高中化學(xué)第四章電化學(xué)選修4

電化學(xué)

①體驗(yàn)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化的探究過程，理解原電池和電解池工作原

理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。

②了解化學(xué)電源的種類及其工作原理。認(rèn)識(shí)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)化的意義及

課程標(biāo)準(zhǔn)

其重要應(yīng)用。

③能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害，通過實(shí)驗(yàn)探究

防腐蝕的方法

1.能說出原電池電解池的構(gòu)成條件，電極名稱與反應(yīng)類型，會(huì)寫電極反應(yīng)

式

2.知道電解規(guī)律及pH變化趨勢

3.根據(jù)電極反應(yīng)判斷金屬活潑性

4.根據(jù)原電池原理認(rèn)識(shí)幾種新型電池的反應(yīng)原理

課標(biāo)分解5.有關(guān)電解產(chǎn)物的判斷和計(jì)算

6.原電池、電解原理的應(yīng)用：銅的精煉、鍍銅、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理

7.金屬腐蝕原理；

8.金屬腐蝕快慢的比較；

9.金屬的防護(hù)

10.金屬腐蝕的電極反應(yīng)方程式的書寫

高考命題會(huì)繼續(xù)在上述幾個(gè)方面進(jìn)行考查，同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)涉及新能源、

環(huán)境保護(hù)、工業(yè)生產(chǎn)等熱點(diǎn)問題。

命題預(yù)測

電化學(xué)主要考查正極、負(fù)極、陽極、陰極的電極方程式的書寫、總電極

方程式的書寫、電子轉(zhuǎn)移的方向和數(shù)目及溶液的酸堿性變化等問題

1.原電池

I-電極的判斷：___________________________________________________

負(fù)極:發(fā)生________反應(yīng)

原

電電極反應(yīng)

池

L正極：發(fā)生_______反應(yīng)

能量轉(zhuǎn)換：能轉(zhuǎn)化為—能

一電子由______極流向極

-電子、離子的移向一

_陰離子向—極遷移，陽離子向—極遷移

2.電解池

「電極的連接：陰極和外加電源—極相連；陽極和外加電源—極相連

陽極：發(fā)生______反應(yīng)

電極反應(yīng)

陰極：發(fā)生________反應(yīng)

能量轉(zhuǎn)換：―能轉(zhuǎn)化為能

電子由—極流向—極，再由—極流向___極

電子、離子的移向

陰離子向—極遷移，陽離子向—極遷移

電極材料：電極做陽極，電極自

身發(fā)生氧化反應(yīng)

影響離子放電

的因素

陽極放電順序:

陰離子的放電順序:

3.金屬的腐蝕（以鋼鐵腐蝕為例）

（）腐蝕

［環(huán)境］_______________

析

金

氫

腐

屬［電極反應(yīng)】

蝕

的負(fù)極：______________________________

腐

蝕正極：______________________________

）腐蝕

4.金屬的防護(hù)

金

屬

的

防

護(hù)

犧牲陽極的陰極防護(hù)法（原理）

電化學(xué)防護(hù)

外加電源的陰極防護(hù)法（原理）

【知識(shí)精要】

一、原電池原理及應(yīng)用

原電池是一種由轉(zhuǎn)變成能的裝置。其本質(zhì)是將

反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子而產(chǎn)生電流

1.原電池的判定

先分析有無外接電源，有外接電源者為池，無外接電源者可能為池；再依據(jù)原電池

的形成條件分析判定，主要思路是“三看”：一看電極，兩極為導(dǎo)體且活潑性不同；二看溶液，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(fù)極的確定

