第七单元电化学基础

目录

第20讲原电池原理

第21讲电解原理第七单元电化学基础第七单元电化学基础知识框图第七单元

│知识框图第七单元

│知识框图使用建议第七单元

│使用建议►内容特点

1．原电池与电解池的知识理论性、规律性较强，并且概念较多，容易混淆，需要在加强理解的基础上准确记忆概念的定义和实例。2．新型燃料电池、熔融盐电池、二次电池的原理，电极反应式和总反应式的书写都是高考中常常涉及的知识，是重点也是难点。金属的析氢腐蚀和吸氧腐蚀的电极反应第七单元

│使用建议式的书写或正误判断是常见的命题采分点，要注意从原理上去分析掌握，并了解金属保护的方法。3．电解池的工作原理、电解的规律、电解的应用(包括氯碱工业、铜的精炼、电镀、电冶金)等知识点较多，经常与氧化还原反应、热化学方程式、元素化合物知识、化学计算等多个知识领域联合命题。第七单元

│使用建议►编写思路1．本单元中，易混淆的知识点很多。在本单元的内容编排时，首先是将原电池、电解池的原理进行了对比分析，以使知识系统化、网络化。2．常见的化学电源的题目命题主要落脚点放在正负极材料、电极反应式的书写、总反应式的书写上。而对于金属的腐蚀与防护主要是放在了原电池的构成水膜的性质以及正极反应式的不同上。第七单元

│使用建议3．在电解池的编制中，重点对电解的原理与应用、电化学的解题思路等进行了比较、分析与归纳，特别重视规律的总结和方法的归纳，体现理论内容的系统性、逻辑性。4．本单元最后设置了一套滚动卷，滚动范围是六、七单元。第七单元

│使用建议►教学建议1．电化学部分复习时要注意“四池”(原电池、电解池、电镀池、电解精炼池)的对比，抓住概念的定义、原理与本质来加以分析和理解，从知识本源上去掌握。2．在教学中，建议以阳离子和阴离子的放电顺序为线索，强化对电极上放电微粒分析的训练。3．常见的化学电源，要掌握电极反应式与总反应式的书写。第七单元

│使用建议4．要从电极名称的判断、电极材料的性质、离子的放电顺序等方面去复习电解池，利用电子守恒法解决相关的计算问题。5．注意这部分内容以社会热点，例如能源危机问题、自然资源合理开发利用以及科技前沿动态为背景，以身边的生活经验为情境命题是一个明显的动向，也是近几年高考命题的重点，需要特别注意。第七单元

│使用建议►课时安排本单元共2讲，建议8课时完成，5课时用于在课堂上互动式完成20～21讲，3课时进行单元测试、滚动卷测试及讲评。第20讲

│原电池原理第20讲原电池原理考纲导学第20讲

│考纲导学考纲要求命题预测

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。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。

1.原电池的工作原理。运用原电池工作原理书写电极方程式或正误判断，以及金属腐蚀的类型判断与防护是近几年高考的重点，常以选择或填空的形式进行考查，难度中等。

2.对新型化学电源的考查。近年来这一考点成为高考命题的必考点和区分点，通常是以新型(燃料电池、固体熔融电解质等)电池，对其工作原理分析及电极方程式的书写为主，难度较大。要点探究►探究点一原电池的工作原理

第20讲

│要点探究

【知识梳理】

一、碳、硅比较1．原电池把__________转化为________的装置。2．形成条件(1)两个电极由两种______________不同的金属或由__________________的材料(非金属或某些氧化物等)组成。(2)电解质溶液。(3)形成闭合回路。化学能电能金属活动性金属和其他导电第20讲

│要点探究3．原电池的两极负极：活泼性______的金属，发生________反应。正极：活泼性______的金属或导体，发生________反应。4．电极反应式的书写和电子移动方向(如图20－1)强氧化弱还原第20讲

│要点探究(1)电极反应式的书写负极：________，电极反应式：___________________。正极：________，电极反应式：___________________。电池反应：___________________________________________。(2)电子移动方向电子由________释放，经__________沿导线流入________，电解质溶液中的__________移向正极，在其表面得电子被________，形成一个闭合回路。Zn片Cu片Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

负极外电路正极阳离子还原第20讲

│要点探究【要点深化】1．原电池原理图解

第20讲

│要点探究2．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第20讲

│要点探究第20讲

│要点探究第20讲

│要点探究第20讲

│要点探究

例1

[2010·广东卷]铜锌原电池(如图20－4)工作时，下列叙述正确的是(

)

【典例精析】BCA．正极反应为Zn－2e－===Zn2＋B．电池反应为Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋CuC．在外电路中，电子从负极流向正极D．盐桥中的K＋移向ZnSO4溶液第20讲

