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答案为O2+4e-+4H+=2H2O；2H2-4e-+4OH-=4H2O,能否写成O2+4e-+2H+===2OH-?航天技术使用氢氧电池具有高能、轻便,不污染优点,氢氧燃料电池有酸式和碱式两种,它们放电时的电池总反应式均可表示为：2H2+O2=2H2O．酸式氢燃料电池的电解质是酸、其负极反应为：2H2-4e-=4H+,则正极反应为______；碱式氢氧燃料电池的电解质是碱,其正极反应表示为：O2+2H2O+4e-=4OH-,则负极反应为：______．
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当然不能.你应该知道,电池反应的正极反应+负极反应=总反应,若按你的写法,等号右边会出现H+OH-,而不是总反应的H2O.虽然确实1mol的H+和OH-生成1mol的H2O,但这属于酸碱中和反应,如果你只是生成H+和OH-,那么你的反应就还没有进行完毕,还是会最终生成水.所以你的写法只是一个中间过程而不是总过程,对于一个完整的电池反应来说是没有意义的.
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电解池里点解水时候,有时候是以H2O出现在反应物中,有时候是以H+或OH-出现在反应物中,这是不是与电解池的介质有关?还是随便怎么写都可以
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对于电解有水参与的电解质溶液有两类,我们可先写出其电极反应,分析一下有H+或OH-放电的电极反应中H+或OH-的来源,进一步探究有水参与的电极反应式的书写规律.1、电解水型（阳极为惰性电极）⑴电解强碱溶液（如NaOH溶液）其电极反应式分别为：阳极反应：4OH-－4e-=2H2O+O2↑（OH-来自于NaOH的电离）阴极反应：2H++2e-=H2↑（H+来自于水的电离）因为阴极反应的H+来自于水的电离,2H2O⇔ 2H++2OH- ①,2H++2e-=H2↑②,两式相加得2H2O+2e-=H2↑+2OH-,所以其阴极反应还可以写成2H2O+2e-=H2↑+2OH-的形式.若要写电解总反应式,其阴极反应必须写成2H2O+2e-=H2↑+2OH-的形式,根据电子守恒,将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2H2O=2 H2↑+ O2↑.⑵电解含氧酸溶液（如H2SO4溶液）其电极反应式分别为：阳极反应：4OH-－4e-=2H2O+O2↑（OH-来自于水的电离）阴极反应：2H++2e-=H2↑（H+来自于H2SO4的电离）因为阳极反应的OH-来自于水的电离,4H2O⇔4H++4OH- ①,4OH-－4e-=2H2O+O2↑②,两式相加得2H2O－4e-=4H++O2↑,所以其阳极反应还可以写成2H2O－4e-=4H++O2↑的形式.若要写电解总反应式,其阳极反应必须写成2H2O－4e-=4H++O2↑的形式,根据电子守恒,将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2H2O=2 H2↑+ O2↑.⑶电解活泼金属的含氧酸盐溶液（如Na2SO4溶液）其电极反应式分别为：阳极反应：4OH-－4e-=2H2O+O2↑（OH-来自于水的电离）阴极反应：2H++2e-=H2↑（H+来自于水的电离）因为阴极、阳极反应中的H+、OH-均来自于水的电离,则上述阳极反应还可以写成2H2O－4e-=4H++O2↑的形式,阴极反应还可以写成2H2O+2e-=H2↑+2OH-的形式.若要写电解总反应式,其阳极反应必须写成2H2O－4e-=4H++O2↑的形式,阴极反应必须写成2H2O+2e-=H2↑+2OH-的形式,根据电子守恒,将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2H2O=2 H2↑+ O2↑.故电解上述三类电解质溶液的实质都是电解水.2、电解盐和水型（阳极为惰性电极）⑴电解活泼金属的无氧酸盐溶液（如NaCl溶液）其电极反应式分别为：阳极反应：2Cl-－2e-=Cl2↑阴极反应：2H++2e-=H2↑（H+来自于水的电离）因为上述阴极反应的H+来自于水的电离,所以其阴极反应还可以写成2H2O+2e-=H2↑+2OH-的形式.若要写电解总反应式,其阴极反应必须写成2H2O+2e-=H2↑+2OH-的形式,根据电子守恒,将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2Cl-+2H2O=Cl2↑+ H2↑+2OH-.⑵电解不活泼金属的含氧酸盐溶液（如CuSO4溶液）其电极反应式分别为：阳极反应：4OH-－4e-=2H2O+O2↑（OH-来自于水的电离）阴极反应：Cu2++2e-= Cu因为上述阳极反应的OH-来自于水的电离,所以其阳极反应还可以写成2H2O－4e-=4H++O2↑的形式.若要写电解总反应式,其阳极反应必须写成2H2O－4e-=4H++O2↑的形式,根据电子守恒,将阴、阳两极反应相加得电解总反应式为2Cu2++2H2O=2Cu+4H++O2↑.故电解上述两类电解质溶液的实质都是盐和电解水.二、总结规律通过上述有水参与的电解质溶液的电解原理分析,其电极反应式的书写规律归纳如下：1、在酸溶液中,阴极反应必须写成H+放电的形式,阳极反应既可写成OH-的放电形式,又可写成H2O的形式（因为OH-来自于水的电离）,如上述电解H2SO4溶液的电极反应.2、在碱溶液中,阳极反应必须写成OH-放电的形式,阴极反应既可写成的H+放电形式,又可写成H2O的形式（因为H+来自于水的电离）,如上述电解NaOH溶液的电极反应.3、在盐溶液中,有水参与的电极反应,既可写成的H+或OH-放电形式,又可写成H2O的形式（因为H+或OH-来自于水的电离）,如上述电解Na2 SO4、NaCl、CuSO4溶液的电极反应.
