专题8电化学

Cu ZnH 2SO 4高中化学学习材料金戈铁骑整理制作专题八 电化学（原电池和电解池）考纲解读：1、 掌握原电池原理2、 了解化学电源、化学腐蚀与电化学腐蚀及一般防护腐蚀的方法3、 掌握电解的原理4、 了解铜的精炼、镀铜、氯碱工业、铝的冶炼等反应原理。

考点精讲：（一）原电池考点一：原电池工作原理例1：如右图：写出电极反应：正极： 负极： 总方程式为： 。

电子的流向：电流的流向： 在电解质溶液中H +运动到： 极。

实现的能量转化： 。

上述原电池工作一段时间后，硫酸溶液的pH 怎样变化： 。

例2：关于如图所示装置的叙述，正确的是（ ）A 、铜是阳极，铜片上有气泡产生B 、铜片质量逐渐减少C 、电流从锌片经导线流向铜片D 、氢离子在铜片表面被还原思考：什么样的反应可以设计成原电池？原电池正、负极的现象？考点二、燃料电池： 例3：（ 2004，天津理综）下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图的提示，下列叙述不正确的是( )A ．a 电极是负极B ．b 电极的电极反应为： 4OH --4e -= O 2↑+2H 2OC ．氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源D ．氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏在电池内的新型发电装置例4：(1)氢氧燃料电池是一种新型的化学电源。

氢氧燃料电池的突出优点是把化学能直接转变为电能，而不经过热能中间形式,且电极反应产生的水，经过冷凝后又可作为宇航员的饮用水，发生的反应为：2H 2+O 2====2H 2O,(1)则负极通的是，正极通的是，正、负极两极电极反应式分别：，。

(2)如把KOH改为稀H2SO4作导电物质,则电极反应式，。

考点三：金属腐蚀例5：下列五个烧杯中均有天然水，铁被腐蚀由快到慢的顺序是思考：金属腐蚀的快慢的判断方法一般判断原则？电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀同种金属腐蚀：强电解质＞弱电解质＞非电解质强化训练：1、在用Zn、Cu片和稀H2SO4组成的原电池装置中，经过一段时间工作后，下列说法中正确的是（）A.锌片是正极，铜片上有气泡产生 C 电流方向是从锌片流向铜片B:溶液中H2SO4的物质的量减少 D 电解液的pH保持不变2、下列关于原电池的叙述中，正确的是（）A：原电池中，正极就是阳极，负极就是阴极B：形成原电池时，在负极上发生氧化反应C：原电池工作时，溶液中的阳离子向负极移动D：电子从负极流向正极3、下列关于原电池的叙述正确的是（）A：构成原电池的正极和负极必须是两种不同的金属B：原电池是化学能转变为电能的装置C：在原电池中，电子流出的一极是负极，该电极被还原D：原电池放电时，电流的方向是从负极到正极4、下列事实能说明Al的金属活动性比Cu强的是（）A：常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到氢氧化钠溶液中B：常温下将铝和铜用导线连接组成原电池放入到稀盐酸溶液中C：与氯气反应时，铝失去3个电子，而铜失去2个电子D：常温下，铝在浓硝酸中钝化而铜不发生钝化5、我国首创的海洋电池以铝板为负极，铂网为正极，海水为电解质溶液，空气中的氧气与铝反应产生电流。

第八章电化学练习题一、单项选择题1.按物质导电方式的不同而提出的第二类导体，下述对它特点的描述，哪一种是不准确的？()A.其电阻随温度的升高而增大B.其电阻随温度的升高而减小C.其导电的原因是离子的存在D.当电流通过时在电极上有化学反应发生2.电解质溶液作为第二类导体的描述不正确的是：()A.电阻随着温度的升高而增大B.电阻随着温度升高而减小C.其导电的原因是因为有阴、阳离子D.在直流电场作用下，离子发生定向移动3.下列说法正确的是：()A.电解池的阴极发生氧化反应B.原电池的负极也是阴极C.电解池的阳极发生氧化反应D.原电池的正极也是阳极4.法拉弟于1834年根据大量实验事实总结出了著名的法拉弟电解定律。

