电化学原理与应用_课件
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电化学原理PPT课件
（saturated calomel electrode，SCE） 6.导线；7. Hg；8.纤维
以标准氢电极的电极电势为标准，
可以测得SCE的电势为0.2415V。
.
21
对电极（辅助电极）
对电极一般使用惰性贵金属材料如铂丝等， 以免在此表面发生化学反应，用于与工作 电极形成回路。
.
22
电化学工作站
.
17
电化学三电极系统
• 工作电极（Working electrode） • 参比电极（Reference electrode） • 对电极（Auxiliary electrode）
.
18
工作电极
滴汞电极（极谱法） 铂电极 金电极 碳电极 热解石墨(PG)
玻碳(GC) 碳糊 碳纤维
.
19
参比电极
.
9
电分析成为独立的方法学
• 三大定量关系的建立 1833年法拉第定律Q=nFM 1889年能斯特W.Nernst提出能斯特方程
1934年尤考维奇D.Ilkovic提出扩散电流方程 Id = kC
.
10
近代电分析方法
(1) 电极的发展：化学修饰电极、超微电极 (2) 多学科参与：生物电化学传感器 (3)与其他方法联用：光谱-电化学、HPLC-EC、
1753年，俄国著名电学家利赫曼为了验证
富兰克林的实验，不幸被雷电击死，这是
做电实验的第一个牺. 牲者。
4
电化学的发展史
1791年, 意大利伽伐尼的青蛙实验 (电化学的起1799年, 伏特堆 (伏特电池/原电池的雏形)
.
6
电化学的发展史
1807年, 戴维电解木灰(potash)和苏打(soda)， 分别得到钾(potassium)和钠(sodium)元素
《应用电化学》课件
主要为便携式电子设备、电动车 和混合动力汽车等提供动力。
燃料电池应用
主要用于为电动车和无人机等提 供长续航能力。
电池与燃料电池的优化
电池优化
提高能量密度、降低成本、提高安全 性是当前的研究重点。
燃料电池优化
提高效率和降低成本是主要的研究方 向，同时还需要解决氢储存和运输的 问题。
THANKS
感谢观看
通过优化电化学检测器件的响应范围，拓 宽电化学生物传感器的检测范围，使其能 够检测更多种类的目标物质。
降低交叉干扰
微型化和便携化
在生物分子识别元件的设计和制备过程中 ，应尽量避免交叉干扰，提高电化学生物 传感器的特异性。
通过改进制造工艺和材料选择，实现电化 学生物传感器的微型化和便携化，使其更 适用于现场检测和实时监测。
电流流动
02
03
腐蚀速率
在腐蚀过程中，电流在金属表面 流动，导致金属原子或分子的损 失或转移。
腐蚀速率取决于电流密度、电极 反应动力学和反应物质的扩散速 度等因素。
电化学腐蚀类型
宏电池腐蚀
由于金属表面存在电位差异， 形成微电池，导致金属的损失
。
微电池腐蚀
金属表面微小的电位差异导致 微小的电流流动，引起金属的 损失。
质。
电解反应原理
电解反应涉及电子的传递和离子 的迁移，在电极上发生氧化或还
原反应，生成相应的产物。
电解过程的分类
根据电解反应的类型和电极反应 的不同，电解过程可分为分解、
合成、电镀、电解冶炼等。
电解过程的应用
工业生产
电解过程广泛应用于工业生产中，如电解炼铜、电解铝、氯碱工 业等，通过电解反应将原料转化为产品。
应用电化学的原理
燃料电池应用
主要用于为电动车和无人机等提 供长续航能力。
电池与燃料电池的优化
电池优化
提高能量密度、降低成本、提高安全 性是当前的研究重点。
燃料电池优化
提高效率和降低成本是主要的研究方 向，同时还需要解决氢储存和运输的 问题。
THANKS
感谢观看
通过优化电化学检测器件的响应范围，拓 宽电化学生物传感器的检测范围，使其能 够检测更多种类的目标物质。
降低交叉干扰
微型化和便携化
在生物分子识别元件的设计和制备过程中 ，应尽量避免交叉干扰，提高电化学生物 传感器的特异性。
通过改进制造工艺和材料选择，实现电化 学生物传感器的微型化和便携化，使其更 适用于现场检测和实时监测。
电流流动
02
03
腐蚀速率
在腐蚀过程中，电流在金属表面 流动，导致金属原子或分子的损 失或转移。
腐蚀速率取决于电流密度、电极 反应动力学和反应物质的扩散速 度等因素。
电化学腐蚀类型
宏电池腐蚀
由于金属表面存在电位差异， 形成微电池，导致金属的损失
。
微电池腐蚀
金属表面微小的电位差异导致 微小的电流流动，引起金属的 损失。
质。
电解反应原理
电解反应涉及电子的传递和离子 的迁移，在电极上发生氧化或还
原反应，生成相应的产物。
电解过程的分类
根据电解反应的类型和电极反应 的不同，电解过程可分为分解、
合成、电镀、电解冶炼等。
电解过程的应用
工业生产
电解过程广泛应用于工业生产中，如电解炼铜、电解铝、氯碱工 业等，通过电解反应将原料转化为产品。
应用电化学的原理
电化学原理及应用-PPT课件
【变式1】(2010·江苏卷)下图是 一种航天器能量储存系统原理 示意图。下列说法正确的是( )
A．该系统中只存在3种形式的能量转化 B．装置Y中负极的电极反应式为： O2＋2H2O＋4e－ 4OH－ C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D．装置X、Y形成的子系统能实 现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转 化
解析：图2是原电池，其中A(负极)电极反应式为： BH－—8e－＋8OH－ BO＋6H2O，B(正极)电极反应式为： H2O2＋2e－ 2OH－，故Na＋应往正极区迁移，A错B对；
