电化学讲义
第一章电解
1 概念
1.1 什么叫电解
电解是使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在两极上发生氧化还原反应，把电能转化为化学能的过程。其装置叫电解池，常由直流电源、两个电极、导线及电解质溶液(或熔融电解质)构成，如图。
图中是电解CuCl2溶液的装置。通电后发生反应：
CuCl2=Cu + Cl2↑
用离子方程式表示：
Cu2++ 2Cl-=Cu + Cl2↑
1.2 发生电解反应的条件
①连接直流电源
②阴阳电极，与电源负极相连为阴极，与电源正极相连为阳极。
③两级处于电解质溶液或熔融电解质中。
④两电极形成闭合回路
1.3 电解质在通电前、通电后的关键点
通电前：电解质溶液的电离（它包括了电解质的电离也包括了水的电离）。
通电后：离子才有定向的移动（阴离子移向阳极，阳离子移向阴极）。
2 电极反应
放电是电化学中常用的词，就是电极上发生氧化-还原反应，离子或原子得失电子的过程都叫放电。
2.1 阴极
与电源的负极相连的电极成为阴极。溶液中阳离子在阴极上得到电子，发生还原反应。如上图装置中，Cu2+在阴极是得到电子转化为Cu，阴极反应式：Cu2++2e＝Cu
阴极电极材料的本身受到保护，不参与反应，溶液中较易得电子的阳离子在阴极上得电子而被还原，在阴极得电子的难易顺序为：Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+（酸）＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+（水）＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+。
当此放电顺序适用于阳离子浓度相差不大时，顺序要有相应的变动。当溶液中H+只来自于水电离时，H+的放电顺序介于A13+和Zn2+之间。
规律：铝前（含铝）离子不放电，氢（酸）后离子先放电，氢（酸）前铝后的离子看条件
2.2 阳极：
与电源的正极相连的电极称为阳极。物质在阳极上失去电子，发生氧化反应。如上图装置中，Cl-在阳极上失去电子转化为Cl2，阳极反应式：
2Cl--2e＝Cl2↑
首先看电极，如果是活性电极（金属活动顺序表Ag以前），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中的离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断，阴离子放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞NO3->SO42->含氧酸根＞F－。Cl－
和OH－在电解时的电极反应式分别是：
2Cl-―2e＝Cl2↑
4OH-―4e＝2H2O＋O2↑
因为水电离能够产生OH－，所以电解含氧酸盐溶液时，在阳极上是OH－放电生成氧气，而含氧酸根离子不发生变化。（当阳极为惰性金属常用的为C 铂金时自身放电）
2.3 酸、碱、盐溶液电解规律
（1）无氧酸是其本身的电解；
（2）含氧酸是水的电解；
（3）可溶性碱是水的电；
（4）活泼性金属的含氧酸盐也是水的电解；
（5）活泼金属的无氧盐阴极析出氢气并伴随溶液显碱性，阳极析出非金属单质；
（6）不活泼金属的无氧盐是该盐的电解；
（7）中等活动性金属的含氧酸盐阴极析出金属，阳极得到氧气同时酸性提高。
电解池中的离子放电顺序是用来判断电解时哪种离子先反应。比如电解等浓度的CuSO4-FeCl2溶液，溶液中有Cu2+、Fe2+、H+、SO42-、Cl-、OH-。由于放电能力是Cu2+＞H+＞Fe2+，Cl-＞OH-＞SO42-，所以开始时：
阳极：2 Cl- - 2e = Cl2↑
阴极：Cu2+ + 2e = Cu
电解一段时间后，Cu2+和Cl-反应完了，反应就变成了：
阳极：4 OH- - 4e = O2↑+ 2H2O
阴极：2H+ + 2e = H2↑
3 电解结果
在两极上有新物质生成。
溶液的离子浓度可能发生变化如：电解氯化铜、盐酸等离子浓度发生了变化。因为溶液中的氢离子或氢氧根离子放电，所以酸碱性可能发生改变。
4 电解规律
4.1 四类电解型
①电解水型（强碱，含氧酸，活泼金属的含氧酸盐），pH由溶液的酸碱性决定，溶液呈碱性则pH增大，溶液呈酸性则pH减小，溶液呈中性则pH不变。电解质溶液复原—加适量水。
②电解电解质型（无氧酸，不活泼金属的无氧酸盐，），pH变大。电解质溶液复原—加适量电解质。
③放氢生碱型（活泼金属的无氧酸盐），pH变大。电解质溶液复原—加阴离子相同的酸。
④放氧生酸型（不活泼金属的含氧酸盐），pH变小。电解质溶液复原—加阳离子相同的碱或氧化物。
酸、碱、盐溶液的电解规律(惰性电极做阳极)
4.2 电解规律的应用
（1）电解规律的主要应用内容是：依据电解的基本原理分析判断电解质溶液。
（2）恢复电解液的浓度：
电解液应先看pH的变化，再看电极产物。欲使电解液恢复一般是：
电解出什么物质就应该加入什么，如：电解饱和食盐水在溶液中减少的是氯气和氢气，所以应该加入的是氯化氢。
（3）在分析应用问题中还应该注意：一要：不仅考虑阴极、阳极放电的先后顺序，还应该注意电极材料（特别是阳极）的影响；二要：熟悉用惰性电极电解各类电解质溶液的规律。
有关电解的计算通常是求电解后某产物质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。解答此类题的方法有两种：一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒等式求解。以电子守恒较为简便，注意运用。
例如，铁-石墨-氯化钠溶液构成的电解池，铁为阳极，阴极上是水中氢离子放电还是溶解氧放电？为什么？
这是一个关于电解池放电顺序知识点的考察，电解池分阴极和阳极，Fe作阳极，失电子，C做阴极，得电子，溶液中的阳离子较O2分子更易得到电子，故从阳离子方向考虑，而溶液中的阳离子包括：Na+和H+从氧化性来看：H+的氧化性更强一些，因此阴极发生的反应为：
2H++ 2e- = H2
5 电解原理的应用
5.1 氯碱工业（电解饱和食盐水）
制取氯气、氢气、烧碱。
饱和食盐水溶液中存在Na＋和Cl－以及水电离产生的H＋和OH－。其中氧化性H＋＞Na＋，还原性Cl－＞OH－。所以H＋和Cl－先放电（即发生还原或氧化反应）。
阴极：2H＋＋2e＝H2↑ （还原反应）
阳极：2Cl－－2e＝Cl2↑ （氧化反应）
总反应的化学方程式：2NaCl＋2H2O=2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
用离子方程式表示：2Cl－＋2H2O=2OH－＋H2↑＋Cl2↑。
5.2 电镀和电解精炼铜
电镀：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或者合金的过程条件：①镀件做阴极②镀层金属做阳极③电镀液中含镀层金属离子
电镀时，把待镀的金属制品（即镀件）作阴极，镀层金属作阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电镀液。
阳极：M－ne＝Mn＋
阴极：Mn＋＋ne＝M
这样，在直流电的作用下，镀层金属就均匀地覆盖到镀件的表面。
同样的道理，用纯铜作阴极，用粗铜作阳极，用CuSO4溶液作电解液。通入直流电，作为阳极的粗铜逐渐溶解，在阴极上析出纯铜，从而达到提纯铜的目的。
5.3 电解法冶炼金属
钠、钙、镁、铝等活泼金属，很难用还原剂从它们的化合物中还原得到单质，因此必须通过电解熔融的化合物的方法得到。如电解熔融的氯化钠可以得到金属钠：
阴极：2Na＋＋2e＝2Na
阳极：2Cl――2e＝Cl2↑
5.4活泼金属Na、Mg、Al的制取
例如，电解熔融的NaOH制金属Na，
4NaOH == 4Na +2H2O + O2↑
其中Na为阴极区产物而H2O和O2则为阳极区产物。
第二章原电池
1 概念
原电池是把化学能转化为电能的装置。构成电池的条件是：
①有活泼性不同的两个电极；
②两极用导线互相连接成直接插入连通的电解质溶液里；
③较活泼金属与电解质溶液能发生氧化还原反应（有时是与水电离产生的
H+作用），只要同时具备这三个条件即为原电池。
2 原电池的正负极的判断(从原电池反应实质角度确定)：
较活泼金属作负极，负极表面为正电荷，失电子发生氧化反应(电子流出的一极)；
另一导体作正极，发生还原反应(电子流入的一极)。
电子从负极通过导线流向正极，电子的定向移动形成电流，电流的方向是正极到负极，这是物理学规定的。
2 电极反应的书写
对于化学电源和新型电池工作原理的分析，可类比于铜、锌、硫酸原电池，可把总反应折成两部分进行处理。知道两极反应式，或一极反应式或总反应式，可通过加减的方法求出另一极反应或总反应方程式。
