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Cu ZnH 2SO 4高中化学学习材料鼎尚图文收集整理专题八 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。
2 2 第四章 电化学基础知识归纳一．原电池：化学能转化为电能的装置叫做原电池组成条件：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 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。
电极反应：以锌铜原电池为例：负极：氧化反应：Zn －2e -＝Zn 2＋ （较活泼金属） 正极：还原反应：2H ＋＋2e -＝H ↑ （较不活泼金属） 总反应式：Zn+2H +=Zn 2++H ↑ 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 常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等二次电池：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。
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： 2.当电解质溶液呈碱性时：负极：2H －4e =4H-+2 正极：Ｏ ＋4 e ＋4H =2H O-+2 2 负极：2H ＋4OH -－4e -＝4H O 正极：Ｏ ＋2H O ＋4 e -＝4OH -2 2 2 2 另一种燃料电池是用金属铂片插入 KOH 溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。
电极反应式为：负极：CH ＋10OH －－8e -＝CO 2- ＋7H O ； 正极：4H O ＋2O ＋8e -＝8OH -。
4 3 2 2 2 电池总反应式为：CH 4＋2O 2＋2KOH ＝K 2CO 3＋3H 2O 阳氧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 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 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。
第讲电化学知识必备一、原电池和电解池1、池型的判断①看是否有外接电源，有为电解池，没有为原电池。
②多池组合，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其余为电解池。
2、电极的判断（1）原电池①根据电极材料判断：一个电极与电解质反应，一个不反应，则反应的电极为负极；两个电极都反应，则活泼的电极为负极。
（2）电解池①与电源的正极相连的为阳极，与电源的负极相连的为阴极。
二、原电池电极反应的书写1、原电池电极反应的书写→负极：负极材料失电子正极：电解质反应，电解质的离子得电子；电解质不反应，氧气得电子→质量守恒→电荷守恒【特别提醒】①电极反应生成的产物与电解质溶液中的粒子是否共存。
若不共存，则该粒子写入电极反应式；②熟记电极反应酸性中：4H++O2+4ｅ=2H2O中性或碱性中：2H2O++O2+4ｅ=4OH-2、燃料电池电极反应式的书写①写出电池总反应式：燃料电池的总反应相当于燃料在燃烧，然后再看燃烧产物与电解质溶液是否发生反应，能反应的电解质离子参加反应，从而得总反应。
②写出电池的正极反应式：一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：情况一酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4H++4e-=2H2O情况二碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-情况三固体电解质（高温下能传导O2-）环境下电极反应式：O2+4e-=2O2-情况四熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下电极反应式：O2+2CO2+4e－＝2CO 23③写出电池的负极反应式：电池的总反应式—电池正极反应式（电子要相等）【燃料电池负极书写技巧】有机物中的碳生成CO2，氢生成H+，再看电解质中的离子与这些物质是否反应。
特别注意在中性条件下，氢不能生成H+，而是生成水。
三、电解池电极反应的书写1、电解池中电极反应式的书写→阳极：首先看阳极材料，若为金属（除Pt、Au），金属失电子；不为金属，则溶液中的阴离子失电子阴极：溶液中的阳离子得电子→质量守恒→电荷守恒【特别提醒】①熟记电极反应4OH--4ｅ=2H2O++O2↑②电解池放电顺序的判断（+）阳极失电子顺序：金属（Pt、Au）＞S2-＞SO32-＞I-＞Fe2+＞Br-＞Cl-＞OH-（-）阴极得电子顺序：溶液中阳离子得电子Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Fe2+四、电极反应与总反应的相互转化1、电极反应写总反应①电子相等相加②看来源③配平2、总反应写电极反应①确定电极和电极产物②用质量守恒定律加入物质③配平五、常识1、电镀（1）电极要求：阳极——镀层金属，阴极——待镀金属 （2）电镀液——含有镀层金属离子的电解质溶液 2、金属的提纯提纯的金属放在阴极，粗金属放在阳极 3、电池充电电源的正极要连接原电池的正极能力提升一、电解池及原电池的应用——金属的防护1、 金属腐蚀快慢的判断电解原理引起的腐蚀﹥原电池引起的腐蚀﹥化学腐蚀﹥有防护措施的腐蚀2、 金属的防护方法 ① 改变金属的内部结构 ② 覆盖保护层③子的一边一边，牺牲的放在失电要保护得放在的电子的护法电解池保护法：阴极保正原电池保护法：牺阴护电化学保护法⎭⎬⎫⎩⎨⎧二、判断电解池溶液的PH 值变化1、判断电极PH 变化：写出电极反应2、判断溶液PH 变化法一：写出总反应，判断PH 。
