高二化學(xué)選修4期末復(fù)習(xí)提綱：第四章
第一節(jié) 原電池
1、概念： 化學(xué)能轉(zhuǎn)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(zhì)溶液③ 電極用導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路
3、電子流向：外電路：負(fù)極--導(dǎo)線-- 正極
內(nèi)電路：鹽橋中陰離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液，鹽橋中陽離子移向正極的電解質(zhì)溶液。
4、電極反應(yīng)：以鋅銅原電池為例：
負(fù)極： 氧化反應(yīng)： Zn-2e=Zn2+ (較活潑金屬)
正極： 還原反應(yīng)： 2H++2e=H2↑ (較不活潑金屬)
總反應(yīng)式： Zn+2H+=Zn2++H2↑
5、正、負(fù)極的判斷：
(1)從電極材料：一般較活潑金屬為負(fù)極;或金屬為負(fù)極，非金屬為正極。
(2)從電子的流動方向 負(fù)極流入正極
(3)從電流方向 正極流入負(fù)極
(4)根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動方向陽離子流向正極，陰離子流向負(fù)極
(5)根據(jù)實驗現(xiàn)象①__溶解的一極為負(fù)極__②增重或有氣泡一極為正極
第二節(jié) 化學(xué)電池
1、電池的分類：化學(xué)電池、太陽能電池、原子能電池
2、化學(xué)電池：借助于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置
3、化學(xué)電池的分類：一次電池、二次電池、燃料電池
一、一次電池： 常見一次電池：堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等
二、二次電池
1、二次電池：放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，可以多次重復(fù)使用，又叫充電電池或蓄電池。
2、電極反應(yīng)：鉛蓄電池
放電： 負(fù)極(鉛)：Pb+-2e? =PbSO4↓
正極(氧化鉛)：PbO2+4H+++2e? =PbSO4↓+2H2O
充電： 陰極：PbSO4+2H2O-2e? =PbO2+4H++
陽極：PbSO4+2e? =Pb+
兩式可以寫成一個可逆反應(yīng)：PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4↓+2H2O
3、目前已開發(fā)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
三、燃料電池
1、燃料電池： 是使燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的一種原電池
2、電極反應(yīng)：一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫出總的電池反應(yīng)，但不注明反應(yīng)的條件。，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，不過要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。以氫氧燃料電池為例，鉑為正、負(fù)極，介質(zhì)分為酸性、堿性和中性。
當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時： 負(fù)極：2H2-4e? =4H+ 正極：O2+4 e? 4H+ =2H2O
當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時： 負(fù)極：2H2+4OH?-4e?=4H2O 負(fù)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(yīng)式為：負(fù)極：CH4+10OH--8?e? = 7H2O;
正極：4H2O+2O2+8e?=8 OH-。
電池總反應(yīng)式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
3、燃料電池的優(yōu)點：能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運(yùn)行噪音低
第三節(jié) 電解池
一、電解原理
1、電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置也叫電解槽
2、電解：電流(外加直流電)通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)(被動的不是自發(fā)的)的過程
3、放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程
4、電子流向：(電源)負(fù)極-(電解池)陰極-(離子定向運(yùn)動)電解質(zhì)溶液-(電解池)陽極-(電源)正極
5、電極名稱及反應(yīng)：
陽極：與直流電源的正極 相連的電極，發(fā)生氧化反應(yīng)
陰極：與直流電源的負(fù)極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)
6、電解CuCl2溶液的電極反應(yīng)： 陽極：2Cl- -2e?=Cl2 (氧化) 陰極：Cu2++2e?=Cu(還原)
總反應(yīng)式：CuCl2 =Cu+Cl2 ↑
7、電解本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程
☆規(guī)律總結(jié)：電解反應(yīng)離子方程式書寫：
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-)
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(yīng)為電極材料失去電子，變成離子進(jìn)入溶液;若為惰性材料，則根據(jù)陰陽離子的放電順序，依據(jù)陽氧陰還的規(guī)律來書寫電極反應(yīng)式。
電解質(zhì)水溶液點解產(chǎn)物的規(guī)律
類型電極反應(yīng)特點實例電解對象電解質(zhì)濃度pH電解質(zhì)溶液復(fù)原分解電解質(zhì)型電解質(zhì)電離出的陰陽離子分別在兩極放電HCl電解質(zhì)減小增大HClCuCl2---CuCl2放H2生成堿型陰極：水放H2生堿
陽極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)增大HCl放氧生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電
陽極：水放O2生酸CuSO4電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小氧化銅電解水型陰極：4H+ + 4e- == 2H2 ↑
陽極：4OH- - 4e-= O2↑+ 2H2ONaOH水增大增大 水H2SO4減小Na2SO4不變 上述四種類型電解質(zhì)分類：
(1)電解水型：含氧酸，強(qiáng)堿，活潑金屬含氧酸鹽
(2)電解電解質(zhì)型：無氧酸，不活潑金屬的無氧酸鹽(氟化物除外)
(3)放氫生堿型：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
二、電解原理的應(yīng)用
1、電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣
(1)電鍍應(yīng)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(zhì)溶液的選擇：
陽極：鍍層金屬，失去電子，成為離子進(jìn)入溶液 ; M- ne - == M n+
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，附著在金屬表面
M n+ + ne - == M