C 项 所 对 应 的 情 况 是 Zn － C － ZnSO4 原 电 池 ( 吸 氧 腐 蚀)，负极(Zn板)电极反应式为：Zn－2e－ Zn2＋，正极 (铅笔)电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O 4OH－，C对；
3．对于二次电池反应，需要看清“充电、放电” 的方向，放电的过程为原电池，充电的过程为电 解池。 4．电解质溶液中的离子(如H+、OH-)，若电极反 应的产物能与之反应，则要写在反应式中。
【典型例题1】 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结 构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( B) A．该电池能够在高温下工作 B．电池的负极反应为： C6H12O6＋6H2O－24e－ 6CO2↑＋24H＋ C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移 D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成 标准状况下CO2 44.8 L
答案：A、B
与原电池正极相连的电极为电解池的 阳极，与负极相连的电极为电解池的阴极。 在阳极处为阴离子放电，在阴极处为阳离 子放电，根据题中的现象，可以得出阴、 阳极，进而得出正、负极。
【变式2】(2011·苏锡常镇二模)图1是在金属锌板上贴 上一张用某溶液浸湿的滤纸，图2是NaBH4/H2O2燃料 电池；
电化学原理公开课一等奖优质课大赛微课获奖课件
第25页
电极电势测量
将待测电极与原则氢电极构成原电池, 测定 其电动势, 即可拟定待测电极电极电势；若 构成电极各种物质皆处于原则态, 则称为原 则电极电势, 记为E
Pt|H2(g, 105Pa)|H+(1mol.dm-3)¦¦待测定电极
原则态:
固体、液体为P 下纯物质；气体P=P 并表现出抱负气体性质纯气体；溶液C
第页
2.电极电势产生——双电层理论
M(s)
溶解 沉积
当溶解与沉积速
Mn+(aq) + ne 度相等时, 达到动态
平衡, 形成双电层
(double electric
溶液 金属板 layer)。
在金属与溶液间
由于电荷不均等产 生了电势差。事实 上双电层结构溶液 一侧, 由于离子热运 动而呈现一个梯次 分布, 即形成扩散双 电层结构。
电池反应: Cu2++ Zn ＝ Cu+ Zn2+
第7页
原电池反应特点:
• 氧化剂与还原剂不直接接触, 氧化半反应 和还原半反应在空间上分开进行, 通过外 部导体传导电子, 产生电流。
• 在原电池中发生氧化反应电极称之为负极； 发生还原反应电极称之为正极。
• 在电化学中但凡发生氧化反应电极都称之 为阳极, 发生还原反应电极称之为阴极。
要求E(H+ / H2 )＝0
第23页
原则氢电极构成
P(H2)=105Pa 纯氢气
H2
H+ C(H+)= 1mol.dm-3
第24页
2. 原则电极电势
待测电极处于原则态
物质皆为纯净物 相关物质浓度为1mol·L-1 涉及到气体分压为100kPa
电极电势测量
将待测电极与原则氢电极构成原电池, 测定 其电动势, 即可拟定待测电极电极电势；若 构成电极各种物质皆处于原则态, 则称为原 则电极电势, 记为E
Pt|H2(g, 105Pa)|H+(1mol.dm-3)¦¦待测定电极
原则态:
固体、液体为P 下纯物质；气体P=P 并表现出抱负气体性质纯气体；溶液C
第页
2.电极电势产生——双电层理论
M(s)
溶解 沉积
当溶解与沉积速
Mn+(aq) + ne 度相等时, 达到动态
平衡, 形成双电层
(double electric
溶液 金属板 layer)。
在金属与溶液间
由于电荷不均等产 生了电势差。事实 上双电层结构溶液 一侧, 由于离子热运 动而呈现一个梯次 分布, 即形成扩散双 电层结构。
电池反应: Cu2++ Zn ＝ Cu+ Zn2+
第7页
原电池反应特点:
• 氧化剂与还原剂不直接接触, 氧化半反应 和还原半反应在空间上分开进行, 通过外 部导体传导电子, 产生电流。
• 在原电池中发生氧化反应电极称之为负极； 发生还原反应电极称之为正极。
• 在电化学中但凡发生氧化反应电极都称之 为阳极, 发生还原反应电极称之为阴极。
要求E(H+ / H2 )＝0
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原则氢电极构成
P(H2)=105Pa 纯氢气
H2
H+ C(H+)= 1mol.dm-3
第24页
2. 原则电极电势
待测电极处于原则态
物质皆为纯净物 相关物质浓度为1mol·L-1 涉及到气体分压为100kPa
电化学原理和应用
电化学原理和应用电化学原理是研究电与化学之间相互作用的学科，通过电势差、电流和离子迁移等现象来探索化学反应的机制和动力学过程。
电化学的应用广泛，涵盖了许多领域和技术。
一种常见的电化学应用是电池技术。
电池通过将化学能转化为电能，实现能源的存储与释放。
根据电化学原理，电池内部发生氧化还原反应，产生电子和离子，在外部电路上产生电流。
这种能量转换机制被广泛应用于各种设备，如手提电子设备、电动车和能源存储系统等。
另一个重要的电化学应用是电解和电沉积技术。
电解是通过在电解质中通电，使化学物质发生电解，分解为离子和气体等物质的过程。
电沉积则是指通过电解方法将金属离子沉积在电极上，实现金属的精制、镀铜等操作。
这种技术被应用于金属加工、电镀、电解铜等行业。
电化学还在环境保护中起着重要的作用。
例如，电化学方法可以用于废水处理，通过电解氧化或还原等反应来去除有害物质。
此外，电化学还被应用于空气净化、电化学传感器等技术，用于检测和监测环境中的有害物质。
