专题六 电化学

第3讲电解池金属的电化学腐蚀与防护[考纲要求] 1.了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。

2.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。

考点一电解的原理1．电解定义在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。

2．能量转化形式电能转化为化学能。

3．电解池(1)构成条件①有与电源相连的两个电极。

②电解质溶液(或熔融盐)。

③形成闭合回路。

(2)电极名称及电极反应式(如图)(3)电子和离子的移动方向特别提醒电解时，在外电路中有电子通过，而在溶液中是依靠离子定向移动形成电流，即电子本身不会通过电解质溶液。

4．分析电解过程的思维程序(1)首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极。

(2)再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。

(3)然后排出阴、阳两极的放电顺序阴极：阳离子放电顺序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。

阳极：活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。

注意①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，一定是溶液(或熔融电解质)中的阳离子放电。

②最常用、最重要的放电顺序是：阳极：Cl－>OH－；阴极：Ag＋>Cu2＋>H＋。

③电解水溶液时，K＋～Al3＋不可能在阴极放电，即不可能用电解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金属。

(4)分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。

(5)最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。

深度思考1．用分析电解过程的思维程序分析电解下列物质的过程，并总结电解规律(用惰性电极电解)222入酚酞试液，哪一极附近溶液变红？答案 放H 2生碱型实质是水电离出H ＋在阴极上放电，破坏了阴极附近水的电离平衡，使OH －浓度增大，若滴入酚酞试液，阴极附近溶液变红；放O 2生酸型的实质是水电离出OH －在阳极上放电，破坏了阳极附近水的电离平衡，使H ＋浓度增大。

专题06电化学及其应用考点一原电池原理与化学电源1．（2024·安徽卷）我国学者研发出一种新型水系锌电池，其示意图如下。

该电池分别以Zn-TCPP (局部结构如标注框内所示)形成的稳定超分子材料和Zn 为电极，以4ZnSO 和KI 混合液为电解质溶液。

下列说法错误的是A ．标注框内所示结构中存在共价键和配位键B ．电池总反应为：-2+-3I +Zn Zn +3I 放电充电C ．充电时，阴极被还原的2+Zn 主要来自Zn-TCPPD ．放电时，消耗0.65g Zn ，理论上转移0.02mol 电子【答案】C【解析】由图中信息可知，该新型水系锌电池的负极是锌、正极是超分子材料；负极的电极反应式为2Zn-2e Zn -+=，则充电时，该电极为阴极，电极反应式为2+-Zn 2e +=Zn ；正极上发生3I 2e 3I ---+=，则充电时，该电极为阳极，电极反应式为---33I -2e =I 。

标注框内所示结构属于配合物，配位体中存在碳碳单键、碳碳双键、碳氮单键、碳氮双键和碳氢键等多种共价键，还有由N 提供孤电子对、2Zn +提供空轨道形成的配位键，A 正确；由以上分析可知，该电池总反应为-2+-3I +Zn Zn +3I 放电充电，B 正确；充电时，阴极电极反应式为2+-Zn 2e +=Zn ，被还原的Zn 2+主要来自电解质溶液，C 错误；放电时，负极的电极反应式为2Zn-2e Zn -+=，因此消耗0.65g Zn （物质的量为0.01mol ），理论上转移0.02mol 电子，D 正确。

2．（2024·河北卷）我国科技工作者设计了如图所示的可充电2Mg-CO 电池，以2Mg(TFSI)为电解质，电解液中加入1，3-丙二胺(PDA )以捕获2CO ，使放电时2CO 还原产物为24MgC O 。