(1)由兩極的相對(duì)活潑性確定：在原電池中，金屬為原電池的負(fù)極，

___________金屬或?qū)щ姷淖髟姵氐恼龢O。

(2)由電極現(xiàn)象確定：在原電池中某一電極,該電極發(fā)生

反應(yīng)，此為原電池的極；若原電池中某一電極上

,該電極發(fā)生反應(yīng)，此為原電池的—極。

3.原電池原理的應(yīng)用

(1)利用原電池原理可以制造出各種實(shí)用電池，即化學(xué)電源，如鋅鎰干電池、鉛蓄電池、鋰電

池、新型燃料電池等。

(2)原電池原理可用于解決一些實(shí)際問題，如加快某些化學(xué)反應(yīng)時(shí)的速率(稀硫酸與鋅反應(yīng)時(shí),

常滴入幾滴硫酸銅溶液)；分析金屬電化學(xué)腐蝕的快慢和防護(hù)方法等。

4.原電池電極反應(yīng)式的書寫規(guī)律：(各組總結(jié))

例1：Zn-Cu-CuSCU原電池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式

例2：愛迪生蓄電池：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2

負(fù)極：___________________________________________________

正極：

例3：紐扣電池：Ag2O+H2O+Zn=Zn(OH)2+2Ag

負(fù)極：_____________________________________________

正極：____________________________________________

例4；二次電池一一鉛蓄電池

負(fù)極：_____________________________________________________

正極：____________________________________________________________

總反應(yīng)：_________________________________________________________________

例5：一次電池——堿性鋅鎬干電池

是否還見過其它原電池？寫出電極反應(yīng)式。

了解兩個(gè)特殊的原電池:

Mg—A1-—NaOH；

Fe一Cu一濃硝酸

5.燃料電池電極反應(yīng)式的書寫注意事項(xiàng)：（各組總結(jié)）

例1：氫氧燃料電池

例2：堿性介質(zhì)甲烷燃料電池

你是否還見過其它燃料電池？寫出電極反應(yīng)式。

二、電解原理及應(yīng)用

電解池是將—能轉(zhuǎn)化為能的裝置，在電解池中，陽極發(fā)生反應(yīng)、陰極發(fā)生—反

應(yīng)，其放電順序一般為：陽極：__________________________________

_________________________陰極：_______________________________________________

1.電極名稱及反應(yīng)、陰陽離子轉(zhuǎn)移方向.

2.（惰性電極）電解電解質(zhì)溶液的類型

電解電解質(zhì)

類型實(shí)例電極反應(yīng)特點(diǎn)pH溶液復(fù)原

對(duì)象濃度

電NaOH陰：________________

解H2SO4陽：________________

水Na2SO4

電解HC1電解質(zhì)電離出的陰陽離

電解子分別在兩極放電

CuCl2

質(zhì)

陰極：_____________

放Hz

NaCl陽極：電解質(zhì)陰離子放

生堿

電

陰極：電解質(zhì)陽離子放

放

CuS04電

生酸.

陽極：_____________

3.電解原理的應(yīng)用

(1)電解精煉銅：作陽極，作陰極，作電解質(zhì)溶液。電極反應(yīng)式：陽極,

陰極，______________________________

陽極泥中存在等不活潑的貴重金屬，極得到純銅。

(2)電鍍銅：作陽極，作陰極，溶液作電解質(zhì)溶液，從理

論上講電鍍時(shí)電解質(zhì)溶液組成、濃度和質(zhì)量不變化。電極反應(yīng)：陽極,

陰極______________________________________「

(3)氯堿工業(yè)：陽極,陰極

總反應(yīng)(反應(yīng)條件：直流電)

(4)冶煉金屬：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(fù)極使活潑金屬的陽離子得電子。如電解冶煉鋁：陽極反

應(yīng),陰極反應(yīng)

總反應(yīng)式為：___________________________________________

［重點(diǎn)提醒］

(1)電化學(xué)計(jì)算的基本方法

原電池和電解池的計(jì)算包括兩極產(chǎn)物的定量計(jì)算、溶液pH的計(jì)算、相對(duì)原子質(zhì)量和阿伏加德羅

常數(shù)測定的計(jì)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(jì)算。不論哪類計(jì)算，均可

概括為下列三種方法：

①根據(jù)電子守恒法計(jì)算：用于串聯(lián)電路、陰陽兩極產(chǎn)物、正負(fù)兩極產(chǎn)物、相同電荷量等類型的

計(jì)算，其依據(jù)是電路中轉(zhuǎn)移的電子數(shù)相等。

②根據(jù)總反應(yīng)式計(jì)算：先寫出電極反應(yīng)式，再寫出總反應(yīng)式，最后根據(jù)總反應(yīng)式列比例式計(jì)算。

