已瀏覽:9241 來源：本站 發(fā)布時間：2013-06-10
原電池和電解池的對比復習
鮑敏
高中化學階段，電化學知識是比較重要的一章內容，它包括原電池、電解池，是無機化學中很重要的知識。它既涉及到理論知識，又與元素化合物知識密切相關，是考查學生主干知識和各種能力方面很好的結合點，倍受高考關注。在高考題目中連續(xù)幾年都出現(xiàn)了電化學題目。而在學習過程中，學生經常分不清原電池和電解池的區(qū)別和聯(lián)系。為此，我們可把原電池，電解池放在一起對比講解，加深學生的理解。
對有關原電池，電解池的題目，一般采取以下步驟：
1.判斷是原電池還是電解池。若有外接電源，則是電解池。若只有一個，且無外接電源，則是原電池。若有幾個，無外接電源，則一般是其中一個是原電池，其他是電解池。
2.判斷兩極。若是電解池，則與電源負極相連的就是陰極，與電源正極相連的就是陽極。若是原電池，則較活潑的一級為負極，較不活潑的一級為正極。（當然也有例外，如鎂鋁用導線插入氫氧化鈉溶液中，鎂做正極，鋁做負極）。對簡單的原電池，一般質量增加或者產生氫氣的一極為正極，質量減少的一級為負極。若為復雜的電池，則發(fā)生氧化反應的為負極，發(fā)生還原反應的為正極。如氫氣和氧氣在氫氧化鈉溶液中，電極材料都是鉑做電極。這時氫氣發(fā)生氧化反應為負極，氧氣發(fā)生還原反應為正極。
3．電極材料。對簡單原電池，結合電極材料以及電解質溶液，才能寫出電極反應。對電解池，若是陰極，可認為電極材料與電極反應無關。對陽極，則先要判斷電極材料為惰性電極（金，鉑，石墨）還是非惰性電極（除金，鉑，石墨以外的其它材料）。若是非惰性電極，則電極材料被氧化。
4.電解質溶液。對原電池，只有結合電極材料，電解質溶液才能正確的寫出電極方程式。對于電極材料不能直接與電解質溶液反應時，有時還需考慮吸氧腐蝕。例如將Fe 和Zn用導線連接，放入氯化鈉溶液中，此時正極發(fā)生的吸氧腐蝕，而溶液中的Na+，Cl-未參與反應。若是電解池，則要考慮溶液中陰陽離子的放電順序，根據(jù)放電順序寫出電極反應。
具體知識點：
一， 原電池1.概念：化學能轉化為電能的裝置。原理：自發(fā)的氧化還原反應。
2.構成原電池條件：
⑴活潑性不同的金屬構成兩極。
（2）有電解質溶液，能自發(fā)的發(fā)生氧化還原反應。
（3）形成閉合回路。
3.電極：
負極：較活潑的一級；電子流出的一級；發(fā)生氧化反應。
正極：較不活潑的一級；電子流入的一級；發(fā)生還原反應。
4.電子，陰陽離子移動方向。
電子（外電路）：負極→正極
原電池內部：陰離子→負極， 陽離子→正極
舉例：Zn，Cu ，原電池，飽和氯化鉀溶液做鹽橋
鹽橋的作用：使Cl-向鋅鹽方向移動，K+向銅鹽方向移動，使鋅鹽和銅鹽溶液一直保持電中性，從而使電子不斷從Zn極流向Cu極。這樣可以大大提高電池效率。
二.電解池1.能量轉化：電能→化學能
2.電解：使電流通過電解質溶液而在陰陽兩級引起氧化還原反應的過程叫做電解。
3.電解池電極：
陰極：與電源負極相連；陽離子發(fā)生還原反應。
陽極：與電源正極相連；活性電極或陰離子發(fā)生氧化反應。
4.電子離子移動方向：
電子（外電路）：負極→陰極 陽極→正極
原電池內部：陰離子→陽極極， 陽離子→陰極
5.放電順序：
陰極：與電解材料無關,放電由難到易
K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+、(H+)Zn2+、Fe2+、Sn2+、Pb2+、(H+)、Cu2+、Fe3+、Hg2+、Ag+、
陽極：若是惰性電極作陽極，溶液中的陰離子放電，放電順序由易到難：
S2-、I-、Br-、Cl-、OH-、含氧酸根離子(NO3-、SO42-、CO32-)、F-
若是非惰性電極材料，則電極材料本身失去電子。
三．可充電電池充放電關系（非可逆反應，因為條件不一樣）。
放電：為原電池。 充電：為電解池
充電 原電池的負極與電源負極相連作陰極；電極反應,原電池的負極與電解池的陰極相反。
原電池的正極與電源正極相連作陽極；電極反應,原電池的正極極與電解池的陽極相反。
舉例：鉛蓄電池，總反應為Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
放電：負極：Pb-2e-+SO42-= PbSO4
正極：PbO2+4H++2e-+ SO42-= PbSO4+2H2O
充電：陰極：PbSO4+2e-= Pb+SO42-
陽極：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H++SO42-
四．兩極pH值以及溶液總pH的判斷。對此必須是電解質的水溶液。例如鋰電池，為非水做溶劑，則不能討論pH的變化。
電極pH判斷：1.原電池
正極： H+，O2放電，pH均增大:2H++2e- = H2，或O2+4e-+2H2O=4OH-
負極：H2放電pH減?。篐2-2e-=2H+
2．電解池
陰極： 成氫氣，pH增大: 2H++2e-=H2↑
陽極：生產氧氣，pH減小：4OH--4e-=O2↑+2H2O
總溶液pH變化看總反應，以及濃度變化。例如：
鉛蓄電池放電：總反應Pb+PbO2+2H2SO4 = 2PbSO4+2H2O。c（H2SO4）減小，pH增大。
電解池：電解硝酸銀溶液：4AgNO3+2H2O 4Ag+4HNO3+O2↑。生成強酸，pH減小。
分別電解NaOH溶液，H2SO4溶液，Na2SO4溶液，本質電解水，各物質濃度均增大。NaOH溶液pH增大，H2SO4溶液pH減小，Na2SO4溶液pH不變。
典型例題練習及講解
判斷兩極．1.如圖所示，下列敘述正確的是( )
A．Y為陰極，發(fā)生還原反應 B．X為正極，發(fā)生氧化反應
C．Y與濾紙接觸處有氧氣生成 D．X與濾紙接觸處變紅
解析：圖中左邊裝置是以Zn、Cu為電極的原電池裝置，該電池中，Zn極為負極，Cu極為正極，而右邊為電解池，根據(jù)連接情況可以推知，X為陽極，發(fā)生氧化反應，Y為陰極，發(fā)生還原反應，兩極的電極反應式分別為X：Cu－－2e－===Cu2+，Y：2H＋＋2e－===H2↑，從而可得出答案應為A.
