原电池与电解质基础知识要点
电解质问题
强电解质:
1、强酸:HCl ,H2SO4, HNO3 ,HBr氢溴酸 HI氢碘酸 HClO4高氯酸
2、强碱:NaOH ,KOH Ba(OH)2, Ca(OH)2
3、绝大多数盐:高中见到的盐全部是强的电解质
4、金属化合物:a、 氧化物:CaO,Na2O,MgO,Al2O3
b、 金属碳化物:碳化钙CaC2
弱电解质:
1、弱酸:H2CO3 ,H2SO3 ,CH3COOH ,H2S ,HF ,H2SiO3 ,H3SiO4 所有的有机酸
2、弱碱:一水合氨NH3.H2O,所有的除强碱的氢氧化金属
3、水H2O也是弱电解质
非电解质:
1、非金属氧化物:二氧化碳 二氧化硫 一氧化碳 三氧化硫 二氧化氮 一氧化氮
2、大多数有机物:甲烷 乙醇 蔗糖 (有机酸和有机盐除外)
3、非金属化合物:氨气
关于离子共存问题
1.弱碱阳离子只存在于酸性较强的溶液中.如Fe3+、Al3+、Zn2+、Cu2+、NH4+、Ag+ 等均与OH-不能大量共存.
2.弱酸阴离子只存在于碱性溶液中。如CH3COO-、F-、CO32-、SO32-、S2-、PO43-、 AlO2-均与H+不能大量共存.
3.弱酸的酸式阴离子在酸性较强或碱性较强的溶液中均不能大量共存.它们遇强酸(H+)会生成弱酸分子;遇强碱(OH-)生成正盐和水. 如:HSO33-、HCO3-、HS-、H2PO4-、HPO42-等
4.若阴、阳离子能相互结合生成难溶或微溶性的盐,则不能大量共存.如:Ba2+、Ca2+与CO32-、SO32-、 PO43-、SO42-等;Ag+与Cl-、Br-、
I- 等;Ca2+与F-,C2O42- 等
5. 双水解反应
常见使溶液呈酸性的离子:Al3+,Fe3+.NH4+
常见使溶液呈碱性的离子:S2-,AlO2-,CO32-,HCO3-,
6.若阴、阳离子能发生氧化一还原反应则不能大量共存.如:Fe3+与I-、S2-;MnO4-(H+)与I-、Br-、Cl-、S2-、SO32-、Fe2+等;NO3-(H+)
与上述阴离子;
7.因络合反应或其它反应而不能大量共存
如:Fe3+与F-、CN-、SCN-等;
关于溶液导电性问题
①物质导电有条件,导电的不一定是电解质,电解质不一定导电;②导电必须是电解质本身产生离子,不能是与水发生反应后的生成物;③电解质或非电解质是在化合物中的分类,单质、溶液既不是电解质,也不是非电解质④导电能力与电解质的强弱、溶解性无关 关于原电池的问题
形成条件:(1)电极材料由两种金属活动性不同的金属或由
金属与其他导电的材料(非金属或某些氧化物等)组成。
(2)两电极必须浸泡在电解质溶液中。
(3)两电极之间有导线连接,形成闭合回路。
两类原电池: 吸氧腐蚀
负极(Fe):2Fe - 4e- = 2Fe2+
正极(C):2H2O + O2 + 4e = 4OH- 析氢腐蚀
负极(铁):铁被氧化Fe-2e=Fe2+;
正极(碳):溶液中的H+被还原:2H++2e=H2↑
几种常见的原电池反应:
钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀
总反应式:2Fe + O2 + 2H2O == 2Fe(OH)2
正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 负极:2Fe - 4
e- → 2Fe2+
氢氧燃料电池(中性介质)
总反应式:2H2 + O2 == 2H2O
正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH- 负极:2H2 - 4e- → 4H+ 酸性介质)
总反应式:2H2 + O2 == 2H2O
正极:O2 + 4H+ + 4e- → 2H2O
负极:2H2 - 4e-→ 4H+
碱性介质)
总反应式:2H2 + O2 == 2H2O
正极:O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
负极:2H2 - 4e- + 4OH- → 4H2O
铅蓄电池(放电):
总反应式:Pb+PbO2+4H++ 2(SO4)2- == 2PbSO4 + 2H2O 正极 (PbO2) PbO2 + 2e- + SO42- + 4H+ → PbSO4 + 2H2O 负极 (Pb) :Pb- 2e-+ (SO4)2-→ PbSO4
Al─NaOH─Mg原电池
总反应式:2Al+2OH-+2H2O==2AlO2- + 3H2↑
正极:6H2O + 6e- → 3H2↑ + 6OH-
负极:2Al - 6e- + 8OH- → 2AlO2- + 4H2O
CH4燃料电池(碱性介质)
总反应式:CH4 + 2O2 + 2OH- == (CO3)2- + 3H2O
正极:2O2 + 4H2O + 8e- → 8OH-
负极:CH4 -8e- + 10OH- → (CO3)2- + 7H2O
关于电解池的问题:阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电,即电解过程
电解规律:(惰性电极)
阳极(阳离子放电):无氧酸根>OH->含氧酸根,如惰性电极(Pt、Au、石墨、钛等)时:S2->I->Br->Cl->OH-(水)>NO3->SO42->F-。 活性电极时:电极本身溶解放电。
阴极(阴离子放电): 不活泼金属阳离子 > H+ 活泼金属阳离子。如:无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上的放电顺序是:Ag+>Hg2+>Cu2+>H+
(水)>Pb2+>Fe2+>… >Na+>Ca 2+ > K+
电解的四种类型(惰性电极):