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【备战2017】高考化学一轮复习同步（精讲+精练+精析）：专题11 电化学及其应用试题（含解析）
【备战2017】高考化学一轮复习同步（精讲+精练+精析）：专题11 电化学及其应用试题（含解析）
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有水参与的电极反应式的书写解析
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& 2014届高考化学一轮复习9.2《电解池金属的电化学腐蚀与防护》课件
2014届高考化学一轮复习9.2《电解池金属的电化学腐蚀与防护》课件
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资料类型：备课课件
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资料概述与简介
不纯金属或合金在潮湿空气里或电解质溶液中,发生? 原电池反应而产生的腐蚀。主要分为两种:析氢腐蚀和吸氧腐蚀。金属发生电化学腐蚀的概率要比发生化学腐蚀的概率高得多,反应速率也快得多,在电化学腐蚀中,又以吸氧腐蚀较普遍。 (2)电化学腐蚀
析氢腐蚀 (不普遍) 吸氧腐蚀 (很普遍) 条件 水膜酸性较强(pH原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀 2.电化学腐蚀规律 (1)对同一种金属来说,腐蚀的快慢:强电解质溶液>弱电解质溶液>非电解质溶液。 (2)活动性不同的两金属:活动性差别越大,较活泼金属腐蚀越快。 技能归纳 (3)对同一种电解质溶液来说,电解质溶液浓度越大,腐蚀越快,且氧化剂的浓度越高,腐蚀越快。 (4)对于不同氧化剂来说,氧化性越强,金属腐蚀越快。 C.在海轮外壳连接锌块保护外壳不受腐蚀,是采用了牺牲阳极的阴极保护法 D.可将地下输油钢管与外加直流电源的正极相连以保护它不受腐蚀 学以致用 3.下列有关金属腐蚀与防护的说法正确的是?(　
) A.纯银器表面在空气中因电化学腐蚀而渐渐变暗 B.当镀锡铁制品的镀层破损时,镀层仍能对铁制品起保护作用 【答案】C ?
电解饱和食盐水 电化学实验是高考热点,解决这类题目的关键是: (1)分析装置的特点,判断是原电池还是电解池; (2)若是电解池要看电极材料是活性电极还是惰性电极,电极材料不同其电极反应也可能不同; (3)氯碱工业、金属的精炼、电镀三者的原理相同,但对电极的选择都有其特殊的规定; (4)电解过程中要善于从电极反应来分析电解质溶液的成分及pH的变化; (5)电解质的状态不同,其电解产物也不同。如电解饱和食盐水和熔融的NaCl,二者的产物就不同。 (1)打开K2,闭合K1时,B为　　　
极,A的电极反应为
　　　　　　　　　　　　
,最终可观察到的现象是　　　　　　
,涉及的化学方程式为　　　　　　
【示例】如图所示,A、F为石墨电极,B、E为铁电极。按要求回答下列问题: 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
。 (2)打开K1,闭合K2时,E为　　　
极,F极的电极反应式为　　　　　　　　　　　　　　　
,检验F极产生气体的方法是　　　　　　　　　　　　　　　　
　　　　　　　　　
。 (3)若往U形管中滴加酚酞试液,进行(1)(2)操作时,A、B、E、F电极周围能变红的是　　　
。 【答案】(1)负;O2+2H2O+4e-?