│要点探究第20讲

│要点探究变式题

[2010·宁夏卷]根据图20－5可判断出下列离子方程式中错误的是(

)

A第20讲

│要点探究►探究点二化学电源第20讲

│要点探究

【知识梳理】

1．一次电池碱性锌—锰干电池电池反应：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2负极：________，正极：________，电解质：KOH。负极反应：______________________________________。正极反应：______________________________________。ZnMnO2Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2第20讲

│要点探究第20讲

│要点探究3．燃料电池(1)燃料电池与前几种电池的差别：①氧化剂与还原剂在工作时

；②反应产物

；③能量转化率高(超过80%)，普通的只有30%，有利于节约能源。(2)氢氧燃料电池①酸性电解质负极：

；正极：

；总反应：

。不断补充不断排出

第20讲

│要点探究②碱性电解质负极：

；正极：

；总反应：

。第20讲

│要点探究

【要点深化】1．二次电池和燃料电池的几个注意事项(1)可充电电池(二次电池)充电时，电池正极接电源正极，电池负极接电源负极。(2)可充电电池(二次电池)放电时负极发生氧化反应，充电时该极(阴极)发生还原反应；放电时正极发生还原反应，充电时该极(阳极)发生氧化反应。(3)燃料电池的负极为通入燃料的一极，正极为通入助燃剂的一极(一般为氧气)，电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。第20讲

│要点探究2．新型电池的分析思路以新型电池的研制开发为素材对原电池原理的考查是高考命题的热点题型，涉及的主要问题有：(1)正、负极的判断：发生失电子反应的电极是负极，发生得电子反应的电极是正极。(2)电子的流向和电解质溶液中离子的流向：电流方向：“外电路：从正极流向负极；电源内电路：从负极流向正极。”原电池装置中，外电路电子流向与电流相反，从负极流向正极；电源内电路即电解质溶液，阳离子流向与电流相同，流向正极，阴离子流向与电流方向相反，流向负极。第20讲

│要点探究第20讲

│要点探究

例2

[2010·浙江卷]Li­Al/FeS电池是一种正在开发的车载电池，该电池中正极的电极反应式为：2Li＋＋FeS＋2e－===Li2S＋Fe。有关该电池的下列说法中，正确的是(

)【典例精析】B第20讲

│要点探究

B由给出的正极反应知负极反应式为Li－e－===Li＋，C项错。A项，Li为0价，错。B项，将两电极反应叠加可得总反应，正确。D项，将原电池负极反应颠倒即可得阴极反应式，故错。第20讲

│要点探究

[点评]新型电池以其命题背景或情景新颖为特点，往往具有时代感，给人以全新的感觉，但无论如何命题，其考查点都落脚于原电池原理上，该类试题难度不会很大。因此，解决该类试题时，首先不要被其陌生的方程式或情景吓倒，其次，要认真分析题意，找出有用的信息。本题容易忽视总反应方程式而错选C。燃料电池也是高考中常见的新试题背景，分析时要注意燃料一定在负极发生氧化反应，还要注意电极方程式的书写与介质的关系。请看下面的变式题。第20讲

│要点探究变式题

乙醇燃料电池中采用磺酸类质子溶剂，电池总反应为C2H5OH＋3O2＝2CO2＋3H2O，下列说法错误的是(

)A．电池工作时，质子向电池的正极迁移B．电池工作时，电流由b极沿导体流向a极C．a为负极，电极反应式是C2H5OH+3H2O+12e-=2CO2+12H+D．b为正极，电极反应式是4H++O2+4e-=2H2OC第20讲

│要点探究►探究点三金属的腐蚀与防护第20讲

│要点探究

【知识梳理】

1．金属腐蚀(1)定义：金属与周围的气体(或液体)发生

反应而引起损耗的现象。(2)本质：金属原子

而被氧化(3)氧化还原失电子化学腐蚀电化学腐蚀第20讲

│要点探究牺牲阳极保护法2．金属的防护方法(1)加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。(2)电化学防护①

——原电池原理。

(阴极)：被保护的金属设备。

(阳极)：比被保护的金属活泼的金属。②

——电解原理。

：被保护的金属设备。

：惰性电极。正极

负极外加电流阴极保护法

阴极阳极第20讲

│要点探究水泥玻璃条件金属在较强的酸性溶液中

金属在中性或酸性很弱的溶液中

电极反应负极(Fe)：Fe－2e－＝Fe2＋正极(C)：2H＋＋2e－＝H2↑

负极(Fe)：2Fe－4e－＝2Fe2＋正极(C)：2H2O＋O2＋4e－＝4OH－

发生情况相对较少腐蚀速率一般较快

非常普遍腐蚀速率一般较慢联系两种腐蚀常相继发生，吸氧腐蚀为主

1．析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较【要点深化】第20讲

│要点探究2.金属腐蚀的快慢顺序一般来说可用下列原则进行判断：(1)电解原理引起的腐蚀(金属作阳极)>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀。(2)对同一金属来说：强电解质溶液中的腐蚀>弱电解质溶液中的腐蚀>非电解质溶液中的腐蚀。(3)对同一电解质溶液来说：一般浓度越大，金属的腐蚀越快。第20讲

