电化学专题复习

《电化学》专题复习

复习方法导引

要点提示名师解读

①了解原电池的工作原理，能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

③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

④了解电解池的工作原理

"

⑤能写出电解的电极反应式和总方程式

⑥能进行电化学的有关简单计算本部分知识常见的考查点为：①原电池的工作原理及电极方程式的书写、判断；②金属腐蚀的类型判断与防护；③以新信息为载体，考查燃料电池的工作原理及电极方程式的书写。常见的考查形式为：以选择或填空的形式考查对电解原理的理解和有关电解产物的简单计算，如电极、电解方程式的书写与判断、电解质溶液中离子的移动方向以及电解质溶液的复原等；有关计算则主要利用电子守恒来进行。

基础知识梳理

原电池电解池

含义将化学能转化成电能的装置&

将电能转化为化学能的装置

构成条件①活泼性不同的两电极(燃料电池例外)

②电解质溶液

③形成闭合回路①两个电极、直流电源

②电解质溶液

③形成闭合回路

%

电极种类及变化①两电极材料均能与电解质溶液反应

时，比较活泼的作负极，被腐蚀

②只有一种能与电解质溶液反应时，能

电解质溶液反应的作负极，被腐蚀

③燃料电极中还原剂在负极上反应

阳极：材料不是惰性电极(Au、Pt、C)时，

本身失去电子被腐蚀

阴极：与电源负极相连，本身受保护。

电极反应负极：金属失电子为氧化反应

正极：电解质溶液中的阳离子得电子为

还原反应<

阳极：溶液中的阴离子或非惰性电极本身失电子为氧化反应

阴极：电解质溶液中的阳离子得电子为还原反应

电路分析

外电路中电子由负极流出经导线转移到正极；内部电路一般是由离子的定向移动并在电极上发生电子的得失】

外电路中电子从阳极流入电源的正极再由电源负极流出转移至阴极；内部电路是由离子的定向移动并在电极上发生电子的得失

电解池电镀池电解精炼池

电极材料无特殊要求阳极：镀层金属(M)

阴极：待镀金属阳极：需要提纯的金属(M)阴极：相应的纯金属

电解质依电解目的

确定

必须含镀层金属的离子必须含需要提纯的金属离子

电极反应

特点依电解目的

确定

!

阴阳两极反应物与生成物互逆

阳极：M-n e-=M n+

阴极：M n+ +n e-=M

阴阳两极反应物与生成物互逆。

阳极：M-n e-=M n+

阴极：M n+ +n e-=M

电解质溶

液变化

电解质电离

出离子或水

参与反应

只有镀层金属的单质与离子参

与反应

阳极：被提纯金属及比它活泼的

金属单质失电子

）

阴极：被提纯金属阳离子得电子

3．电解过程中离子的放电顺序

阳极：阳极金属（除Pt、Au外）>I->Br->Cl-> OH-> 含氧酸根等

阴极：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+> H+(酸)> Pb2+>Sn2+>Fe2+> Zn．．2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