书写电极反应式时先写明电极名称(正极或负极)，得失电子数均写在“＝”左侧。总反应式为氧化还原反应的方程式。
在燃烧电池反应中确定哪一极发生的是什么反应的关键是：
负极：化合价升高，失去电子，发生氧化反应；
正极：化合价降低，得到电子发生还原反应；
总反应式为两极反应的加合；
书写反应时，还应该注意得失电子数目应该守恒。
3 原电池原理的应用
3.1 原电池原理的三个应用和依据：
（1）电极反应现象判断正极和负极，以确定金属的活动性。其依据是：原电池的正极上现象是：有气体产生，电极质量不变或增加；负极上的现象是：电极不断溶解，质量减少。
（2）分析判断金属腐蚀的速率，分析判断的依据，对某一个指定金属其腐蚀快慢顺序是：
作电解池的阳极＞作原电池的负极＞非电池中的该金属＞作原电池的正极＞作电解池的阴极。
3.2 判断依据：
（1）根据反应现象原电池中溶解的一方为负极，金属活动性强。
（2）根据反应的速度判断强弱。
（3）根据反应的条件判断强弱。
（4）由电池反应分析判断新的化学能源的变化，分析的思路是先分析电池反应有关物质化合价的变化，确定原电池的正极和负极，然后根据两极的变化分析其它指定物质的变化。
4常见的11种类型原电池（电极反应及易错点）
4.1、铜锌非氧化性强酸溶液的原电池（伏打电池）（电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：稀硫酸）
↑
（1）氧化还原反应的离子方程式：Zn+2H+ = Zn2+ + H
2
（2）电极反应式及其意义
↑（还原反应）；
正极（Cu）：2H+ +2e-=H
2
负极（Zn）：Zn -2e-=Zn2+ （氧化反应）。
意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小6.5克。
（3）微粒移动方向：
①在外电路：电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流
向铜片。
②在内电路：SO（运载电荷）向锌片移动，H+ （参与电极反应）向铜
片移动的电子放出氢气。
4.2 铜锌强碱溶液的原电池（电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：氢氧化钠溶液）
（1）氧化还原反应的离子方程式：Zn +2OH- =ZnO
22- + H
2
↑
（2）电极反应式及其意义
①正极（Cu）：2H+ +2e-=H
2
↑（还原反应）；
修正为：2H
2O+2e- =H
2
↑+2OH-
②负极（Zn）：Zn -2e-=Zn2+ （氧化反应）；
修正为：Zn +4OH--2e-=ZnO +2H
2
O
意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小6.5 克。
（3）微粒移动方向：
①在外电路：电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流向
铜片。
②在内电路：OH-（参与溶液反应）向锌片移动遇到Zn2+发生反应产生
ZnO
2
2- ，Na+（运载电荷）向正极移动。
4.3 铝铜非氧化性强酸溶液的原电池（电极材料：铜和铝；电解质溶液：稀硫酸。）
（1）氧化还原反应的离子方程式：2Al+6H+ = 2Al3+ + 3H
2
↑
（2）电极反应式及其意义
正极（Cu）：6H+ +6e- =3H
2
↑（还原反应）；
负极（Al）：2Al -6e-=2Al3+ （氧化反应）。
意义：在标准状况下，正极每析出6.72升氢气，负极质量就减小5.4 克。
（3）微粒移动方向
①在外电路：电流由铜片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向
铜片。
②在内电路：SO（运载电荷）向铝片移动，H+ （参与电极反应）向铜
片移动得电子放出氢气。
4.4 铜铝强碱溶液的原电池（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：氢氧化钠溶液）
（1）氧化还原反应的离子方程式：2Al +2OH- +2H
2O=2AlO
2
- + 3H
2
↑
（2）电极反应式及其意义
①正极（Cu）：6H+ +6e-=3H
2
↑（还原反应）；
修正为： 6H
2O+6e- =3H
2
↑+6OH-
②负极（Al）：2Al -6e- =2Al3+ （氧化反应）；
修正为： 2Al +8OH--6e-=2AlO
2- +4H
2
O
意义：在标准状况下，正极每析出6.72升氢气，负极质量就减小5.4克。
（3）微粒移动方向：
①在外电路：电流由铜片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向
铜片。
②在内电路：OH-（参与溶液反应）向铝片移动遇到Al3+发生反应产生
AlO
2
- ，Na+（运载电荷）向正极移动。
4.5 铝铜电池浓硝酸原电池（电极材料：铜片和铝片，电解质溶液：浓硝酸）
（1）氧化还原反应的离子方程式：Cu+4H+ +2NO
3- =Cu2+ +2NO
2
↑+2H
2
O
（2）电极反应式及其意义
①正极（Al）：4H+ +2NO
3- +2e- =2NO
2
↑+2H
2
O（还原反应）；
②负极（Cu）：Cu-2e- =Cu2+（氧化反应）；
意义：在标准状况下，正极每析出4.48升NO
2
，负极质量就减小6.4克。
（3）微粒移动方向：
①在外电路：电流由铝片经用电器流向铜片，电子由铜片经用电器流向铝片。
②在内电路：H+ （参与电极反应）向铝片移动与NO
3-汇合，NO
3
-（参与
电极反应）得电子产生NO
2
。
4.6镁铝非氧化性强酸溶液的原电池（电极材料：镁和铝；电解质溶液：稀硫酸。）
（1）氧化还原反应的离子方程式：Mg+2H+ = Mg2+ + H
2
↑
（2）电极反应式及其意义
正极（Al）：2H+ +2e-=H
2
↑（还原反应）；
负极（Mg）：Mg -2e-=Mg2+ （氧化反应）。
意义：在标准状况下，正极每析出2.24升氢气，负极质量就减小2.4
克。
（3）微粒移动方向：
①在外电路：电流由铝片经用电器流向镁片，电子由镁片经用电器流向
铝片。
②在内电路：SO（运载电荷）向铝片移动，H+ （参与电极反应）向镁片
移动得电子放出氢气。
4.7 镁铝强碱溶液的原电池（电极材料：镁片和铝片，电解质溶液：氢氧化钠溶液）
（1）氧化还原反应的离子方程式：2Al +2OH- +2H
2O=2AlO
2
- + 3H
2
↑
（2）电极反应式及其意义
①正极（Mg）：6H+ +6e-=3H
2
↑（还原反应）；
修正为：6H
2O+6e- =3H
2
↑+6OH-
②负极（Al）：2Al -6e-=2Al3+ （氧化反应）；
修正为： 2Al +8OH--6e- =2AlO
2- +4H
2
O
意义：在标准状况下，正极每析出6.72升氢气，负极质量就减小5.4克。
（3）微粒移动方向：
①在外电路：电流由镁片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向
镁片。
②在内电路：OH-（参与溶液反应）向铝片移动遇到Al3+发生反应产生
AlO，Na+（运载电荷）向正极移动。
4.8 氢气和氧气细菌燃料电池（电解质溶液是磷酸）
（1）氧化还原反应的化学方程式：2H
2 +O
2
=2H
2
O
（2）电极反应式及其意义
①正极（惰性材料）：O
2
+4e-=2O2-（还原反应）；
修正为： O
2 +4H+ +4e-=2H
2
O
②负极（惰性材料）：2H
2
-4e-=4H+ （氧化反应）；
意义：在标准状况下，正极每消耗3.2升氧气，负极同时消耗0.4克氢气，电解质溶液增加3.6克水。
4.9 氢气和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液）
（1）氧化还原反应的化学方程式：2H
2 +O
2
=2H
2
O
（2）电极反应式及其意义
①正极（惰性材料）：O
2
+4e-=2O2-（还原反应）；
修正为： O
2 +2H
2
O +4e-=4OH-
②负极（惰性材料）：2H
2
-4e-=4H+ （氧化反应）；
修正为： 2H
2 +4OH--4e-=4H
2
O
意义：在标准状况下，正极每消耗3.2升氧气，负极同时消耗0.4克氢气，电解质溶液增加3.6克水
4.10 甲烷和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液）
（1）氧化还原反应的化学方程式：CH
4+2O
2
=CO
2
+2H
2
O 。
在强碱性条件下修正为：CH