此外，电化学在能源领域也有广泛应用。
燃料电池是一种将燃料的化学能转化为电能的设备，通过电化学反应产生电流。
燃料电池具有高效、低污染的特点，被认为是未来的清洁能源之一。
此外，电解水也被用于产氢技术，通过电解水分解产生氢气，用做燃料或工业原料。
在生命科学中，电化学被应用于生物传感器、电生理学等领域。
例如，电活性物质的浓度可以通过电流的变化来测量，用于药物分析、生物传感器等。
此外，一些生物学研究中使用的技术，如西鲍尔渗析、电泳等，也涉及了电化学原理。
综上所述，电化学原理和应用涉及了许多领域，包括能源、环境、材料等。
电化学的研究和应用有助于我们更好地理解和利用化学和电学的相互作用，为解决实际问题提供了新的思路和方法。
应用电化学PPT课件
应用电化学发展趋势与挑战
发展趋势
随着新能源、环保等领域的快速发 展，应用电化学在能源存储与转换、 环境电化学等方面呈现出广阔的应 用前景。
挑战
应用电化学面临着电极材料性能、 反应机理、稳定性等方面的挑战， 需要加强基础研究和应用创新。
学生自我评价与建议
自我评价
通过本课程的学习，我对应用电化学有了更深入的了解，掌握了基本的电化学 知识和实验技能，但在理论理解和实践应用方面还需加强。
03
CATALOGUE
电化学应用技术
电镀与电沉积技术
电镀原理
通过电解作用在金属表面沉积一层金属或合金，以改善其表面性 能。
电镀种类
包括镀铬、镀锌、镀金、镀银等多种类型，广泛应用于机械制造、 电子电器等领域。
电沉积技术
利用电化学原理在导体或半导体表面沉积金属、合金或化合物，制 备具有特定功能的薄膜材料。
通过测量电解过程中电流-电压曲线 变化，对环境中的污染物进行定性和 定量分析。
06
CATALOGUE
电化学实验方法与技术
电化学实验安全知识
实验室安全规则
必须遵守实验室各项安 全规定，注意防火、防 爆、防毒等。
仪器安全使用
使用电器设备时，应注 意防止触电和短路；使 用高温设备时，应防止 烫伤和火灾。
应用电化学PPT课件
CATALOGUE
目 录
• 引言 • 电化学基础知识 • 电化学应用技术 • 电化学在能源领域的应用 • 电化学在环境领域的应用 • 电化学实验方法与技术 • 课程总结与展望
01
CATALOGUE
引言
电化学概述
电化学是研究电与化学变化之间 相互关系的科学，涉及电能与化
学能之间的转换。
电化学原理及应用.ppt
28
4.4.2电镀
电镀是应用电解的方法将一种金属镀到另一种金属零 件表面上的过程.。被镀金属作阴极，镀层作阳极。
4.4.3电抛光及电解加工
电抛光的原理是在电解过程中，利用金属表面上凸出 部分的溶解速率大于金属表面上凹入部分的溶解速率， 从而使金属表面平滑光亮。 把抛光工件作阳极，铅板 作阴极，二者之间间距较大，电解液为含磷酸、硫酸 和铬酐的溶液，不流动。 电解加工：模具作阴极，两极间距小，电解液流动
4.4.4阳极氧化
29
4.5金属的腐蚀与防护 金属的腐蚀与防护
4.5.1金属腐蚀 化学腐蚀：形成原电池 电化学腐蚀： 金属发生在大气、土壤及海水和电解质溶液中 析氢腐蚀：钢铁暴露在潮湿空气中 吸氧腐蚀：钢铁处于弱酸或中性介质且氧气足 4.5.2防护 作业：1-10题
30
紧密层
金属界面
•••••-
26
产生分解电压的原因为何？
可以从电极上的氧化还原产物进行分析。在电 解硫酸钠溶液时，阴极上析出氢气(2H++2e-=H2)， 阳极上析出氧气2OH-=H2O+0.5O2+2e-，而部分氢 气和氧气分别吸附在铂表面，组成了氢氧原电池：
•(一)Pt|H2|Na2SO4(0.100mol·dm-3)|O2|Pt(+)
划分依据 氧化态和还原态物质的状态 具体类型 第一类
金属或吸附某种惰性金属放在含有该元素离子的溶液 中构成；
第二类：金属与难溶盐或难溶氧化物； 第三类：惰性材料，运输电子
9
4.2电极电势 电极电势
4.2.1电极电势的产生 4.2.2电极电势的测量 4.2.3影响电极电势的因素 4.2.4电动势与吉布斯自由能变的关系 4.2.5电极电势的应用
4.4.2电镀
电镀是应用电解的方法将一种金属镀到另一种金属零 件表面上的过程.。被镀金属作阴极，镀层作阳极。
4.4.3电抛光及电解加工
电抛光的原理是在电解过程中，利用金属表面上凸出 部分的溶解速率大于金属表面上凹入部分的溶解速率， 从而使金属表面平滑光亮。 把抛光工件作阳极，铅板 作阴极，二者之间间距较大，电解液为含磷酸、硫酸 和铬酐的溶液，不流动。 电解加工：模具作阴极，两极间距小，电解液流动
4.4.4阳极氧化
29
4.5金属的腐蚀与防护 金属的腐蚀与防护
4.5.1金属腐蚀 化学腐蚀：形成原电池 电化学腐蚀： 金属发生在大气、土壤及海水和电解质溶液中 析氢腐蚀：钢铁暴露在潮湿空气中 吸氧腐蚀：钢铁处于弱酸或中性介质且氧气足 4.5.2防护 作业：1-10题
30
紧密层
金属界面
•••••-
26
产生分解电压的原因为何？
可以从电极上的氧化还原产物进行分析。在电 解硫酸钠溶液时，阴极上析出氢气(2H++2e-=H2)， 阳极上析出氧气2OH-=H2O+0.5O2+2e-，而部分氢 气和氧气分别吸附在铂表面，组成了氢氧原电池：
•(一)Pt|H2|Na2SO4(0.100mol·dm-3)|O2|Pt(+)
划分依据 氧化态和还原态物质的状态 具体类型 第一类
金属或吸附某种惰性金属放在含有该元素离子的溶液 中构成；
第二类：金属与难溶盐或难溶氧化物； 第三类：惰性材料，运输电子
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4.2电极电势 电极电势
4.2.1电极电势的产生 4.2.2电极电势的测量 4.2.3影响电极电势的因素 4.2.4电动势与吉布斯自由能变的关系 4.2.5电极电势的应用