③根據(jù)關(guān)系式計(jì)算：借得失電子守恒關(guān)系建立已知量與未知量之間的橋梁，建立計(jì)算所需的關(guān)

系式。

（2）電化學(xué)試題的命題點(diǎn)歸納

①二次電池的充電和放電：放電時(shí)原電池，充電時(shí)電解池；

②電極名稱：原電池的電極名稱是正和負(fù)極，電解池是陽極和陰極；

③反應(yīng)類型：負(fù)極和陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，失電子被氧化，正極和陰極發(fā)生還原反應(yīng)，得電子被

氧化；

④電極反應(yīng)：負(fù)極的反向是陰極，正極的反向是陽極。酸性電池中不能出現(xiàn)OH",堿性電池中

不能出現(xiàn)H*,非溶液電池不會(huì)出現(xiàn)和。“一；

⑤溶液和電極附近溶液酸堿性變化：總反應(yīng)消耗酸（堿），溶液PH增大（減?。?。電極反應(yīng)式

中4（?！币唬┓烹娫萍?"一（H+）,電極溶液顯堿性（酸性）。電極反應(yīng)消耗（。"-）,酸性

（堿性）減弱，生成4（?！耙唬嵝裕▔A性）增強(qiáng)。

⑥濃度復(fù)原：消耗什么補(bǔ)充什么，消耗多少補(bǔ)多少

三、金屬腐蝕與保護(hù)

1.吸氧腐蝕和析氫腐蝕的區(qū)別

電化腐蝕類型吸氧腐蝕析氫腐蝕

條件

正極反應(yīng)

負(fù)極反應(yīng)

總反應(yīng)方程式

腐蝕作用主要的腐蝕類型，具有廣泛性發(fā)生在某些局部區(qū)域內(nèi)

2.金屬的防護(hù)方法:

①改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)。合金鋼中含有合金元素，使組織結(jié)構(gòu)發(fā)生變化，耐腐蝕。如：不

銹鋼。

②在金屬表面覆蓋保護(hù)層。常見方式有：涂油脂、油漆或覆蓋搪瓷、塑料等；使表面生成致密

氧化膜；在表面鍍一層有自我保護(hù)作用的另一種金屬。

③電化學(xué)保護(hù)法：外加電源的陰極保護(hù)法:接上外加直流電源構(gòu)成電解池，被保護(hù)的金屬作陰極。

犧牲陽極的陰極保護(hù)法：外加負(fù)極材料，構(gòu)成原電池，被保護(hù)的金屬作正極。

3.不同環(huán)境中的金屬腐蝕快慢順序：___________________________________________

考點(diǎn)一：考查原電池的基本概念

例1：在盛有稀H2SO’的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片，下列敘述正確的是（）

A.正極附近的SO7離子濃度逐漸增大B.電子通過導(dǎo)線由銅片流向鋅片

C.正極有Oz逸出D.銅片上有H?逸出

【變式訓(xùn)練1】某原電池總反應(yīng)的離子方程式為：2尸03++/6=37^2+,不能實(shí)現(xiàn)該反應(yīng)的電池

是（）

A.正極為Cu,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)為FeCL溶液

B.正極為Cu,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)為Fe（N03）3溶液

C.正極為Cu,負(fù)極為Zn,電解質(zhì)為Fez（SOJ3溶液

D.正極為Ag,負(fù)極為Fe,電解質(zhì)為CuSO」溶液

【變式訓(xùn)練2】科學(xué)家近來研制出一種新型細(xì)菌燃料電池，利用細(xì)菌將有機(jī)物轉(zhuǎn)化為氫氣，氫氣

進(jìn)入以磷酸為電解質(zhì)的燃料電池發(fā)電。電池負(fù)極反應(yīng)為()

