-
負極:2Al - 6e- + 8OH- == 2AlO2- + 4H2O
總反應式:2Al + 2OH- + 2H2O == 2AlO2- + 3H2↑
一、原電池與電解池比較:
二、電池符號
左池:鋅片插在 1mol·dm-3的 ZnSO4 溶液中。 右池:銅片插在 1 mol·dm-3的 CuSO4 溶液中。 兩池之間倒置的 U 形管叫做鹽橋(鹽橋是由飽和KCl溶液和瓊脂裝入U形管中製成)。檢流計表明電子從鋅片流向銅片。左側為負極,右側為正極。
此Cu - Zn 電池可表示如下:
(-)Zn | Zn2+(1mol·dm-3)‖Cu2+(1mol·dm-3) | Cu(+)
負極: Zn-2e-== Zn2+
正極: Cu2++2e-== Cu
總反應: Zn+Cu2+ == Zn2+ + Cu
☆ 寫電池符號應注意事項:
• 正、負極:(-) 左, (+) 右
• 介面“|”: 單質與“極棒”寫在一起,寫在“|”外面。
• 註明離子濃度(c),氣態時用分壓(p),物質狀態:固態(s), 液態(l) 等
• 鹽橋: “||”
三、金屬腐蝕與防護:
1. 金屬腐蝕:金屬(或合金)跟周圍接觸到的氣體(或液體)反應而腐蝕損耗的過程。
⑴ 本質:金屬原子失電子而被氧化
M – ne- ====Mn+
(2) 分類:
①化學腐蝕:
金屬與其他物質 直接氧化反應 金屬被氧化
(不是電解質溶液)(無電流產生)
②電化腐蝕:
不純金屬或合金 發生原電池反應 活潑金屬被氧化
電解質溶液 (有電流產生)
⑶鋼鐵腐蝕:
2.金屬腐蝕的防護
⑴ 金屬腐蝕的原因:金屬本身的組成和結構是鏽蝕的根據;外界條件(如:溫度、溼度、與金屬接觸的物質)是促使金屬鏽蝕的客觀因素。
⑵ 防護:
①改變金屬內部組成結構,可以增強金屬耐腐蝕的能力。如:不鏽鋼。
② 在金屬表面覆蓋一層保護層,以斷絕金屬與外界物質接觸,達到耐腐蝕的效果。(油脂、油漆、搪瓷、塑膠、電鍍金屬、氧化成緻密的氧化膜)
四、電解及其應用
1.電解的原理:
使電流透過電解質溶液而在陰、陽兩極上引起氧化還原反應的過程叫做電解。
電解質在溶解或熔化狀態下電離出自由離子,通電時,自由移動的離子定向移動,陽離子移向陰極,在陰極獲得電子發生還原反應;陰離子移向陽極,在陽極失去電子發生氧化反應。電解質導電過程就是電解過程。
2.電解反應離子放電順序(不考慮濃度等其他因素)
放電:陽離子得電子而陰離子失電的過程。
上述順序基本上與金屬活動順序一致,即越活潑的金屬,其陽離子越難結合電子,但Fe3+氧化性較強,排在Cu2+之前。
⑵陰離子放電順序
(註明:若陽極材料是金屬(除Pt、Au外),電極首先發生氧化反應而進入溶液。)
3.電鍍:利用電解原理在某些金屬表面鍍上一層金屬或合金的過程,金屬叫鍍件,薄層鍍層。
陰極:鍍件→待鍍金屬
陽極:鍍層金屬
電鍍液:含有鍍層金屬離子的溶液。
五、幾種常見新型原電池
1.鉛蓄電池
(-)Pb|PbSO4(s)|H2SO4(aq)| PbSO4(s)|PbO2(+)
Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O
2. 燃料電池
新型電池中,電極的導電材料一般多孔的金屬板,負極是通入還原劑的一方,正極是通入氧化劑的一方.
如:氫氧燃料電池,電解質溶液為30%的氫氧化鉀溶液:
正極: O2+ 4e- + 2H2O === 4OH-
負極: 2H2 –4e- + 4OH-=== 4H2O
又如:甲烷燃料電池;電解質溶液為氫氧化鉀溶液:
正極:2O2 + 8e-+ 4H2O ==8OH-
負極: CH4 + 10OH- -8e- ==CO2- 3 + 7H2O
總反應:CH4 + 2O2 + 2OH- == CO2- 3 + 3H2O
鉛蓄電池(充電)
陽極:PbSO4 - 2e- + 2H2O == PbO2 + SO42- + 4H+
陰極:PbSO4 + 2e- == Pb + SO42-
總反應式:2PbSO4 + 2H2O Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42-
鉛蓄電池(放電)
正極 (PbO2) :PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ == PbSO4↓ + 2H2O
負極 (Pb) :Pb - 2e- + SO42- == PbSO4↓
總反應式:Pb + PbO2 + 4H+ + 2SO42- == 2PbSO4↓ + 2H2O
銀鋅紐扣電池(鹼性介質)
正極 (Ag2O) :Ag2O + H2O + 2e- == 2Ag + 2OH-
負極 (Zn) :Zn + 2OH- -2e- == ZnO + H2O
總反應式:Zn + Ag2O == ZnO + 2Ag
Al─NaOH─Mg原電池
正極:6H2O + 6e- == 3H2↑ + 6OH-
負極:2Al - 6e- + 8OH- == 2AlO2- + 4H2O
總反應式:2Al + 2OH- + 2H2O == 2AlO2- + 3H2↑