电化学分析法的原理及应用
电化学分析法的原理及应用1. 什么是电化学分析法？电化学分析法是一种利用电化学原理对化学物质进行定性和定量分析的方法。
其基本原理是通过测量电化学过程中发生的电流、电压、电荷等参数的变化来推断被分析物质的性质和浓度。
2. 常用的电化学分析法2.1 电位滴定法•原理：通过测量电位的变化来推断滴定过程中被测物质的浓度或滴定终点的产生。
•应用：常用于酸碱度分析、氧化还原滴定分析等。
2.2 极谱法•原理：通过测量电化学过程中电流与电势的关系来推断被测物质的浓度。
•应用：常用于药物分析、无机物分析等。
2.3 循环伏安法•原理：通过在电极上施加交变电势并测量电流的变化来推断被测物质的电化学行为。
•应用：常用于电极表面活性物质的分析、腐蚀反应的研究等。
2.4 电化学阻抗法•原理：通过测量电化学系统中的交流电流响应来推断被测物质的电荷传递过程和界面特性。
•应用：常用于材料电化学性能分析、催化剂反应研究等。
3. 电化学分析法的应用领域3.1 环境分析•对水体、大气等环境样品中的有害物质进行定量和定性分析，如重金属离子、毒性有机物等的监测。
3.2 生物医学分析•在体外诊断中，利用电化学分析法对临床样品中的生物分子进行检测，如葡萄糖、脂质、蛋白质等。
3.3 药物分析•对药物的含量、纯度、稳定性等进行分析，保证药品的质量和安全性。
3.4 食品分析•对食品中的添加剂、重金属、农药残留等进行分析，保障食品的质量和安全性。
3.5 能源领域•对能源材料、电池、燃料电池等进行电化学性能分析，提高能源转化和储存的效率。
4. 电化学分析法的优势和局限性4.1 优势•灵敏度高：电化学技术可以实现对物质浓度的高灵敏度分析。
•选择性好：可以通过适当的电位控制实现对特定物质的选择性分析。
•快速、便捷：分析操作简单、结果快速得出。
•可应用于复杂样品分析。
4.2 局限性•矩阵干扰：样品中存在的其他物质可能干扰电化学分析的过程，从而影响结果准确性。
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• A．电池内部H＋由正极向负极移动
• B2H．2另O=一=极=的4O电H极－反应式为：O2＋4e－＋ • C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向 负极
• D．电池总反应为：2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O • 答案：D
• 点拨：A项，在电池内部H＋应移向正极；B项，正极反应式为： O2＋4H＋＋4e－===2H2O；C项，乙醇被氧化，应在负极反应。
• A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移
• B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：
• O2＋2H2O＋4e－===4OH－ • C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成 的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成 Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈 • D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触 处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为： Cu－2e－===Cu2＋
• (1)阳极产物的判断
• 根据阴离子放电顺序进行判断。
• 阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－
• (2)阴极产物的判断 • 根据阳离子放电顺序进行判断。 • 阳离子放电顺序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Sn2
＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋
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，待镀金属接电源 负极
②电镀液必须含有镀 层金属的离子(电镀 过程浓度不变)
负极：氧化反应， 金属失电子或者氢 气等还原性物质失 电极 电子 名称 正极：还原反应， 溶液中的阳离子得 电子或者氧气得电 子
阳极：氧化反 应，溶液中的阴 离子失电子，或 金属电极失电子
阳极泥中提纯Ag、Au)，电解质溶液中c(Cu2＋)会不断减小，应定
期更换电解质溶液。
• 将电化学知识与图表相结合进行考查，也与氧化 还原反应的知识结合考查，还可与生产生活、新 科技及新技术等相联系进行考查。
• 电化学是高考的热点，2012年高考在题型上将以 传统题型为主，其中原电池的工作原理、电解产 物的判断与计算、电极及电池反应方程式的书写 都是高考命题的热点内容，题型主要以选择题为 主，分值约为3～6分。
• 4．原电池、电解池、电镀池的比较
定义
原电池
电解池
电镀池
将化学能转 将电能转变 应用电解原理在某
变成电能的 成化学能的 些金属表面镀上一
装置
装置
层其他金属的装置
装置举例
原电池
电解池
电镀池
形成 条件
①活动性不同的两 电极(连接) ②电解质溶液(电极 插入其中，并与电 极发生自发反应) ③形成闭合回路
