高中化学第四章电化学选修4

电化学

①体验化学能与电能的相互转化的探究过程，理解原电池和电解池工作原

理，能写出电极反应和电池反应方程式。

②了解化学电源的种类及其工作原理。认识化学能和电能相互转化的意义及

课程标准

其重要应用。

③能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究

防腐蚀的方法

1.能说出原电池电解池的构成条件，电极名称与反应类型，会写电极反应

式

2.知道电解规律及pH变化趋势

3.根据电极反应判断金属活泼性

4.根据原电池原理认识几种新型电池的反应原理

课标分解5.有关电解产物的判断和计算

6.原电池、电解原理的应用：铜的精炼、镀铜、氯碱工业反应原理

7.金属腐蚀原理；

8.金属腐蚀快慢的比较；

9.金属的防护

10.金属腐蚀的电极反应方程式的书写

高考命题会继续在上述几个方面进行考查，同时也会出现涉及新能源、

环境保护、工业生产等热点问题。

命题预测

电化学主要考查正极、负极、阳极、阴极的电极方程式的书写、总电极

方程式的书写、电子转移的方向和数目及溶液的酸碱性变化等问题

1.原电池

I-电极的判断：___________________________________________________

负极:发生________反应

原

电电极反应

池

L正极：发生_______反应

能量转换：能转化为—能

一电子由______极流向极

-电子、离子的移向一

_阴离子向—极迁移，阳离子向—极迁移

2.电解池

「电极的连接：阴极和外加电源—极相连；阳极和外加电源—极相连

阳极：发生______反应

电极反应

阴极：发生________反应

能量转换：―能转化为能

电子由—极流向—极，再由—极流向___极

电子、离子的移向

阴离子向—极迁移，阳离子向—极迁移

电极材料：电极做阳极，电极自

身发生氧化反应

影响离子放电

的因素

阳极放电顺序:

阴离子的放电顺序:

3.金属的腐蚀（以钢铁腐蚀为例）

（）腐蚀

［环境］_______________

析

金

氢

腐

属［电极反应】

蚀

的负极：______________________________

腐

蚀正极：______________________________

）腐蚀

4.金属的防护

金

属

的

防

护

牺牲阳极的阴极防护法（原理）

电化学防护

外加电源的阴极防护法（原理）

【知识精要】

一、原电池原理及应用

原电池是一种由转变成能的装置。其本质是将

反应中转移的电子而产生电流

1.原电池的判定

先分析有无外接电源，有外接电源者为池，无外接电源者可能为池；再依据原电池

的形成条件分析判定，主要思路是“三看”：一看电极，两极为导体且活泼性不同；二看溶液，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

(1)由两极的相对活泼性确定：在原电池中，金属为原电池的负极，

___________金属或导电的作原电池的正极。

(2)由电极现象确定：在原电池中某一电极,该电极发生

反应，此为原电池的极；若原电池中某一电极上

,该电极发生反应，此为原电池的—极。

3.原电池原理的应用

(1)利用原电池原理可以制造出各种实用电池，即化学电源，如锌镒干电池、铅蓄电池、锂电

池、新型燃料电池等。

(2)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。

4.原电池电极反应式的书写规律：(各组总结)

例1：Zn-Cu-CuSCU原电池的电极反应式和总反应式

例2：爱迪生蓄电池：Fe+NiO2+2H2OFe(OH)2+Ni(OH)2

负极：___________________________________________________

正极：

例3：纽扣电池：Ag2O+H2O+Zn=Zn(OH)2+2Ag

负极：_____________________________________________

正极：____________________________________________

例4；二次电池一一铅蓄电池

负极：_____________________________________________________

正极：____________________________________________________________

总反应：_________________________________________________________________

例5：一次电池——碱性锌镐干电池

是否还见过其它原电池？写出电极反应式。

了解两个特殊的原电池:

Mg—A1-—NaOH；

Fe一Cu一浓硝酸

5.燃料电池电极反应式的书写注意事项：（各组总结）

例1：氢氧燃料电池

例2：碱性介质甲烷燃料电池

你是否还见过其它燃料电池？写出电极反应式。

二、电解原理及应用

电解池是将—能转化为能的装置，在电解池中，阳极发生反应、阴极发生—反

应，其放电顺序一般为：阳极：__________________________________

_________________________阴极：_______________________________________________

1.电极名称及反应、阴阳离子转移方向.

