2023年高中化学选修知识点总结电化学基础

第四章电化学基础

一、原电池

课标规定

1、掌握原电池的工作原理

2、纯熟书写电极反映式和电池反映方程式

要点精讲

1、原电池的工作原理

(1)原电池概念：化学能转化为电能的装置，叫做原电池。

若化学反映的过程中有电子转移，我们就可以把这个过程中的电子转移设计成定向的

移动，即形成电流。只有氧化还原反映中的能量变化才干被转叱成电能；非氧化还原反映

的能量变化不能设计成电池的形式被人类运用，但可以以光能、热能等其他形式的能量被

人类应用。

(2)原电池装置的构成

①有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电吸。

②电极材料均插入电解质溶液中。

③两极相连形成闭合电路。

(3)原电池的工作原理

原电池是将•个能自发进行的氧化还原反映的氧化反映和还原反映分别在原电池的负

极和正极上发生，从而在外电路中产生电流。负极发生氧化反映，正极发生还原反映，简

易记法：负失氧，正得还。

2、原电池原理的应用

(1)依据原电池原理比较金属活动性强弱

①电子由负极流向正极，由活泼金属流向不活泼金属，而电流方向是由正极流向负

极，两者是相反的。

②在原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反映：不活泼金属作正极，发生还原反

映。

③原电池的正极通常有气体生成，或质量增长：负极通常不断溶解，质量减少。

(2)原电池中离子移动的方向

①构成原电池后，原电池溶液中的阳离子向原电池的止极移动，溶液中的阴离子向原

电池的负极移动；

②原电池的外电路电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。

注：外电路:电子由负极流向正极,电流由正极流向负极;

