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电化学
高三化学电化学知识复习专题
基础知识提纲
1、原电池、电解池的原理；
2、电化学的应用（电镀池、氯碱工业等）
一、原电池
1、
定义：
原电池——将化学能转化为电能的装置。
2、原电池的形成条件:
（1）两个活泼性不同的电极（金与金；金与非金）；
（2）电解质溶液；
（3）形成闭合回路（或在溶液中接触）；（4）自发的发生反应。
注意：
以上条件为构成原电池的理论条件，而一般情况下，
原电池的氧化还原反应具有一定的自发性。
3、原电池正负极的判断
1、实质：
负极——失电子——氧化反应；正极——得电子——还原反应
2、判断方法：
（1）根据电子流出或电流流入的电极为负极，相反为正极。
（2）根据氧化反应、还原反应发生的位置判定，发生氧化反应的极（或在该极处失电子）为负极，即（负失氧）；发生还原反应的极（或在该极处得电子）为正极，即（正得还）。
（3）由组成原电池两极的电极材料判断，如果两极是由活泼性不同的金属作电极时，一般情况下相对活泼的金属是负极，活泼性较弱的金属是正极（注：
此判定为默许规则，一定要注意实际情况，如：
Mg—Al—NaOH，Al才是负极；Al—Cu—浓硝酸，Cu才是负极）；如果是由金属和非金属导体（或金属氧化物导体）作电极，金属是负极，非金属导体（或金属氧化物导体）是正极。
（4）根据原电池里电解质溶液内离子流动方向判断：
阳离子移向的极为正极，阴离子移向的极为负极。
（5）根据原电池的两极发生的现象判断。
溶解或质量减轻的电极为负极，有气体或金属析出的电极为正极（此规则具有相当的局限性，它对于一些非常常规的原电池的电极判定的确准确，如Al—Cu—稀硫酸，但对目前许多的新型燃料电池的电极的判定确显得是那么的无助）。
4、电子流向、电流方向、离子动向
电子流向：
负极（Zn）正极（Cu）[阳离子移向正极]
电流方向：
正极（Cu）负极（Zn）[阴离子移向负极]
5、电极反应式和原电池总反应式的书写
（1）负极——失电子，发生氧化反应（一般是负极本身失电子）
（2）正极——得电子，发生还原反应（一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是O2在正极上得电子（吸氧腐蚀），或正极本身得电子）
（3）总反应式（即电池反应）=正极反应式+负极反应式
6、原电池的工作原理
锌（负极） Zn－2e-＝Zn2+（锌板溶解）（负失氧）
铜（正极） 2H++2e-＝H2↑（铜板上有气泡）（正得还）
总反应方程式：
Zn+2H+=Zn2++H2↑
7、有盐桥的分析：
即两个半反应分别发生在两个烧杯中，则左右两个烧杯中的电解质溶液应有与电解质材料相同的阳离子。
8、原电池应用
1.金属腐蚀：
（1）化学腐蚀——由一般的化学反应引起的腐蚀。
（2）电化腐蚀：
以钢铁的腐蚀为例
a.析氢腐蚀：
负极：
Fe－2e-=Fe2+
（强或较强酸性条件下）正极：
2H++2e-=H2↑（析氢腐蚀）（吸氧腐蚀）
总反应式：
Fe+2H+==Fe2++H2↑
b.吸氧腐蚀：
负极：
Fe－2e-=Fe2+
（中性、碱性或极弱酸性条件下）正极：
O2+2H2O+4e-=4OH－
总反应式：
2Fe+2H2O+O2==2Fe（OH）2
2.防护方法：
（1）改变金属内部组织结构
（2）在金属表面覆盖保护[牺牲了Zn（负极）而保护了Fe（正极）]
（3）电化学保护法[牺牲阳（负）极的阴（正）极保护法]注：
原电池的负极又叫阳极，正极又叫阴极。
3.制造新化学电源（注意新型原电池、电解池在考题中的出现，常以判定电极反应是否正确、电子转移是否正确以及溶液的酸碱性的变化的形式出现。
在填空题中可能会让我们由已知信息书写电极反应，希望同学们加强这方面知识的归纳和总结，并逐步形成一定的技巧和能力。
）
练习:
1.