该设计克服了3MgCO 导电性差和释放2CO 能力差的障碍，同时改善了2+Mg 的溶剂化环境，提高了电池充放电循环性能。

电化学知识点总结一、电化学基础1. 电化学的基本概念电化学是研究电化学反应的科学，它涉及到电流和电势的关系，以及在电化学反应中的能量转换和催化作用。

电化学反应通常发生在电极上，电化学反应的方向与电流的流动方向相反。

2. 电化学的基本原理电化学的基本原理包括电极反应、电解、电荷传递和能量转换等。

在电池中，通过氧化还原反应产生的电能被转化为化学能，进而转化为电能，从而产生电流。

3. 电化学的基本参数电化学的基本参数包括电压、电流、电解、电极电势、电导率、离子迁移速率等。

这些参数是电化学研究的基础，也是电化学应用的基本原理。

二、电化学反应1. 电化学反应的基本类型电化学反应包括氧化还原反应、电解反应、电化学合成反应等。

氧化还原反应是电化学反应中最常见的一种，它涉及到电子的转移，产生电压和电流。

电解反应是电化学反应中电流通过电解质溶液时发生的反应，通常涉及到离子的迁移和溶液中的化学反应。

电化学合成反应是指利用电能进行化学合成反应，通常包括电极合成和电解合成两种方式。

2. 电化学反应的热力学和动力学电化学反应的热力学和动力学是电化学研究的重要内容。

热力学研究电化学反应的热能转化和热能产生的条件，动力学研究电化学反应的速率和电化学动力学理论。

三、电化学动力学1. 电化学反应速率电化学反应速率是指单位时间内电化学反应所产生的物质的变化量。

电化学反应速率与电流和电压密切相关，它是电化学反应动力学研究的关键之一。

2. 催化作用催化作用是指通过催化剂来提高电化学反应速率的现象。

催化剂可以降低反应的活化能，提高反应速率，通常在电化学反应中有着重要的应用。

3. 双电层理论双电层是电极表面和电解质溶液之间的一个电荷层，它对电化学反应速率有着重要的影响。

双电层理论是电化学研究的重要理论之一，它涉及到电极和电解质溶液中的电位差和电荷分布。

4. 交换电流交换电流是指在电化学反应中与电流方向相反的电流，它是电化学反应速率的一个重要参数，也是电化学动力学研究的重要内容。

专题六电化学基础－原电池电化学原理以氧化还原反应为载体，考查原电池的工作原理、电极(正负极)的确定、电极反应式的书写、离子的迁移分析等。

借助电极反应考查氧化性、还原性的强弱及电子转移的相关计算。

【知识网络】【课堂目标】1.了解原电池的工作原理，学会写出电极反应和电池反应方程式。

2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

【考题回顾】1.(13江苏9)Mg－H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。

该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。

该电池工作时，下列说法正确的是A.Mg电极是该电池的正极B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应C.石墨电极附近溶液的pH增大D.溶液中Cl－向正极移动2.(12江苏20改编)铝电池性能优越，Al－AgO电池可用作水下动力电源，其原理如右下图所示。

该电池反应的化学方程式为：。

3.(11江苏改编)Ag2O2是银锌碱性电池的正极活性物质，可通过下列方法制备：在KOH加入适量AgNO3溶液,生成Ag2O沉淀，保持反应温度为80℃，边搅拌边将一定量K2S2O8溶液缓慢加到上述混合物中，反应完全后，过滤、洗涤、真空干燥得到固体样品。

反应方程式为2AgNO3＋4KOH＋K2S2O8Ag2O2↓＋2KNO3＋K2SO4＋2H2O回答下列问题：银锌碱性电池的电解质溶液为KOH溶液，电池放电时正极的Ag2O2转化为Ag，负极的Zn转化为K2Zn(OH)4，写出该电池反应方程式：。

【基础梳理】活动一：形成条件、能量转化、设计简单原电池A B C D(1)以上装置能构成原电池的是。

(2)原电池的形成条件：①两个活泼性的电极，②溶液，自发的反应，③回路(3)原电池将能转化能的装置。

(4)依据氧化还原反应：2Ag＋(aq)＋Cu(s)=Cu2＋(aq)＋2Ag(s)，请设计原电池活动二：分析电极、反应类型，会判断电流、电子、离子移动方向【例1】关于如图所示装置的叙述中，正确的是A.铜是阳极，铜片上有气泡产生B.锌片质量逐渐减少，发生的反应：Zn＋2e－=Zn2＋C.H＋移向铜片，在铜片表面被氧化D.电子从锌片经导线流向铜片(小组交流讨论完成)(1)原电池分为极，电子(得、失)，发生反应；极，电子(得、失)，发生反应。

2020届高中化学二轮专题复习提分特训之填空题（六）电化学1.如图中，甲是电解饱和食盐水，乙是铜的电解精炼，丙是电镀，回答：（1）b极上的电极反应式为，甲电池的总反应化学方程式是。

（2）在粗铜的电解过程中，图中c电极的材料是（填“粗铜板”或“纯铜板”）；在d电极上发生的电极反应为；若粗铜中还含有Au、Ag、Fe等杂质，则沉积在电解槽底部（阳极泥）的杂质是，电解一段时间后，电解液中的金属离子有。