4OH-;溶液中有红褐 色沉淀生成;2Fe+O2+2H2O?
2Fe(OH)2,4Fe(OH)2+O2 +2H2O
(2)阴;2Cl--2e-
?Cl2↑;用湿润的淀粉碘化钾试纸靠近 F极,试纸变蓝,证明是氯气 (3)AE 第2讲　电解池　金属的电化学腐蚀与防护 一、电解池的构造及其工作原理 1.电解池反应的原理: 相连的分别称为阳极和阴极,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应,俗称放电。和原电池联系起来记忆就是“负氧阳氧升失氧”——负极和阳极均发生了氧化反应。 (2)阳极若用C、Pt这两种常温下非常稳定的物质作电极时(称为惰性电极),则是阴离子失去电子被氧化;若用非惰性电极时,则是电极本身被氧化。而阴极则无论何种电极都是阳离子得到电子被还原。具体而言: 图Ⅰ:阳极:①2Cl--2e-?
Cl2↑ ,阴极:②Cu2++2e-
?Cu (1)电解池的最方便的判断方法是看有无外接电源。一般来说,有外接电源的即为电解池,与电源正极、负极 图Ⅱ:阳极:③2Ag-2e-
?2Ag+(Ag虽然活泼性差,但不属惰性电极),阴极:④2H++2e-?
H2↑ 。 图Ⅲ:A、B两极都是惰性电极(C),此时溶液中的阳离子有H+和Mg2+,H+得电子的能力比Mg2+得电子的能力强,故是H+得电子被还原,而阳极由于OH-的还原性比S? 强,故OH-失去电子,所以,阳极:⑤4OH--4e-?
O2↑+2H2O,阴极:⑥4H++4e-?
2H2↑。 (1)阳极:由于阳极发生的是氧化反应,当使用惰性电极时各阴离子的还原性强弱顺序即决定了其放电顺序,常见阴离子的放电顺序如下:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-;当使用非惰性电极时,就是电极本身被氧化,如Fe、Ag、Cu作阳极时,电极反应式分别是Fe-2e-? Fe2+、Ag-e-
?Ag+、Cu-2e-?
Cu2+。 ?特别提醒: Fe作阳极被氧化时首先被氧化为Fe2+,而不是Fe3+。 (2)阴极:由于阴极发生的是还原反应,故各阳离子的氧 2.电解时溶液中各离子的放电顺序: 化性强弱顺序即决定了其放电顺序,常见阳离子的放电顺序如下:Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+[c(H+)较大]>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水电离)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+。 ?特别提醒: 上述阴、阳极放电顺序是指一般而言,在溶液中各离子浓度特殊、电极材料特殊、电解质溶液特殊等情况下,放电顺序及产物有可能有所变化,必须具体情况具体分析。 电解电极反应式的书写比原电池电极反应式要简单一些。阳极是阴离子或金属本身失电子,发生氧化反应,阴极是阳离子得电子,发生还原反应,关键是把握好电极上的放电顺序。 首先分析电解质水溶液或熔融电解质的组成,找全离子并分为阴、阳两组。然后分别对阴、阳离子排出放电顺序,写出两极上的电极反应式。在书写时要遵循原子守恒和电荷守恒。合并两个电极反应式即得电解反应的总反应式。 二、电解电极反应式的书写 常见的几个重要的电解反应如下: 1.电解CuBr2和CuCl2的混合溶液(阳极为惰性电极): 阳极:先是Br-失电子,然后是Cl-失电子。即先:⑦2Br--2e-
Br2,后:⑧2Cl--2e-
?Cl2↑。 阴极:⑨Cu2++2e-
?Cu。 总反应式:⑩CuBr2?
Cu+Cl2↑。 2.电解水(阳极为惰性电极): 阳极和阴极反应式可分别写成4OH--4e-
?O2↑+2H2O
和4H++4e-?
2H2↑,但考虑到水的电离平衡的存在:
H++OH-,阳极也可以写成2H2O-4e-?
O2↑+4H+, 所以阳极区pH变小,阴极也可以写成4H2O+4e-?
4OH-,所以阴极区pH变大。若在图Ⅲ的A区(阴极)滴入石蕊显蓝色,而在B区(阳极)滴入石蕊显红色。总反应式依然是
?2H2↑+O2↑。 3.电解NaCl溶液(阳极为惰性电极): 阳极:?
Cl2↑。 阴极:?
H2↑或2H2O+2e-?