4+2O
2
+2NaOH=Na
2
CO
3
+3H
2
O；CH
4
+2O
2
+2OH- =CO
3
2+3H
2
O
（2）电极反应式及其意义
①正极（惰性材料）： 2O
2
+8e-=4O2-（还原反应）；
在强碱性条件下修正为：2O
2 +4H
2
O +8e-=8OH-
②负极（惰性材料）：CH
4 -8e-→CO
2
（氧化反应）；
修正为： CH
4–8e- +10 OH- =CO
3
2- +7 H
2
O
意义：在标准状况下，正极每消耗4.48升氧气，负极同时消耗2.24升甲烷。
4.11 丙烷和氧气燃料电池（电解质溶液是氢氧化钾溶液）
（1）氧化还原反应的化学方程式： C
3H
8
+5O
2
=3CO
2
+4H
2
O 。
在强碱性条件下修正离子方程式为：C
3H
8
+5O
2
+6OH-=3CO
3
2+7H
2
O
（2）电极反应式及其意义
①正极（惰性材料）： 5O
2
+20e-=10O2-（还原反应）；
在强碱性条件下修正为：5O
2 +10H
2
O +20e-=20OH-
②负极（惰性材料）：C
3H
8
–20e-→3CO
2
（氧化反应）；
修正为： C
3H
8
–20e- +26 OH- =3 CO
3
2-+ 17 H
2
O
意义：在标准状况下，正极每消耗11.2升氧气，负极同时消耗2.24 升丙烷。
4.12 强调八点
①书写电极反应式要注意酸碱性环境对产物存在形式的影响。
②在酸性环境中，氢元素的存在形式有：H+ 、H
2O 、H
2
三种形式，不会出
现OH-形式。
③在碱性环境中，氢元素的存在形式为：OH-、H
2O 、H
2
三种形式，不会出
现H+形式。
④在酸性环境中，氧元素的存在形式有：H
2
O 一种形式，不会出现OH-、O2-两种形式。
⑤在碱性环境中，氧元素的存在形式为：OH-、H
2
O 两种形式，不会出现O2-形式。
⑥检验电极反应式的三个标准：正负极得失电子数相等，原子个数守恒，微粒存在形式符合酸碱环境。
⑦在正负极得失电子数相同的情况下，两个电极反应式叠加，会得到总反应式。
⑧用总反应式减去任何一个电极反应式会得到另一个电极反应式。
5 金属的腐蚀
金属的腐蚀指金属或合金周围接触到气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。金属腐蚀的本质是金属原子失去电子变成阳离子的过程。
金属的腐蚀一般分为化学腐蚀和电化学腐蚀。
判断金属腐蚀快慢的规律：
(1)电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护腐蚀措施的腐蚀；
(2)同种金属的腐蚀在强电解质中>弱电解质中>非电解质中；
(3)活泼性不同的两金属，活泼性差别越大，腐蚀越快；
(4)对同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
防止金属腐蚀主要有改变金属的成分、在金属表面覆盖保护层及电化学保护法等。
6 电化学基础知识的应用
（1）析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁为例）：
（2）金属的防护，主要有下面几种情况：
①改变金属的内部结构，例如把Ni、Cr等加入普通钢里制成不锈钢；
②覆盖保护层，例如涂油层、油漆、搪瓷、熟料等，另外还有电镀耐腐蚀的金属（Zn、Sn、Cr、Ni等）；
③电化学保护法，多采用牺牲阳极保护法，如在船只的螺旋桨附近的船体上镶嵌活泼金属锌块，另外可采用与电源负极相连接的保护方法，例如大型水坝船闸的保护就是让铁闸门和电源负极相连。
第一章化学反应与能量 第一单元化学反应中的热效应 一、焓变反应热 1．反应热：一定条件下，一定物质的量的反应物之间完全反应所放出或吸收的热量 2．焓变(ΔH)的意义：在恒压条件下进行的化学反应的热效应 （1）.符号：△H （2）.单位：kJ/mol 3.产生原因：化学键断裂——吸热化学键形成——放热 放出热量的化学反应。 (放热>吸热) △H 为“-”或△H <0 吸收热量的化学反应。（吸热>放热）△H 为“+”或△H >0 ☆常见的放热反应：①所有的燃烧反应②酸碱中和反应 ③大多数的化合反应④金属与酸的反应 ⑤生石灰和水反应⑥浓硫酸稀释、氢氧化钠固体溶解等 ☆常见的吸热反应：①晶体Ba(OH)2·8H2O与NH4Cl ②大多数的分解反应 ③以H2、CO、C为还原剂的氧化还原反应④铵盐溶解等 二、热化学方程式 书写化学方程式注意要点:①热化学方程式必须标出能量变化。 ②热化学方程式中必须标明反应物和生成物的聚集状态 （g,l,s分别表示固态，液态，气态，水溶液中溶质用aq表示） ③热化学反应方程式要指明反应时的温度和压强。 ④热化学方程式中的化学计量数可以是整数，也可以是分数 ⑤各物质系数加倍，△H加倍；反应逆向进行，△H改变符号，数值不变 三、燃烧热 1．概念：25 ℃，101 kPa时，1 mol纯物质完全燃烧生成稳定的化合物时所放出的热量。燃烧热的单位用kJ/mol 表示。 ※注意以下几点： ①研究条件：101 kPa；②反应程度：完全燃烧，产物是稳定的氧化物。 ③燃烧物的物质的量：1 mol；④研究内容：放出的热量。（ΔH<0，单位kJ/mol） 四、中和热 1．概念：在稀溶液中，酸跟碱发生中和反应而生成1mol H2O，这时的反应热叫中和热。 2．强酸与强碱的中和反应其实质是H+和OH-反应，其热化学方程式为： H+(aq) +OH-(aq) =H2O(l) ΔH=－57.3kJ/mol 3．弱酸或弱碱电离要吸收热量，所以它们参加中和反应时的中和热小于57.3 kJ/mol。 4．中和热的测定实验 五、盖斯定律 1．内容：化学反应的反应热只与反应的始态（各反应物）和终态（各生成物）有关，而与具体反应进行的途径无关，如果一个反应可以分几步进行，则各分步反应的反应热之和与该反应一步完成的反应热是相同的。 第二单元化学能与电能的转化 原电池： 1、概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池_______ 2、组成条件：①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 3、电子流向：外电路：负极——导线——正极 内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。 4、电极反应：以锌铜原电池为例： 负极：氧化反应：Zn－2e＝Zn2＋（较活泼金属） 正极：还原反应：2H＋＋2e＝H2↑（较不活泼金属） 总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑
2020年高中化学《电化学》教学设计精编 版
第一节原电池 一、教学目标 进进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和总反应方程式。 二、教学重点 认识原电池概念、原理、组成及应用。 三、教学难点 原电池的工作原理，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质。 四、教学过程 【引入】 播放相关录像，帮助学生形成感性认识。 【板书】第一节原电池 一、原电池实验探究 讲：铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质，利用这三种物质我们再现了1799年意大利物理学家----伏打留给我们的历史闪光点！ × 实验步骤现象 1、锌片插入稀硫酸 2、铜片插入稀硫酸 3、锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫 酸 1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？ 2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样？为什么？ 3、锌片的质量有无变化？溶液中c (H+)如何变化？ 4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？ 5、电子流动的方向如何？ 二、原电池的构成条件 1、两个电极 2、电解质溶液 3、形成闭合回路（导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液 4、自发的氧化还原反应 思考：如何根据氧化还原反应原理来设计原电池呢？ 请将氧化还原反应 Zn + Cu2+ = Cu + Zn2+设计成电池：