（3）如果要在铁制品上镀镍（二价金属），则e电极的材料是（填“铁制品”或“镍块”，下同），f电极的材料是。

（4）若e电极的质量变化118g，则a电极上产生的气体在标准状况下的体积为。

2.某课外小组分别用如图所示装置对原电池和电解原理进行实验探究。

请回答：Ⅰ．用图1所示装置进行第一组实验。

（1）在保证电极反应不变的情况下，不能替代Cu作电极的是（填字母序号）。

A.铝B.石墨C.银D.铂（2）N极发生反应的电极反应式为。

Ⅱ．用图2所示装置进行第二组实验。

实验过程中，观察到与第一组实验不同的现象：两极均有气体产生，Y极区溶液逐渐变成紫红色；停止实验，铁电极明显变细，电解液仍然澄清。

查阅资料得知，高铁酸根离子（FeO）在溶液中呈紫红色。

（3）电解过程中，X极区溶液的pH（填“增大”“减小”或“不变”）。

（4）电解过程中，Y极发生的电极反应之一为Fe﹣6e﹣+8OH﹣===FeO+4H2O若在X极收集到672mL 气体，在Y极收集到168mL气体（均已折算为标准状况时气体体积），则Y电极（铁电极）质量减少g。

（5）在碱性锌电池中，用高铁酸钾作为正极材料，电池反应为2K2FeO4+3Zn====Fe2O3+ZnO+2K2ZnO2，该电池正极发生的反应的电极反应式为。

3.（1）如图所示，若C为浓硝酸，电流表指针发生偏转，B电极材料为Fe,A电极材料为Cu，则B电极的电极反应式为_____________________，A电极的电极反应式为；反应进行一段时间后溶液C的pH将(填“升高”“降低”或“基本不变”)。

专题六电化学[ 考纲要求] 1.理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。

2.了解常见化学电源的种类及其工作原理。

3.了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。

考点一原电池的工作原理及其应用图解原电池工作原理．原电池装置图的升级考查说明(1)无论是装置① 还是装置②，电子均不能通过电解质溶液。

(2)在装置①中，由于不可避免会直接发生Zn ＋Cu2 ＋===Cu ＋Zn2＋而使化学能转化为热能，所以装置②的能量转化率高。

(3)盐桥的作用：原电池装置由装置① 到装置② 的变化是由盐桥连接两个“半电池装置” ，其中盐桥的作用有三种：① 隔绝正负极反应物，避免直接接触，导致电流不稳定；②通过离子的定向移动，构成闭合回路；③ 平衡电极区的电荷。

(4) 离子交换膜作用：由装置②到装置③的变化是“盐桥”变成“质子交换膜”。

离子交换膜是一种选择性透过膜，允许相应离子通过，离子迁移方向遵循电池中离子迁移方向。

题组一原电池电极反应式书写集训(一) 辨析“介质”书写电极反应式1．按要求书写不同“介质”下甲醇燃料电池的电极反应式。

(1) 酸性介质，如H2SO4 溶液：负极：CH3OH－6e－＋H2O===CO2＋6H＋。

正极：3O2 ＋6e－＋6H＋===3H 2O 。

2(2) 碱性介质，如KOH 溶液：负极：CH3OH－6e－＋8OH－===CO23－＋6H2O。

正极：3O2＋6e ＋3H 2O ===6OH 。

2(3) 熔融盐介质，如K2CO3：负极：CH OH－6e－＋3CO2 ===4CO ＋2H O。

3 3 2 2正极：3O2＋6e－＋3CO 2= ==3CO23－。

2(4) 掺杂Y2O3的ZrO3 固体作电解质，在高温下能传导O2－：负极：CH3OH－6e－＋3O2－===CO2＋2H2O。

3 －－正极：O2＋6e ===3O2。

2(二) 明确“充、放电”书写电极反应式2．镍镉(Ni －Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用。

专题讲座（六） 隔膜在电化学的作用第一部分：高考真题感悟1．（2020·海南·高考真题）某燃料电池主要构成要素如图所示，下列说法正确的是A ．电池可用于乙醛的制备B ．b 电极为正极C ．电池工作时，a 电极附近pH 降低D ．a 电极的反应式为O 2+4e - -4H + =2H 2O2．（2020·山东·高考真题）微生物脱盐电池是一种高效、经济的能源装置，利用微生物处理有机废水获得电能，同时可实现海水淡化。

现以NaCl 溶液模拟海水，采用惰性电极，用下图装置处理有机废水(以含 CH 3COO -的溶液为例)。

下列说法错误的是A ．负极反应为 -+-322CH COO +2H O-8e =2CO +7HB ．隔膜1为阳离子交换膜，隔膜2为阴离子交换膜C ．当电路中转移1mol 电子时，模拟海水理论上除盐58.5gD ．电池工作一段时间后，正、负极产生气体的物质的量之比为2:13．（2020·山东·高考真题）采用惰性电极，以去离子水和氧气为原料通过电解法制备双氧水的装置如下图所示。