H2↑+2OH-。 总反应式:
?2H2O+2Cl-
H2↑+2OH-+Cl2↑。 电解KCl溶液、MgCl2溶液的电极反应式均与此相似。 ?特别提醒: 书写电解反应的电极反应式不需要写上条件,但书写最终的总反应式一定要写上条件——电解。 　　4.电解CuSO4溶液(阳极为惰性电极): 阳极:?
O2↑+ 4H+ 。 阴极:?
2Cu2++4e-?
2Cu。 总反应式:
?2H2O+2Cu2+?
O2↑+4H++2Cu 。 电解AgNO3溶液、Cu (NO3)2溶液的电极反应式均与此相似。 5.电解CuSO4溶液(阳极为Cu): 阳极:?
Cu2+。 阴极:?
Cu。 当阴极采用非铜材料时,此时可以理解为在阴极上电镀铜;而当阴极采用纯铜时,此时可理解为Cu的电解法精炼。 ?特别提醒: 电解是最强有力的氧化还原手段,与物质的氧化性、还原性强弱无关,即氧化性再弱的物质接上电源负极时也会得电子,还原性再弱的物质接上正极作阳极时也会失电子。 三、电解原理的应用 电解是最强有力的氧化还原反应手段,故在工业上应用极广。主要应用有氯碱工业,电解法精炼铜,电解法制 备活泼金属Na、Mg、Al等,电解法制备一些特殊的氧化剂如KMnO4、O3等。 1.氯碱工业 (1)概念:用电解饱和NaCl溶液的方法来制取?
NaOH、 H2和?
Cl2,并以它们为原料生产一系列化工产品(如盐 酸、漂白粉等)的工业,称为氯碱工业。 (2)原理: 阳极(?
C或钛钢网):
?2Cl--2e-?
Cl2↑ 阴极(铁丝网):?
总反应式:?
2H2O+2NaCl?
H2↑+2NaOH+Cl2↑ 注意:为防止阳极Cl2与阴极NaOH反应,NaCl溶液要用隔膜隔开,且NaCl溶液一定要精制。 2.电镀工业 电镀时,用?
镀层金属作阳极,?
待镀金属作阴极,用? 含镀层金属阳离子的溶液作电解质溶液。理论上讲,电镀时电解质溶液的成分及浓度是基本不变的。 电极 名称 电极 材料 电极反应 电解质溶液 阳极 粗铜 Zn-2e-?
?Fe2+, Ni-2e-?
Ni2+,Cu-2 e-?
Cu2+ CuSO4溶液 阴极 纯铜 Cu2++2e-?
Cu 3.铜的精炼(粗铜中通常含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质) 　　注意:粗铜中比较活泼的金属杂质形成阳离子进入溶液,金属活动性弱于铜的金属(Ag和Au)沉淀在电解槽底部,形成
?阳极泥。 4.电冶金 金属冶炼:Mn++ne-
M (1)电解熔融的氯化钠冶炼金属钠: ①阳极反应:?
Cl2↑ ②阴极反应:?
?2Na ③总反应:2NaCl(熔融)?
2Na+Cl2↑ 注意:工业上为降低成本,常常加入CaCl2来帮助NaCl熔化。 (2)电解熔融的氯化镁冶炼金属镁: ①阳极反应:?
?Cl2↑ ②阴极反应:?
Mg ③总反应:?
MgCl2(熔融)?
Mg+Cl2↑ 注意:制取Mg时因熔融MgO熔点太高(2800 ℃),故电解 的是熔融MgCl2。 (3)电解熔融的氧化铝冶炼金属铝: ①阳极反应:?
6O2--12e-?
3O2↑ ②阴极反应:
?4Al3++12e-?
4Al ③总反应:?
2Al2O3(熔融)?
4Al+3O2↑ 注意:制取Al时因熔融AlCl3不导电,故电解的是熔融Al2O3 (因其熔点高,故常加入Na3AlF6来帮助熔化),同时由于阳极C棒与产生的氧气会反应,故C棒要定期补充。 ★互动探究　用电解法冶炼活泼金属时,能在水溶液中进行吗?为什么? 答案:不能,因为在水溶液中活泼金属阳离子不能得到电子而变成单质,而是H+得到电子生成氢气。 1.实质:金属被氧化,
Mn+(M代表金属原子)。 2.类型 (1)化学腐蚀 金属与周围的氧化剂直接接触发生?
化学反应而产生 的腐蚀。如铁质的输油管道和石油中的硫反应,氯气等氧化性物质直接氧化金属等。 四、金属的电化学腐蚀及防护方法
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