+

A.H2+2OH-=2H2O+2e~B.O2+4H+4e-=2H2O

+

C.H2=2H+2e-D.O2+2H2O+4e-=4OH-

考點(diǎn)二：電極反應(yīng)和總反應(yīng)的書寫，常見化學(xué)電源

例2:銀氫電池是近來開發(fā)出來的可充電電池,它可以取代會(huì)產(chǎn)生鎘污染的保鎘電池,保氫電池的

總反應(yīng)是：H?+2NiO(OH)=2Ni(OH)%根據(jù)此反應(yīng)式判斷,下列敘述中正確的是()

A.電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的PH值不斷增大B.電池放電時(shí)，銀元素被氧化

C.電池充電時(shí),氫元素被還原D.電池放電時(shí),出是負(fù)極

【變式訓(xùn)練3】堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。鋅錦堿性電池以氫

氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：

Zn(s)+2MnO2(s)+H20(1)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列說法錯(cuò)誤的是()

A.電池工作時(shí)，鋅失去電子

B.電池正極的電極反應(yīng)式為：2MnO2+H20(l)+2e-=Mn203(s)+201r(aq)

C.電池工作時(shí)，電子由正極通過外電路流向負(fù)極

D.外電路中每通過0.2mol電子,鋅的質(zhì)量理論上減小6.5gr

【變式訓(xùn)練4】(1)將鋅片和銀片浸入稀硫酸中組成原電池，兩電極間連接一個(gè)電流計(jì)。

鋅片上發(fā)生的電極反應(yīng)：;

銀片上發(fā)生的電極反應(yīng)：=

(2)若該電池中兩電極的總質(zhì)量為60g,工作一段時(shí)間后，取出鋅片和銀片洗凈干燥后稱重，總

質(zhì)量為47g,試計(jì)算：

①產(chǎn)生氫氣的體積(標(biāo)準(zhǔn)狀況)；

②通過導(dǎo)線的電量。(已知兒=6.02X1023/moi,電子電荷為1.60義10一19C)

考點(diǎn)三：電解原理（能量轉(zhuǎn)化，電極反應(yīng)，活潑電極，惰性電極，濃度變化，恢復(fù)，PH變化等。）

例3：如圖所示，下列敘述正確的是（）

A.Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)

B.X為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)

C.Y與濾紙接觸處有氧氣生成

D.X與濾紙接觸處變紅

【變式訓(xùn)練5】三氧化二銀（NizOs）可用于制造高能電池，其電解法制備過程如下：用NaOH調(diào)NiCL

溶液pH至7.5,加放適量硫酸鈉后進(jìn)行電解。電解過程中產(chǎn)生的CL在弱堿性條件下生成把

二價(jià)保氧化為三價(jià)銀。以下說法正確的是（）

A.可用鐵作陽極材料

B.電解過程中陽極附近溶液的pH升高

C.陽極反應(yīng)方程式為：2cr-2e-=ci2

D.1mol二價(jià)保全部轉(zhuǎn)化為三價(jià)保時(shí)，外電路中通過了1mol電子。

考點(diǎn)四：電解的有關(guān)計(jì)算（電解液濃度，電解后的PH,兩極產(chǎn)物）

例4：某溶液中含有兩種溶質(zhì)NaCl和H2SO4,它們的物質(zhì)的量之比為3：1,用石墨電極電解該

混合液。下列敘述不正確的是

A.陰極自始至終均析出壓B.陽極先析出CL,后析出

C.電解最后階段為電解水D.溶液pH不斷增大，最后為7

【變式訓(xùn)練7】在lOOmlH2s與CuSO」的混合液中，用石墨作電極電解一段時(shí)間，兩極上均收集

到2.24L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則原溶液中Cu"物質(zhì)的量濃度為（）

A.ImolL1B_2molL1C.3molL-1D.4moiL

+

【變式訓(xùn)練8】蓄電池反應(yīng)如下：負(fù)極：Pb+SO）=PbS04+2e「正極：PbO2+4H+50^+2e=PbS04+2H20,

若用其電解飽和食鹽水制Cl2o.05moL則電池內(nèi)消耗H2s。4至少是

A.0.025molB.0.05molC.0.ImolD.0.2mol

考點(diǎn)五：電解的運(yùn)用(氯堿工業(yè)，電解精煉銅，電鍍等)