它说明的问题是：()A.通过电解池的电流与电势之间的关系B.通过电解池的电流与超电势之间的关系C.通过电解池的电量与发生电极反应的物质的量之间的关系D.电解时电极上析出物质的量与电极面积的关系5.使2000A的电流通过一个铜电解器，在1h内，能得到铜的质量约是：()A.10gB.100gC.500gD.2400g6.离子电迁移率的单位可以表示成：()A.m·s-1B.m·s-1·Ｖ-1C.m2·s-1·Ｖ-1D.s-17.有一个HCl浓度为10-3mol·dm-3和含KCl浓度为1.0mol·dm-3的混合溶液，巳知K+与H+的淌度分别为6.0×10-8、30×10-8m2·s-1·V-1，那么H+与K+的迁移数关系为：()A．t(H+)>t(K+)B．t(H+)<t(K+)C．t(H+)=t(K+)D．无法比较8.水溶液中氢和氢氧根离子的离子淌度特别大，究其原因，下述分析哪个对？()A.发生电子传导B.发生质子传导C.离子荷质比大D.离子水化半径9.电解质溶液中离子迁移数(t i)与离子淌度(u i)成正比。

第八章电化学一．基本要求1．理解电化学中的一些基本概念，如原电池和电解池的异同点，电极的阴、阳、正、负的定义，离子导体的特点和Faraday 定律等。

2．掌握电导率、摩尔电导率的定义、计算、与浓度的关系及其主要应用等。

了解强电解质稀溶液中，离子平均活度因子、离子平均活度和平均质量摩尔浓度的定义，掌握离子强度的概念和离子平均活度因子的理论计算。

3．了解可逆电极的类型和正确书写电池的书面表达式，会熟练地写出电极反应、电池反应，会计算电极电势和电池的电动势。

4．掌握电动势测定的一些重要应用，如：计算热力学函数的变化值，计算电池反应的标准平衡常数，求难溶盐的活度积和水解离平衡常数，求电解质的离子平均活度因子和测定溶液的pH等。

5．了解电解过程中的极化作用和电极上发生反应的先后次序，具备一些金属腐蚀和防腐的基本知识，了解化学电源的基本类型和发展趋势。

二．把握学习要点的建议在学习电化学时，既要用到热力学原理，又要用到动力学原理，这里偏重热力学原理在电化学中的应用，而动力学原理的应用讲得较少，仅在电极的极化和超电势方面用到一点。

电解质溶液与非电解质溶液不同，电解质溶液中有离子存在，而正、负离子总是同时存在，使溶液保持电中性，所以要引入离子的平均活度、平均活度因子和平均质量摩尔浓度等概念。

影响离子平均活度因子的因素有浓度和离子电荷等因素，而且离子电荷的影响更大，所以要引进离子强度的概念和Debye-Hückel极限定律。

电解质离子在传递性质中最基本的是离子的电迁移率，它决定了离子的迁移数和离子的摩尔电导率等。

在理解电解质离子的迁移速率、电迁移率、迁移数、电导率、摩尔电导率等概念的基础上，需要了解电导测定的应用，要充分掌握电化学实用性的一面。

电化学在先行课中有的部分已学过，但要在电池的书面表示法、电极反应和电池反应的写法、电极电势的符号和电动势的计算方面进行规范，要全面采用国标所规定的符号，以便统一。

会熟练地书写电极反应和电池反应是学好电化学的基础，以后在用Nernst方程计算电极电势和电池的电动势时才不会出错，才有可能利用正确的电动势的数值来计算其他物理量的变化值，如：计算热力学函数的变化值，电池反应的标准平衡常数，难溶盐的活度积，水的解离平衡常数和电解质的离子平均活度因子等。

