电化学是高中化学内容的重点之一,也是高考的知识点之一。笔者结合多年的教学经验和对高考题的分析,对电化学的几点体会做一小结,希望对教学有所帮助。
一、原电池
1. 规律
负极:失电子,发生氧化反应(一般是负极本身失电子,除外界不断补充的燃料电池)。
正极:得电子,发生还原反应(一般是溶液中阳离子在正极上得电子,也可能是O2在正极上得电子如吸氧腐蚀或燃料电池,或正极本身得电子)。
2. 分类
(1)一般原电池
①两个活泼性不同的电极(金属与金属、金属与石墨碳棒、金属与难溶金属氧化物);
②电解质溶液,至少能与一个电极发生有电子转移的氧化还原反应,一般是置换反应;
③两电极插入电解质溶液中且用导线连接,且形成闭合回路。
方法点睛:
先分析两电极材料相对活泼性,相对活泼的金属作负极,负极失去电子发生氧化反应,形成阳离子进入溶液;较不活泼的金属作正极,溶液中的阳离子按放电强弱顺序在正极上得到电子发生还原反应,析出金属或氢气,正极材料不参与反应。如金属Fe、Cu、稀盐酸构成的原电池中,负极为Fe。
但是具体情况还应具体分析,如金属Fe、Cu、浓硝酸构成的原电池中,由于Fe比Cu活泼,但负极却是Cu(Fe、Al在浓硝酸中钝化,不能继续反应,而Cu可以与浓硝酸反应)。
再分析进入溶液的微粒能否在电解质环境中存在,不能存在时应考虑其与电解质之间的后续反应。如金属Mg、Al在碱性环境中构成的原电池,在碱性环境中Al比Mg活泼,Al与碱溶液能反应,而Mg不能。
负极电极反应容易写出:2Al-6e- === 2Al3+,Al3+ 在碱性环境中不能稳定存在,会与OH-结合为AlO2-,可以得到:2Al+8OH--6e- === 2AlO2-+4h3O
总反应为:2Al+2OH-+2h3O === 2AlO2-+3h3↑
正极电极反应可以由总反应减去负极电极反应得到:6h3O+6e- === 3h3↑+6OH-
(2)燃料电池
燃料电池大多数是由可燃性物质(主要是可燃性气体)与氧气及电解质溶液共同组成,虽然可燃性物质与氧气在不同的电极上反应,但总方程式相当于可燃物在氧气中燃烧。因为涉及电解质溶液,所以燃烧产物(一般为CO2)可能还要与电解质溶液反应,再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式,从而得到总方程式。 转贴于 免费论文下载中心
如氢氧燃料电池的反应实质为:2h3+O2 === 2h3O
负极电极反应为:h3-2e- === 2H+
正极电极反应为:O2+4e- === 2O2-
在不同环境中,H+、O2-会与电解质发生不同的反应,所以电极反应也相应有所变化:
①在酸性环境中,H+ 能稳定存在,O2-会与H+ 结合成h3O。
负极:2h3-4e- === 4H+ 正极:O2+4H++4e- === 2h3O
②在碱性环境中,H+ 会与OH-结合成水,而O2-也会与h3O结合形成OH-。
负极:2h3+4OH--4e- === 4h3O 正极:O2+2h3O+4e- === 4OH-
③在中性环境中,H+ 能稳定存在,O2-会与h3O结合成OH-。
负极:2h3-4e— === 4H+ 正极:O2+2h3O+4e- === 4OH-
④在能传导O2-的固体电解质中,O2-能存在,H+ 会与固体电解质中O2—结合成水。
负极:2h3+2O2--4e- === 2h3O 正极:O2+4e- === 2O2-
二、电解池
1. 规律
阳极:失电子,发生氧化反应(可以是溶液中阴离子在阳极上失电子,也可以是阳极电极材料本身失去电子)。
阴极:得电子,发生还原反应(溶液中阳离子在阴极上得电子)。
2. 放电顺序
(1)阳极为惰性电极如石墨或Pt时,只需考虑电解质溶液中所有阴离子的放电,电极本身不参与放电。
(2)阳极为活性电极如Fe、Cu、Ag时,则活性电极本身失去电子生成相应的阳离子。
阳极放电顺序:活泼电极>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-
(3)阴极的电极材料本身不参加反应,溶液中所有阳离子的放电顺序:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>(H+酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+
(注意Fe的两种离子和H+ 的位置)
3. 电极反应书写
首先看是否有活泼电极做阳极;然后看溶液中有哪些阴离子和阳离子;最后看哪种离子先放电。 免费论文下载中心
关于电化学中的几点小结
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