│要点探究

例3

[2010·上海卷]铁是用途最广的金属材料之一。为探究铁的化学性质，某同学将盛有生铁屑的试管塞上蓬松的棉花，然后倒置在水中(如图20－7所示)。数天后，他观察到的现象是(

)

A．铁屑不生锈，试管内液面上升B．铁屑不生锈，试管内液面高度不变C．铁屑生锈，试管内液面上升D．铁屑生锈，试管内液面高度不变【典例精析】图20－7C第20讲

│要点探究C在潮湿的空气中，铁容易生锈，并且发生的是吸氧腐蚀，导致试管内压强减小，液面上升。[点评]有关金属腐蚀的常见考查为金属腐蚀的类型、电极反应以及金属电化学腐蚀的后续反应等。钢铁发生电化学腐蚀的类型与其表面水膜的酸碱性有关，下面的变式题对此进行了较为详细的考查。第20讲

│要点探究变式题

如图20－8所示装置中，小试管内为红墨水，具支试管内盛有pH＝4的雨水和生铁片。观察：开始导管内液面下降，一段时间后导管内液面回升，略高于小试管液面。以下有关解释合理的是(

)C第20讲

│要点探究C该雨水酸性较强，开始时，发生的是析氢腐蚀，故导管内液面下降，后来发生的是吸氧腐蚀，故导管内液面又升高；无论析氢腐蚀还是吸氧腐蚀，生铁片中的碳都做原电池的正极，故A、B错误，C正确；具支试管中开始时发生析氢腐蚀，消耗氢离子，pH增大，后来发生吸氧腐蚀，产生OH－，pH继续增大，D项错误。

第21讲

│电解原理第21讲电解原理考纲导学第21讲

│考纲导学考纲要求命题预测

了解电解池的工作原理。能写出电极反应。1.电解原理。近年来，该考点通常以选择题形式考查，重点考查该部分基础知识，难度中等。2.电解原理的应用。该命题点一般是在非选择题中出现，结合元素化合物知识或基本理论，难度较大。要点探究►探究点一氯气的性质第21讲

│要点探究

【知识梳理】1．电解：电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳两极引起______________反应的过程。正确理解电解的概念应注意以下三点：①电解质溶液导电的过程就是________的过程；②电解是非自发地将________能转化为________能；③电流是________流电。氧化还原电解电化学直第21讲

│要点探究2．电解池：把电能转化为化学能的装置。(1)电解池的构成条件(见图21－1)：①外加直流电源；②与电源相连的两个电极；③电解质溶液或熔化的电解质。(2)电极名称和电极材料①电极名称阳极：接电源正极的为阳极，发生________反应；阴极：接电源负极的为阴极，发生________反应。②电极材料惰性电极：C、Pt、Au等，仅导电，不参与反应；活性电极：Fe、Cu、Ag等，既可以导电，又可以参与电极反应。图21－1氧化还原第21讲

│要点探究【要点深化】1．电解原理图解第21讲

│要点探究2．离子放电顺序(1)阳极：①活性材料作电极时：金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。②惰性材料作电极(Pt、Au、石墨等)时：溶液中阴离子的放电顺序(由易到难)是：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子。(2)阴极：无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应，发生反应的是溶液中的阳离子。阳离子在阴极上的放电顺序是：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋。第21讲

│要点探究第21讲

│要点探究第21讲

│要点探究

例1

[2010·全国卷Ⅱ]图21－3是一个用铂丝作电极，电解稀的MgSO4溶液的装置，电解液中加有中性红指示剂，此时溶液呈红色。(指示剂的pH变色范围：6.8～8.0，酸色——红色，碱色——黄色)回答下列问题：【典例精析】(1)下列关于电解过程中电极附近溶液颜色变化的叙述正确的是________(填编号)；①A管溶液由红变黄②B管溶液由红变黄③A管溶液不变色④B管溶液不变色①④第21讲

│要点探究

(2)写出A管中发生反应的反应式：_____________________________________________

_________________________________；(3)写出B管中发生反应的反应式：

________________________________________________________________________________；(4)检验a管中气体的方法是______________________________________________

_________________________；

用拇指按住管口，取出试管，靠近火焰，放开拇指，有爆鸣声，管口有蓝色火焰第21讲

│要点探究

(5)检验b管中气体的方法是_______________________________________________________________________________