此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。 其中，用到了盐桥 什么是盐桥？ 盐桥中装有饱和的KCl 溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。 盐桥的作用是什么？ 可使由它连接的两溶液保持电中性，否则锌盐溶液会由于锌溶解成为Zn2+而带上正电，铜盐溶液会由于铜的析出减少了Cu2+而带上了负电。 盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。 导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。 三、原电池的工作原理： 正极反应：得到电子 （还原反应） 负极反应：失去电子 （氧化反应） 总反应：正极反应+负极反应 四、原电池中的几个判断 硫s 硫酸 硫酸铜 硫酸铜
高三化学电化学专题复习 知识框架 化学电池化学能转变为电能 原电池金属的电化学腐蚀（自发进行） 氧化还原反应——能量变化电解电解质溶液 电解池电镀、铜的精炼电能转变为化学能 电解法冶练金属（外界能量推动、自发或不自发）一、原电池和电解池的比较： 负极：较活泼金属；失去电子； 发生氧化反应；（阳极） 正极：较不活泼金属(或非金属C石墨)；
二、原电池电极反应式和总反应式的书写： 书写方法：“对于复杂的原电池反应考试往往是已知的” （1）找出化合价变价的一组元素，由此判断正负极；（负极失去电子，化合价升高，发生氧化反应）；（2）判断电解质溶液的酸碱性（或是熔融氧化物/碳酸盐）； （3）根据化合价的升降数确定得或失的电子数； （4）根据电解质溶液，利用电解质溶液中存在的离子平衡电荷； （5）根据电解质溶液，完成原子守恒； 普通电池：（锌锰干电池、铅酸蓄电池） 1．（2016?大连校级模拟）蓄电池是一种可以反复充电、放电的装置。有一种蓄电池在充电和放电时发生的 反应是：NiO2+Fe+2H2O Fe（OH）2+Ni(OH)2。书写电极方程式并判断电极负极pH值变化：（1）此电池放电时，负极的电极反应式是____________________________________________________。（2）此电池放电时，正极的电极反应式是____________________________________________________。（3）此电池充电时，阳极的电极反应式是___________________________________________________。2. 以Al和NiO(OH)为电极，NaOH溶液为电解液组成一种新型电池。 Al+3NiO(OH)+H2O+NaOH NaAlO2+3Ni(OH)2。书写电极方程式并判断电极负极pH值变化：（1）此电池放电时，正极的电极反应式是____________________________________________________。（2）此电池充电时，阳极的电极反应式是_____________________________________________________。 3.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。 3Zn+ 2K2FeO4 + 8H2O 3Zn(OH)2 + 2Fe(OH)3 + 4KOH （1）此电池放电时，负极的电极反应式是____________________________________________________。（2）此电池放电时，正极的电极反应式是____________________________________________________。（3）此电池充电时，阳极的电极反应式是___________________________________________________。 燃料电池：可燃物~O2燃料电池（可燃物作负极，氧气/空气作正极），四种电解质溶液类型： （1）碱性电解质：O2 + 4e- +2H2O = 4OH- （2）酸性电解质：O2 + 4e- +4H+ =2H2O （3）熔融金属氧化物：O2 + 4e- = 2O2- （4）熔融碳酸盐：O2 + 4e- +2CO2= 2CO32- 4.以甲醇燃料电池为例，书写四种电解质溶液环境下的电极方程式：
电化学基础知识点总结 装置特点:化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极； 形成条件：②、电解质溶液(一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应)； 原 ③、形成闭合回路（或在溶液中接触） 电 负极:用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。 池 基本概念: 正极：用氧化性较强的物质正极,正极从外电路得到电子,发生还原反应。 原 电极反应方程式：电极反应、总反应。 理 氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应 反应原理：Zn-2e -=Zn 2+ ２H ++2e － =2 Ｈ2↑ 电解质溶液 电极反应： 负极（锌筒）Ｚn －2ｅ-=Zn 2＋ 正极（石墨)2ＮＨ4＋+2e -=２NH 3＋ H 2↑ ①、普通锌——锰干电池 总反应：Ｚｎ+2NH 4+＝Zn 2+ +2NH 3+H 2↑ 干电池: 电解质溶液：糊状的NH ４Ｃl 特点：电量小,放电过程易发生气涨和溶液 ②、碱性锌——锰干电池 电极：负极由锌改锌粉（反应面积增大,放电电 流增加)； 电解液:由中性变为碱性（离子导电性好)。 正极（PbO 2) ＰｂO 2＋ＳO 42-＋4H ＋+2e -=PbSO ４+２H 2O 负极（Pb ） P ｂ＋SO 42--2ｅ－ =PbSO 4 铅蓄电池:总反应:P ｂO 2+P ｂ+２H 2SO 4 2P ｂSO 4+２H 2O 电解液：1.２5g/cm 3～1．28g/ｃｍ3 的H 2SO 4 溶液 蓄电池 特点:电压稳定。 Ⅰ、镍——镉(Ｎｉ——Cd ）可充电电池; 其它蓄电池 Cd ＋２NiO(O Ｈ）+2H 2Ｏ Cd(OH)２+２N ｉ(ＯH)2 Ⅱ、银锌蓄电池 锂电池 ①、燃料电池与普通电池的区别 不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内,而是工作时不断从外界输入,同时 燃料 电极反应产物不断排出电池。 电池 ②、原料:除氢气和氧气外，也可以是CH 4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。 负极:２H 2＋2OH --4e -＝4H 2O ;正极:O 2＋2H ２Ｏ+4ｅ 失e -,沿导线传递，有电流产生 溶解 不断 移 向 阳离 子 化 学 电源 简介 放电 充电 放电 放电`
2009年高考化学试题分类汇编:电化学基础 1．（09广东理科基础25）钢铁生锈过程发生如下反应： ①2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2； ②4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3； ③2Fe(OH)3=Fe2O3+3H2O。 下列说法正确的是 A．反应①、②中电子转移数目相等 B．反应①中氧化剂是氧气和水 C．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀 答案：A 解析： ①②反应中消耗O2的量相等，两个反应也仅有O2作为氧化剂，故转移电子数是相等的，A 项正确。①中H2O的H、O两元素的化合价没有变，故不作氧化剂，B项错；铜和钢构成原电池，腐蚀速度加快，C项错；钢铁是铁和碳的混合物，在潮湿的空气的中易发生吸氧腐蚀，属于电化学腐蚀，故D项错。 2．（09安徽卷12）Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下，点解总反应：2Cu+H2O==Cu2O+H2O 。下列说法正确的是 A.石墨电极上产生氢气 B.铜电极发生还原反应 C.铜电极接直流电源的负极 D.当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。 答案：A 解析： 由电解总反应可知，Cu参加了反应，所以Cu作电解池的阳极，发生氧化反应，B选项错误；石墨作阴极，阴极上是溶液中的H＋反应，电极反应为：2H＋＋2e－=H2↑，A选项正确；阳极与电源的正极相连，C选项错误；阳极反应为2Cu＋2OH－－2e－=Cu2O＋H2O，当有0.1mol 电子转移时，有0.05molCu2O生成，D选项错误。 3．（09江苏卷12）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是