忽略温度变化的影响，下列说法错误的是A ．阳极反应为222H O 4e 4H O -+-=+↑B ．电解一段时间后，阳极室的pH 未变C ．电解过程中，H +由a 极区向b 极区迁移D ．电解一段时间后，a 极生成的O 2与b 极反应的O 2等量4．（2021·天津·高考真题）如下所示电解装置中，通电后石墨电极Ⅱ上有O 2生成，Fe 2O 3逐渐溶解，下列判断错误．．的是A ．a 是电源的负极B ．通电一段时间后，向石墨电极Ⅱ附近滴加石蕊溶液，出现红色C ．随着电解的进行，CuCl 2溶液浓度变大D ．当230.01mol Fe O 完全溶解时，至少产生气体336mL (折合成标准状况下)5．（2022·山东·高考真题）设计如图装置回收金属钴。

选择题满分策略第一篇专题六电化学基础复习题1．(2017·全国卷Ⅰ，11)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答案 C解析钢管桩接电源的负极，高硅铸铁接电源的正极，通电后，外电路中的电子从高硅铸铁(阳极)流向正极，从负极流向钢管桩(阴极)，A、B正确；C项，题给信息高硅铸铁为“惰性辅助阳极”不损耗，错误。

2．(2017·全国卷Ⅱ，11)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：Al3＋＋3e－===AlD．硫酸根离子在电解过程中向阳极移动答案 C解析A项，根据电解原理可知，Al要形成氧化膜，化合价升高失电子，因此铝为阳极，正确；B项，阴极仅作导体，可选用不锈钢网，且不锈钢网接触面积大，能增加电解效率，正确；C项，阴极应为氢离子得电子生成氢气，错误；D项，电解时，阴离子移向阳极，正确。

3．(2017·全国卷Ⅲ，11)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===8Li2S x(2≤x≤8)。

下列说法错误的是( )A ．电池工作时，正极可发生反应：2Li 2S 6＋2Li ＋＋2e －===3Li 2S 4B ．电池工作时，外电路中流过0.02 mol 电子，负极材料减重0.14 gC ．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 2S 2的量越多答案 D解析 A 项，原电池电解质中阳离子移向正极，根据全固态锂硫电池工作原理图示中Li ＋移动方向可知，电极a 为正极，正极发生还原反应，由总反应可知正极依次发生S 8→Li 2S 8→ Li 2S 6→Li 2S 4→Li 2S 2的还原反应，正确；B 项，电池工作时负极电极方程式为Li －e －===Li ＋，当外电路中流过0.02 mol 电子时，负极消耗的Li 的物质的量为0.02 mol ，其质量为0.14 g ，正确；C 项，石墨烯具有良好的导电性，故可以提高电极a 的导电能力，正确；D 项，电池充电时为电解池，此时电解总反应为8Li 2S x =====电解16Li ＋x S 8(2≤x ≤8)，故Li 2S 2的量会越来越少，错误。

化学高三知识点电化学电化学是研究化学与电流之间的相互关系的学科，它涉及电解、电池以及电化学反应等内容。

它在我们日常生活中起到了重要的作用，比如电池用于电子设备、蓄电池用于汽车等等。

本文将重点介绍化学高三知识点电化学的相关内容。

一、电解与化学电池1. 电解电解是指利用电能使电解质溶液或熔融电解质发生化学反应的过程。

其中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。

电解质溶液中的离子在电场作用下向电极移动，产生化学反应。

2. 化学电池化学电池是将化学能转化为电能的装置。

它由两个半电池组成，其中一个半电池发生氧化反应，另一个半电池发生还原反应。

通过两个半电池之间的电子流动来实现电能的转化。

二、电解质与非电解质1. 电解质电解质是指在溶液中或熔融状态下能够释放出离子的物质。

电解质可以分为强电解质和弱电解质两种。

强电解质在溶液中完全电离，生成大量的离子；而弱电解质只在溶液中部分电离。

2. 非电解质非电解质是指在溶液中不会电离产生离子的物质。

常见的非电解质包括醇类、糖类等有机化合物。

三、电位与电动势1. 电位电位指的是电池或半电池中任意一电极相对于标准电极（常用氢电极）的电势差。

电位是以参比电极为基准进行测量的。

2. 电动势电动势是指电池或半电池对单位正电荷做的功。

它反映了电池或半电池的内禀特性，与电池内部的化学反应相关。

四、标准电极电位与标准电动势1. 标准电极电位标准电极电位指的是在标准条件下，电极与标准氢电极之间的电势差。

它用于衡量不同半电池中化学反应的强弱。

2. 标准电动势标准电动势是指在标准条件下，电池的电动势。

它是通过测量两个半电池之间的标准电极电位差来计算得到的。

五、电解池与电池1. 电解池电解池是用于进行电解实验的装置。

它由两个电极和连接电源的电解槽组成，电解质溶液放在电解槽中。

电解反应发生在电解槽中的电极上。

2. 电池电池是将化学能转化为电能的装置。

它由两个半电池组成，每个半电池中都包含一个电极和溶液。