；

用拇指按住管口，取出试管，放开拇指，将带有火星的木条伸入试管内会复燃

(6)电解一段时间后，切断电源，将电解液倒入烧杯内，观察到的现象是_____________________________________________；

溶液呈红色，白色沉淀溶解(或大部分溶解)第21讲

│要点探究第21讲

│要点探究[点评]有关电解的试题关键是弄清电解的原理：阴、阳两极及两极发生的反应。本题容易忽视阴极反应的后续反应，即生成的氢氧根离子与原溶液中的镁离子生成沉淀。下面的变式题则对电解原理及应用做了较全面的考查。第21讲

│要点探究变式题

下列叙述错误的是(

)A.钢铁表面发生吸氧腐蚀时，钢铁表面水膜的pH增大B.电解精炼铜时，同一时间内阳极溶解的铜的质量比阴极析出的铜的质量少C.在镀件上电镀锌，用锌作阳极D.工作时，在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子过程D第21讲

│要点探究►探究点二电解规律第21讲

│要点探究

【知识梳理】

项目物质类别代表物被电解物质阴极产物阳极产物电解方程式浓度变化pH溶液复原加入物质电解类型含氧酸H2SO4H2O电解水型可溶性碱NaOHH2O活泼金属含氧酸盐Na2SO4H2O不变无氧酸HClHCl电解自身型不活泼金属无氧酸盐CuCl2CuCl2活泼金属无氧酸盐NaClNaClH2ONaCl浓度减小，有NaOH生成放氢生碱型不活泼金属含氧酸盐CuSO4CuSO4H2OCuSO4浓度减小，有H2SO4生成放氧生酸型增大降抵增大升高增大H2O减小升高减小升高升高降低CuO第21讲

│要点探究

【要点深化】离子的放电顺序与电解规律的关系如果金属做阳极(除金、铂外)，金属优先失去电子形成对应的金属阳离子进入溶液，电解质溶液中的阴离子不失电子。如果阳极为惰性电极，则两极按照下列顺序放电：实验室制取、收集纯净干燥Cl2的装置如下第21讲

│要点探究离子区域电解类型溶液酸碱性变化规律实例Ⅰ与Ⅲ区电解质本身被电解溶液变稀，酸碱性变化根据具体溶质而定CuCl2、HClⅠ与Ⅳ区电解质和水被电解碱性增强NaClⅡ与Ⅲ区电解质和水被电解酸性增强CuSO4、AgNO3Ⅱ与Ⅳ区电解水型溶液被浓缩，酸碱性变化根据具体溶质而变Na2SO4、H2SO4、NaOH第21讲

│要点探究【典例精析】

例2

在如图21－4所示的装置中，电极均为石墨电极，通电一段时间后，发现a电极附近溶液呈红色，甲、乙两池中溶液的pH均减小，而①和④两极电极产物的物质的量之比为1︰2，则下表中各组物质的水溶液符合上述条件的是(

)图21－4C第21讲

│要点探究ABCD甲KOHH2SO4CuSO4NaNO3乙CuSO4AgNO3HNO3HCl第21讲

│要点探究[点评]电解池串联时，各个电极上通过的电子数相等，这是该类试题的突破口之一。此外，根据某极的现象推断各个电极的类型是这类试题的切入点。本题集电源电极的判断、电解产物的判断及有关计算为一体，具有一定的综合性，但只要熟悉电解的规律便能迅速解题。下面的变式题则需要对离子的放电规律较为熟悉才能正确解答。第21讲

│要点探究变式题

将0.3molNaCl和0.1molH2SO4溶于一定量的水中配成溶液，用石墨作电极电解该溶液时，根据电极产物，可分为三个阶段，下列说法正确的是(

)①阴极始终只析出H2②第一阶段相当于电解NaCl溶液③第一阶段相当于电解HCl溶液④第二阶段相当于电解NaCl溶液⑤第二阶段相当于电解HCl溶液⑥第三阶段相当于电解Na2SO4溶液A．①③④⑥B．①②④C．①②④⑥D．②④⑤⑥A第21讲

│要点探究►探究点三电解原理的应用第21讲

│ 要点探究

【知识梳理】

电解食盐水电解NaCl(熔融)电镀锌电解精炼铜装置示意图略阴极反应Zn2＋＋2e－＝Zn

__________________(精铜)

阳极反应

__________________(粗铜)

电解总反应2NaCl______________无无说明

(1)阴极室与阳极室应用隔膜分开

(2)食盐水需经净化，除去Mg2＋、Ca2＋、SO等离子电解法冶炼金属常见的有：Na、Mg、Al，用的分别是熔融NaCl、熔融MgCl2、熔融Al2O3

(1)________必须作阴极

(2)____________作阳极

(3)用含______________的溶液作电镀液

(1)________作阳极，溶解下来

(2)________作阴极

(3)电解质溶液常用______________第21讲

│要点探究【