高中化学复习：电化学基础知识

1、电化学基础知识网络构建- 1 -自学感悟1.原电池与电解池的比较原电池电解池（ 1）定义化学能转变成电能的装置电能转变成化学能的装置合适的电极、合适的电解质溶电极、电解质溶液（或熔融的（ 2）形成条件电解质）、外接电源、形成回路液、形成回路（ 3）电极名称负极正极阳极阴极（ 4）反应类型氧化还原氧化还原（ 5）外电路电子流向负极流出、正极流入阳极流出、阴极流入2.电解规律的应用（ 1）采用惰性电极 从 NO3、 H+ 、 Ba2+、 Ag +、 Cl -等离子中，选出适当的离子，组成电解质，对其溶液进行电解：两极分别放出 H 2 和 O2，电解质的化学式是HNO 3、 Ba(NO 3) 2。阴

2、极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式是 AgNO 3 。两极分别放出气体，且体积比为1 1，电解质的化学式是HCl 、 BaCl2。(2)在 50 mL 0.2 mol · L -1 硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解（不考虑水分蒸发）。则：若两极均为铜片，试说明电解过程中浓度不变。- 2 -若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是Zn-2e -=Zn 2+，溶液中 Cu 2+浓度变小。（ 3）如不考虑 H +在阴极上放电，当电路中有0.04 mol 电子通过时，阴极增重1.28 g ，阴极上的电极反应式是2+-Cu+2e =Cu 。考点 1原电池原理及应用原电池是一种由化学能转变

3、成电能的装置。其本质是通过自发进行的氧化还原反应，使反应中电子转移而产生电流。反应中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生。这便形成了带电粒子按一定方向流动的闭合回路。（ 1）原电池的判定先分析有无外接电源：有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看” 。先看电极：两极为导体且活泼性不同；再看溶液：两极插入电解质溶液中；三看回路：形成闭合回路或两极接触。（ 2）原电池正极和负极的确定由两极的相对活泼性确定：在原电池中，相对活泼性较强的金属为原电池的负极，相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。由电极现象确定：通常情况下，在原电

4、池中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，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极。（ 3）原电池原理的应用利用原电池原理可以制造出各种实用电池，即化学电源，如锌锰干电池、铅蓄电池、锂电池、新型燃料电池等。原电池原理可用于解决一些实际问题， 如加快某些化学反应时的速率 （稀硫酸与锌反应时， 常滴入几滴硫酸铜溶液） ；分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。考点 2电解原理及应用电解池是将电能转化为化学能的装置，在电解池中，阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应，其放电顺序一般为：2-阴极：与金属活动顺序表

5、中金属阳离子的氧化顺序一致（ 1）用惰性电极进行溶液中的电解时各种变化情况简析电解对电解电 解类型电极反应特点实例质浓pH质溶液象度复原阴： 2H+-NaOH水增大增大水电解水型+2e =H 2H2SO4水增大减小水阳： 4OH- -4e-=2H 2O+O 2Na 2SO4水增大不变水分解电解电解质电离出的阴阳离子分HCl电解质减小增大氯化氢质型别在两极放电CuCl 2电解质减小氯化铜放 H2生碱阴极： H2O 放 H2 生碱阳极：电解质生成NaCl新电增大氯化氢型电解质阴离子放电和水解质放 O2生酸阴极：电解质阳离子放电阳电解质生成CuSO4新电减小氧化铜型极： H2O 放 O2 生酸和水解

6、质（ 2）电解原理的应用电解精炼铜： 粗铜作阳极， 精铜作阴极， CuSO4 溶液作电解质溶液。 电解时， 发生如下反应： 阳极， Cu-2e-2+，=Cu2+-阴极， Cu+2e =Cu 。阳极泥中存在金、银等不活泼的贵重金属，阴极得到纯铜。- 3 -精铜作阳极，镀件金属作阴极，硫酸铜（或其他可溶性铜盐）溶液作电解质溶液，从理论上讲电镀时电解质溶液组成、浓度和质量不变化。电极反应：阳极，Cu-2e-2+，阴极， Cu2+-=Cu+2e =Cu 。氯碱工业电极反应：-阳极： 2Cl -2e =Cl 2阴极： 2H +2e-=H 2电解2NaOH+H 2 +Cl 2 (反应条件：直流电 )总反应