判斷離子移動方向及負氧陽氧。2．LiFePO4新型鋰離子動力電池以其獨特的優(yōu)勢成為奧運會綠色能源的新寵．已知該電池放電時的電極反應式為：正極FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4，負極Li－e－===Li＋.下列說法中正確的是( )
A．充電時的總反應為FePO4＋Li===LiFePO4
B．充電時動力電池上標注“＋”的電極應與外接電源的正極相連
C．放電時電池內部Li＋向負極移動
D．放電時，在正極上是Li＋得電子被還原
解析：放電時，＋3價鐵在正極得電子被還原為＋2價鐵，Li在負極失電子生成Li＋，Li＋向正極移動，C、D不正確．充電時的總反應為LiFePO4===FePO4＋Li，A不正確．電池的正極在充電時作陽極，與外接電源的正極相連，B正確．答案：B
判斷電子移動方向及放電順序3．用酸性氫氧燃料電池電解苦鹵水(含Cl－、Br－、Na＋、Mg2＋)的裝置如下圖所示(a、b為石墨電極)．下列說法中，正確的是 ( )
A．電池工作時，正極反應式為：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．電解時，a電極周圍首先放電的是Br－而不是Cl－，說明當其他條件相同時前者的還原性強于后者
C．電解時，電子流動路徑是：負極→外電路→陰極→溶液→陽極→正極
D．忽略能量損耗，當電池中消耗0.02 g H2時，b極周圍會產生0.04 g H2
解析：A項中正極反應式為：O2＋4H＋＋4e－===2H2O；電解時，a電極與原電池正極相連，為電解池的陽極，由于Br－的還原性強于Cl－，因此Br－先放電，B正確；C項中，在電解池內部，溶液是通過陰陽離子的定向移動導電；在整個閉合電路中，轉移的電子的物質的量相等，D選項錯誤． 答案為B
轉移電子與產物關系4．一種由甲醇、氧氣和強堿溶液(作電解質)組成的新型手機電池，可持續(xù)使用一個月，其電池反應
為：2CH3OH＋3O2＋4OH－2CO3＋6H2O，則有關說法正確的是 ( )
A．放電時CH3OH參與反應的電極為正極
B．放電時負極的電極反應為CH3OH＋8OH－ -6e－―→CO3＋6H2O
C．標準狀況下，通入5.6 L O2并完全反應后，有0.5 mol電子轉移
D．放電一段時間后，通入氧氣的電極附近溶液的pH降低
解析：A項中放電時為原電池反應，CH3OH失電子被氧化，該電極為負極；C項中5.6 L O2完全反應，應轉移電子22.4 L/mol×4＝1 mol；D項中氧氣得電子與水反應生成OH－，pH升高．答案：B
判斷電解池和原電池電極pH值變化5.把鋅片和鐵片放在盛稀食鹽水和酚酞試液混合溶液的玻璃皿中（如圖所示平圖），經過一段時間后，首先觀察到溶液變紅的區(qū)域是（ ）
A、Ⅰ和III附近 B、Ⅰ和Ⅳ附近
C、Ⅱ和III附近 D、Ⅱ和Ⅳ附近
解析：此題通過習題的形式將電解知識與原電池知識揉和一起。學生要解決此問題，必須要從概念、模型、電極名稱、電極反應式等方面去區(qū)分。左圖Zn，F(xiàn)e與電源相連，為電解池。與負極相連的陰極發(fā)生2H++2e-=H2↑，pH變大。右圖無外接電源，為原電池，鐵較不活潑，發(fā)生吸氧腐蝕：O2+4e-+2H2O=4OH-，pH增大。答案為B。
這樣，原電池和電解池對比學習，相互聯(lián)系，相互對照。有關電化學問題的分析思路就一目了然，學生認識也更加深刻。相信同學們能駕輕就熟解決關于電化學問題的考題，尤其是主要考基本概念，離子移動的選擇題。
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