• 预计在2012年的高考中该部分不仅不会降温，而 且还有“变热”的趋势，特别是要注意能根据题 目所给信息正确书写电极及电池反应方程式，题 目会更加新颖。
• 真题链接 高考真题有灵性，课前饭后碰一碰
• 1．(2011·浙江理综)将NaCl溶液滴在一块光亮 清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的 圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成 棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原 因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正 确的是( )
• 答案：B
• 点拨：本题考查原电池、钢铁的吸氧腐蚀等知识。依题意，可判 断 正中极心，区A中a为Cl原－在电电池池的工负作极时，向液负滴极边(缘a)移O2动含，量A较选大项，错是误原；电B池项的显 然正确，C中Fe失电子被氧化而被腐蚀，故C项错误，D中因Fe比 Cu活泼，当负极的是Fe，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故D错 误。
• 一般来说，可用下列原则判断：
• 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。
• (2)金属腐蚀的防护方法
• ①改变金属的组成结构。如铁中加入一定比例的铬炼制得 铬钢，具有很强的耐腐蚀性。含铬又含镍的铬镍不锈钢， 耐腐蚀性更好。
• ②在金属表面覆盖一层保护层，使金属与周围具有腐蚀性 的气体和电解质溶液隔离，便可保护金属，防止金属腐蚀。 如在金属表面上喷漆、电镀、覆盖搪瓷或表面钝化等。
• (3)电极反应式的书写
• 如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极， 再根据正、负极反应规律去写电极反应式；如果 题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化 反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情 况)，再选择一个简单变化情况去写电极反应式， 另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看做 数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极 反应式，即得结果。特别需要指出的是：对于可 逆电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方 向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应 用电解池原理。
• 2．(2011·山东理综)以KCl和ZnCl2混合液为电镀 液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( )
• A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀 过程是该原电池的充电过程
• B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量 与锌的析出量无确定关系
• C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解 反应速率
阴极：还原反 应，溶液中的阳 离子得电子
阳极：金属电极失电 子
阴极：电镀液中镀层 金属阳离子得电子 (在电镀控制的条件 下，水电离产生的H ＋及OH－一般不放 电)
原电池
电解池
电镀池
电子 流向
负极―导―线→正极
电源负极―导―线→阴极 电源正极―导―线→阳极
同电解池
温馨提示：①同一原电池的正、负极的电极反应中得、失电子
• ②由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或 质量不断减少，该电极发生氧化反应，则此电极 为负极；若某一电极上有气体产生、电极的质量 不断增加或不变，该电极发生还原反应，则此电 极 液为构正 成极 的， 原燃 电料 池电中池，除C电外极。上如会Zn析－出C紫－红Cu色S固O4体溶 物质，则C为此原电池的正极。
• ②多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异 最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。
• (2)原电池正、负极的确定
• ①由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的 金属为负极(一般地，负极材料与电解质溶液要能 发生反应)，相对活泼性较差的金属或导电的非金 属为正极。如Mg－Al－HCl溶液构成的原电池中， 负极为Mg；但要注意的是，在Mg－Al－NaOH 溶液构成的原电池中，负极为Al。
• (2)电镀(如铁件镀锌)
• 电镀液：含Zn2＋的盐溶液(如ZnCl2溶液) • 阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋
• 阴极(铁件)：Zn2＋＋2e－===Zn
• 电镀过程中电镀液浓度不发生变化。镀层金属作阳极，镀件作阴 极，电镀液中必须含有镀层金属离子。
• (3)电解精炼 • 如粗铜(含Zn、Fe、Ag等)的提纯 • 阳极(粗铜)：Zn－2e－===Zn2＋ • Fe－2e－===Fe2＋ • Cu－2e－===Cu2＋ • 阴极(纯铜)：Cu2＋＋2e－===Cu • 电解过程中，活泼性比Cu弱的Ag、Au不放电，形成阳极泥(可从