7、： 2NaCl+2H 2O电解冶炼：电解熔融电解质，可炼得活泼金属。如：K 、Na、Ca、Mg 、Al 等金属可通过电解其熔融的氯化物或氧化物制得。电源的负极是最强的 “还原剂” ，可“强迫”活泼金属的阳离子得电子。如电解冶炼铝： 阳极反应 6O2- -12e-=3O 2电解4Al+3O 2。，阴极反应 4Al 3+12e-=4Al ，总反应式为： 2Al 2O3难点 1 电化学计算的基本方法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等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：（ 1）根据

8、电子守恒法计算：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（ 3）根据关系式计算：借得失电子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。难点 2电极反应式的书写方法规律（ 1）书写方法思路原电池：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作数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极反应式，即得结果。特别需要

9、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。电解池：“书写电解池电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。”（ 2）书写方法步骤以铅蓄电池放电时的反应为例，总反应为Pb+PbO2+2H 2 SO4=2PbSO 4+2H 2O，电极反应式的书写步骤如下：-左边补充 SO422-负极： Pb-2e =PbSO 4Pb+ SO4-2e =PbSO 4正极：PbO2+2e-=P bSO4左边补充 SO422-结合反应式判断氧元素"去向"PbO2+4H+2-PbO2+ S

10、O4+2e =PbSO 4+ SO4+2e =PbSO4+2H 2O。（也可用总反应式减去负极反应式得到正极反应式）诱思·实例点拨【例 1】(2005 上海高考， 10)关于如图 11-2 所示装置的叙述，正确的是（）图 11-2A. 铜是阳极，铜片上有气泡产生- 4 -B. 铜片质量逐渐减少C.电流从锌片经导线流向铜片D.氢离子在铜片表面被还原解析 :由题给图示可知 Zn 为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为 H 2。原电池只分正极、负极，不用阴极、阳极表示，电流与电子流的方向相反。答案 :D讲评 :本题是对电化学知识的考查

11、，所选实 例也是最基本、最常见的 CuZn 原电池，这也体现了“基础承载能力”的考查思想，有利于中学教学从怪题、难题的应试教育向“注重基础，注重能力”的转变。【例 2】 (2005 江苏高考， 14) 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：3Zn+2K 2 FeO4+8H 2O3Zn(OH) 2+2Fe(OH) 3+4KOH下列叙述不正确的是（）A. 放电时负极反应为：Zn-2e -+2OH -=Zn(OH) 2B. 充电时阳极反应为：-2+4H 2OFe(OH) 2-3e +5OH = FeO4C.放电时每转移 3 mol 电

12、子，正极有1 mol K 2FeO4 被氧化D.放电时正极附近溶液的碱性增强解析： 原电池的规律是：负极发生氧化反应，正极发生还原反应，活泼的金属作负极，电解池的规律是：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，因而选项A 、 B 是正确的； C 中放电时每转移3 mol 电子，正极有1 mol K 2 FeO4 被还原，Fe 由 +6 价降到 +3 价，因而选项 C 错误； D 中放电时正极附近有 Fe(OH) 3，溶液的碱性增强。答案： C讲评 :本题考查的是原电池、电解池的原理，电极的判断，电极方程式的书写，同时考查充电、放电时电极上电子转移情况，电极周围溶液酸碱性的变化。解析实用原电池，其主

13、要思路是一般先分析电池中有关元素化合价的变化确定电池的正、负极，然后根据原电池或电解池的原理判断题目所提供的有关问题。【例 3】 用两支惰性电极插入 500 mL AgNO3 溶液中，通电电解。当电解液的pH 从 6.0 变为 3.0 时，（设电解过程中阴极没有 H 2 放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计）电极上析出银的质量最大为（）A.27 mgB.54 mgC.106 mgD.216 mg解析 :首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极：4OH- -2 +2H 2+- ;电解-4e =OO；阴极： 4Ag+4e =4Ag的 总 反 应 为 ： 4AgNO 3+2H 2O=4Ag+O2+4HNO3;由电解的总反应可知，电解过程中生成的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，因此答案选B。答案 :B讲评 :从氧化还原角度分析可得，电解产物中生成酸的电解反应，电解时转移几摩尔电子，生成几摩尔氢离子，电解产物中生