2.（惰性电极）电解电解质溶液的类型

电解电解质

类型实例电极反应特点pH溶液复原

对象浓度

电NaOH阴：________________

解H2SO4阳：________________

水Na2SO4

电解HC1电解质电离出的阴阳离

电解子分别在两极放电

CuCl2

质

阴极：_____________

放Hz

NaCl阳极：电解质阴离子放

生碱

电

阴极：电解质阳离子放

放

CuS04电

生酸.

阳极：_____________

3.电解原理的应用

(1)电解精炼铜：作阳极，作阴极，作电解质溶液。电极反应式：阳极,

阴极，______________________________

阳极泥中存在等不活泼的贵重金属，极得到纯铜。

(2)电镀铜：作阳极，作阴极，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,

阴极______________________________________「

(3)氯碱工业：阳极,阴极

总反应(反应条件：直流电)

(4)冶炼金属：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。电源的负极使活泼金属的阳离子得电子。如电解冶炼铝：阳极反

应,阴极反应

总反应式为：___________________________________________

［重点提醒］

(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比例式计算。

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。

（2）电化学试题的命题点归纳

①二次电池的充电和放电：放电时原电池，充电时电解池；

②电极名称：原电池的电极名称是正和负极，电解池是阳极和阴极；

③反应类型：负极和阳极发生氧化反应，失电子被氧化，正极和阴极发生还原反应，得电子被

氧化；

④电极反应：负极的反向是阴极，正极的反向是阳极。酸性电池中不能出现OH",碱性电池中

不能出现H*,非溶液电池不会出现和。“一；

⑤溶液和电极附近溶液酸碱性变化：总反应消耗酸（碱），溶液PH增大（减小）。电极反应式

中4（。”一）放电云集0"一（H+）,电极溶液显碱性（酸性）。电极反应消耗（。"-）,酸性

（碱性）减弱，生成4（。“一），酸性（碱性）增强。

⑥浓度复原：消耗什么补充什么，消耗多少补多少

三、金属腐蚀与保护

1.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别

电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀

条件

正极反应

负极反应

总反应方程式

腐蚀作用主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内

2.金属的防护方法:

①改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不

锈钢。

②在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密

氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。

③电化学保护法：外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。

牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极。

3.不同环境中的金属腐蚀快慢顺序：___________________________________________

考点一：考查原电池的基本概念

例1：在盛有稀H2SO’的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（）

A.正极附近的SO7离子浓度逐渐增大B.电子通过导线由铜片流向锌片

C.正极有Oz逸出D.铜片上有H?逸出

【变式训练1】某原电池总反应的离子方程式为：2尸03++/6=37^2+,不能实现该反应的电池

是（）

A.正极为Cu,负极为Fe,电解质为FeCL溶液

B.正极为Cu,负极为Fe,电解质为Fe（N03）3溶液

C.正极为Cu,负极为Zn,电解质为Fez（SOJ3溶液

D.正极为Ag,负极为Fe,电解质为CuSO」溶液

【变式训练2】科学家近来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气

进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为()

+

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

+

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

考点二：电极反应和总反应的书写，常见化学电源

例2:银氢电池是近来开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的保镉电池,保氢电池的

总反应是：H?+2NiO(OH)=2Ni(OH)%根据此反应式判断,下列叙述中正确的是()

A.电池放电时，电池负极周围溶液的PH值不断增大B.电池放电时，银元素被氧化

C.电池充电时,氢元素被还原D.电池放电时,出是负极

【变式训练3】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌锦碱性电池以氢

氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：

Zn(s)+2MnO2(s)+H20(1)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s)下列说法错误的是()

A.电池工作时，锌失去电子

B.电池正极的电极反应式为：2MnO2+H20(l)+2e-=Mn203(s)+201r(aq)

C.电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极

D.外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5gr

【变式训练4】(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。

锌片上发生的电极反应：;

银片上发生的电极反应：=

(2)若该电池中两电极的总质量为60g,工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总

质量为47g,试计算：

①产生氢气的体积(标准状况)；

②通过导线的电量。(已知儿=6.02X1023/moi,电子电荷为1.60义10一19C)