• 2．金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护
• (1)不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐 蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素 有关：
• ①与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性差别越大，电动 势越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度就越 快。
• ②与金属所接触 的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的 腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快 于在弱电解质溶液中的腐蚀。
•第4讲 电化学原理及其应用
• 考纲解读 • 1．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和总反应方
程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 • 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。
• 考情探究 • 近五年来，新课标地区对原电池的工作原理考查 18次，如：2011北京理综8题，2011福建理综 11题，2009广东化学14题；对电解原理及其应 用考查12次，如2011广东理综12题，2010福建 理综11题；对金属的电化学腐蚀与防护考查6次， 如2010北京理综6题。 • 考查题型以及选择题出现34次，每题分值3～6分； 填空题出现1次，分值约为12分。 • 高考试题对本讲能力点的考查以接受、吸收、整 合化学信息的能力为主，试题难度中等以上。
• D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用
• 答案：C
• 点拨：A项，该装置中没有自发的氧化还原反应发生，因此，不 能构成原电池；B项，根据能量守恒定律可知，总的能量一定，它 等于电镀过程中转化的化学能和转化的热能的和，因此通过的电 量与锌的析出量有确定的关系；C项，电流恒定，单位时间内提 供给阴极的电量就一定，析出的锌的量也一定；D项，镀锌层破 损后形成的Zn－Fe原电池起到牺牲阳极保护阴极的作用。
• ③根据某些显色现象确定：一般可以根据电极附 近指示剂(石蕊、酚酞、湿润的淀粉KI试剂等)的 显色情况来分析推断该电极发生的反应情况，是 氧化反应还是还原反应，是H＋还是OH－或I－等 放电，从而确定正、负极。
• 温馨提示：
• 负极上一定发生氧化反应，正极上一定发生还原反应；负极电子 流出，正极电子流入，阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定 向移动。
• 网控全局 知识网络 优化记忆
• 考点整合 高效提升 触类旁通
• 1．原电池
• (1)原电池的判定
• ①先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池， 无外接电源的可能为原电池。然后依据原电池的 形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极—— 两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一 般为惰性电极)；看溶液——两极插入溶液中；看 回路——形成闭合回路或两极直接接触；看本质—— 有无氧化还原反应发生，原电池反应应该是总反 应能够发生的反应。
• B2H．2另O=一=极=的4O电H极－反应式为：O2＋4e－＋ • C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向 负极
• D．电池总反应为：2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O • 答案：D
• 点拨：A项，在电池内部H＋应移向正极；B项，正极反应式为： O2＋4H＋＋4e－===2H2O；C项，乙醇被氧化，应在负极反应。
• A．液滴中的Cl－由a区向b区迁移
• B．液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：
• O2＋2H2O＋4e－===4OH－ • C．液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成 的Fe2＋由a区向b区迁移，与b区的OH－形成 Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈 • D．若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触 处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为： Cu－2e－===Cu2＋
• (1)阳极产物的判断
• 根据阴离子放电顺序进行判断。
• 阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－
