高考化學(xué)原電池知識(shí)點(diǎn)歸納
原電池是可以通過(guò)氧化還原反應(yīng)而產(chǎn)生電流的裝置，也可以說(shuō)是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。這次小編在這里給大家整理了高考化學(xué)原電池知識(shí)點(diǎn)歸納，供大家閱讀參考。
一、原電池的原理
1.構(gòu)成原電池的四個(gè)條件(以銅鋅原電池為例)
①活撥性不同的兩個(gè)電極 ②電解質(zhì)溶液 ③自發(fā)的氧化還原反應(yīng) ④形成閉合回路
2.原電池正負(fù)極的確定
①活撥性較強(qiáng)的金屬作負(fù)極，活撥性弱的金屬或非金屬作正極。
②負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)
③外電路由金屬等導(dǎo)電。在外電路中電子由負(fù)極流入正極
④內(nèi)電路由電解液導(dǎo)電。在內(nèi)電路中陽(yáng)離子移向正極，陰離子會(huì)移向負(fù)極區(qū)。
Cu-Zn原電池：負(fù)極: Zn-2e=Zn2+ 正極：2H+ +2e=H2↑ 總反應(yīng)：Zn +2H+=Zn2+ +H2↑
氫氧燃料電池，分別以O(shè)H和H2SO4作電解質(zhì)的電極反應(yīng)如下：
堿作電解質(zhì)：負(fù)極：H2—2e-+2OH-=2 H2O 正極：O2+4e-+2 H2O=4OH-
酸作電解質(zhì)：負(fù)極：H2—2e-=2H+ 正極：O2+4e-+4H+=2 H2O
總反應(yīng)都是：2H2+ O2=2 H2O
二、電解池的原理
1.構(gòu)成電解池的四個(gè)條件(以NaCl的電解為例)
①構(gòu)成閉合回路 ②電解質(zhì)溶液 ③兩個(gè)電極 ④直流電源
2.電解池陰陽(yáng)極的確定
①與電源負(fù)極相連的一極為陰極，與電源正極相連的一極為陽(yáng)極
②電子由電源負(fù)極→ 導(dǎo)線→ 電解池的陰極→ 電解液中的(被還原)，電解池中陰離子(被氧化)→ 電解池的陽(yáng)極→導(dǎo)線→電源正極
③陽(yáng)離子向負(fù)極移動(dòng);陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)
④陰極上發(fā)生陽(yáng)離子得電子的還原反應(yīng)，陽(yáng)極上發(fā)生陰離子失電子的氧化反應(yīng)。
注意：在惰性電極上，各種離子的放電順序
三.原電池與電解池的比較
原電池電解池
(1)定義化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置
(2)形成條件合適的電極、合適的電解質(zhì)溶液、形成回路電極、電解質(zhì)溶液(或熔融的電解質(zhì))、外接電源、形成回路
(3)電極名稱負(fù)極正極陽(yáng)極陰極
(4)反應(yīng)類型氧化還原氧化還原
(5)外電路電子流向負(fù)極流出、正極流入陽(yáng)極流出、陰極流入
四、在惰性電極上，各種離子的放電順序：
1、放電順序：
如果陽(yáng)極是惰性電極(Pt、Au、石墨)，則應(yīng)是電解質(zhì)溶液中的離子放電，應(yīng)根據(jù)離子的放電順序進(jìn)行書(shū)寫(xiě)書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式。
陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽(yáng)離子得到電子被還原的順序?yàn)椋篈g+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(酸電離出的H+)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(水電離出的H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>+。
陽(yáng)極(惰性電極)發(fā)生氧化反應(yīng)，陰離子失去電子被氧化的順序?yàn)椋篠2->SO32->I->Br ->Cl->OH->水電離的OH->含氧酸根離子>F-。
(注：在水溶液中Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、+這些活潑金屬陽(yáng)離子不被還原，這些活潑金屬的冶煉往往采用電解無(wú)水熔融態(tài)鹽或氧化物而制得)。
2、電解時(shí)溶液pH值的變化規(guī)律
電解質(zhì)溶液在電解過(guò)程中，有時(shí)溶液pH值會(huì)發(fā)生變化。判斷電解質(zhì)溶液的pH值變化，有時(shí)可以從電解產(chǎn)物上去看。
①若電解時(shí)陰極上產(chǎn)生H2，陽(yáng)極上無(wú)O2產(chǎn)生，電解后溶液pH值增大;
②若陰極上無(wú)H2，陽(yáng)極上產(chǎn)生O2，則電解后溶液pH值減小;
③若陰極上有，陽(yáng)極上有，且V O2=2 V H2，則有三種情況：a 如果原溶液為中性溶液，則電解后pH值不變;b 如果原溶液是酸溶液，則pH值變小;c 如果原溶液為堿溶液，則pH值變大;
④若陰極上無(wú)H2，陽(yáng)極上無(wú)O2產(chǎn)生，電解后溶液的pH可能也會(huì)發(fā)生變化。如電解CuCl2溶 液(CuCl2溶液由于Cu2+水解顯酸性)，一旦CuCl2全部電解完，pH值會(huì)變大，成中性溶液。
3、進(jìn)行有關(guān)電化學(xué)計(jì)算，如計(jì)算電極析出產(chǎn)物的質(zhì)量或質(zhì)量比，溶液pH值或推斷金屬原子量等時(shí)，一定要緊緊抓住陰陽(yáng)極或正負(fù)極等電極反應(yīng)中得失電子數(shù)相等這一規(guī)律。
五、電解原理的應(yīng)用
(1)制取物質(zhì)：例如用電解飽和食鹽水溶液可制取氫氣、氯氣和燒堿。
