原电池:
1.定义:将化学能转化为电能的装置。
2.工作原理:
以铜-锌原电池为例
(1)装置图:
(2)原理图:
3.实质:化学能转化为电能。
4.构成前提:能自发地发生氧化还原反应。
5.电极反应:
负极:失去电子;氧化反应;流出电子
正极:得到电子;氧化反应;流入电子
6.原电池正负极判断的方法:
①由组成原电池的两级材料判断,一般是活泼金属为负极,活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。
②根据电流方向或电子流动方向判断,电流是由正极流向负极,电子流动方向是由负极流向正极。
③根据原电池里电解质溶液内离子的定向移动方向,在原电池的电解质溶液中,阳离子移向正极,阴离子移向负极。
④根据原电池两级发生的变化来判断,原电池的负极总是失电子发生氧化反应,正极总是得电子发生还原反应。
⑤X极增重或减重:X极质量增加,说明溶液中的阳离子在X极(正极)放电,反之,X极质量减少,说明X极金属溶解,X极为负极。
⑥X极有气泡冒出:发生可析出氢气的反应,说明X极为正极。
⑦X极负极pH变化:析氢或吸氧的电极发生反应后,均能使该电极附近电解质溶液的pH增大,X极附近的pH增大,说明X极为正极。
原电池中的电荷流动:
在外电路(电解质溶液以外),电子(负电荷)由负极经导线(包括电流表和其他用电器)流向正极,使负极呈正电性趋势、正极呈负电性趋势。在内电路(电解质溶液中),阳离子(带正电荷)向正极移动,阴离子 (带负电荷)向负极移动。这样形成了电荷持续定向流动,电性趋向平衡的闭合电路。
电解池:
(1)电解:使电流通过电解质溶液且在阴、阳极两极引起氧化还原反应的过程叫电解。
(2)装置:电解池(电解槽)
(3)特点:将电能转化为化学能。
形成条件:①与电源相连的两个电极,②电解质溶液或熔融电解质,③形成闭合回路
(4)阴离子放电顺序:S
2->I
->Br
->Cl
->OH
->SO
42->NO
3->F
- 阳离子放电顺序:Ag
+>Hg
2+>Fe
3+>Cu
2+>H
+>Pb
2+>Sn
2+>Fe
2+>Zn
2+>Al
3+>Mg
2+>Na
+>Ca
2+>K
+
(5)电解时溶液pH值的变化规律电解质溶液在电解过程中,有时溶液pH值会发生变化。判断电解质溶液的pH值变化,有时可以从电解产物上去看。
①若电解时阴极上产生H
2(消耗H
+),阳极上无O
2产生,电解后溶液pH值增大;
②若阴极上无H
2,阳极上产生O
2,则电解后溶液pH值减小;
③若阴极上有H
2,阳极上有O
2,且(相当于电解水),则有三种情况:
a如果原溶液为中性溶液,则电解后pH值不变;
b如果原溶液是酸溶液,则pH值变小;
c如果原溶液为碱溶液,则pH值变大;
④若阴极上无H
2,阳极上无O
2产生,电解后溶液的pH可能也会发生变化。如电解CuCl
2溶液(CuCl
2溶液由于Cu
2+水解显酸性),一旦CuCl
2全部电解完,pH值会变大,成中性溶液。
(6)电解反应类型:从参加反应的物质来分电解反应可分成五类:
①H
2O型:实质是电解水。如电解硝酸钠、氢氧化钠、硫酸等溶液。
②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)
原电池、电解池、电镀池的比较:
蒸发和结晶:
名称 |
用途 |
装置 |
举例 |
注意事项 |
结晶 重结晶 |
分离各组分在溶剂中的溶解度随温度变化不同的混合物 |
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KNO3溶解度随温度变化大, NaCl溶解度随温度变化小,可用该法从二者的混合液中提纯KNO3 |
①一般先配较高温度下的浓溶液,然后降温结晶 ②结晶后过滤,分离出晶体 |
蒸发 |
溶解度随温度变化较小的物质 |
|
从食盐水溶液中提取食盐晶体 |
①溶质应不易分解、不易水解、不易被氧气氧化 ②蒸发过程应不断搅拌 ③近干时停止加热,余热蒸干 |
萃取:
名称 |
用途 |
装置 |
举例 |
注意事项 |
萃取 |
分离两种互溶的液体 |
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CCl4把溴水中的Br2萃取出来
|
①萃取后再进行分液操作 ②对萃取剂的要求:与原溶剂互不混溶,不反应;溶质在其中的溶解度比在原溶剂中大;溶质不与萃取剂反应 ③萃取后得到的仍是溶液,一般要通过分馏等方法进一步分离 |
分液:
名称 |
用途 |
装置 |
举例 |
注意事项 |
分液 |
分离两种不相混溶的液体(密度不同) |
|
水、苯的分离 |
下层液体从下口放出,上层液体从上口倒出 |
碘的萃取:
(1)现象:静置后,溶液分层,上层为水溶液,无色;下层为四氯化碳的碘溶液,呈紫红色。
(2)原理:水与四氯化碳对比,碘更易溶于四氯化碳
(3)步骤:
①用量筒量取10mL碘的饱和水溶液,倒入分液漏斗,然后再注入4mL四氯化碳,盖好玻璃塞。
②用右手压住分液漏斗口部,左手握住活塞部分,把分液漏斗倒转过来振荡,使两种液体充分接触,振荡后打开活塞,是漏斗内气体放出。
③将分液漏斗放在铁架台上,静置。
④待液体分层后,将分液漏斗颈上的玻璃塞打开,或使塞上的凹槽(或小孔)对准漏斗上的小孔,再将分液漏斗下面的活塞拧开,使下层液体慢慢沿烧杯壁而流下。