下列装置中，能组成原电池的是：
（D、E）
酒精稀硫酸稀硫酸
（A）（B）（C）（D）（E）（F）
2、列装置是不是原电池?
若是，指出正负极，并写出电极反应。
ZnCu
ZnSO4CuSO4
5、利用下述反应：
2FeCl3+Cu==2FeCl2+CuCl2设计一个原电池装置。
①画出装置图；
②标明电极材料和电解质溶液；
③写出电极反应式。
负极（Cu）：
Cu—2e-==Cu2+
正极（C）：
2Fe3++2e-==2Fe2+
总反应式：
2Fe3++Cu==2Fe2++Cu2+
6、有A、B、C、D四种金属，将A与B用导线联结起来浸入稀H2SO4中，B极产生气泡，将A、D分别浸入等浓度盐酸中，D比A反应剧烈，将Cu浸入B的盐溶液中，无明显变化，如果把铜浸入C的盐溶液中，有金属C析出，据此判断它们的活泼性由强到弱的顺序是（B）
（A）Ｄ、Ｃ、Ａ、Ｂ （Ｂ）Ｄ、Ａ、Ｂ、Ｃ
（C）Ｄ、Ｂ、Ａ、Ｃ （Ｄ）Ｂ、Ａ、Ｄ、Ｃ
7、银锌电池（钮扣式电池）的两个电极分别是由氧化银与少量石墨组成的活性材料和锌汞合金
构成，电解质为氢氧化钾溶液，总反应为：
Ag2O＋Zn＝2Ag＋ZnO，下列判断正确的是（BC）
A、锌为正极，Ag2O为负极
B、锌为负极：
Zn＋2OH－－2e-＝ZnO＋H2O；Ag2O为正极：
Ag2O＋H2O＋2e-＝2Ag＋2OH－
C、原电池工作时，负极区PH减小，正极区PH增大
D、原电池工作时，负极区PH增大
8、（燃料电池）宇宙飞船上的氢氧燃料电池，两个电极均由多孔碳制成，其电池反应为：
2H2＋O2＝2H2O，试写出电解质溶液为盐酸时的电极反应式，并指出各电极和电解质溶液的PH值的变化，若电解质溶液为KOH时又如何？
若电解质溶液为NaCl时又如何？
（要求学生类推完成）
1、电解质为盐酸或硫酸时：
负极：
2H2－4e-＝4H＋PH值变小
正极：
O2＋4H＋＋4e-＝2H2OPH值变大
总反应式：
2H2＋O2＝2H2O溶液被稀释，PH值变大。
2、电解质为KOH时：
负极：
2H2＋4OH－－4e-＝4H2OPH值变小
正极：
O2＋2H2O＋4e-＝4OH－PH值变大
总反应式：
2H2＋O2＝2H2O溶液被稀释，PH值变小。
拓展：
如把H2改CH4，用KOH作电解质溶液，则电极反应为：
负极：
CH4＋10OH－－8e-＝CO32-＋7H2OPH值变小
正极：
2O2＋4H2O＋8e-＝8OH－PH值变大
总反应式：
CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O消耗了OH－，溶液PH值变小。
9、家用炒菜铁锅用水清洗放置后，出现红棕色的锈斑，在此变化过程中不发生的化学反应是（D）
A.4Fe（OH）2＋2H2O＋O2＝4Fe（OH）3B.2Fe＋2H2O＋O2＝2Fe（OH）2
C.2H2O＋O2＋4e-＝4OH－D.Fe－3e-＝Fe3+
10、碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。
锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：
Zn（s）＋2MnO2（s）＋H2O（l）＝Zn（OH）2（s）＋Mn2O3（s）则下列说法错误的是（C）
A.电池工作时，锌失去电子，电极反应式为：
Zn＋2OH－—2e-＝Zn（OH）2（s）
B.电池正极的电极反应式为：
2MnO2（s）＋H2O（l）＋2e-＝Mn2O3（s）＋2OH－（aq）
C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D.外电路中每通过0.2mol电子，锌的质量理论上减小6.5g