• (2)阴极产物的判断 • 根据阳离子放电顺序进行判断。 • 阳离子放电顺序：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Sn2
＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋
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，待镀金属接电源 负极
②电镀液必须含有镀 层金属的离子(电镀 过程浓度不变)
负极：氧化反应， 金属失电子或者氢 气等还原性物质失 电极 电子 名称 正极：还原反应， 溶液中的阳离子得 电子或者氧气得电 子
阳极：氧化反 应，溶液中的阴 离子失电子，或 金属电极失电子
阳极泥中提纯Ag、Au)，电解质溶液中c(Cu2＋)会不断减小，应定
期更换电解质溶液。
• 将电化学知识与图表相结合进行考查，也与氧化 还原反应的知识结合考查，还可与生产生活、新 科技及新技术等相联系进行考查。
• 电化学是高考的热点，2012年高考在题型上将以 传统题型为主，其中原电池的工作原理、电解产 物的判断与计算、电极及电池反应方程式的书写 都是高考命题的热点内容，题型主要以选择题为 主，分值约为3～6分。
• 4．原电池、电解池、电镀池的比较
定义
原电池
电解池
电镀池
将化学能转 将电能转变 应用电解原理在某
变成电能的 成化学能的 些金属表面镀上一
装置
装置
层其他金属的装置
装置举例
原电池
电解池
电镀池
形成 条件
①活动性不同的两 电极(连接) ②电解质溶液(电极 插入其中，并与电 极发生自发反应) ③形成闭合回路
• 预计在2012年的高考中该部分不仅不会降温，而 且还有“变热”的趋势，特别是要注意能根据题 目所给信息正确书写电极及电池反应方程式，题 目会更加新颖。
• 真题链接 高考真题有灵性，课前饭后碰一碰
• 1．(2011·浙江理综)将NaCl溶液滴在一块光亮 清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的 圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成 棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原 因是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正 确的是( )
• 答案：B
• 点拨：本题考查原电池、钢铁的吸氧腐蚀等知识。依题意，可判 断 正中极心，区A中a为Cl原－在电电池池的工负作极时，向液负滴极边(缘a)移O2动含，量A较选大项，错是误原；电B池项的显 然正确，C中Fe失电子被氧化而被腐蚀，故C项错误，D中因Fe比 Cu活泼，当负极的是Fe，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故D错 误。
• 一般来说，可用下列原则判断：
• 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。
• (2)金属腐蚀的防护方法
• ①改变金属的组成结构。如铁中加入一定比例的铬炼制得 铬钢，具有很强的耐腐蚀性。含铬又含镍的铬镍不锈钢， 耐腐蚀性更好。
• ②在金属表面覆盖一层保护层，使金属与周围具有腐蚀性 的气体和电解质溶液隔离，便可保护金属，防止金属腐蚀。 如在金属表面上喷漆、电镀、覆盖搪瓷或表面钝化等。
• (3)电极反应式的书写
• 如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极， 再根据正、负极反应规律去写电极反应式；如果 题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化 反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情 况)，再选择一个简单变化情况去写电极反应式， 另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看做 数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极 反应式，即得结果。特别需要指出的是：对于可 逆电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方 向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应 用电解池原理。
• 2．(2011·山东理综)以KCl和ZnCl2混合液为电镀 液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( )
• A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀 过程是该原电池的充电过程
• B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量 与锌的析出量无确定关系
• C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解 反应速率
阴极：还原反 应，溶液中的阳 离子得电子
阳极：金属电极失电 子
阴极：电镀液中镀层 金属阳离子得电子 (在电镀控制的条件 下，水电离产生的H ＋及OH－一般不放 电)
原电池
电解池
电镀池
电子 流向
负极―导―线→正极
电源负极―导―线→阴极 电源正极―导―线→阳极
同电解池
温馨提示：①同一原电池的正、负极的电极反应中得、失电子