1.【答案】C【名师点睛】该题难度较大，明确电化学原理是以及金属的防腐蚀原理是解答的关键，钢管桩表面腐蚀电流的理解是难点，注意题干信息的挖掘，即高硅铸铁为惰性辅助阳极，性质不活泼，不会被损耗。

2.【答案】C【解析】A、根据原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，故A说法正确；B、不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，故B说法正确；C、阴极应为阳离子得电子，根据离子放电顺序应是H＋放电，即2H＋＋2e−=H2↑，故C说法错误；D、根据电解原理，电解时，阴离子移向阳极，故D说法正确。

【名师点睛】本题考查电解原理的应用，如本题得到致密的氧化铝，说明铝作阳极，因此电极方程式应是2Al−6e−＋3H2O=Al2O3＋6H＋，这就要求学生不能照搬课本知识，注意题干信息的挖掘，本题难度不大。

3.【答案】D【名师点睛】考查二次电池的使用，涉及原电池工作原理，原电池工作时负极发生氧化反应，正极发生还原反应，而电池充电时，原来的负极连接电源的负极为电解池的阴极，发生还原反应，而原来的正极连接电源的正极为电解池的阳极发生氧化反应，解题是通过结合反应原理，根据元素化合价的变化，判断放电时正负极发生的反应，再结合电解质书写电极反应方程式。

4.【答案】BC【名师点睛】本题考查了对熵变、金属的电化学防腐措施、难溶电解质的沉淀溶解平衡、氧化还原反应中的电子转移、气体摩尔体积以及阿伏加德罗常数的掌握情况。

要求学生会判断一些常见反应的熵变，能合理运用熵判据和焓判据来判断一个反应能否自发进行；搞懂牺牲阳极的阴极保护法和外接电流的阴极保护法的原理及其区别；会进行有关溶度积的简单计算；会判断氧化还原反应中电子转移的方向和数目；弄清气体摩尔体积的使用条件及阿伏加德罗常数的含义和近似值。

5.【答案】C点睛：本题考查新型电池，为高频考点，注意把握原电池的工作原理以及电极反应式的书写，解答本题的关键是根据物质的性质判断原电池的正负极，另外注意离子的移动方向，D 选项是解答的易错点，注意结合电极反应式或总反应式判断。

电化学课后习题一、就是非题下列各题中的叙述就是否正确？正确的在题后括号内画“√”,错误的画“×”:1、用能斯特公式算得电池的电动势为负值,表示此电池反应的方向就是朝正向进行。

( )2、电池Zn (s)| ZnCl 2(b =0、002 mol ·kg -1,γ±=1、0) | AgCl(s) | Ag(s),其反应为:2AgCl(s)+Zn(s)===2Ag(s)+ ZnCl 2(b =0、002 mol ·kg -1,γ±=1、0) 所以,其电动势的计算公式为:E MF =E MF -RT F2ln a (ZnCl 2) =E MF -RT F 2ln(0、002×1、0) ( )。

3、标准电极电势的数据就就是每个电极双电层的电势差。

( )4、电池反应的电动势E MF 与指定电池反应计量方程式的书写无关,而电池反应的热力学函数变∆r G m 等则与指定电池反应计量方程式的书写有关。

5、锌、银两金属片同时插入HCl 水溶液中,所构成的电池就是可逆电池。

二、选择题选择正确答案的编号,填在各题之后的括号内:1、原电池在定温定压可逆的条件下放电时,其在过程中与环境交换的热量为:( )。

(A)∆r H m ; (B)零; (C)T ∆r S m ; (D) ∆r G m 。

2、 电池Hg(l) | Zn(a 1) | ZnSO 4(a 2) | Zn(a 3) | Hg(l)的电动势:( )。

(A)仅与a 1,a 3有关,与a 2无关;(B)仅与a 1,a 2有关,与a 3无关; (C)仅与a 2,a 3有关,与a 1无关;(D)与a 1,a 2,a 3均无关。

