江苏省江阴市成化高级中学2016届高三一轮复习化学导学案电化学的原理及其应用

二、电化学的原理及其应用[考点解读]1、了解原电池工作的基本原理，原电池的构成条件及电池设计；原电池正负极的判断；原电池电极反应式的书写；认识和了解日常生活中常用的化学电源和新型化学电池；金属的电化学腐蚀发生条件和原理，了解防止金属腐蚀的方法。

2、了解电解池工作原理，能正确书写电解池的阴、阳极的电极反应式及电解反应方程式。

知道电解在氯碱工业、精炼铜、电镀、电冶金等方面的应用。

认识电能转化为化学能的实际意义。

[知识网络]一、原电池1．原电池的定义及构成条件定义：原电池是一种把能转化为能的装置。

构成条件：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。

其构成条件有三个：①②③2．原电池的工作原理：（1）电极反应：负极：电子，发生反应正极：电子，发生反应（2）电子流向：从极经外电路流向极（3）电流方向：（4）能量转变：将能转变成能3．化学电源和电源的电池反应：（1）化学电源：（2）化学电源可分为、；其中一次电源是指，二次电源是指：。

（3）常见的电源的组成与反应原理锌锰干电池负极（）反应为正极（）反应为总反应式：｛特点及应用：氢氧燃料电池负极（）反应为正极（）反应为总反应式：特点及应用：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．金属的腐蚀和防护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:2Fe-4e-=2Fe2+O2+2H2O+4e-=4OH-2Fe(OH)3=Fe2O3·nH2O+(3-n)H2O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。

二、电解池1．电解原理Fe2++2OH-=Fe(OH)2 4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3电解：。

能量变化：把能转化为能。

2．电解池的构成：有外界直流电源①两个电极（惰性电极和金属电极）阳极：与电源极相连的电极为电解池的阳极；阳极上发生反应；阴极：与电源极相连的电极为电解池的阴极；阴极上发生反应；②电解质溶液③形成闭合回路3．部分离子的放电顺序和电极产物的判断：阳极：若为活泼金属，则阳极的金属失去电子溶解，电极反应：M- n e-=M n+若为惰性电极（如铂、石墨），则常见的几种阴离子放电顺序：Cl->OH->SO42-阴极：Ag+>Cu2+> H+>Pb2+>Fe2+>···当然，微粒的浓度也会影响放电的顺序，如电镀锌时，溶液中C(Zn2+)>C(H+),放电次序 Zn2+>H+。

4．电解的应用⑴电解食盐水：阳极材料：_________ 电极反应：___________阴极材料：__________ 电极反应：___________总电解反应式：_________________________________________⑵电镀：（以铁件镀铜为例）阳极材料：_________ 电极反应：___________阴极材料：__________ 电极反应：___________电镀液：___________⑶精炼铜：阳极材料__________ 阴极材料__________ 电解质溶液___________ [范例精析]【例1】可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液，铝合金为负极，空气电极为正极。

下列说法正确的是A．以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－B．以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：Al＋3OH－－3e-＝Al(OH)3↓C．以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变D．电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极【解析】考查燃料电池的工作原理，对电池的电极反应式的书写和溶液中离子浓度的改变提出了明确要求。

电解质溶液显碱性或中性，该燃料电极的正极发生反应为：O2＋2H2O＋4e－＝4OH－，A对；铝作负极，负极反应应该是铝失去电子变为铝离子，在氢氧化钠的溶液中铝离子继续与过量的碱反应生成偏铝酸根，因此负极反应为：Al＋4OH－－3e＝AlO2——+ 2HO，B错；该电池在碱性条件下消耗了碱，反应式为4Al＋3O2＋4OH－= 4AlO2——+ 2H2O2溶液PH降低，C错；电池工作时，电子从负极出来经过外电路流到正极，D错.【答案】A【例2】（09上海）右图装置中，U型管内为红墨水，a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液，各加入生铁块，放置一段时间。

