高中化學復習：電化學基礎知識

1、電化學基礎知識網(wǎng)絡構(gòu)建- 1 -自學感悟1.原電池與電解池的比較原電池電解池（ 1）定義化學能轉(zhuǎn)變成電能的裝置電能轉(zhuǎn)變成化學能的裝置合適的電極、合適的電解質(zhì)溶電極、電解質(zhì)溶液（或熔融的（ 2）形成條件電解質(zhì)）、外接電源、形成回路液、形成回路（ 3）電極名稱負極正極陽極陰極（ 4）反應類型氧化還原氧化還原（ 5）外電路電子流向負極流出、正極流入陽極流出、陰極流入2.電解規(guī)律的應用（ 1）采用惰性電極 從 NO3、 H+ 、 Ba2+、 Ag +、 Cl -等離子中，選出適當?shù)碾x子，組成電解質(zhì)，對其溶液進行電解：兩極分別放出 H 2 和 O2，電解質(zhì)的化學式是HNO 3、 Ba(NO 3) 2。陰

2、極析出金屬，陽極放出O2，電解質(zhì)的化學式是 AgNO 3 。兩極分別放出氣體，且體積比為1 1，電解質(zhì)的化學式是HCl 、 BaCl2。(2)在 50 mL 0.2 mol · L -1 硫酸銅溶液中插入兩個電極，通電電解（不考慮水分蒸發(fā)）。則：若兩極均為銅片，試說明電解過程中濃度不變。- 2 -若陽極為純鋅，陰極為銅片，陽極反應式是Zn-2e -=Zn 2+，溶液中 Cu 2+濃度變小。（ 3）如不考慮 H +在陰極上放電，當電路中有0.04 mol 電子通過時，陰極增重1.28 g ，陰極上的電極反應式是2+-Cu+2e =Cu 。考點 1原電池原理及應用原電池是一種由化學能轉(zhuǎn)變

3、成電能的裝置。其本質(zhì)是通過自發(fā)進行的氧化還原反應，使反應中電子轉(zhuǎn)移而產(chǎn)生電流。反應中的氧化反應和還原反應分別在兩個電極上發(fā)生。這便形成了帶電粒子按一定方向流動的閉合回路。（ 1）原電池的判定先分析有無外接電源：有外接電源者為電解池，無外接電源者可能為原電池；然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，主要思路是“三看” 。先看電極：兩極為導體且活潑性不同；再看溶液：兩極插入電解質(zhì)溶液中；三看回路：形成閉合回路或兩極接觸。（ 2）原電池正極和負極的確定由兩極的相對活潑性確定：在原電池中，相對活潑性較強的金屬為原電池的負極，相對活潑性較差的金屬或?qū)щ姷姆墙饘僮髟姵氐恼龢O。由電極現(xiàn)象確定：通常情況下，在原電

4、池中某一電極若不斷溶解或質(zhì)量不斷減少，該電極發(fā)生氧化反應，此為原電池的負極；若原電池中某一電極上有氣體生成、電極的質(zhì)量不斷增加或電極質(zhì)量不變，該電極發(fā)生還原反應，此為原電池的正極。（ 3）原電池原理的應用利用原電池原理可以制造出各種實用電池，即化學電源，如鋅錳干電池、鉛蓄電池、鋰電池、新型燃料電池等。原電池原理可用于解決一些實際問題， 如加快某些化學反應時的速率 （稀硫酸與鋅反應時， 常滴入幾滴硫酸銅溶液） ；分析金屬電化學腐蝕的快慢和防護方法等。考點 2電解原理及應用電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學能的裝置，在電解池中，陽極發(fā)生氧化反應、陰極發(fā)生還原反應，其放電順序一般為：2-陰極：與金屬活動順序表

