“选修四”电池知识整理轻松学

“选修四”电池知识整理轻松学

　　这篇文章是有关高中化学选修四电化学的知识总结以及习题练习，需要的同学赶紧收藏吧!小编整理了相关资料，希望能帮助到您。

　　“选修四”电池知识整理

　　一、原电池：

　　(一)概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池。

　　(二)组成条件：

　　1.两个活泼性不同的电极

　　2.电解质溶液

　　3.电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路

　　(三)电子流向：

　　外电路：负极——导线—— 正极

　　内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。

　　(四)电极反应：

　　以锌铜原电池为例：

　　负极：氧化反应：Zn-2e=Zn2+(较活泼金属)

　　正极：还原反应：2H++2e=H2↑(较不活泼金属)

　　总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑

　　(五)正、负极的判断：

　　1.从电极材料：一般较活泼金属为负极;或金属为负极，非金属为正极。

　　2.从电子的流动方向：负极流入正极

　　3.从电流方向：正极流入负极

　　4.根据电解质溶液内离子的移动方向：阳离子流向正极，阴离子流向负极

　　5.根据实验现象：

　　(1)溶解的一极为负极

　　(2)增重或有气泡一极为正极

　　二、化学电池

　　(一)电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池

　　(二)化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置

　　(三)化学电池的分类：一次电池 、二次电池 、燃料电池

　　1.一次电池

　　常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等

　　2.二次电池

　　(1)二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。

　　(2)电极反应：铅蓄电池

　　放电：

　　负极(铅)：Pb-2e- =PbSO4↓

　　正极(氧化铅)：PbO2+4H++2e- =PbSO4↓+2H2O

　　充电：

　　阴极：PbSO4+2H2O-2e- =PbO2+4H+

　　阳极：PbSO4+2e- =Pb

　　两式可以写成一个可逆反应：PbO2+Pb+2H2SO4 ⇋ 2PbSO4↓+2H2O

　　(3)目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池

　　3.燃料电池

　　(1)燃料电池： 是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池

　　(2)电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。

　　①当电解质溶液呈酸性时：

　　负极：2H2-4e- =4H+

　　正极：O2+4e- +4H+ =2H2O

　　②当电解质溶液呈碱性时：

　　负极：2H2+4OH--4e-=4H2O

　　正极：O2+2H2O+4 e- =4OH-

　　另一种燃料电池是用金属铂片插入KOH溶液作电极，又在两极上分别通甲烷(燃料)和氧气(氧化剂)。电极反应式为：

　　负极：CH4+10OH--8e-= CO32-+7H2O;

　　正极：4H2O+2O2+8e- =8OH-。

　　电池总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

　　(3)燃料电池的优点：能量转换率高、废弃物少、运行噪音低

　　4.废弃电池的处理：回收利用

　　三、电解池

　　(一)电解原理

　　1.电解池： 把电能转化为化学能的装置，也叫电解槽。

　　2.电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程。

　　3.放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程。

　　4.电子流向：(电源)负极—(电解池)阴极—(离子定向运动)电解质溶液—(电解池)阳极—(电源)正极。

　　5.电极名称及反应：

　　阳极：与直流电源的正极相连的电极，发生氧化反应

　　阴极：与直流电源的负极相连的电极，发生还原反应

　　6.电解CuCl2溶液的电极反应：

　　阳极：2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)

　　阴极：Cu2++2e-=Cu(还原)

　　总反应式：CuCl2 =Cu+Cl2 ↑

　　7.电解本质：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程

　　☆规律总结：电解反应离子方程式书写：

　　放电顺序：

　　阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> Al3+ > Mg2+ >Na+ >Ca2+ >K+

　　阴离子的放电顺序：

　　是惰性电极时：S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)> F-

　　是活性电极时：电极本身溶解放电

　　*注先要看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液;若为惰性材料，则根据阴阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式。

　　电解质水溶液电解产物的规律：

　　上述四种类型电解质分类：

　　(1)电解水型：含氧酸，强碱，活泼金属含氧酸盐

　　(2)电解电解质型：无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)

　　(3)放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐

　　(4)放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐

　　(二)电解原理的应用

　　1.电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气

　　(1)电镀应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法

　　(2)电极、电解质溶液的选择：

　　阳极：镀层金属，失去电子，成为离子进入溶液 M— ne - == M n+

　　阴极：待镀金属(镀件)：溶液中的金属离子得到电子，成为金属原子，附着在金属表面 M n+ + ne - == M

　　电解质溶液：含有镀层金属离子的溶液做电镀液镀铜反应原理

　　阳极(纯铜)：Cu-2e-=Cu2+

　　阴极(镀件)：Cu2++2e-=Cu，

　　电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液

　　2.电镀应用之一：铜的精炼

　　阳极：粗铜;