電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液
鍍銅反應(yīng)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(yīng)用之一：銅的精煉：陽極：粗銅;陰極純銅電解質(zhì)溶液：硫酸銅
2、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于冶煉活潑金屬，如鈉、鎂、鈣、鋁
(2)電解氯化鈉：通電前，氯化鈉高溫下熔融：NaCl == Na + + Cl-
通直流電后：陽極：2Na+ + 2e- == 2Na 陰極：2Cl- - 2e- == Cl2↑
☆規(guī)律總結(jié)：原電池、電解池、電鍍池的判斷規(guī)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(dǎo)線互相連接成直接插入連通的電解質(zhì)溶液里;③較活潑金屬與電解質(zhì)溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)(有時是與水電離產(chǎn)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(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池;當(dāng)陰極為金屬，陽極亦為金屬且與電解質(zhì)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(lián)，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(fù)極(電子輸出極)，有關(guān)裝置為原電池，其余為電鍍池或電解池。
性質(zhì)類別——原電池電解池電鍍池的定義
(裝置特點)將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一側(cè)層其他金屬
反應(yīng)特征： 自發(fā)反應(yīng) 非自發(fā)反應(yīng)
非自發(fā)反應(yīng) 裝置特征無電源，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(zhì)溶液
形成閉合回路兩電極連接直流電源
兩電極插入電解質(zhì)溶液
形成閉合回路1鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接負(fù)極;2電鍍液必須含有鍍層金屬的離子 電極名稱負(fù)極：較活潑金屬
正極：較不活潑金屬(能導(dǎo)電非金屬)陽極：與電源正極相連
陰極：與電源負(fù)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(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失去電子
正極：還原反應(yīng)，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(yīng)，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(yīng)，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(fù)極→正極 電源負(fù)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(fù)極移動陽離子向陰極移動
陰離子向陽極移動同電解池聯(lián)系 在兩極上都發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)
☆☆原電池與電解池的極的得失電子聯(lián)系圖：
陽極(失) e- 正極(得) e- 負(fù)極(失) e- 陰極(得)
第四節(jié) 金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù)
一、金屬的電化學(xué)腐蝕
(1)金屬腐蝕內(nèi)容：
(2)金屬腐蝕的本質(zhì)：都是金屬原子 失去 電子而被氧化的過程
(3)金屬腐蝕的分類：
化學(xué)腐蝕- 金屬和接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕
電化學(xué)腐蝕-不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時，會發(fā)生原電池反應(yīng)。比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。
化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較
電化腐蝕：化學(xué)腐蝕條件不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸金屬與非電解質(zhì)直接接觸現(xiàn)象有微弱的電流產(chǎn)生或無電流產(chǎn)生，本質(zhì)較活潑的金屬被氧化的過程 金屬被氧化的過程
關(guān)系： 化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同時發(fā)生，但電化腐蝕更加普遍，危害更嚴(yán)重
(4)電化學(xué)腐蝕的分類：
析氫腐蝕--腐蝕過程中不斷有氫氣放出
①條件：潮濕空氣中形成的水膜,酸性較強(qiáng)(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等氣體)
②電極反應(yīng)：負(fù)極: Fe - 2e- = Fe2+
正極: 2H+ + 2e- = H2 ↑
總式：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2 ↑
吸氧腐蝕--反應(yīng)過程吸收氧氣
�、贄l件：中性或弱酸性溶液
�、陔姌O反應(yīng)：負(fù)極: 2Fe - 4e- = 2Fe2+
正極: O2+4e- +2H2O = 4OH-
總式：2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2
離子方程式：Fe2+ + 2OH- = Fe(OH)2
生成的 Fe(OH)2被空氣中的O2氧化，生成 Fe(OH)3 ， Fe(OH)2 + O2 + 2H2O == 4Fe(OH)3
Fe(OH)3脫去一部分水就生成Fe2O3·x H2O(鐵銹主要成分)
規(guī)律總結(jié)：金屬腐蝕快慢的規(guī)律：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學(xué)腐蝕>有防腐措施的腐蝕防腐措施由好到壞的順序如下：
外接電源的陰極保護(hù)法>犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法>有一般防腐條件的腐蝕>無防腐條件的腐蝕
二、金屬的電化學(xué)防護(hù)
1、利用原電池原理進(jìn)行金屬的電化學(xué)防護(hù)
(1)犧牲陽極的陰極保護(hù)法
原理：原電池反應(yīng)中，負(fù)極被腐蝕，正極不變化
應(yīng)用：在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干鋅塊，腐蝕鋅塊保護(hù)鋼鐵設(shè)備
負(fù)極：鋅塊被腐蝕;正極：鋼鐵設(shè)備被保護(hù)
(2)外加電流的陰極保護(hù)法
原理：通電，使鋼鐵設(shè)備上積累大量電子，使金屬原電池反應(yīng)產(chǎn)生的電流不能輸送，從而防止金屬被腐蝕
應(yīng)用：把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，惰性電極作為輔助陽極，均存在于電解質(zhì)溶液中，接上外加直流電源。通電后電子大量在鋼鐵設(shè)備上積累，抑制了鋼鐵失去電子的反應(yīng)。
2、改變金屬結(jié)構(gòu)：把金屬制成防腐的合金
3、把金屬與腐蝕性試劑隔開：電鍍、油漆、涂油脂、表面鈍化等
(責(zé)任編輯：彭海芝)
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