3、在25℃时,电池Pb(Hg)(a 1)|Pb(NO 3)2(aq)|Pb(Hg) (a 2)中a 1> a 2,则其电动势E :( )。

(A)>0; (B)<0; (C)=0; (D)无法确定三、填空题在以下各小题中的 处填上答案:1、Ag(s)|AgNO 3(b 1=0、01 mol ·kg -1, γ±, 1=0、90)|| AgNO 3(b 2=0、01 mol ·kg -1, γ±, 2=0、72)|Ag(s)在25℃时的电动势E MF =⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽⎽。

专题八电化学总分100分时间45分钟班级_______学号_______得分_______（一）选择题（本题包括10小题，每小题只有一个选项符合题意，每小题5分，共50分）1．【2022届乐山二调】高铁电池是一种新型可充电电池，电解质溶液为KOH溶液，放电时的总反应式为3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3ZnOH2＋2FeOH3＋4KOH。

下列叙述正确的是（）A．放电时，负极反应式为3Zn－6e－＋6OH－===3ZnOH2B．放电时，正极区溶液的ol电子，阳极有1molFeOH3被还原D．充电时，电池的锌电极接电源的正极【答案】A【解析】考点：考查电化学中电解池和原电池电极的判断2．【百强校·2022届沙市长郡中学上学期第四次月考】下列实验装置，其中按要求设计正确的是（）【答案】B 【解析】试题分析：A．电解饱和食盐水，由于阳极是Fe，属于活性电极，所以阳极Fe失去电子变为Fe2，不能反应产生Cl2，因此湿润的KI溶液不会变为蓝色，错误；B．在Cu、Zn原电池中，由于金属活动性Zn>Cu，所以Zn作负极，Cu作正极，电流由Cu 到Zn，正确；C．电镀Ag时，以Ag为阳极，以镀件为阴极，以AgNO3溶液为电解质溶液作电镀液，不能用NaNO3溶液为电镀液，错误；D．电解精炼铜时，以粗铜为阳极，以精铜为阴极，以CuSO4为电解质溶液，错误。

考点：考查原电池、电解池工作原理正误判断的知识。

3．【百强校·2022届衡水中学上学期七调考试】在日常生活中，我们经常看到铁制品生锈、钒制品表面出现白斑等众多的金属腐蚀现象。

可以通过下列装置所示实验进行探究。

下列说法正确的是（）A．按图I装置实验，为了更快更清晰地观察到液柱上升，可采用下列方法：用酒精灯加热具支试管B．图II是图I所示装置的原理示意图，图Ⅱ的正极材料是铁C．铝制品表面出现白斑可以通过图Ⅲ装置进行探究，Cl-由活性炭区向铝箔表面区迁移，并发生电极反应：2Cl—2e-=Cl2↑D．图Ⅲ装置的总反应为4Al3O26H2O=4AlOH3，生成的AlOH3进一步脱水形成白斑【答案】D【解析】白斑，正确。

第八章 电化学 章末习题一、内容提要1. 电化学的基本概念原电池和电解池都是实现化学能和电能转化的电化学装置，都具备两个电极、电解质溶液和组成回路等必需设备。

（1）原电池：将化学能转变为电能的装置称为原电池。

（2）电解池：将电能转变为化学能的装置称为电解池。

（3）正极、负极，阴极、阳极电势高的极称为正极，电势低的极称为负极。

在电极界面上发生还原反应的极称为阴极，发生氧化反应的极称为阳极。

电解池中正极是阳极，负极是阴极；原电池中正极是阴极，负极是阳极。

（4）法拉第（Faraday ）定律当电流通过电解质溶液时，在电极界面上发生化学反应的物质的量与通入的电量成正比，即Q zF ξ=。

（5）离子的电迁移率和迁移数离子在电场中迁移的速率正比于电场的电位梯度，其比例系数称为离子的电迁移率。

它相当于单位电场梯度时离子的迁移速率，单位是211m s V --。

溶液中电流的传导由正、负离子作定向迁移来完成。

离子B 迁移电流的分数就称为离子B 的迁移数。

迁移数是一个小于1的分数，溶液中所有离子迁移数的加和等于1。

迁移数可由实验测得。

2. 电导及其应用（1）电导、电导率、摩尔电导率（2）电导率、摩尔电导率与浓度的关系强电解质的电导率在一定浓度下随着浓度的增加而增加，在浓度太大时由于离子相互作用增强，电导率反而有所下降。