电化学基础知识归纳（含部分扩展内容）（珍藏版） 特点：电池总反应一般为自发的氧化还原反应，且为放热反应（△H<0）；原电池可将化学能转化为电能 电极负极：一般相对活泼的金属溶解（还原剂失电子，发生氧化反应） 正极：电极本身不参加反应，一般是电解质中的离子得电子（也可能是氧气等氧化剂），发生还原反应 原电池原理电子流向：负极经导线到正极 电流方向：外电路中，正极到负极;内电路中，负极到正极 电解质中离子走向：阴离子移向负极，阳离子移向正极 原电池原理的应用：制成化学电源（实用原电池）;金属防腐（被保护金属作正极）;提高化学反应速率；判断金属活性强弱 一次电池负极：还原剂失电子生成氧化产物（失电子的氧化反应） 正极：氧化剂得电子生成还原产物（得电子的还原反应） 放电：与一次电池相同 二次电池规则：正极接外接电源正极，作阳极;负极接外接电源负极，作阴极（正接正，负接负） 充电阳极：原来的正极反应式反向书写（失电子的氧化反应） 原电池阴极：原来的负极反应式反向书写（得电子的还原反应） 化学电源电极本身不参与反应（一般用多孔电极吸附反应物），总反应相当于燃烧反应 负极：可燃物（如氢气、甲烷、甲醇等）失电子被氧化（注意电解质的酸碱性） 电极反应正极：O得电子被还原，具体按电解质不同通常可分为4种 2 燃料电池碱性介质：O+4e-+2H O==4OH- 22 酸性介质：O+4e-+4H+==2H O 22 电解质不同时氧气参与的正极反应固体或熔融氧化物（传导氧离子）：O+4e-==2O2- 2 第1页质子交换膜（传导氢离子）：O+4e-+4H+==2H O 22
特殊原电池:镁、铝、氢氧化钠，铝作负极;铜、铝、浓硝酸，铜作负极;铜、铁、浓硝酸，铜作负极，等 特点：电解总反应一般为不能自发的氧化还原反应；可将电能转化为化学能 活性电极：阳极溶解（优先），金属生成金属阳离子 阳极惰性电极一般为阴离子放电，失电子被氧化，发生氧化反应 （接电源正极）（石墨、铂等）常用放电顺序是：Cl->OH->高价态含氧酸根（还原性顺序）， 发生氧化反应，相应产生氯气、氧气 电解原理电极反应 阴极电极本身一般不参加反应，阳离子放电，得电子被还原，发生还原反应 （接电源负极）常用放电顺序是：Ag+>Cu2+>H+>活泼金属阳离子（氧化性顺序）， 相应产生银、铜、氢气 电流方向：正极到阳极再到阴极最后到负极 电子流向：负极到阴极，阳极到正极(电解质溶液中无电子流动，是阴阳离子在定向移动） 离子流向：阴离子移向阳极（阴离子放电），阳离子移向阴极（阳离子放电） 常见电极反应式阳极：2Cl--2e-==Cl↑,4OH--4e-==O↑+2H O或2H O-4e-==O↑+4H+（OH-来自水时适用） 22222 电解池阴极：Ag++e-==Ag,Cu2++2e-==Cu,2H++2e-==H↑或2H O+2e-==H↑+2OH-（H+来自水时适用） 222 电解水型：强碱、含氧强酸、活泼金属的含氧酸盐，如：NaOH、KOH、H SO、HNO、Na SO溶液等 24324 电解溶质型：无氧酸、不活泼金属的含氧酸盐，如：HCl、CuCl溶液等 2 常见电解类型电解溶质+水（放氢生碱型）：活泼金属的无氧酸盐，如：NaCl、KCl、MgCl溶液等 2 电解溶质+水（放氧生酸盐）：不活泼金属的含氧酸盐，如：CuSO、AgNO溶液等 43 氯碱工业的基础：电解饱和食盐水制取氯气、氢气和氢氧化钠 第2页
电化学复习 （一）原电池 一、原电池 装置特点：化学能转化为电能。 形成条件： ①、2 个活泼性不同的电极， 一般情况下，较活泼者作负极， 较不活泼者作正极； ②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）； ③、形成闭合回路（或在溶液中接触） 基本概念： 负极：用还原性较强的物质作负极，负极失电子；发生氧化反应。 正极：用氧化性较强的物质正极，正极得电子，发生还原反应。 反应原理：铜锌原电池 （Cu —Zn ） （ - ）： Zn-2e - =Zn 2+ + - （+）： 2H+2e =2H ↑ 负极（锌） Zn-2e - =Zn2+ + 正极（石墨） 2NH 4 +2e-=2NH 3+H 2↑ ①、普通锌—锰（ Zn —Mn ）干电池： + 2+ 总反应： Zn+2NH 4=Zn +2NH 3+H 2↑ 电解质溶液：糊状的 NH4Cl ②、铅蓄电池 正极： PbO 2+SO 42- +4H ++2e - =PbSO 4+2HO 2- - 负极： Pb+SO 4 -2e =PbSO 4 总反应： PbO 2+Pb+2HSO 4=2PbSO 4+2HO 电解液 :H 2SO 4 ③、银—锌纽扣电池 - - 正极： Ag 2O+2e+H 2O=2Ag+2OH 负极： Zn-2e -- +2OH=Zn(OH)2 总反应： Ag 2O+Zn+H 2O=2Ag+Zn(OH) ④、镍—镉电池 - - 正极： 2NiO(OH)+2HO+2e=2Ni(OH) 2+2OH - - =Cd(OH)2 负极： Cd+2OH-2e 总反应： 2NiO(OH)+2HO+Cd=2Ni(OH)+ Cd(OH)2 三、特殊的原电池 ①、 Al 与 Mg 组成的原电池（溶质为 NaOH ） 特殊： Mg 的活泼性强于 Al 却作正极 - -
2013－20１7高考电化学真题 1.【2017 新课标 1 卷】支撑海港码头基础的钢管桩,常用外加电流的阴极保护法进行防腐, 工作原理如图所示,其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确 的是（ ) Ａ．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B.通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C.高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D.通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 2.【201７新课标２卷】用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧 化膜,电解质溶液一般为H2ＳＯ4-H２C2O4混合溶液。下列叙述错误的是 A.待加工铝质工件为阳极 B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为: Al3++ 3ｅ- == Ａl Ｄ.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 3．【20１7 新课标 3 卷】全固态锂硫电池能量密度高、成本低,其工作原理如图所示,其中电极 a 常用掺有石墨烯的Ｓ８材料，电池反应为：16Ｌｉ+x S8=8Ｌｉ2Sｘ （2≤x≤8)。下列说法错误的是( ） A.电池工作时，正极可发生反应：２Ｌi2S6+２Li++２e－=３Li2Ｓ4 B．电池工作时,外电路中流过 0.０2 mol 电子，负极材料减重 0.1４ g C.石墨烯的作用主要是提高电极ａ的导电性 D．电池充电时间越长，电池中 Lｉ２S２的量越多 ４.【2017海南1０】一种电化学制备NＨ3的装置如图所 示，图中陶瓷在高温时可以传输H+．下列叙述错误的是( ) A.Pｂ电极b为阴极 B．阴极的反应式为:N2+6H++6ｅ﹣=2ＮＨ3 C.Ｈ+由阳极向阴极迁移 Ｄ．陶瓷可以隔离Ｎ２和H2 5．【２017 北京1１】（16分）某小组在验证反应“Fe+2Ａｇ+=Ｆｅ2＋+2Ａｇ”的实验中检测到Ｆｅ３+，发现和探究过程如下:向硝酸酸化的0.05mol?L﹣1硝酸银溶液(pH≈2)中加入过量铁粉,搅拌后静置，烧杯底部有黑色固体，溶液呈黄色. (1）检验产物 ①取少量黑色固体,洗涤后, （填操作和现象),证明黑色固体中含有Aｇ. ②取上层清液,滴加K3［Fe(CＮ）6]溶液,产生蓝色沉淀,说明溶液中含有． (2）针对“溶液呈黄色”，甲认为溶液中有Ｆe３+，乙认为铁粉过量时不可能有Fｅ3+，乙依据的原理是（用离子方程式表示）.针对两种观点继续实验： ①取上层清液，滴加KSCＮ溶液,溶液变红，证实了甲的猜测.同时发现有白色沉淀产生，且溶液颜色变浅、沉淀量多少与取样时间有关，对比实验记录如下： 序号取样时间／ｍin 现象 ⅰ 3 产生大量白色沉淀;溶液呈红色 ⅱ30 产生白色沉淀;较3mｉｎ时量小;溶液红色较3min时加深 ⅲ12０产生白色沉淀；较３0min时量小;溶液红色较3 0min时变浅 （资料:Ag+与SCＮ﹣生成白色沉淀AgSCN）
