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阴极与阳极,正极与负极

来源:学生作业帮 编辑:百度作业网作业帮 分类:化学作业 时间:2024/08/07 12:46:37
这四个分不清,求详细解释,最好带点例题和图~
阴极与阳极,正极与负极
解题思路: 电极反应类型与电极种类关系,金属活泼件与电极关系,阴、阳极放电顺序及应用,两电极反应式的书写,两电极产物间的量的关系,两极产物判断,电解质溶液中离子浓度变化、pH变化,根据离子、电解产物与电子相关的量的计算,反应的现象等。
解题过程:
电解池、原电池、电镀池的构成条件及区别,电路中的电子流向、电极反应类型与电极种类关系,金属活泼件与电极关系,阴、阳极放电顺序及应用,两电极反应式的书写,两电极产物间的量的关系,两极产物判断,电解质溶液中离子浓度变化、pH变化,根据离子、电解产物与电子相关的量的计算,反应的现象等。 (一)原电池 1.原电池的构成条件:这是一种把化学能转化为电能的装置.从理论上说,任何一个自发的 氧化还原反应均可设计成原电池。 a.负极与正极:作负极的一般是较活泼的金属材料,作正极的材料用一般导体即可 b.电解质溶液: c.闭合回路 注意:通常两种不同金属在电解溶液中构成原电池时,较活泼的金属作负极,但也不是绝对的,严格地说,应以发生的电极反应来定.例如,Mg-Al合金放入稀盐酸中,Mg比Al易失去电子,Mg作负极;将Mg-Al合金放入烧碱溶液中,由于发生电极反应的是 Al,故Al作负极。 2.原电池的工作原理: (1)电极反应(以铜锌原电池为例):负极:Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应) 正极:2H++2e-=H2↑(还原反应) (2)电子流向:从负极(Zn)流向正极(Cu) (3)电流方向:从正极(Cu)流向负极(Zn) (4)能量转变:将化学能转变成电能 3.电极反应: 在正、负极上发生电极反应不是孤立的,它往往与电解质溶液紧密联系。如氢-氧燃料电 池,它的负极是多孔的镍电极,正极为覆盖氧化镍的镍电极,电解质溶液是KOH溶液, 在负极通入H2,正极通入O2,电极反应: 负极:2H2+4OH--4e-=4H2O 正极:O2+2H2O+4e-=4OH- 负极的反应我们不能写成:2H2-4e-=4H+。因生成的H+会迅速与OH-生成H2O。 4.金属的腐蚀: 金属的腐蚀分为两类: (1)化学腐蚀:金属或合金直接与周围介质发生反应而产生的腐蚀。 (2)电化腐蚀:不纯的金属或合金因发生原电池反应而造成的腐蚀。 最普遍的钢铁腐蚀是:负极:2Fe-4e-=2Fe2+ 正极:O2+2H2O+4e-=4OH- (注:在少数情况下,若周围介质的酸性较强,正极的反应是:2H++2e-=H2↑) {金属的腐蚀以电化腐蚀为主.例如,钢铁生锈的主要过程为: Fe2++2OH-=Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe-4e-=2Fe2+
O2+2H2O+4e-=4OH- 2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O 5.金属的防护 一般有三条途径:其一是改变金属内部结构,如制成合金,其二是涂保护层,其三是电 化学保护法。例如在铁表面镀上锌或锡,即成白铁与马口铁,但一旦破损,因原电池反 应,白铁外面的锌可进一步起保护作用,而马口铁外面的锡反而会加速腐蚀(铁作负极 被溶解)。 (二)电解原理及其应用 直流电通过电解质溶液时使阴阳两极发生氧化还原反应的过程。电解是一个电能转化为化学能的过程。 从参加反应的物质来分电解反应可分成五类: 1.电解H2O型:实质是电解水。如电解硝酸钠.氢氧化钠.硫酸等溶液。 2.电解溶质型:溶质所电离出来的离子发生氧化还原,如电解氯化铜.溴化氢等溶液。 3.电解硫酸铜溶液型:电解产物是金属.氧气与酸。如电解硫酸铜溶液生成单质铜.氧 气和硫酸,电解硝酸银溶液时生成单质银.氧气和硝酸。 4.电解氯化钠溶液型:电解产物是非金属单质.氢气与碱。如电解氯化钠溶液时生成 氯气.氢气和氢氧化钠,电解溴化钾溶液时生成溴单质.氢气和氢氧化钾。 5.电镀型:镀层金属作阳极,阳极反应是:M- ne-=Mn+,镀件作阴极,阴极反应是:Mn++ne-=M。(电解精炼与电镀,实质上是相同的) 比较: 惰性电极电解一般规律 类型 电极反应特点 实例 电 解 对 象 电解质浓度的变大 pH的 变化 电解质溶液复原 电解水型 阳极: NaOH 水 增大 增大 加H2O H2SO4 水 增大 减小 加H2O NaNO3 水 增大 不变 加H2O 电解电解质型 电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电 HCl 电解质本身 减小 增大 加HCl CuCl2 电解质本身 减小 / 加CuCl2 放氢生碱型 阴极:H2O放H2生碱 阳极:电解质阴离子放电 NaCl 水和电解质 生成新电解质 增大 加HCl 放氧生酸型 阴极:电解质阳离子放电 阳极:H2O放H2生酸 CuSO4 水和电解质 生成新电解质 减小 加CuO 内容 原电池 电解池 电镀池 装 置 图
CuSO4溶液
盐酸溶液
CuCl2溶液 定义 将化学能转变成电能的装置 将电能转变成化学能的装置 应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的装置 形成 条件 ①活动性不同的两电极(连接); ②电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应); ③形成闭合回路。 ①两电极接直流电源; ②两电极插入电解质溶液; ③形成闭合回路。 ①镀层金属接电源正极作阳极,镀件接电源负极作阴极; ②电镀液必须含有镀层金属的阳离子 ③形成闭合回路。 两电极规定及 反应 负极:较活泼金属;释放电子;发氧化化反应 正极:较不活泼金属(或能导电的非金属);电子流入一极;发生还原反应。 阴极:与电源负极相连的 极;发生还原反应。 阳极:与电源正极相连的 极;发生氧化反应。 阴极:待镀金属;还原反应。 阳极:镀层金属;氧化反应。 电子 流向 负极→正极 负极→阴极→阳离子 正极←阳极←阴离子 负极→阴极→阳离子 正极←阳极