5、中金屬陽離子的氧化順序一致（ 1）用惰性電極進行溶液中的電解時各種變化情況簡析電解對電解電 解類型電極反應特點實例質(zhì)濃pH質(zhì)溶液象度復原陰： 2H+-NaOH水增大增大水電解水型+2e =H 2H2SO4水增大減小水陽： 4OH- -4e-=2H 2O+O 2Na 2SO4水增大不變水分解電解電解質(zhì)電離出的陰陽離子分HCl電解質(zhì)減小增大氯化氫質(zhì)型別在兩極放電CuCl 2電解質(zhì)減小氯化銅放 H2生堿陰極： H2O 放 H2 生堿陽極：電解質(zhì)生成NaCl新電增大氯化氫型電解質(zhì)陰離子放電和水解質(zhì)放 O2生酸陰極：電解質(zhì)陽離子放電陽電解質(zhì)生成CuSO4新電減小氧化銅型極： H2O 放 O2 生酸和水解

6、質(zhì)（ 2）電解原理的應用電解精煉銅： 粗銅作陽極， 精銅作陰極， CuSO4 溶液作電解質(zhì)溶液。 電解時， 發(fā)生如下反應： 陽極， Cu-2e-2+，=Cu2+-陰極， Cu+2e =Cu 。陽極泥中存在金、銀等不活潑的貴重金屬，陰極得到純銅。- 3 -精銅作陽極，鍍件金屬作陰極，硫酸銅（或其他可溶性銅鹽）溶液作電解質(zhì)溶液，從理論上講電鍍時電解質(zhì)溶液組成、濃度和質(zhì)量不變化。電極反應：陽極，Cu-2e-2+，陰極， Cu2+-=Cu+2e =Cu 。氯堿工業(yè)電極反應：-陽極： 2Cl -2e =Cl 2陰極： 2H +2e-=H 2電解2NaOH+H 2 +Cl 2 (反應條件：直流電 )總反應

7、： 2NaCl+2H 2O電解冶煉：電解熔融電解質(zhì)，可煉得活潑金屬。如：K 、Na、Ca、Mg 、Al 等金屬可通過電解其熔融的氯化物或氧化物制得。電源的負極是最強的 “還原劑” ，可“強迫”活潑金屬的陽離子得電子。如電解冶煉鋁： 陽極反應 6O2- -12e-=3O 2電解4Al+3O 2。，陰極反應 4Al 3+12e-=4Al ，總反應式為： 2Al 2O3難點 1 電化學計算的基本方法原電池和電解池的計算包括兩極產(chǎn)物的定量計算、溶液pH 的計算、相對原子質(zhì)量和阿伏加德羅常數(shù)測定的計算、根據(jù)電荷量求產(chǎn)物的量與根據(jù)產(chǎn)物的量求電荷量等的計算。不論哪類計算，均可概括為下列三種方法：（ 1）根據(jù)

8、電子守恒法計算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負兩極產(chǎn)物、相同電荷量等類型的計算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。（ 2（ 3）根據(jù)關系式計算：借得失電子守恒關系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計算所需的關系式。難點 2電極反應式的書寫方法規(guī)律（ 1）書寫方法思路原電池：如果題目給定的是圖示裝置，先分析正、負極，再根據(jù)正、負極反應規(guī)律去寫電極反應式；如果題目給定的是總反應式，可分析此反應中的氧化反應或還原反應（即分析有關元素的化合價變化情況） ，再選擇一個簡單變化情況去寫電極反應式，另一極的電極反應式可直接寫或?qū)⒏鞣磻娇醋鲾?shù)學中的代數(shù)式，用總反應式減去已寫出的電極反應式，即得結(jié)果。特別需要

9、指出的是：對于可逆電池的反應，需要看清楚“充電、放電”的方向，放電的過程應用原電池原理，充電的過程應用電解池原理。電解池：“書寫電解池電極反應式時，要以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質(zhì)要寫成分子式?！保?2）書寫方法步驟以鉛蓄電池放電時的反應為例，總反應為Pb+PbO2+2H 2 SO4=2PbSO 4+2H 2O，電極反應式的書寫步驟如下：-左邊補充 SO422-負極： Pb-2e =PbSO 4Pb+ SO4-2e =PbSO 4正極：PbO2+2e-=P bSO4左邊補充 SO422-結(jié)合反應式判斷氧元素"去向"PbO2+4H+2-PbO2+ S