第讲电化学知识必备一、原电池和电解池1、池型的判断①看是否有外接电源，有为电解池，没有为原电池。
②多池组合，两极活泼性差异最大的一池为原电池，其余为电解池。
2、电极的判断（1）原电池①根据电极材料判断：一个电极与电解质反应，一个不反应，则反应的电极为负极；两个电极都反应，则活泼的电极为负极。
（2）电解池①与电源的正极相连的为阳极，与电源的负极相连的为阴极。
二、原电池电极反应的书写1、原电池电极反应的书写→负极：负极材料失电子正极：电解质反应，电解质的离子得电子；电解质不反应，氧气得电子→质量守恒→电荷守恒【特别提醒】①电极反应生成的产物与电解质溶液中的粒子是否共存。
若不共存，则该粒子写入电极反应式；②熟记电极反应酸性中：4H++O2+4ｅ=2H2O中性或碱性中：2H2O++O2+4ｅ=4OH-2、燃料电池电极反应式的书写①写出电池总反应式：燃料电池的总反应相当于燃料在燃烧，然后再看燃烧产物与电解质溶液是否发生反应，能反应的电解质离子参加反应，从而得总反应。
②写出电池的正极反应式：一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：情况一酸性电解质溶液环境下电极反应式：O2+4H++4e-=2H2O情况二碱性电解质溶液环境下电极反应式：O2+2H2O+4e-=4OH-情况三固体电解质（高温下能传导O2-）环境下电极反应式：O2+4e-=2O2-情况四熔融碳酸盐（如：熔融K2CO3）环境下电极反应式：O2+2CO2+4e－＝2CO 23③写出电池的负极反应式：电池的总反应式—电池正极反应式（电子要相等）【燃料电池负极书写技巧】有机物中的碳生成CO2，氢生成H+，再看电解质中的离子与这些物质是否反应。
特别注意在中性条件下，氢不能生成H+，而是生成水。
三、电解池电极反应的书写1、电解池中电极反应式的书写→阳极：首先看阳极材料，若为金属（除Pt、Au），金属失电子；不为金属，则溶液中的阴离子失电子阴极：溶液中的阳离子得电子→质量守恒→电荷守恒【特别提醒】①熟记电极反应4OH--4ｅ=2H2O++O2↑②电解池放电顺序的判断（+）阳极失电子顺序：金属（Pt、Au）＞S2-＞SO32-＞I-＞Fe2+＞Br-＞Cl-＞OH-（-）阴极得电子顺序：溶液中阳离子得电子Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Fe2+四、电极反应与总反应的相互转化1、电极反应写总反应①电子相等相加②看来源③配平2、总反应写电极反应①确定电极和电极产物②用质量守恒定律加入物质③配平五、常识1、电镀（1）电极要求：阳极——镀层金属，阴极——待镀金属 （2）电镀液——含有镀层金属离子的电解质溶液 2、金属的提纯提纯的金属放在阴极，粗金属放在阳极 3、电池充电电源的正极要连接原电池的正极能力提升一、电解池及原电池的应用——金属的防护1、 金属腐蚀快慢的判断电解原理引起的腐蚀﹥原电池引起的腐蚀﹥化学腐蚀﹥有防护措施的腐蚀2、 金属的防护方法 ① 改变金属的内部结构 ② 覆盖保护层③子的一边一边，牺牲的放在失电要保护得放在的电子的护法电解池保护法：阴极保正原电池保护法：牺阴护电化学保护法⎭⎬⎫⎩⎨⎧二、判断电解池溶液的PH 值变化1、判断电极PH 变化：写出电极反应2、判断溶液PH 变化法一：写出总反应，判断PH 。
【特别提醒】若总反应为电解水，则看原溶液的酸碱性，原溶液是酸性，则PH 变小；原溶液时碱性，则PH 增大；原溶液时中性，则PH 不变。
热点考向及典例分析一、原电池、电解池中电极的判断1、根据电化学的反应原理进行判断原电池中，得电子为正极，失电子为负极 电解池中，得电子为阴极，失电子为阳极2、根据实验现象进行判断3、根据电解质溶液中离子的移动方向判断【例1】分析图1中甲、乙各为什么装置，并判断出各装置中的电极。
【例2】某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验（图3）。
滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。
根据现象判断直流电源的正负极和电解池的阴阳极。
【例3】在图5中，溶液中的H +都是往右移动并在右边电极上产生H 2，试判断各装置中的电极。
【变式训练】1、分析图2是什么装置，并判断装置中的a 、b 电极。
2、图4为用惰性电极电解CuCl 2溶液并验证其产物的实验装置。
试判断a 、b 分别为电源的哪一极。
甲 图1 乙图图 3图 5KI 淀粉 溶液 CuCl 2溶液图4二、电极反应式的书写1、根据总反应书写电极反应2、燃料电池的电极反应3、常见金属腐蚀的电极反应【例4】高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。
高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O 3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，分别写出放电时的负极反应和充电时的阳极反应。
【例5】以二甲醚(CH3OCH3)、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成燃料电池。
该电池中负极上的电极反应式是。
【例6】家中铁锅炒菜后常沾有少量盐水，放置一段时间后很快就会产生铁锈，这其中就是发生了电化学腐蚀。
，请写出相应的电极反应。
【变式训练】1、科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。