11、锂电池是新一代高能电池，目前已经研制成多种锂电池（已广泛应用于手机行业中）。
某种锂电池总的反
应式为：
Li+MnO2＝LiMnO2，关于该电池，下列说法正确的是（A）
A放电时，负极反应：
Li—e-＝Li+B放电时，负极反应：
MnO2＋e-＝MnO2-
C电池反应时，锂为正极，二氧化锰为负极D.电池反应时，混合物由黑色变成紫色
12、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。
高铁电池的总反应为下列叙述不正确的是（C）
A．放电时负极反应为：
Zn—2e—+2OH—=Zn（OH）2
B．充电时阳极反应为：
Fe（OH）3—3e—+5OH—=FeO
+4H2O
C．放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化
D．放电时正极附近溶液的碱性增强
13、锌—锰干电池，以NH4Cl为电解质溶液的电极反应式：
负极：
Zn—2e-＝Zn2+
正极：
2MnO2＋2NH4+＋2e-＝Mn2O3＋2NH3↑＋H2O
总反应：
Zn＋2MnO2＋2NH4+＝Zn2+＋Mn2O3＋2NH3↑＋H2O
14、铅蓄电池（Pb—PbO2—H2SO4）放电时[原电池]的电极反应式：
（请学生写出充电时[电解池]的电极反应式）
负极：
Pb＋SO42-—2e-＝PbSO4
正极：
PbO2＋4H+＋SO42-＋2e-＝PbSO4＋2H2O
总反应：
Pb＋PbO2＋4H+＋2SO42-＝2PbSO4＋2H2O
15、熔融盐燃料电池具有高的发电效率，现可用LI2CO3和Na2CO3的熔融盐的混合物做电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气体为就阴极助燃气，制得在6500C下的燃料电池，请书写电极反应式：
负极反应式：
2CO＋2CO32-－4e-＝4CO2
点燃
正极反应式：
O2＋CO2+4e-＝2CO32-
总反应式：
2CO＋O2====4CO2
电解池
一、概述
电解——电流通过电解质溶液（或熔化的电解质）而在阴阳两极引起氧化—还原反应的过程。
阳极：
2Cl——2e—=Cl2（阳失氧）
阴极：
Cu2++2e—=Cu（阴得还）
电解
总反应：
CuCl2====Cu+Cl2↑
电子流向：
负极阴极；阳极正极
电流方向：
正极阳极电解质溶液阴极负极
外电路
离子动向：
阳离子移向阴极，阴离子移向阳极。
装置特点：
电能转化为化学能的装置。
电解池的形成条件:
（1）与（直流）电源相连的两个电极；
（2）电解质溶液（或熔化的电解质）；
（3）形成闭合回路。
电解质的导电过程实质上就是电解过程；电解是在外电源的作用下被迫发生的氧化还原的过程，把电能转化为化学能，而在原电池中正好相反，是自发的氧化还原反应的过程，把化学能转化为电能。
离子放电顺序——
阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。
阳极——①若为惰性电极（C,Pt,Au等）,则阴离子放电（失电子，发生氧化反应），放电顺序为：
阳极金属（除Pt、Au）>S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根离子>F—
②若为活泼电极,则电极本身失去电子而放电。
因为活泼电极的还原性几乎大于一切的阴离子。
阴极——无论是惰性电极，还是活性电极，阴极都不会参与电极反应，始终为阳离子放电（得电子，发生还原反应），放电顺序为：
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（H2O）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+