弱电解质的电导率随浓度的增加变化不大，一直都很小。

（强电解质的电导率随着浓度的增加先增大后减小）强电解质的摩尔电导率随着浓度的下降而升高，稀释到一定程度，摩尔电导率与浓度之间存在一种线性关系。

弱电解质的摩尔电导率随着浓度的不断下降，开始时变化不大，后来增加越来越迅速，但不存在线性关系。

（3）电导测定的应用① 测定水的纯度； ② 计算弱电解质的节粒度和解离常数；③ 测定难溶盐的溶解度； ④ 进行电导滴定3. 强电解质溶液理论（1）强电解质的例子平均活度和活度因子定义式：1()a a a ννν+-±+-= 1()νννγγλ+-±+-= 1()m m m ννν+-±+-= m a mθγ±±±= （2）离子强度 212B B BI m Z =∑（3）Debye-Hückel 极限定律 lg ||A Z Z γ±+-=-4. 可逆电池和可逆电极 （1）组成可逆电池的必要条件 化学反应可逆和能量变化可逆（2）可逆电极的类型① 第一类电极为金属电极（由金属浸在含有该金属离子的溶液中构成），还包括氢电极、氧电极、卤素电极和汞齐电极。

2020年高考化学二轮专题复习8：电学基础（附解析）考纲指导电化学是氧化还原反应知识的应用和延伸，是历年高考的热点内容。

考查的主要知识点：原电池和电解池的工作原理、电极反应式的书写和判断、电解产物的判断、金属的腐蚀和防护。

对本部分知识的考查仍以选择题为主，在非选择题中电化学知识可能与工业生产、环境保护、新科技、新能源知识相结合进行命题。

Ⅰ．客观题(1)以新型化学电源为载体，考查电极反应式的正误判断及电子、离子的移动方向等。

(2)考查原电池在金属腐蚀与防护方面的应用。

Ⅱ．主观题(1)考查电极反应式、电池反应式的书写。

(2)考查原电池、电解池原理在工业生产中的应用。

(3)考查电子转移、两极产物、pH等的相关计算。

知识梳理一、原电池原理和化学电池1．构建原电池模型，类比分析原电池工作原理构建如图Zn-Cu-H2SO4原电池模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断原电池的正、负极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确书写电极反应式和电池总反应式，掌握原电池的工作原理。

2．化学电源中电极反应式书写的思维模板(1)明确直接产物：根据负极氧化、正极还原，明确两极的直接产物。

(2)确定最终产物：根据介质环境和共存原则，找出参与的介质粒子，确定最终产物。

(3)配平：根据电荷守恒、原子守恒配平电极反应式。

注意：①H+在碱性环境中不存在；②O2−在水溶液中不存在，在酸性环境中结合H+，生成H2O，在中性或碱性环境中结合H2O，生成OH−；③若已知总反应式时，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得较难写出的另一极的电极反应式。

二、电解原理及应用1．构建电解池模型，类比分析电解基本原理构建如图电解CuCl2溶液模型，通过类比模型，结合氧化还原反应知识(如：化合价的变化、得失电子情况等)，能迅速判断电解池的阴、阳极，弄清楚外电路中电子的移动情况和内电路中离子的移动情况，准确判断离子的放电顺序并书写电极反应式和电解总反应式，掌握电解基本原理。