考点三：电解原理（能量转化，电极反应，活泼电极，惰性电极，浓度变化，恢复，PH变化等。）

例3：如图所示，下列叙述正确的是（）

A.Y为阴极，发生还原反应

B.X为正极，发生氧化反应

C.Y与滤纸接触处有氧气生成

D.X与滤纸接触处变红

【变式训练5】三氧化二银（NizOs）可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCL

溶液pH至7.5,加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的CL在弱碱性条件下生成把

二价保氧化为三价银。以下说法正确的是（）

A.可用铁作阳极材料

B.电解过程中阳极附近溶液的pH升高

C.阳极反应方程式为：2cr-2e-=ci2

D.1mol二价保全部转化为三价保时，外电路中通过了1mol电子。

考点四：电解的有关计算（电解液浓度，电解后的PH,两极产物）

例4：某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4,它们的物质的量之比为3：1,用石墨电极电解该

混合液。下列叙述不正确的是

A.阴极自始至终均析出压B.阳极先析出CL,后析出

C.电解最后阶段为电解水D.溶液pH不断增大，最后为7

【变式训练7】在lOOmlH2s与CuSO」的混合液中，用石墨作电极电解一段时间，两极上均收集

到2.24L气体（标准状况），则原溶液中Cu"物质的量浓度为（）

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

+

【变式训练8】蓄电池反应如下：负极：Pb+SO）=PbS04+2e「正极：PbO2+4H+50^+2e=PbS04+2H20,

若用其电解饱和食盐水制Cl2o.05moL则电池内消耗H2s。4至少是

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

考点五：电解的运用(氯碱工业，电解精炼铜，电镀等)

例5：下列描述中，不符合生产实际的是

A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极

B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极

C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂保碳钢网作阴极

D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极

【变式训练101工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示。

(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是

o电解槽中的阳极材料为o

(2)本工艺流程中先后制得Be、CaS04^Mg(0H)2,能否按Bn、Mg(OH)2,CaS04顺序制备？

原因是-,O

(3)澳单质在四氧化碳中的溶解度比在水中大得多，四氧化碳与水不互溶，故可用于萃取浪，但在

上述工艺中却不用四氯化碳，原因是

考点六：金属腐蚀原理

例6.下列关于金属腐蚀的叙述正确的是()

n

A.金属在潮湿情况下的腐蚀实质是M+nH20====M(OH)n+—H2t

2

B.金属的化学腐蚀实质是M-ne」Mn+,电子直接转移给氧化剂

C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行

D.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀

【变式训练11】下列叙述不正确的是（）

A.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普通B.钢铁在干燥空气里不易被腐蚀

C.用铝质钏钉钾接铁板，铝钾钉易被腐蚀D.原电池中电子由正极流入负极

【变式训练12】下列说法正确的是（）

A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀

B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀

C.钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别于水膜的pH不同，引起的正极反应不同

D.无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化

考点七：金属腐蚀快慢的比较

例7：取6根铁钉，6支干净的试管及其他材料，准备如下图

试管（2）的试管底，放入硅胶（是一种干燥剂），再放入铁钉，用棉花团堵住试管口，使铁钉和

干燥空气接触。

试管（3）先放入一根铁钉，趁热倒入煮沸的蒸储水（赶出原先溶解在蒸储水中的空气）浸没铁

钉，再加上一层植物油，使铁钉不能跟空气接触。

试管（4）中放入铁钉注入食盐水，使铁钉和空气及食盐水接触。

试管（5）放入相连的铁钉和锌片，注入自来水，浸没铁钉和锌片。

试管（6）放入相连的铁钉和铜丝，注入自来水浸没铁钉和铜丝。

把6支试管放在试管架上，几天后观察铁钉被腐蚀的情况。其中试管内的铁钉未被腐

蚀。从铁钉被腐蚀的情况可知引起和促进铁钉腐蚀的条件

是O

【变式训练13］如图各容器中盛有海水，铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是

A.B.②泡>③>④C.④〉②》③〉①D.③遮>④>①

【变式训练14】下列几种金属制品的镀层损坏后，金属腐蚀速率最快的是（）