下列有关描述错误的是A．生铁块中的碳是原电池的正极B．红墨水柱两边的液面变为左低右高C．两试管中相同的电极反应式是：Fe-2e- =Fe2+D．a试管中发生了吸氧腐蚀，b试管中发生了析氢腐蚀【解析】本题考查原电池和金属的腐蚀的知识。

a为中性环境，发生吸氧腐蚀，氧气被消耗，气体压强减小；b中酸性较强，发生析氢腐蚀，有氢气放出，气体压强增大，所以红墨水柱两边的液面变为左高右低，故B项错。

答案：B【例3】右图是铅蓄电池充、放电时的工作示意图，已知放电时电池反应为：PbO2＋Pb＋4H＋＋2SO42—=2PbSO4＋2H2O。

下列有关说法正确的是A．K与N相接时，能量由电能转化为化学能B．K与N相接时，H＋向负极区迁移C．K与M连接时，所用电源的a极为负极D．K与M相接时，阳极附近的pH逐渐增大【解析】K与N相接时，构成原电池，由化学能转化为电能，选项A错误，此时负极反应式是Pb ＋SO2－4－2e－=== PbSO4，正极反应式是PbO2＋4H＋＋SO2－4＋2e－===PbSO4＋2H2O，H＋向正极区迁移，选项B错误；K与M连接时，构成电解池，原电池的负极变为电解池的阴极，则a是电源的负极，选项C正确，阳极反应式是PbSO4＋2H2O－2e－=== PbO2＋4H＋＋SO2－4，溶液中的c(H＋)增大，pH减小，选项D错误。

【答案】C[自我检测]1．以下现象与电化腐蚀无关的是（）A.黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易产生铜绿B.生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈C.锈质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈D.银质奖牌久置后表面变暗2、将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间，以下叙述正确的（）A．两烧杯中铜片表面均无气泡产生B．甲中铜片是正极，乙中铜片是负极C．两烧杯中溶液的c（H+）均增大D．产生气泡的速度甲比乙快3．镍氢碱性电池的总反应式是HM + NiO(OH)NiO + M + H2O（HM表示合金M贮存氢后的简式）。

根据此反应式判断，下列叙述正确的是( )A．电池放电时，电池负极周围溶液的OH－不断增大B．电池放电时，镍元素被氧化C．电池充电时，氢元素被还原D．电池充电时，阳极反应为NiO －e－+ OH－＝NiO(OH )二、电化学的原理及其应用[知识网络]一、原电池2．原电池的定义及构成条件化学，电，其构成条件有三个：①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（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）②电解质溶液（一般能自发发生氧化-还原反应）③形成闭合回路2．原电池的工作原理：失去，氧化；得到，还原；负，正；从正极流向负极；化学，电。

3．化学电源和电源的电池反应：化学电源的设计也是化学把化学能转化为电能的装置。

一次电源，二次电源。

电池反应和各电池的电极反应见课本（略）4．金属的腐蚀和防护化学腐蚀：金属或合金直接与周围介质发生反应而产生的腐蚀。

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-金属的防护三条途径：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。

二、电解池1．电解原理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,化学。

2．电解池的构成：正，氧化；负，还原。

4．电解的应用⑴电解食盐水：阳极材料：_石墨_ 电极反应：___2Cl- - 2e- = Cl2⓿阴极材料：___铁__ 电极反应：_2H+ + 2e－= H2⓿总电解反应式：2NaCl+2H2O 电解H2↑＋Cl2↑+2NaOH⑵电镀：（以铁件镀铜为例）阳极材料：_铜_ 电极反应：Cu-2e-=Cu2+阴极材料：_铁___ 电极反应：Cu2++2e-=Cu电镀液：__CuSO4溶液（或CuCl2）____⑶精炼铜：阳极材料_粗铜 Cu-2e-=Cu2+阴极材料_纯铜 Cu2++2e-=Cu 电解质溶液CuSO4溶液[自我检测]D、D、CD；。