第四章电化学基础 做题技巧：有关电化学的题，只要记住“负氧正还，阳氧阴还”（氧---指发生氧化反应，还---指发生还原反应。根据升失氧降得还，即可得出答案） 第一节原电池 原电池： 1、概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池_______ 2、组成条件：①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 3、电子流向：外电路：负极——导线——正极 内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。 4、电极反应：以锌铜原电池为例： 负极：氧化反应：Zn－2e＝Zn2＋（较活泼金属） 正极：还原反应：2H＋＋2e＝H2↑（较不活泼金属） 总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 5、正、负极的判断： （1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。 （2）从电子的流动方向负极流入正极 （3）从电流方向正极流入负极 （4）根据电解质溶液内离子的移动方向阳离子流向正极，阴离子流向负极 （5）根据实验现象①__溶解的一极为负极__②增重或有气泡一极为正极 第二节化学电池 1、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池 2、化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置 3、化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池 一、一次电池 1、常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等 二、二次电池 1、二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。 2、电极反应：铅蓄电池 2-－2e-＝PbSO4↓ 放电：负极（铅）：Pb＋SO 4 2-＋2e-＝PbSO4↓＋2H2O 正极（氧化铅）：PbO2＋4H+＋SO 4 2- 充电：阳极：PbSO4＋2H2O－2e-＝PbO2＋4H+＋SO 4 2- 阴极：PbSO4＋2e-＝Pb＋SO 4 ↓＋2H2O 两式可以写成一个可逆反应：PbO2＋Pb＋2H2SO4 3、目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池 三、燃料电池
电化学基础 一、原电池 课标要求 1、掌握原电池的工作原理 2、熟练书写电极反应式和电池反应方程式 要点精讲 1、原电池的工作原理 （1）原电池概念：化学能转化为电能的装置，叫做原电池。 若化学反应的过程中有电子转移，我们就可以把这个过程中的电子转移设计成定向的移动，即形成电流。只有氧化还原反应中的能量变化才能被转化成电能；非氧化还原反应的能量变化不能设计成电池的形式被人类利用，但可以以光能、热能等其他形式的能量被人类应用。 （2）原电池装置的构成 ①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极。 ②电极材料均插入电解质溶液中。 ③两极相连形成闭合电路。 （3）原电池的工作原理 原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生，从而在外电路中产生电流。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，简易记法：负失氧，正得还。 2、原电池原理的应用 （1）依据原电池原理比较金属活动性强弱 ①电子由负极流向正极，由活泼金属流向不活泼金属，而电流方向是由正极流向负极，二者是相反的。
②在原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应；不活泼金属作正极，发生还原反应。 ③原电池的正极通常有气体生成，或质量增加；负极通常不断溶解，质量减少。 （2）原电池中离子移动的方向 ①构成原电池后，原电池溶液中的阳离子向原电池的正极移动，溶液中的阴离子向原电池的负极移动； ②原电池的外电路电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。 注：外电路：电子由负极流向正极，电流由正极流向负极； 内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。 3、原电池正、负极的判断方法： （1）由组成原电池的两极材料判断 一般是活泼的金属为负极，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。 电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。 （3）根据原电池里电解质溶液内离子的流动方向判断 在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。 （4）根据原电池两极发生的变化来判断 原电池的负极失电子发生氧化反应，其正极得电子发生还原反应。 （5）根据电极质量增重或减少来判断。 工作后，电极质量增加，说明溶液中的阳离子在电极（正极）放电，电极活动性弱；反之，电极质量减小，说明电极金属溶解，电极为负极，活动性强。 （6）根据有无气泡冒出判断 电极上有气泡冒出，是因为发生了析出H2的电极反应，说明电极为正极，活动性弱。 本节知识树
2009-2013年高考化学试题分类解析汇编：电化学基础 2009年高考化学试题 1．(09广东理科基础?25)钢铁生锈过程发生如下反应： ①2Fe ＋O 2＋2H 2O ＝2Fe(OH)2； ②4Fe(OH)2＋O 2＋2H 2O ＝4Fe(OH)3； ③2Fe(OH)3＝Fe 2O 3＋3H 2O 。下列说法正确的是 A ．反应①、②中电子转移数目相等 B ．反应①中氧化剂是氧气和水 C ．与铜质水龙头连接处的钢质水管不易发生腐蚀 D ．钢铁在潮湿的空气中不能发生电化学腐蚀 2．(09安徽卷?12)Cu 2O 是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取。Cu 2O 的电解池示意图如下，点解总反应：2Cu ＋H 2O Cu 2O ＋H 2O ↑。下列说法正确的是 A ．石墨电极上产生氢气 B ．铜电极发生还原反应 C ．铜电极接直流电源的负极 D ．当有0.1mol 电子转移时，有0.1molCu 2O 生成。 2．(09江苏卷?12)以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是 A ．该电池能够在高温下工作 B ．电池的负极反应为： C 6H 12O 6＋6H 2O －24e － =6CO 2↑＋24H ＋ C ．放电过程中，+ H 从正极区向负极区迁移 D ．在电池反应中，每消耗1mol 氧气，理论上能生成标准状况下CO 2气体22.4 6 L 3．(09浙江卷?12)市场上经常见到的标记为Li —ion 的电池称为“锂离子电池”。它的负极材料是金属锂和碳的复合材料(碳作为金属锂的载体)，电解质为一种能传导Li + 的高分子材料。这种锂离子电池的电池反应为： Li ＋2Li 0.35NiO 2 2Li 0.85NiO 2 下列说法不正确的是 A ．放电时，负极的电极反应式：Li ? e -＝Li + B ．充电时，Li 0.85NiO 2既发生氧化反应又发生还原反应 C ．该电池不能用水溶液作为电解质 D ．放电过程中Li + 向负极移动 4．(09广东理科基础?34)下列有关电池的说法不正确的是 A ．手机上用的锂离子电池属于二次电池 B ．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极 C ．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能 D ．锌锰干电池中，锌电极是负极 5．(09福建卷?11) 控制适合的条件，将反应2Fe 3＋ ＋2I － 2Fe 2＋ ＋I 2设计成如右图所示的原电池。下列判断不 正确的是 A ．反应开始时，乙中石墨电极上发生氧化反应 B ．反应开始时，甲中石墨电极上Fe 3＋ 被还原 C ．电流计读数为零时，反应达到化学平衡状态 D ．电流计读数为零后，在甲中溶入FeCl 2固定，乙中石墨电极为负极 6．(09广东化学?10)出土的锡青铜(铜锡合金)文物常有Cu 2(OH)3Cl 覆盖在其表面。下列说法正确的是 A ．锡青铜的熔点比纯铜高 B ．在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用 C ．锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中快 放电 充电