二、电解的应用——
1、氯碱工业：
电解饱和食盐水制取烧碱、氯气、氢气
通电
总的方程式：
2NaCl+2H2O====2NaOH+H2↑+Cl2↑
2、电镀:
（1）概念：
应用电解原理在某些金属表面镀上其它金
属或合金的过程。
（2）电镀池的形成条件：
A镀件作阴极
B镀层金属作阳极
C电镀液中含有镀层金属离子
例：
在一根铁棒上镀上Cu
阳极：
Cu—2e—=Cu2+
阴极：
Cu2++2e—=Cu电镀
3、铜的电解精炼
阳极：
Cu—2e—=Cu2+
杂质比铜活泼的Zn、Fe、Ni等也会放电：
Zn—2e—=Zn2+；Fe—2e—=Fe2+；Ni—2e—=Ni2+
还原性比铜差的，如活泼性在铜之后的银、金等不能失去电子，它们以单质的形式沉积在电解槽溶液中，成为阳极泥。
阳极泥可再用于提炼金、银等贵重金属。
阴极：
Cu2++2e—=Cu
电解质溶液硫酸铜的浓度基本不变，但要定时除去里面的杂质。
电解
电解
4、电解制Na、Mg、Al（以下反应均在熔融状态下进行）
电解
Na3AlF6
电解冶炼Na、Mg、Al：
2NaCl2Na+Cl2↑MgCl2Mg+Cl2↑
2Al2O34Al+3O2↑
5、金属腐蚀的快慢规律——
电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐措施的腐蚀
几组常见的电解池
（1）电极反应——
阳极：
4OH——4e—=2H2O+O2↑
阴极：
4H++4e—=2H2↑
通电
总的方程式：
2H2O=====2H2↑+O2↑
结论：
用惰性电极电解含氧酸实质是电解水。
电解后，酸的浓度增大，即[H+]增大，故溶液的PH减小。
（2）电极反应——
阳极：
4OH——4e—=2H2O+O2↑
阴极：
4H++4e—=2H2↑
通电
总的方程式：
2H2O=====2H2↑+O2↑
结论：
用惰性电极电解强碱实质是电解水。
电解后，碱的浓度增大，即[OH-]增大，故溶液的PH增大。
（3）电极反应——
阳极：
4OH——4e—=2H2O+O2↑
阴极：
4H++4e—=2H2↑
通电
总的方程式：
2H2O=====2H2↑+O2↑
结论：
用惰性电极电解活泼金属的含氧酸盐实质是电解水。
电解后溶液的PH不变，等于7。
（4）电极反应——
阳极：
2Cl——2e—=Cl2↑
阴极：
2H++2e—=2H2↑
通电
总的方程式：
2HCl=====H2↑+Cl2↑
结论：
用惰性电极电解无氧酸（除HF），溶质消耗。
电解的结果消耗了HCl，即[H+]减小，溶液的PH增大。
（5）电极反应——
阳极：
2Cl——2e—=Cl2↑
阴极：
Cu2++2e—=Cu
通电
总的方程式：
CuCl2=====2Cu+Cl2↑
结论：
用惰性电极电解不活泼金属的无氧酸盐（除氟化物），溶质消耗。
电解的结果使[Cu2+]减小，溶液的[H+]
减小，溶液的PH略有增大。
Cu2++2H2O
Cu（OH）2+2H+
（6）电极反应——
阳极：
2Cl——2e—=Cl2↑
阴极：
4H++4e—=2H2↑
通电
总的方程式：
2NaCl+2H2O====2NaOH+H2↑+Cl2↑
结论：
用惰性电极电解活泼金属的无氧酸盐，溶质、水同时消耗。
电解的结果生成碱，电解后溶液的PH增大。
（7）电极反应——
阳极：
4OH——4e—=2H2O+O2↑
阴极：
Cu2++2e—=Cu
通电
总的方程式：
2CuSO4+2H2O====2H2SO4+2Cu+O2↑
结论：
用惰性电极电解不活泼金属的含氧酸盐，溶质、水同时消耗。
电解的结果生成酸，溶液的PH减小。
二、电解规律（作惰性电极，带*号的例外）及溶液pH的变化
类型
电解质（水溶液）
被电解
的物质
电极产物