10、O4+2e =PbSO 4+ SO4+2e =PbSO4+2H 2O。（也可用總反應式減去負極反應式得到正極反應式）誘思·實例點撥【例 1】(2005 上海高考， 10)關于如圖 11-2 所示裝置的敘述，正確的是（）圖 11-2A. 銅是陽極，銅片上有氣泡產(chǎn)生- 4 -B. 銅片質(zhì)量逐漸減少C.電流從鋅片經(jīng)導線流向銅片D.氫離子在銅片表面被還原解析 :由題給圖示可知 Zn 為原電池負極，失去電子被氧化，電子經(jīng)導線流向正極銅電極，溶液中的氫離子在正極得到電子而被還原為 H 2。原電池只分正極、負極，不用陰極、陽極表示，電流與電子流的方向相反。答案 :D講評 :本題是對電化學知識的考查

11、，所選實 例也是最基本、最常見的 CuZn 原電池，這也體現(xiàn)了“基礎承載能力”的考查思想，有利于中學教學從怪題、難題的應試教育向“注重基礎，注重能力”的轉(zhuǎn)變?！纠?2】 (2005 江蘇高考， 14) 高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應為：3Zn+2K 2 FeO4+8H 2O3Zn(OH) 2+2Fe(OH) 3+4KOH下列敘述不正確的是（）A. 放電時負極反應為：Zn-2e -+2OH -=Zn(OH) 2B. 充電時陽極反應為：-2+4H 2OFe(OH) 2-3e +5OH = FeO4C.放電時每轉(zhuǎn)移 3 mol 電

12、子，正極有1 mol K 2FeO4 被氧化D.放電時正極附近溶液的堿性增強解析： 原電池的規(guī)律是：負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，活潑的金屬作負極，電解池的規(guī)律是：陽極發(fā)生氧化反應，陰極發(fā)生還原反應，因而選項A 、 B 是正確的； C 中放電時每轉(zhuǎn)移3 mol 電子，正極有1 mol K 2 FeO4 被還原，F(xiàn)e 由 +6 價降到 +3 價，因而選項 C 錯誤； D 中放電時正極附近有 Fe(OH) 3，溶液的堿性增強。答案： C講評 :本題考查的是原電池、電解池的原理，電極的判斷，電極方程式的書寫，同時考查充電、放電時電極上電子轉(zhuǎn)移情況，電極周圍溶液酸堿性的變化。解析實用原電池，其主

13、要思路是一般先分析電池中有關元素化合價的變化確定電池的正、負極，然后根據(jù)原電池或電解池的原理判斷題目所提供的有關問題?！纠?3】 用兩支惰性電極插入 500 mL AgNO3 溶液中，通電電解。當電解液的pH 從 6.0 變?yōu)?3.0 時，（設電解過程中陰極沒有 H 2 放出，且電解液在電解前后體積變化可以忽略不計）電極上析出銀的質(zhì)量最大為（）A.27 mgB.54 mgC.106 mgD.216 mg解析 :首先結(jié)合離子放電順序，弄清楚兩極的反應：陽極：4OH- -2 +2H 2+- ;電解-4e =OO；陰極： 4Ag+4e =4Ag的 總 反 應 為 ： 4AgNO 3+2H 2O=4Ag+O2+4HNO3;由電解的總反應可知，電解過程中生成的n(H + )=n(HNO 3)=n(Ag)=(10 -3 mol ·L -1 -10-6 mol ·L -1)× 0.5 L 5× 10-4 mol ，m(Ag)=5 × 10-4 mol × 108 g·mol -1=0.054 g=54mg，因此答案選B。答案 :B講評 :從氧化還原角度分析可得，電解產(chǎn)物中生成酸的電解反應，電解時轉(zhuǎn)移幾摩爾電子，生成幾摩爾氫離子，電解產(chǎn)物中生