　　阴极：纯铜

　　电解质溶液：硫酸铜

　　3.电冶金

　　(1)电冶金：使矿石中的 金属阳离子 获得电子，从它们的化合物中还原出来用于冶炼活泼金属，如钠、镁、钙、铝

　　(2)电解氯化钠：

　　通电前，氯化钠高温下熔融：NaCl == Na + + Cl-

　　通直流电后：

　　阳极：2Na+ + 2e- == 2Na

　　阴极：2Cl-— 2e- == Cl2↑

　　☆规律总结：原电池、电解池、电镀池的判断规律

　　(1)若无外接电源，又具备组成原电池的三个条件。

　　①有活泼性不同的两个电极;

　　②两极用导线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里;

　　③较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应(有时是与水电离产生的H+作用)，只要同时具备这三个条件即为原电池。

　　(2)若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池;当阴极为金属，阳极亦为金属且与电解质溶液中的金属离子属同种元素时，则为电镀池。

　　(3)若多个单池相互串联，又有外接电源时，则与电源相连接的装置为电解池成电镀池。若无外接电源时，先选较活泼金属电极为原电池的负极(电子输出极)，有关装置为原电池，其余为电镀池或电解池。

　　☆ 原电池，电解池，电镀池的比较

　　四、金属的电化学腐蚀和防护

　　(一)金属的电化学腐蚀

　　1.金属腐蚀内容

　　2.金属腐蚀的本质：都是金属原子 失去 电子而被氧化的过程

　　3.电化学腐蚀和化学腐蚀的区别

　　4.电化学腐蚀的分类：

　　析氢腐蚀——腐蚀过程中不断有氢气放出

　　(1)条件：潮湿空气中形成的水膜,酸性较强(水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体)

　　(2)电极反应：

　　负极: Fe – 2e- = Fe2+

　　正极: 2H+ + 2e- = H2 ↑

　　总式：Fe + 2H+ = Fe2+ + H2↑

　　吸氧腐蚀——反应过程吸收氧气

　　①条件：中性或弱酸性溶液

　　②电极反应：

　　负极: 2Fe – 4e- = 2Fe2+

　　正极: O2+4e- +2H2O = 4OH-

　　总式：2Fe + O2 +2H2O =2 Fe(OH)2

　　生成的 Fe(OH)2被空气中的O2氧化，生成 Fe(OH)3 ，Fe(OH)3脱去一部分水就生成Fe2O3·x H2O(铁锈主要成分)

　　规律总结：

　　1.金属腐蚀快慢的规律：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：

　　电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀

　　2.防腐措施由好到坏的顺序如下：

　　外接电源的阴极保护法>牺牲负极的正极保护法>有一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀

　　(二)金属的电化学防护

　　1.利用原电池原理进行金属的电化学防护

　　(1)牺牲阳极的阴极保护法

　　原理：原电池反应中，负极被腐蚀，正极不变化

　　应用：在被保护的钢铁设备上装上若干锌块，腐蚀锌块保护钢铁设备

　　负极：锌块被腐蚀;正极：钢铁设备被保护

　　(2)外加电流的阴极保护法

　　原理：通电，使钢铁设备上积累大量电子，使金属原电池反应产生的电流不能输送，从而防止金属被腐蚀

　　应用：把被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，均存在于电解质溶液中，接上外加直流电源。通电后电子大量在钢铁设备上积累，抑制了钢铁失去电子的反应。

　　2.改变金属结构：把金属制成防腐的合金

　　3.把金属与腐蚀性试剂隔开：电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等

　　(3)金属腐蚀的分类：

　　化学腐蚀—金属和接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

　　电化学腐蚀— 不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应。比较活泼的金属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

　　复习之化学如何轻松学

　　化学是“第二门外语”

　　“化学就是第二外语”，永华认为，化学的分子式相当于英语单词，化学方程式就是英语句子，而每一道化学计算题，就是英语的一道阅读理解题。“除了英语，我就化学这科有笔记。”他说，化学要学得好，必须准确记住每一种物质典型的物理、化学性质并能顺利写出相应的化学方程式，理解并记住几个常用的解题方法和基本的实验操作。

　　准确记忆是前提

　　初中化学是相对比较简单的，而高中却很不一样了。物质的量、元素周期律、氧化还原反应等等知识理论性强，抽象程度高，这些内容历来被认为是造成学生分化、学习困难的重点知识，如元素周期律有些比较容易混，氧化还原反应主要是元素升降价容易乱。