溶液pH变化的原因、结果
电解质复原
阳极
阴极
电解水型
含氧酸（如H2SO4）
强碱（如NaOH）
活泼金属的含氧酸盐（如KNO3、Na2SO4）
电解电解质型
无氧酸（如HCl），除HF外，
不活泼金属的无氧酸盐（如CuCl2），除氟化物外
放H2生碱型
活泼金属的无氧酸盐（如NaCl）
放O2生酸型
不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4）
原电池、电解池、电镀池的比较——
原电池
电解池
电镀池
定义
将化学能转化成电能的装置
将电能转化成化学能的装置
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属的装置
装置
形成条件
①活泼性不同的两电极
②电解质溶液
③形成闭合回路
①两电极接直流电源
②两电极插入电解质溶液中
③形成闭合回路
①镀层金属接电源正极，作为阳极；待镀金属接电源负极，作为阴极
②电镀液必须含有镀层金属的离子
电极名称
负极：
较活泼金属
正极：
较不活泼金属（或能导电的非金属）
阳极：
与电源正极相连
阴极：
与电源负极相连
名称同电解，但有限制条件。
阳极：
必须是镀层金属
阴极：
镀件（待镀的物件）
电极反应
负极：
氧化反应（负失氧）
正极：
还原反应（正得还）原电池的电极反应较为复杂,不易总结出明显的规律特征.
阳极：
氧化反应，溶液中的阴离
子或金属电极失电子（阳失氧）
阴极：
还原反应，一定是溶液中的阳离子得电子（阴得还）
阳极：
氧化反应，金属电极失电子，并不断溶解（阳失氧）
阴极：
还原反应，电镀液中的镀层金属阳离子得电子（阴得还）
电子流向
电子流向：
负极正极
电子流向：
负极阴极
阳极正极
同电解池
电流方向
电流方向：
正极负极
电流方向：
正极阳极电解质溶液阴极负极
同电解池
对比
电解质导电的过程实质上就是电解过程；电解是在外电源的作用下被迫发生的氧化还原的过程，把电能转化为化学能，而在原电池中正好相反，是自发的氧化还原反应的过程，把化学能转化为电能。
例1：
右图中x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是
a极板
b极板
x电极
Z溶液
A
锌
石墨
负极
CuSO4
B
石墨
石墨
负极
NaOH
C
银
铁
正极
AgNO3
D
铜
石墨
负极
CuCl2
解析：
通电后a极板增重，表明溶液中金属阳离子在a极板上放电，发生还原反应析出了金属单质，因此可确定a极板是电解池的阴极，与它相连接的直流电源的x极是负极。
选项C中x极为正极，故C不正确。
A中电解液为CuSO4溶液，阴极a板上析出Cu而增重，阳极b板上由于OH－离子放电而放出无色无臭的O2，故A正确。
B中电解液为NaOH溶液，通电后阴极a上应放出H2，a极板不会增重，故B不正确。
D中电解液为CuCl2溶液，阴极a板上因析出Cu而增重，但阳板b板上因Cl－离子放电，放出黄绿色有刺激性气味的Cl2，故D不正确。
答案：
A。
例2：
蓄电池在放电时起原电池的作用，在充电时起电解池的作用。
下面是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时发生的反应：
下列有关爱迪生蓄电池的推断错误的是：
A．放电时，Fe是负极，NiO2是正极
B．蓄电池的电极可以浸入某种酸性电解质溶液中
C．充电时，阴极上的电极反应为：
D．放电时，电解质溶液中的阴离子向正极方向移动
解析：
蓄电池放电时起原电池作用，原电池的负极是较活泼的金属，A正确。
放电时，Fe是原电池的负极，Fe失电子被氧化成Fe2+离子。
由于负极——Fe的附近聚集较多的Fe2+离子，电解质溶液中的阴离子向负极移动，D不正确。