(2)電鍍：應(yīng)用電解原理，在某些金屬表面鍍上一薄層其它金屬或合金的過(guò)程。電鍍時(shí)，鍍件作陰極，鍍層金屬作陽(yáng)極，選擇含有鍍層金屬陽(yáng)離子的鹽溶液為電解質(zhì)溶液。電鍍過(guò)程中該金屬陽(yáng)離子濃度不變。
(3)精煉銅：以精銅作陰極，粗銅作陽(yáng)極，以硫酸銅為電解質(zhì)溶液，陽(yáng)極粗銅溶解，陰極析出銅，溶液中Cu2+濃度減小
(4)電冶活潑金屬：電解熔融狀態(tài)的Al2O3、MgCl2、NaCl可得到金屬單質(zhì)。
六、電解舉例
(1)電解質(zhì)本身：陽(yáng)離子和陰離子放電能力均強(qiáng)于水電離出H+和OH -。如無(wú)氧酸和不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽。
①HCl(aq)：陽(yáng)極(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 陰極(H+) 2H++2e-=H2↑
總方程式 2HCl H2↑+Cl2↑
②CuCl2(aq)：陽(yáng)極(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 陰極(Cu2+>H+) Cu2++2e-=Cu
總方程式 CuCl2 Cu+Cl2↑
(2)電解水：陽(yáng)離子和陰離子放電能力均弱于水電離出H+和OH -。如含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸鹽。
①H2SO4(aq)：陽(yáng)極(SO42-
總方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
②NaOH(aq)：陽(yáng)極(OH-)4OH――4e-=2H2O+O2↑ 陰極：(Na+
總方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
③Na2SO4(aq)：陽(yáng)極(SO42-
總方程式 2H2O 2H2↑+O2↑
(3)電解水和電解質(zhì)：陽(yáng)離子放電能力強(qiáng)于水電離出H+，陰離子放電能力弱于水電離出OH-，如活潑金屬的無(wú)氧酸鹽;陽(yáng)離子放電能力弱于水電離出H+，陰離子放電能力強(qiáng)于水電離出OH -，如不活潑金屬的含氧酸鹽。
①NaCl(aq)：陽(yáng)極(Cl->OH-)2Cl――2e-=Cl2↑ 陰極：(Na+總方程式 2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
②CuSO4(aq)：陽(yáng)極(SO42-H+) Cu2++2e-=Cu
總方程式 2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O2↑
原電池正負(fù)極的判斷方法
1.一般兩極為活潑性不同電極材料時(shí)，往往活潑性強(qiáng)的作負(fù)極，活潑性弱的作正極，但是除了一些特例如：Mg-Al-NaOH構(gòu)成的原電池中，雖然鎂比鋁活潑，但是鎂不與電解質(zhì)溶液氫氧化鈉反應(yīng)，而鋁可以與氫氧化鈉反應(yīng)，故根據(jù)原電池的條件可知，原電池要為能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，所以此時(shí)，鋁為負(fù)極，鎂為正極;
2.根據(jù)電極反應(yīng)，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng);
3.根據(jù)題目中的物質(zhì)進(jìn)出工作原理圖，看物質(zhì)進(jìn)出之后物質(zhì)元素中化合價(jià)的升降，若化合價(jià)升高則為發(fā)生氧化反應(yīng)，故為負(fù)極，反之為正極;
4.根據(jù)電子流向，電子流出極為負(fù)極，流入極為正極;
5.根據(jù)電流方向，電流流出極為正極，流入極為負(fù)極;
6.根據(jù)電解質(zhì)溶液中陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向判斷，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng);
7.根據(jù)現(xiàn)象判斷，金屬溶解極為負(fù)極，有氣泡產(chǎn)生極為正極;
8.根據(jù)原電池裝置中電流表的指針?lè)较蚺袛?，指針指向的那一極為正極。
原電池反應(yīng)屬于放熱的反應(yīng)，一般是氧化還原反應(yīng)，但區(qū)別于一般的氧化還原反應(yīng)的是，電子轉(zhuǎn)移不是通過(guò)氧化劑和還原劑之間的有效碰撞完成的，而是還原劑在負(fù)極上失電子發(fā)生氧化反應(yīng)，電子通過(guò)外電路輸送到正極上，氧化劑在正極上得電子發(fā)生還原反應(yīng)，從而完成還原劑和氧化劑之間電子的轉(zhuǎn)移。兩極之間溶液中離子的定向移動(dòng)和外部導(dǎo)線中電子的定向移動(dòng)構(gòu)成了閉合回路，使兩個(gè)電極反應(yīng)不斷進(jìn)行，發(fā)生有序的電子轉(zhuǎn)移過(guò)程，產(chǎn)生電流，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能向電能的轉(zhuǎn)化。
但是，需要注意，非氧化還原反應(yīng)一樣可以設(shè)計(jì)成原電池。從能量轉(zhuǎn)化角度看，原電池是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置;從化學(xué)反應(yīng)角度看，原電池的原理是氧化還原反應(yīng)中的還原劑失去的電子經(jīng)外接導(dǎo)線傳遞給氧化劑，使氧化還原反應(yīng)分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行。
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