　　永华同样也有整理错题集的习惯：“高一时觉得挺难，没什么方法，一开始只盲目地做题，后来发现这样不行，就整理一下错题，找出自己做错的原因。”

　　准确理解和应用

　　永华总结经验说其实化学考试的题目大部分都是平时做过的类似题型，有些同学在实际应用时，虽然记住了所有的东西，但面对一些新物质的性质仍感束手无策，所以除了会准确记忆，还要懂得准确理解和运用。

　　“化学卷的选择题要认真做好，分值很大;比较难的算实验流程题，当遇到新的类型题时，要冷静思考，内容都有讲过的。”他说，化学反应机理绝不是只针对一个问题，而是针对一系列本质相近的问题，是可以由此及彼的。如果单凭记忆化学书上少量的化学方程式，少量的物质的性质，缺乏灵活运用规律性的能力，会使自己的化学知识体系各个组成部分缺少横向联系，对于它的完善和统一会造成一定的困难，很难从整体上驾驭知识体系。

　　学会总结归纳知识点

　　魏韬的理科成绩一直不错，化学基础知识掌握得很扎实，之前也曾参加过化学竞赛，这回高考化学成绩，魏韬自己估了96分。在他看来，理科学习最重要的两项是兴趣和思维能力。单做练习只是机械地重复同样的“工作”，效果并不见得会好。

　　常联想善总结

　　经过高一高二阶段化学的学习，有些同学觉得个别知识点已学会，而进入复习阶段后，很多同学复习课本知识，都是“单线”性，像“小熊掰玉米”，只专注于复习当前课本的内容。其实，高考考场得分，学会仅是一方面，高考化学知识考察点很广，更注重知识点的运用和总结归纳。

　　魏韬认为，课本的基础知识点一定要熟练于胸，他在复习课本时，往往是把几本的内容结合在一起复习，建立一个完整的知识结构。而他对于课本的内容也要比其他同学记得熟，“要学会带着运用复习”，魏韬在回顾课本内容时，往往一看到一个方程式，马上就能联想到之前学过的，与方程式相关的内容。

　　学会为方程式分类

　　高考化学实验题往往也是不少人的失分重点，魏韬认为，其实每个实验都有相同点，只要掌握了实验题的大致步骤：如何减小误差、如何提高实验安全性、实验所要测量的要素等几个主要方面，解题时，每个步骤再稍加细心谨慎，分数自然提高不少。

　　而三年高中化学学下来，光是主要方程式就有300多个，有些化学方程式繁复冗长，对一些同学来说记牢所有的化学方程式是一项艰巨的“工程”。因此，魏韬建议要学会给化学方程式分类，如按照化学反应类型：取代反应、氧化还原反应、加成反应、化合反应、分解反应等，“不能靠死记硬背，要学会找出公式的相同点，了解它的类型”。

　　建立自己的知识网

　　林世伟将自己的化学方法归纳为四点。

　　第一，熟记基本的知识内容

　　应熟记的内容包括一些与化学相关的生活常识，部分方程式，物质的颜色、状态等。林世伟说，这些内容应该在平时的学习中逐渐积累，比如看书，或做练习遇到的时候，就应有意识地关注它，久而久之就会记住了。另外，还有一些内容可以采用口诀记忆或关键词记忆，如：化学反应平衡有4个关键字(等、定、动、变)。

　　第二，熟悉重要的化学实验和化学工艺流程

　　在书本中的实验、流程，都综合了多个知识点，如：实验室制取氯气，工业制硫酸，制备乙酸乙酯……因此，林世伟建议同学们不仅要记住实验的整个过程，还要知道各个化学仪器的作用和除杂、干燥、尾气处理的方法。在了解了书本的基本实验后，对于以后遇到的实验题、流程题，才能进行类比迁移。

　　第三，适当练习补缺补漏

　　林世伟说自己经常通过做练习找出存在的不足，补缺补漏。和很多人一样，他也建议可以做一本“错题集”，将自己做错的，有价值的题目，记录下来，写明错因和正解，时时翻阅，理解透彻。在练习中，逐步了解、形成一定的化学思维方式，如：对于推断题，马上联想到相关知识点;对于工业流程题，注意联系生活实际;对于物构题，则注重理论分析和类比推理等等。

　　第四，建立自己的知识网

　　林世伟建议，在每学习一个阶段后，最好自己梳理相应的知识点，建立自己的知识网，而不要依赖现成的知识网，对于不清楚的知识点，在自己无法独立解决时要及时请教老师或同学，避免留下知识缺漏。