• ②由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或 质量不断减少，该电极发生氧化反应，则此电极 为负极；若某一电极上有气体产生、电极的质量 不断增加或不变，该电极发生还原反应，则此电 极 液为构正 成极 的， 原燃 电料 池电中池，除C电外极。上如会Zn析－出C紫－红Cu色S固O4体溶 物质，则C为此原电池的正极。
• ②多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异 最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。
• (2)原电池正、负极的确定
• ①由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的 金属为负极(一般地，负极材料与电解质溶液要能 发生反应)，相对活泼性较差的金属或导电的非金 属为正极。如Mg－Al－HCl溶液构成的原电池中， 负极为Mg；但要注意的是，在Mg－Al－NaOH 溶液构成的原电池中，负极为Al。
• (2)电镀(如铁件镀锌)
• 电镀液：含Zn2＋的盐溶液(如ZnCl2溶液) • 阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋
• 阴极(铁件)：Zn2＋＋2e－===Zn
• 电镀过程中电镀液浓度不发生变化。镀层金属作阳极，镀件作阴 极，电镀液中必须含有镀层金属离子。
• (3)电解精炼 • 如粗铜(含Zn、Fe、Ag等)的提纯 • 阳极(粗铜)：Zn－2e－===Zn2＋ • Fe－2e－===Fe2＋ • Cu－2e－===Cu2＋ • 阴极(纯铜)：Cu2＋＋2e－===Cu • 电解过程中，活泼性比Cu弱的Ag、Au不放电，形成阳极泥(可从
• 2．金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护
• (1)不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐 蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素 有关：
• ①与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性差别越大，电动 势越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度就越 快。
• ②与金属所接触 的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的 腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快 于在弱电解质溶液中的腐蚀。
•第4讲 电化学原理及其应用
• 考纲解读 • 1．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和总反应方
程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 • 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。
• 考情探究 • 近五年来，新课标地区对原电池的工作原理考查 18次，如：2011北京理综8题，2011福建理综 11题，2009广东化学14题；对电解原理及其应 用考查12次，如2011广东理综12题，2010福建 理综11题；对金属的电化学腐蚀与防护考查6次， 如2010北京理综6题。 • 考查题型以及选择题出现34次，每题分值3～6分； 填空题出现1次，分值约为12分。 • 高考试题对本讲能力点的考查以接受、吸收、整 合化学信息的能力为主，试题难度中等以上。
• D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用
• 答案：C
• 点拨：A项，该装置中没有自发的氧化还原反应发生，因此，不 能构成原电池；B项，根据能量守恒定律可知，总的能量一定，它 等于电镀过程中转化的化学能和转化的热能的和，因此通过的电 量与锌的析出量有确定的关系；C项，电流恒定，单位时间内提 供给阴极的电量就一定，析出的锌的量也一定；D项，镀锌层破 损后形成的Zn－Fe原电池起到牺牲阳极保护阴极的作用。
• ③根据某些显色现象确定：一般可以根据电极附 近指示剂(石蕊、酚酞、湿润的淀粉KI试剂等)的 显色情况来分析推断该电极发生的反应情况，是 氧化反应还是还原反应，是H＋还是OH－或I－等 放电，从而确定正、负极。
• 温馨提示：
• 负极上一定发生氧化反应，正极上一定发生还原反应；负极电子 流出，正极电子流入，阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定 向移动。
• 网控全局 知识网络 优化记忆
• 考点整合 高效提升 触类旁通
• 1．原电池
• (1)原电池的判定
• ①先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池， 无外接电源的可能为原电池。然后依据原电池的 形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极—— 两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一 般为惰性电极)；看溶液——两极插入溶液中；看 回路——形成闭合回路或两极直接接触；看本质—— 有无氧化还原反应发生，原电池反应应该是总反 应能够发生的反应。