内电路:阳离子移向正极,阴离子移向负极。

3、原电池正、负极的判断方法：

（1）由组成原电池的两极材料判断

一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

（2）根据电流方向或电子流动方向判断。

电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。

（3）根据原电池里电解质溶液内离子的流动方向判断

在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。

（4）根据原电池两极发生的变化来判断

原电池的负极失电子发生.氧化反映，其正极得电子发生.还原反映。

（5）根据电极质量增重或减少来判断。

工作后，电极质量增长，说明溶液中的阳离子在电极（正吸）放电，电极活动性弱；

反之，电极质量减小，说明电极金属溶解，电极为负极，活动性强。

（6）根据有无气泡冒出判断

电极上有气泡冒出，是由于发生了析出出的电极反映，说明电极为正极，活动性弱。

本节知识树

原电池中发生了氧化还原反映，把化学能转化成了电能。

（两个电极

装置构成电解质溶液

［闭合电路

原电池.正极:还原反应

电极反应

负极：氧化反应

工作原理

外电路：电子由负极流向正极

电解质溶液：阳离子移向正极

二、化学电源

课标规定

1、了解常见电池的种类

2、掌握常见电池的工作原理

要点精讲

1、一次电池

(1)普通锌钵电池

锌镒电池是最早使用的干电池。锌钵电池的电极分别是锌(负极)和碳棒(正极)，

内部填充的是糊状的MnCh和NH,CI。电池的两极发生的反映是：

负极(锌外壳):Zn-2e-=Z/

正极(碳棒)：2MnO,+2NII；+2e'^2Mn()()H+2NH3

总的电池反应：2Mn()2+Zn+2NH4C1^=2Mn()()H+Zn

(NH3)2C12

(2)碱性锌铉电池

用KOH电解质溶液代替NH4CI作甩解质时，无论是电解质还是结构上都有较大变化，

电池的比能量和放电电流都能得到显著的提高。它的电极反映如下：

正极反应：2Mn()2+2Hj()+2e-=2Mn()OH+20H-

负极反应：Zn-2e'+2()H-^Zn(OH)2

总的电池反应：Zn+2Mn(),+2H2O=2Mn()()H+Zn

(OH)2

(3)银锌电池一纽扣电池

该电池使用寿命较长，广泛用于电子表和电子计算机。其电极分别为Ag2。和Zn,电

解质为KOH溶液。其电极反唳式为：

-

负极：Zn+2OH--2e==Zn()+H20

正极：Ag2。+见0+2e'=2Ag+20H-

总、反应式：Zn+Ag2()ZnO+2Ag

(4)高能电池一一锂电池

该电池是20世纪70年代研制出的一种岛能电池。由于锂的相对原子质量很小，所以

比容量(单位质量电极材料所能转换的电量)特别大，使用寿命长。

如作心脏起搏器的钾.碘电池的电极反映式为：

负极：2Li-2e-^^2Li+

正极“2+2e-^=2「

总反应式：2Li+12----------2LiI

2、二次电池

原理：充电电池在放电时进行的氧化还原反映在充电时又逆向进行，生成物重新转化

为反映物，使充电放电可在一定期期内循环进行。

铅蓄电池

构成：该电池以Pb和Pb5作电极材料，硫酸作电解质溶液。

总反应式：1小♦PbO.♦2H2S＜）4=2H»S（＞4

放电时二氧化铅电极上发生还原反映，铅电极上发生氧化反映。充电时二氧化铅电极

上发生氧化反映，铅电极上发生还原反映。

3、氢氧燃料电池

（1）氢氧燃料电池的构造

在氢氧燃料电池中，电解质溶液为KOH溶液。石墨为电极，H,和0,或空气）源源不

断地通到电极上。

（2）氢氧燃料电池的优点是产物只有水，不产生污染物。

本节知识树

根据原电池的工作原理，设计了各种用途的原电池产品。需要了解常见电池的基本构

造、工作原理、性能和使用范围。

（普通电池（锌镒电池）

一次电池］碱性锌镒电池

［锌银纽扣电池

铅蓄电池

化学电源I

二次电池银镉电池

锂电池

燃料电池1氢氧燃料电池

［（甲烷燃料电池

三、电解池

课标规定

1、掌握电解池的工作原理

2、nJ以对的竹写电极反映式和电解池反映方程式

3、了解电解池、精炼池、电镀池的原理

要点精讲

1、电解原理

（1）电解的含义：使电流通过电解质溶液（或熔化的电解质）而在阴、阳两极引起

氧化还原反映的过程叫做电解，这种把电能转变成化学能的装置叫做电解池。

（2）构成电解池的条件

①直流电源。

②两个电极。其中与电源的正极相连的电极叫做阳极，与电源的负极相连的电极叫做

阴极。

③电解质溶液或熔融态电解质用石墨、金、箱等制作的电极叫做惰性电极，由于它们

在一般的通电条件下不发生化学反映。用还原性较强的材料制作的电极叫做活性电极，它

们作电解池的阳极时，先于其他物质发生氧化反映。

（3）阴、阳极的判断及反映原理

与电源的正极相连的电极为阳极。阳极假如是活泼的金属电极，则金属失去电子生成

金属阳离子；阳极假如不能失去电子，则需要溶液中能失去电子（即具有还原性）的离子

在阳极表面失去电子，发生氧化反映。

与电源的负极相连的电极为阴极。阴极假如是具有氧化性的物质，则阴极自身得到电

子，发生还原反映，生成还原产物；阴极假如不能得到电子，则溶液中的离子在阴极表面

得电

子，发生还原反映（如下图所示）

与电源正极相连

「阳极？/不B_B（电极产物）

氧化反应

一阴极愣一A（电极产物）

一」原反7应^一

t电解

与电源负极相连

2、电解原理的应用

（1）电解饱和食盐水以制备烧碱、氯气和氢气

①电解饱和食盐水的反映原理

电解

总反应:2NaCl+2H?（）=2NaOH+H2t+Cl2T

一赢一而极

②离子互换膜法电解制烧碱的重要生产流程

电解槽

（2）电镀

①电镀的含义；电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过

程。

②电镀的目的：电镀的目的重要是使金属增强抗腐蚀能力、增长美观和表面硬度。

③电镀特点：“一多、一少、一不变”。一多指阴极上有镀层金属沉积，一少指阳极

上有镀层金属溶解，一不变指电解液浓度不变。

（3）电镀的应用——铜的电解精炼

①电解法精炼铜的装置

②电解法精炼铜的化学原理

电解精炼是一种特殊的电解池。电解精炼中的两个电极都是同种金属单质，阳极是纯

度较低的金属单质，阴极是纯度较高的金属单质。

（3）电冶金

原理：化合态的金属阳离子，在直流电的作用下，得到电子，变成金属单质。

本节知识树

化学能与电能可以互相转化。电能转化为化学能的反映为电解反映，实现电能转化成

化学能的装置叫电解池。

概念:使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化

还原反应的过程

（与电源相连的两电极

形成条件［电解质溶液

形成闭合同路

电解池原理，/阳极：与电源正极相连

电极材料:活泼电极或情性电极

‘阴极，与电源负极相连

电

I电极材料:活泼电极或惰性电极

解.