第一部分 原电池基础 一、原电池基础 装置特点：化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极； 形成条件：②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）； 原 ③、形成闭合回路（或在溶液中接触） 电 负极：用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。 池 基本概念： 正极：用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。 原 电极反应方程式：电极反应、总反应。 理 氧化反应 负极 铜锌原电池 正极 还原反应 反应原理 Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑ 电解质溶液 二、常见的电池种类 电极反应： 负极（锌筒）Zn-2e -=Zn 2+ 正极（石墨）2NH 4++2e -=2NH 3+H 2↑ ① 普通锌——锰干电池 总反应：Zn+2NH 4+=Zn 2++2NH 3+H 2↑ 干电池： 电解质溶液：糊状的NH 4Cl 特点：电量小，放电过程易发生气涨和溶液 ② 碱性锌——锰干电池 电极反应： 负极（锌筒）Zn-2e - +2OH - =Zn(OH)2 正极（石墨）2e - +2H 2O +2MnO 2= 2OH-＋2MnOOH ( 氢氧化氧锰) 总反应：2 H 2O +Zn+2MnO 2= Zn(OH)2＋2MnOOH 电极：负极由锌改锌粉（反应面积增大，放电电流增加）；使用寿命提高 电解液：由中性变为碱性（离子导电性好）。 失e -,沿导线传递，有电流产生 溶 解 不断
可充电电池 正极（PbO 2） PbO 2+SO 42-+4H ++2e -=PbSO 4+2H 2O 负极（Pb ） Pb+SO 42--2e -=PbSO 4 铅蓄电池 总反应：PbO 2+Pb+2H 2SO 4 2PbSO 4+2H 2O 电解液：1.25g/cm 3~1.28g/cm 3的H 2SO 4 溶液 蓄电池 特点：电压稳定, 废弃电池污染环境 Ⅰ、镍——镉（Ni ——Cd ）可充电电池； 其它 负极材料：Cd ；正极材料：涂有NiO 2，电解质：KOH 溶液 NiO 2+Cd+2H 2O Ni(OH)2+ Cd(OH)2 Ⅱ、银锌蓄电池 正极壳填充Ag 2O 和石墨，负极盖填充锌汞合金，电解质溶液KOH 。 反应式为： 2Ag+Zn(OH)2 ﹦ Zn+Ag 2O+H 2 锂亚硫酰氯电池(Li-SOCl 2)：8Li+3SOCl 2 = 6LiCl+Li 2SO 3+2S 负极： ；正极： 。 锂电池 用途：质轻、高能(比能量高)、高工作效率、高稳定电压、工作温度宽、高使用寿命， 广泛应用于军事和航空领域。 ①、燃料电池与普通电池的区别 不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是工作时不断从外界输入，同时 燃 料 电极反应产物不断排出电池。 电 池 ②、原料：除氢气和氧气外，也可以是CH 4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。 ③、氢氧燃料电池： 总反应：O 2 +2H 2 =2H 2O 特点：转化率高，持续使用，无污染。 1.普通锌锰电池 干电池用锌制桶形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜帽的石墨作正极，在石墨周围填充NH 4Cl 、ZnCl 2和淀粉作电解质溶液，还填充MnO 2的黑色粉末吸收正极放出的H 2，防止产生极化现象。电极总的反应式为：2NH 4Cl+Zn+2MnO 2=ZnCl 2＋2NH 3↑+Mn 2O 3+H 2O 问题： ①通常我们可以通过干电池的外观上的哪些变化判断它已经不能正常供电了？ ②我们在使用干电池的过程中并没有发现有气体产生，请推测可能是干电池中的什么成分起了作用? 化学电 源 简 介 放电 充电 放电 放电` 充电 放电 ` 充电 放电 `
电化学 1．一种太阳能电池的工作原理如图Z7-1所示，电解质为铁氰化钾K3[Fe(CN)6]和亚铁氰化钾K4[Fe(CN)6]的混合溶液，下列说法不正确的是( ) 图Z7- 1 A．K＋移向催化剂b B．催化剂a表面发生的化学反应：[Fe(CN)6]4－－e－===[Fe(CN)6]3－ C．[Fe(CN)6]3－在催化剂b表面被氧化 D．电解池溶液中的[Fe(CN)6]4－和[Fe(CN)6]3－浓度基本保持不变 2．工业上常用电解硫酸钠溶液联合生产硫酸和烧碱，生产装置如图Z7-2所示，其中阴极和阳极均为惰性电极。测得同温同压下，气体甲与气体乙的体积比约为1∶2，以下说法中正确的是( ) 图Z7- 2 A．a极与电源的负极相连 B．产物丙为硫酸溶液 C．离子交换膜d为阴离子交换膜 D．b电极反应式：4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 3．如图Z7-3，下列说法不正确的是( ) 图Z7- 3 A．此装置用于电镀铜时，电解一段时间，硫酸铜溶液的浓度不变 B．若a为纯铜，b为粗铜，该装置可用于粗铜的电解精炼 C．燃料电池中正极反应为O2＋4e－＋2H2O===4OH－ D．电子经导线流入b电极
4．用电解法可提纯含有某些含氧酸根杂质的粗KOH溶液，其工作原理如图Z7-4所示。下列有关说法错误的是( ) 图Z7- 4 A．阳极反应式为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ B．通电后阴极区附近溶液pH会增大 C．K＋通过交换膜从阴极区移向阳极区 D．纯净的KOH溶液从b出口排出 5．我国预计在2020年前后建成自己的载人空间站。为了实现空间站的零排放，循环 利用人体呼出的CO2并提供O2，我国科学家设计了一种装置(如图Z7-5)，实现了“太阳能-电能-化学能”转化，总反应方程式为2CO2===2CO＋O2。下列关于该装置的说法正确的 是( ) 图Z7- 5 A．图中N型半导体为正极，P型半导体为负极 B．图中离子交换膜为阳离子交换膜 C．反应完毕，该装置中电解质溶液的碱性增强 D．人体呼出的气体参与X电极的反应：CO2＋2e－＋H2O===CO＋2OH－ 6．用如图Z7-6装置研究电化学原理，下列分析中错误的是( ) 图Z7- 6 7.(1)利用如图Z7-7实验装置可以合成氨，钯电极B 的电极反应式为
2011届高考电化学知识点总结 直击高考考点- 电化学知识是理论部分的一个重要内容，也是历年高考考查的一个重点。电化学知识既可以综合学科内的知识，如联系到：化学实验现象的判断和分析、定量实验的操作要求、离子方程式的书写、氧化还原反应问题分析、化学计算等。也可以涉及到学科间的知识的运用，如联系到物理学的“有关电流强度的计算、有关电量和阿伏加德罗常数的计算”等，还可以与生产生活(如金属的腐蚀和防护、电镀废液的危害与环保)、新科技及新技术(新型电池)等问题相联系，是不可忽视的一个知识点。在《考试大纲》中，它主要涵盖以下基本要求 1．理解原电池原理和电解池原理，能够正确分析和判断电化学中的电极反应，正确书写电极反应式。 2．了解化学腐蚀与电化学腐蚀，联系生产、生活中的金属腐蚀现象，会分析和区别化学腐蚀和电化学腐蚀，了解一般防腐蚀的方法，并能运用原电池的基本原理解释简单的防腐蚀等生产实际问题。。 3．铜的电解精炼、镀铜、氯碱工业等是电解原理的具体应用，要了解和熟悉这些反应原理。 4．电解池中电解质溶液的pH变化的计算。 复习过程中注意以下两点：(1)综合命题的趋势要求宽而不是难，历年的高考试题印证了这一点。对相差基础知识应扎实掌握，如电极反应的方程式的书写、燃料电池的分析、计算等。(2)理科综合考试的一个重要变化是从知识立意向能力立意的转变。对电化学问题、实物图的分析是近几年高考命题的一个热点，对图表类问题的分析处理要灵活掌握。 装置特点：化学能转化为电能。 ①、两个活泼性不同的电极； 形成条件：②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）； 原③、形成闭合回路（或在溶液中接触） 电负极：用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。池基本概念：正极：用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。原电极反应方程式：电极反应、总反应。 理 氧化反应负极铜锌原电池正极还原反应反应原理：Zn－2e－＝Zn2+2H++2e－＝2H2↑ 电解质溶液 失e－,沿导线传递，有电流产生 溶 解 不 断 移 向 阳 离 子