例5：下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)際的是

A.電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極

B.電解法精煉粗銅，用純銅作陰極

C.電解飽和食鹽水制燒堿，用涂保碳鋼網(wǎng)作陰極

D.在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極

【變式訓(xùn)練101工業(yè)上對(duì)海水資源綜合開發(fā)利用的部分工藝流程如下圖所示。

(1)電解飽和食鹽水常用離子膜電解槽和隔膜電解槽。離子膜和隔膜均允許通過的分子或離子是

o電解槽中的陽極材料為o

(2)本工藝流程中先后制得Be、CaS04^Mg(0H)2,能否按Bn、Mg(OH)2,CaS04順序制備？

原因是-,O

(3)澳單質(zhì)在四氧化碳中的溶解度比在水中大得多，四氧化碳與水不互溶，故可用于萃取浪，但在

上述工藝中卻不用四氯化碳，原因是

考點(diǎn)六：金屬腐蝕原理

例6.下列關(guān)于金屬腐蝕的敘述正確的是()

n

A.金屬在潮濕情況下的腐蝕實(shí)質(zhì)是M+nH20====M(OH)n+—H2t

2

B.金屬的化學(xué)腐蝕實(shí)質(zhì)是M-ne」Mn+,電子直接轉(zhuǎn)移給氧化劑

C.金屬的化學(xué)腐蝕必須在酸性條件下進(jìn)行

D.在潮濕的中性環(huán)境中，金屬的電化學(xué)腐蝕主要是吸氧腐蝕

【變式訓(xùn)練11】下列敘述不正確的是（）

A.金屬的電化學(xué)腐蝕比化學(xué)腐蝕更普通B.鋼鐵在干燥空氣里不易被腐蝕

C.用鋁質(zhì)釧釘鉀接鐵板，鋁鉀釘易被腐蝕D.原電池中電子由正極流入負(fù)極

【變式訓(xùn)練12】下列說法正確的是（）

A.鋼鐵因含雜質(zhì)而容易發(fā)生電化學(xué)腐蝕，所以合金都不耐腐蝕

B.原電池反應(yīng)是導(dǎo)致金屬腐蝕的主要原因，故不能用來減緩金屬的腐蝕

C.鋼鐵電化學(xué)腐蝕的兩種類型主要區(qū)別于水膜的pH不同，引起的正極反應(yīng)不同

D.無論哪種類型的腐蝕，其實(shí)質(zhì)都是金屬被氧化

考點(diǎn)七：金屬腐蝕快慢的比較

例7：取6根鐵釘，6支干凈的試管及其他材料，準(zhǔn)備如下圖

試管（2）的試管底，放入硅膠（是一種干燥劑），再放入鐵釘，用棉花團(tuán)堵住試管口，使鐵釘和

干燥空氣接觸。

試管（3）先放入一根鐵釘，趁熱倒入煮沸的蒸儲(chǔ)水（趕出原先溶解在蒸儲(chǔ)水中的空氣）浸沒鐵

釘，再加上一層植物油，使鐵釘不能跟空氣接觸。

試管（4）中放入鐵釘注入食鹽水，使鐵釘和空氣及食鹽水接觸。

試管（5）放入相連的鐵釘和鋅片，注入自來水，浸沒鐵釘和鋅片。

試管（6）放入相連的鐵釘和銅絲，注入自來水浸沒鐵釘和銅絲。

把6支試管放在試管架上，幾天后觀察鐵釘被腐蝕的情況。其中試管內(nèi)的鐵釘未被腐

蝕。從鐵釘被腐蝕的情況可知引起和促進(jìn)鐵釘腐蝕的條件

是O

【變式訓(xùn)練13］如圖各容器中盛有海水，鐵在其中腐蝕時(shí)由快到慢的順序是

A.B.②泡>③>④C.④〉②》③〉①D.③遮>④>①

【變式訓(xùn)練14】下列幾種金屬制品的鍍層損壞后，金屬腐蝕速率最快的是（）