一、电化学基础知识
1.电极反应
(1)反应要求
①原电池反应:自发、氧化还原反应和放热反应
②电解池反应:可以自发,也可以不自发
(2)根据化合价升降判断反应类型和电极类型
①阳极发生价升高的氧化反应,阴极发生价降低的还原反应
②正极发生价降低的还原反应,负极发生价升高的氧化反应
(3)可充电电池
①放电时为原电池,电极属性为正负极
②充电时为电解池,电极属性为阴阳极
③阳极连正极,电极反应式相反,充电时变成阳极
④阴极连负极,电极反应式相反,充电时变成阴极
⑤充电时,电池上“-”极应接电源的负极
⑥铅蓄电池:
(4)燃料电池
2.电子流向:电子只能在导线上流动,不能在溶液中流动
4.离子流向:离子只能在溶液中流动,不能在导线上流动
(1)原电池:阳离子→正极;阴离子→负极
(2)电解池:阳离子→阴极;阴离子→阳极
(3)盐桥中:阳离子→正极;阴离子→负极
(4)目的型:依据电极反应准确确定
5.电解质溶液的选择
(1)碱金属电极:不选择水溶液及醇类,一般选择有机电解质或固体电解质
(2)盐桥式原电池:负极材料和与其反应的电解质在不同的容器中
6.电化学中溶液pH的变化
(1)电极pH变化
①看该电极反应是消耗还是产生H+或OH-
②若H+或OH-无变化,看该电极是消耗还是产生水
(2)溶液pH变化
①看总反应是消耗还是产生H+或OH-
②若H+或OH-无变化,看总反应是消耗还是产生水
7.电势高低
(1)原电池:正极>负极
(2)电解池:阴极>阳极
8.重要的电化学反应式(水的化学计量数为2)
二、电极反应式的书写及判断
1.书写步骤和方法
(1)确定反应物和最终产物
(2)确定得失电子的数目
(3)电荷守恒配离子
①优先选择原电解质溶液中所含的离子
②再选择水中的H+或OH-,原则“左H2O右离子”
(4)元素守恒配平其他物质,一般缺H或O,用H2O补
2.判断电极方程式是否正确
(1)看电极反应是氧化反应还是还原反应
(2)看得反应是得电子还是失电子
(3)看产物能否与溶液反应
①酸性溶液:方程式中不能出现OH-
②碱性溶液:方程式中不能出现H+
③看电极产物能否和环境中的其他物质反应
(4)看物质拆分是否正确
①强酸、强碱、可溶性盐溶液可拆
②非溶液和熔融状态下进行的反应不能写成离子方程式形式
③原子团不能拆分
(5)看有无隐含的酸碱性
①酸性溶液:产物是NH4+、Fe3+、Cu2+等弱阳离子
②碱性溶液:有金属氧化物、氢氧化物参与的反应
三、电解的应用
1.用惰性电极电解溶液
(1)离子放电顺序
①活泼电极:阳极放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->……
②阴极放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Fe2+>Zn2+…
③阳极Fe放电变成Fe2+,阴极Fe3+放电变成Fe2+
(2)电解水反应的特点
①H+和OH-同时放电
②同时有H2和O2产生
③电解后溶液的浓度变大或不变(饱和溶液)
④溶液的pH变大、变小或不变
(3)放氢生碱反应的特点
①水中的H+和盐中的阴离子放电
②H2在阴极产生,OH-在阴极产生
(4)放氧生酸反应的特点
①水中的OH-和盐中的阳离子放电
②O2在阳极产生,H+在阳极产生
(5)电解电解质反应的特点
①电解质中的阳离子和阴离子同时放电
②电解氯化铜溶液pH的变化:
理论变大:氯化铜的水解平衡Cu2++2H2OCu(OH)2+2H+逆向移动。
实际变小:阳极产生的Cl2溶于水:Cl2+H2OH++Cl-+HClO
(6)电解后溶液的复原:少什么加什么,少多少加多少
2.用活泼电极电解溶液
(1)电解精炼
①粗金属作阳极,纯金属作阴极,纯金属离子作溶液
②溶液中金属离子:纯金属离子和活泼的金属离子
③阳极泥:不活泼的金属
④电解后原电解质溶液浓度减小
(2)电镀
①镀层金属作阳极,被镀物品作阴极
②镀层金属离子作电解液
③电镀后原电解质溶液浓度不变
3.电冶炼:电解制备K、Ca、Na、Mg、Al等活泼金属
(1)原料
(2)炼铝的特殊性
①不用氯化铝的原因:AlCl3是共价化合物,熔融状态下不导电
②冰晶石的作用:降低氧化铝的熔点,节能
③阳极石墨被腐蚀,需定时更换