第四章电化学基础 一、原电池： 1、概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池。 2、组成条件：①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 3、电子流向：外电路：负极——导线—— 正极 内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。 4、电极反应：以锌铜原电池为例： 负极：氧化反应： Zn－2e＝Zn2＋（较活泼金属） 正极：还原反应： 2H＋＋2e＝H2↑（较不活泼金属） 总反应式： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 5、正、负极的判断： （1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。 （2）从电子的流动方向：负极流入正极 （3）从电流方向：正极流入负极 （4）根据电解质溶液内离子的移动方向：阳离子流向正极，阴离子流向负极 （5）根据实验现象：①溶解的一极为负极②增重或有气泡一极为正极 二、化学电池 1、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池 2、化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置 3、化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池 （一）一次电池 1、常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等 （二）二次电池 1、二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。 2、电极反应：铅蓄电池 放电：负极（铅）： Pb－2e- ＝PbSO4↓ 正极（氧化铅）： PbO2＋4H+＋2e- ＝PbSO4↓＋2H2O 充电：阴极： PbSO4＋2H2O－2e- ＝PbO2＋4H+ 阳极： PbSO4＋2e- ＝Pb 两式可以写成一个可逆反应： PbO2＋Pb＋2H2SO4 ? 2PbSO4↓＋2H2O 3、目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池 （三）燃料电池 1、燃料电池：是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池 2、电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。 ①当电解质溶液呈酸性时： 负极：2H2－4e- =4H+ 正极：O2＋4e- +4H+ =2H2O
第四章电化学基础 第一节原电池 原电池： 1、概念：化学能转化为电能的装置叫做原电池_______ 2、组成条件：①两个活泼性不同的电极②电解质溶液③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 3、电子流向：外电路：负极——导线——正极 内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。 4、电极反应：以锌铜原电池为例： 负极：氧化反应：Zn－2e＝Zn2 ＋（较活泼金属） 正极：还原反应：2H＋＋2e＝H 2↑（较不活泼金属） 总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2↑ 5、正、负极的判断： （1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属 为正极。 （2）从电子的流动方向负极流入正极 （3）从电流方向正极流入负极 （4）根据电解质溶液内离子的移动方向阳离子流向正极，阴离子流向负极
（5）根据实验现象①__溶解的一极为负极__②增重或有气泡一极为正极 第二节化学电池 1、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池 2、化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置 3、化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池 一、一次电池 1、常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等 二、二次电池 1、二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次 重复使用，又叫充电电池或蓄电池。 2、电极反应：铅蓄电池 放电：负极（铅）：Pb＋SO 2 - －2e ＝ PbSO4↓ 4 +＋SO 正极（氧化铅）：PbO2＋4H 2 - ＋2e ＝PbSO4↓＋ 2H2O 4 +＋SO 充电：阴极：PbSO4＋2H2O－2e ＝PbO2＋4H 2 - 4 阳极：PbSO4＋2e ＝Pb＋SO2 - 4 放电 两式可以写成一个可逆反应：PbO2＋Pb＋2H2SO4 2PbSO4 充电 ↓＋2H2O 3、目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂 离子电池、聚合物锂离子电池 三、燃料电池
电化学高考真题训练 1．【2017 新课标 1 卷】支撑海港码头基础的钢管桩，常用外加电流的阴极保护法进行防腐，工作原理如图所示，其中高硅铸铁为惰性辅助阳极。下列有关表述不正确的是 A．通入保护电流使钢管桩表面腐蚀电流接近于零 B．通电后外电路电子被强制从高硅铸铁流向钢管桩 C．高硅铸铁的作用是作为损耗阳极材料和传递电流 D．通入的保护电流应该根据环境条件变化进行调整 2．【2017 新课标 2 卷】用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为混合溶液。下列叙述错误的是 A．待加工铝质工件为阳极B．可选用不锈钢网作为阴极 C．阴极的电极反应式为：D．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动 3．【2017 新课标 3 卷】全固态锂硫电池能量密度高、成本低，其工作原理如图所示，其中电极 a 常用掺有石墨烯的 8 材料，电池反应为： 16Li+ x 82 x（≤x≤）。下列说法错误的是S S =8Li S 28 A．电池工作时，正极可发生反应：2Li 2 6 + - 2 4 S +2Li +2e =3Li S B．电池工作时，外电路中流过mol 电子，负极材料减重g C．石墨烯的作用主要是提高电极 a 的导电性 D．电池充电时间越长，电池中Li 2S2的量越多 4．【 2016 新课标 2 卷】 Mg—AgCl 电池是一种以海水为电解质溶液的水激活电池。下列叙述错误的是 -2+ +- A．负极反应式为 Mg-2e=Mg B．正极反应式为 Ag +e =Ag C．电池放电时- 由正极向负极迁移D ．负极会发生副反应 Mg+2HO=Mg(OH)+H↑ Cl 2 2 5．【 2016 新课标 1 卷】三室式电渗析法处理含Na2SO4废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd 均为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和可通过离子交换膜，而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。下列叙述正确的是 2－ A．通电后中间隔室的SO4离子向正极迁移，正极区溶液pH 增大 B．该法在处理含 Na2SO4废水时可以得到 NaOH和 H2SO4产 品C．负极反应为 2HO - 4e – = O2+4H+，负极区溶液 pH 降低 D．当电路中通过1mol 电子的电量时，会有的O2生成 6．【 2016 浙江卷】金属 (M)- 空气电池（如图）具有原料易得、能量密度高等优点，有望成为新能源汽车和移动设备的电源。该类电池放电的总反应方程式为：4M+nO2+2nHO=4M(OH)n。己知：电池的“理论比能量”指单位质量的电极材料理论上能释放出的最大电能。下列说法不正确的是（）