电池负极反应为（）A、H2 + 2OH— =2H2O+2e—B、O2 + 4H+ + 4e— = 2H2OC、H2 = 2H+ + 2e—D、O2 + 2H2O + 4e— = 4OH—2、图7是2004年批量生产的笔记本电脑所用甲醇燃料电池的结构示意图。
甲醇在催化剂作用下提供质子（H+）和电子，电子经外电路、质子经内电路到达另一极与氧气反应，电池总反应为2CH3OH + 3O2 = 2CO2 + 4H2O.标出正负极并写出该电池的电极反应。
图73、一种新燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y2O3）的氧化锆（Z r O2）晶体，在熔融状态下能传导O2-。
下列对该燃料说法正确的是（）A、在熔融电解质中，O2－由负极移向正极B、电池的总反应是：2C4H10 + 13O2→ 8CO2 + 10H2OC、通入空气的一极是正极，电极反应为：O2 + 4e- = 2O2-D、通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10 + 26e- + 13O2- = 4CO2 + 5H2O4、熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混和物作电解质，CO为负极燃气，空气与CO2的混和气为正极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。
完成有关的电池反应式：总电池反应式；负极反应式；正极反应式。
三、电化学的综合应用【例7】工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。
电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图8所示。
①该电解槽的阳极反应式是 。
②通电开始后，阴极附近溶液pH 会增大，请简述原因 。
③除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口 （填写“A”或“B”）导出。
【例8】下图所示装置中，甲、乙、丙三个烧杯依次分别盛放100g 5.00%的NaOH 溶液、足量的CuSO 4溶液和100g 10.00%的K 2SO 4溶液，电极均为石墨电极。
（1）接通电源，经过一段时间后，测得丙中K 2SO 4浓度为10.47%，乙中c 电极质量增加。
据此回答问题：①电源的N 端为 极；②电极b 上发生的电极反应为 ；③列式计算电极b 上生成的气体在标准状态下的体积： ； ④电极c 的质量变化是 g ；⑤电解前后各溶液的酸、碱性大小是否发生变化，简述其原因： 甲溶液 ； 乙溶液 ； 丙溶液 ；（2）如果电解过程中铜全部析出，此时电解能否继续进行，为什么？ 【例9】钒（V ）及其化合物广泛应用于工业催化、新材料和新能源等领域． （1）V 2O 5是接触法制硫酸的催化剂．①一定条件下，2SO 与空气反映t min 后，2SO 和3SO 物质的量浓度分别为a mol/L 和b mol/L, 则2SO 起始物质的量浓度为 mol/L ；生成3SO 的化学反应速率为 mol/(L·min) ．）图甲 乙 丙②工业制硫酸，尾气SO用_______吸收．2（2）全钒液流储能电池是利用不同价态离子对的氧化还原反应来实现化学能和电能相互转化的装置，其原理如题29图所示．①当左槽溶液逐渐由黄变蓝，其电极反应式为．②充电过程中，右槽溶液颜色逐渐由色变为色．③放电过程中氢离子的作用是和；充电时若转移的电子数为3.01 1023个，左槽溶液中n(H+)的变化量为．【例10】下图是一个化学过程的示意图。
已知甲池的总反应式为：（1）请回答图中甲、乙池的名称。
甲电池是装置。
（2）请回答下列电极的名称：A（石墨）电极的名称是。
（3）写出电极反应式：通入CH3OH的电极的电极反应式是。
B（Ag）电极的电极反应式为，（4）乙池中反应的化学方程式为。
（5）当乙池中B（Ag）极的质量增加5.40g时，甲池中理论上消耗O2mL（标准状况下）；此时丙池某电极析出0.60g某金属，则丙池的某盐溶液可能是（填序号）A．MgSO4B．CuSO4C．Na2SO4D．AgNO3【变式训练】1、下列描述中，不符合生产实际的是A、电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B、电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C、电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D、在镀件上电镀锌，用锌作阳极2、以二甲醚、空气、氢氧化钾溶液为原料，石墨为电极可构成然料电池。
该电池中负极上的电极反应式是：。
3、新型锂离子电池在新能源的开发中占有重要地位，可用作节能环保电动汽车的动力电池。
磷酸亚铁锂（LiFePO4）是新型锂离子电池的首选电极材料，它的制备方法如下：方法一：将碳酸锂、乙酸亚铁［(CH3COO)2Fe］、磷酸二氢铵按一定比例混合、充分研磨后，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂，同时生成的乙酸及其它产物均以气体逸出。
方法二：将一定浓度的磷酸二氢铵、氯化锂混合溶液作为电解液，以铁棒为阳极，石墨为阴极，电解析出磷酸亚铁锂沉淀。
沉淀经过滤、洗涤、干燥，在800℃左右、惰性气体氛围中煅烧制得晶态磷酸亚铁锂。
在锂离子电池中，需要一种有机聚合物作为正负极之间锂离子迁移的介质，该有机聚合物的单体之一（用M表示）的结构简式如下：请回答下列问题：（1）上述两种方法制备磷酸亚铁锂的过程都必须在惰性气体氛围中进行。
其原因是_______________________________________________________________________________。