充电时蓄电池起电解池作用，充电时电源的负极应与蓄电池的负极（Fe，此时作为电解池的阴极）相连接，发生还原反应：
。
C正确。
该蓄电池的放电和充电时的电极反应分别是：
放电：
负极
正极
充电：
阴极
阳极
可见反应是在碱性溶液中进行的，B不正确。
答案：
B、D。
例3：
右图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。
通电一段时间后，只在c、d两极上共收集到336mL（标准状态）气体。
回答：
（1）直流电源中，M为极。
（2）Pt电极上生成的物质是，其质量为g。
（3）电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为：
2∶∶∶。
（4）AgNO3溶液的浓度（填增大、减小或不变。
下同），AgNO3溶液的pH，H2SO4溶液的浓度，H2SO4溶液的pH。
（5）若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的H2SO4溶液为多少g。
解析：
电解5.00%的稀H2SO4，实际上是电解其中的水。
因此在该电解池的阴极产生H2，阳极产生O2，且
。
据此可确定d极为阴极，则电源的N极为负极，M极为正极。
在336mL气体中，
，为0.01mol，
，为0.005mol。
说明电路上有0.02mol电子，因此在b极（Pt、阴极）产生
，即0.02mol的Ag。
则n（e）∶n（Ag）∶n（O2）∶n（H2）=0.02∶0.02∶0.005∶0.01=2∶2∶
∶1.
由Ag（阳）电极、Pt（阴）电极和AgNO3溶液组成的电镀池，在通电一定时间后，在Pt电极上放电所消耗溶液中Ag+离子的物质的量，等于Ag电极被还原给溶液补充的Ag+离子的物质的量，因此[AgNO3]不变，溶液的pH也不变。
电解5.00%的H2SO4溶液，由于其中的水发生电解，因此[H2SO4]增大，由于[H+]增大，故溶液的pH减小。
设原5.00%的H2SO4溶液为xg，电解时消耗水0.01×18=0.18g，则：
，解得：
。
答案：
（1）正
（2）Ag、2.16（3）2∶
∶1；（4）不变、不变、增大、减小；（5）45.18。
例4：
有一硝酸盐晶体，其化学式表示为M（NO3）x·nH2O经测定其摩尔质量为242g·mol－1。
取1.21g该晶体溶于水配成100mL溶液。
将此溶液倒入右图所示装置中，用石墨作电极进行电解。
当有0.01mol电子通过电极时，溶液中的金属阳离子全部析出，在A极得到金属0.32g。
回答：
（1）金属M的原子量为，x=，n=。
（2）C极为极。
（3）电解后溶液的pH为（设电解前后溶液的体积不变）
。
解析：
（1）
，含金属M也为
。
M的原子量
。
解得：
188+18n=242，n=3。
（2）因为金属在A极析出，所以A极是电解池的阴极，则C极是电源的负极。
（3）有0.01mol电子通过电极，就有0.01molOH－放电，在溶液中就生成0.01molH+。
答案：
（1）64、2、3；
（2）负；（3）1。
【综合练习】：
１、（94年全国）X、Y、Z、M代表四种金属的元素。
金属X和Z用导线连接起来放入稀硫酸中时，Z极上有
H2放出；若电解Y2＋和Z2＋共存的溶液时，Y先析出；又知M2＋离子的氧化性强于Y2＋离子。
则这四种金属
的活动性由强到弱的顺序是（Ａ）
A、X＞Z＞Y＞MB、X＞Y＞Z＞M
C、M＞Z＞X＞YD、X＞Z＞M＞Y
２、工业上以石墨和铁为电极电解KI溶液制取KIO3，电解时石墨作阳极，Fe作阴极。
该电极反应式：
阳极：
I-+6
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