说明：当溶液中H+只来源于水的电离时，其放电顺序介于Zn2+、Al3+之间；若H+浓度与金属离子浓度相差不大时，其放电顺序介于Cu2+、Fe2+之间。

4．金属的腐蚀及防护

金属腐蚀是指金属失去电子被氧化的过程，依腐蚀的原理可分为化学腐蚀与电化腐蚀。

（1）化学腐蚀与电化腐蚀的比较：

化学腐蚀&

电化腐蚀

含义金属与接触到的气体（如O2、Cl2、

SO2等）或非电解质液体（如石油）

等直接发生化学反应而引起的腐蚀

不纯的金属与电解质溶液接触时，会发

生原电池反应，比较活泼的金属失去电

子而被氧化

电子转移

方式

金属将电子直接转移给氧化剂金属将电子通过导线转移给氧化剂

电流无电流产生有微弱的电流产生

…

举例

金属与O2、Cl直接反应钢铁在潮湿的空气中生锈

（2）

①电解池阳极金属＞原电池负极金属＞化学腐蚀＞原电池正极金属＞电解池阴极金属

②同一金属所处的环境不同腐蚀快慢不同（同浓度时）：强电解质＞弱电解质＞非电解质

（3）金属防护：金属防护可从改变金属内部结构、隔断金属表面与空气、水等介质接触等方面进行。

金属防腐蚀能力：改变金属内部结构＞电解池阴极金属＞原电池正极金属＞金属表面处理方法规律提炼

一、原电池电极的判断和电极方程式的书写

1．原电池正负极的判断

$

2．原电池电极方程式的书写。常见电极反应式总结如下：

一般情况下活泼的金属失去电子：M-n e-=M n+

负极酸型：2H2-4e-=4H+（CH4+2H2O-8e-=CO2+8H+）

碱型：2H2+4OH--4e-= 4H2O(CH4+10OH--8e-= CO32-+7H2O)

一般情况（负极能与电解质反应）：溶液中的阳离子（或氧化剂）得到电子

特殊情况（负极不能与电解质反应如吸氧腐蚀型）：O2+2H2O+4e-=4OH-

燃料电池

原

电

池

—

正极

酸型：O 2+4H ++4e ―

=2H 2O 燃料电池

碱型：O 2+2H 2O+4e ―

=4OH -

注：酸(碱)型是指电解质溶液为酸(碱)溶液，括号中的电极反应式表示CH 4代替氢时情况。

二.电解规律（惰性阳极电解）

.

。

三、有关电化学的计算

原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH 的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量的计算等。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：

1.根据电子守恒计算：用于串联电路，阴、阳两极产物，正、负两极产物，相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

2.根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例计算。

3.根据关系式计算：借助电子得失守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。 四、考题类型与解题思维建模 题型1：电化装置类型的判断

例1：下列装置不可能构成原电池的是( )

.

分析：A 完全符合经典原电池的构成条件，B 中虽然铁与食盐水不直接反应，但食盐水中溶解的氧气能氧化单质铁，故B 仍能以原电池方式进行反应(负极为铁失去电子，正极为C ，反应为2H 2O+O 2+4e -=4OH -)，C 中电极材料相同，无法构成原电池，D 中甲烷与氧气分别通入到两个电极上并被电极吸附而发生反应，可构成原电池，答案为C 。

答案：C

【解题思维建模】能否构成原电池可以根据构成的三个条件来判断。若当电极材料均不能与电解质直接反应，题中又没有提供其它氧化剂时，该类装置均可从电解质溶液中溶解的氧气可能参与反应角度来考虑。

题型2：氧化还原反应与原电池关系

电解类型（aq ） 电解本质 阴极反应 阳极反应 … 电极附近PH

溶液PH 复原应

加物质

比锌活泼金属的含氧酸盐 含氧酸 强碱 电解水 4H ++4e -=2H 2

↑ 4OH-4e -=O 2↑+2H 2O 阴极增大 | 阳极减小 不变

水 减小

增大

比铝金属性弱的无氧酸盐，以CuCl 2为例 电解电解质

; Cu 2++2e —

=Cu

2Cl —-2e

—

=Cl 2↑ / / CuCl 2 无氧酸，以HCl 为例 2H ++2e -=H 2↑ 2Cl —-2e —=Cl 2↑ 阴极增大 《 增大 HCl 气体

比铝金属性弱的含氧酸以CuSO 4为例 电解盐和水

Cu 2++2e -=Cu 4OH --4e -=O 2↑+2H 2O 阳极减小 减小 CuO 或

CuCO 3 比氢活泼金属的无氧

酸盐，以NaCl 为例 2H ++2e -=H 2↑ 2Cl —-2e —

=Cl 2

↑ 阴极增大 增大 HCl 气体