专题08电化学类题1 原电池工作原理1.利用小粒径零价铁(ZVI)的电化学腐蚀处理三氯乙烯,进行水体修复的过程如图所示。

H+、O2、N O3-等共存物会影响水体修复效果,定义单位时间内ZVI释放电子的物质的量为n t,其中用于有效腐蚀的电子的物质的量为n e。

下列说法错误．．的是( )。

A.反应①在负极发生,反应②③④均在正极发生B.单位时间内,三氯乙烯脱去a mol Cl时,n e=2a molC.④的电极反应式为N O3-+10H++8e-N H4++3H2OD.增大单位体积水体中小粒径ZVI的投入量,可使n t增大类题2 燃料电池2.某大学研制了一种新型的酸性乙醇电池,电池总反应为C2H5OH+3O22CO2+3H2O,电池的工作原理如图所示。

下列说法不正确．．．的是( )。

A.b极为电池的正极B.电池工作时,H+由a极区向b极区迁移C.电池的正极反应式为4H++O2+4e-2H2OD.电池工作时,每1 mol乙醇被氧化转移6 mol电子3. (双选)随着各地治霾力度的加大,大力发展高性能燃料电池汽车成为研究课题。

某课题组设计的液体燃料电池如图1所示。

下列有关叙述不正确．．．的是( )。

图1 图2A.该电池的优点是不产生污染气体,且液体燃料便于携带B.电池内部使用的是阴离子交换膜,OH-经交换膜移向正极C.该燃料电池的电极材料采用多孔纳米碳材料(如图2),目的是增大接触面积,增加吸附量D.该电池中通入N2H4的一极为正极,发生的电极反应为N2H4+4OH--4e-N2↑+4H2O4.微生物燃料电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置,某微生物燃料电池的工作原理如图所示。

下列说法错误．．的是( )。

A.b电极为原电池的正极B.电路中有4 mol电子发生转移,大约消耗112 L空气C.维持两种细菌存在,该装置才能持续将有机物氧化成CO2并产生电子D.HS-在硫氧化菌作用下转化为S O42-的电极反应是HS-+4H2O-8e-S O42-+9H+类题3 新型原电池5.要“打赢蓝天保卫战”,意味着对污染防治比过去要求更高。

第8章 金属阳极过程8.1 金属阳极溶解8.1.1 概述化学电源、电解冶炼、电镀工业等都广泛地使用可溶性金属阳极，它往往要求金属阳极能够正常的溶解。

金属以离子形式进入溶液的阳极过程是由许多步骤组成的（阴极过程逆过程）。

从位置因素考虑金属的边角处先溶解。

包括金属晶格的破坏、电子转移、金属离子水化（或络合）等，并由对流、电迁移、扩散等方式使它们离开电极表面，用图表示如下：溶液深处水化断键晶→⋅−−→−−−→−−−→−++--O xH M M M M n n nead 2一般金属离子的水解过程速度很快，不会成为控步，金属晶格的破坏、电子转移步骤往往是控步。

以电化学步骤为例：⎪⎪⎭⎪⎪⎬⎫→-→-→-+-+-+-++-n n M e M M e M M e M )1(2'"01n nn ==- (2≥n ) 根据“微观可逆”原理，由于多价金属离子还原过程中往往是第一个电子还原步骤最慢，因此在阳极溶液过程中是失去最后一个电子的步骤最慢,即+-+-→-n n M e M )1(为控制步骤。

ααν+="n aβαν+='nc （c a αα、为表观传递系数） 显然，c a αα≥ FR TFR Ta c αα>∴即阳极的表观传递系数较阴极大。

对应的极化曲线如右图。

8.1.2金属阳极溶解的影响因素1、金属本性的影响。

金属阳极溶解的条件为：A e ηϕϕ+>可能性，速度视A η大小而定。

（典型：氢氧反应生成水，热力学上没问题，但必须提供一定能量后反应才会发生） 即只要电极位高于金属的平衡电位与过电位之和即可发生电极的溶解。

e ϕ：热力学参数，表示反应的可能性。

e ϕ越小，反应越容易进行。

i 一定时，A η大，则0i 小，A η小，则0i 大。

等。

、、、、、金属，如低Ag Cd Tl Hg Sn Pb cm A i η23010~10--⋅= 等。

、、、金属，如中Sb Bi Zn Cu cm A i η238010~10---⋅= 等。