池f氯碱T.业:电能饱和食盐水制取烧碱、氯气、氢气

（阳极:镀层金属

电解电镀］阴极:镀件

池原电镀液：含镀层金属离子的盐溶液

理应（阳极:田铜

用精炼铜阴极:纯铜

I电解液:可溶性铜盐

电冶金：电解熔融盐制取活泼金属（钾、钠、镁、铝等）

原电池与电解池比较

电极池原电池

阴极（与阳极（与负极（电正极（电子

电极名称电源负极电源正极子流出的流入的电

相连接）相连接）电极）极）

电极反应

（氧化、还还原反应氧化反应氧化反应还原反应

原）

能量转变电能转变为化学能化学能转变为电能

反应进行是

自发的还是不自发自发

不自发的

四、金属的电化学腐蚀与防护

课标规定

①可以解释金属电化学腐蚀的因素

②了解金属腐蚀的危害

③掌握金属腐蚀的防护措施

要点精讲

1、金属的腐蚀

（1）定义：金属的腐蚀是指金属与周边的气体或液体物质发生氧化还原反映而引起

损耗的现象。

（2）分类：由于金属接触的介质不同，发生腐蚀的情况也不同，一般可分为化学腐蚀

和电化学腐蚀。

①化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生反映而引起的腐蚀叫做化学腐蚀。化学腐

蚀过程中发生的化学反映是普通的氧化还原反映，而不是原电池反映，无电流产生。

②电化学腐蚀：不纯的金属与电解质溶液接触时，会发生原电池反映。比较活泼的金

属失去电子而被氧化，这种腐蚀叫做电化学腐蚀。

（3）电化学腐蚀

电化学腐蚀，事实上是由大量的微小的电池构成微电池群自发放电的结果。

①析氢腐蚀

钢铁在黝湿的空气中表面会形成一薄层水膜，在钢铁衣面形成了一层电解质溶液的薄

膜，与钢铁里的铁和少量的碳恰好形成了原电池。这无数个微小的原电池遍布钢铁表面，

在这些原电池里，铁是负极，碳是止极。若电解质溶液酸性较强则发生析氢腐蚀。

电极反应如下：

负极（Ee）：Fe-2e-=Fe2*（氧化反应）

正极（C）：2H，+2e・=H2f（还原反应）

总反应式:Fe+2I「=Fe2*+H2T

②吸氧腐蚀

金属表面酸性较弱或呈中性时，溶解在溶液中的氧气与水结合，生成0H,消耗了氧

气，从而使得溶液不断吸取空气中的氧气而发生吸氧腐蚀。

2、金属的防护

金属防护的目的就是防止金属的腐蚀。金属的防护要解决的重要问题就是使金属不被

氧化。

（1）牺牲阳极的阴极保护法

将被保护的金属与更活泼的金属连接，构成原电池，使活泼金属作阳极被氧化，被保

护的金属作阴极。

（2）外加电源的阴极保护法

运用外加直流电，负极接在被保护金属上成为阴极，正极接其他金属。

（3）非电化学防护法

①非金属保护层②金属保护层③金属的钝化

3、判断金属活动性强弱的规律

（1）金属与水或酸的反映越剧烈，该金属越活泼。

（2）金属相应的最高价氧化物的水化物的碱性越强，该金属越活泼。

（3）一种金属能从另一种金属的盐溶液中将其置换出来，则该金属比另一种金属更活

泼。

（4）两金属构成原电池时，作负极的金属比作止极的金属更活泼。

（5）在电解的过程中，一般地先得到电子的金属阳离子相应的金属单质的活泼性比后

得到电子的金属阳离子相应的金属单质的活泼性弱。

本节知识树

在褐东金属腐蚀的严重性和危害性的基础上，分析发生金属腐蚀的因素，探讨防止金

属腐蚀的思绪和方法。

（化学腐蚀

金属的腐馋电化学腐蚀!析氢腐蚀

金♦的Ii吸氯腐蚀

属慢就，直接隔离厂防护衣”

防护牺牲阳段的阴极保护法

金属的防护电1化学防1护法｛外加电流的阳极保护法

»改变物质的内部结构

本章知识网络

原现，的极分别发工VC化还J克反应产生电回

d两个活泼件不回的电极I

彳杉成条（牛卜电解近溶液（叮电微发生乳化还原反而1

q杉成闭会网路（或花溶液中接触）|

I!■池

化学傩卜胃电液今屉电化学胸衣及防护］

I电的池I,___M次电池

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-----'U化学也源I-------------二次电池

燃料电池

~~|原理：电流作用匕网极分别发生班化还附:反，工］

H寸也源相连的两个电极（怡件、金牌7］

1杉成条仪b-T电解质溶液（或烁化的电解，五）|

T氟心I一业（电解饱和自正而

7应川|~T电做I

T电解稻炼（精炼铜）I

-I冶金।业I

金属冶炼方法总结

方法名称主要化学反应原理（举例）主要特点

-

FeO+3C0空如e+3C0,炼得的金属为合金.

co作23

生产成本较低,金属

还原剂CuO+CO高温Cu+CO,