電化學(xué)原理及應(yīng)用

考點(diǎn)一：原電池

1.原電池的基本概念

(1)原電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。

(2)原電池的電極

負(fù)極：電子流出一一活動(dòng)性較強(qiáng)一一發(fā)生氧化反應(yīng)

正極：電子流入一一活動(dòng)性較弱一一發(fā)生還原反應(yīng)

(3)形成原電池的基木條件

①能發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

②具有活動(dòng)性不同的兩個(gè)電極(金屬和金屬或金屬與非金屬)。

③形成閉合回路或在溶液中相互接觸.

2.原電池的工作原理

ZnSC)4溶液

C11SO4溶液

鹽橋：在U形管中裝滿含飽和KCI溶液的瓊脂。

2+

左邊燒杯中鋅片上的Zn原子失去電子被氧化為Zn進(jìn)入溶液，電子通過(guò)導(dǎo)線流向銅片；右邊燒杯中

2+2+

溶液里的Cu從通篇上得到電子被還原為Cu,左邊燒杯中Zn轉(zhuǎn)化為Zn使溶液正電性增強(qiáng)，右邊燒杯

中轉(zhuǎn)化為Cu使溶液負(fù)電性增強(qiáng)，鹽橋中的C「會(huì)移向ZnS%溶液，K,會(huì)移向CUSO4溶液，使Z11SO4溶

液和CUSO4溶液保持中性。上圖所示的裝置就是一個(gè)電荷定向流動(dòng)的閉合回路，電荷定向流動(dòng)形成電流。

該裝置將加、Cu21的化學(xué)能通過(guò)氧化還原反應(yīng)轉(zhuǎn)換成了電能。

電極名稱(chēng)負(fù)極正極

電極材料ZnCu

電極反應(yīng)-2+

Zn-2e=ZnCu24+2e=Cu

反應(yīng)類(lèi)型氧化反應(yīng)還原反應(yīng)

電子流向由負(fù)極沿導(dǎo)線流向正極

電池反應(yīng)

Zn+CuSOqM^u+ZnSO_1___化學(xué)方程式

式

2+2+

Zn+Cu=Zn+Cu——離子方程式

注意：

(1)一般條件下，較活潑的金屬材料作負(fù)極，失去業(yè)子，電子經(jīng)外電路流向正極，再通過(guò)溶液中的離

子形成的內(nèi)電路構(gòu)成環(huán)路。①在原電池中，電極可能與電解質(zhì)反應(yīng)，也可能不與電解質(zhì)反應(yīng)；不發(fā)生反應(yīng)

的可以看做金屬發(fā)生吸氧腐蝕。②閉合回路的形成也有多種方式，可以是導(dǎo)線連接兩個(gè)電極，也可以是兩

個(gè)電極接觸c

(2)在原也池中，電流的流動(dòng)方向與電子流動(dòng)方向相反。

(3)原電池的判定：一看有無(wú)外接電源，若有外接電源則為電解池，若無(wú)外接電源則可能為原電池；

二看電極是否用導(dǎo)線相連并與電解質(zhì)溶液形成閉合回路；三看電極與電解質(zhì)溶液是否能發(fā)生自發(fā)的氧化還

原反應(yīng)。

3.原電池的表示

(-)Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu(+)

考點(diǎn)二：常見(jiàn)的化學(xué)電池

1.干電池

普通鋅鎰電池堿性鋅鋅電池

裝置

■III

電極

負(fù)極：Zn-2e-=Zn2'多極.Zn+20H-2e=Zn(0H)2

反應(yīng)

正極2NH；+2Mn()2+2c=2NH2+Mn^Os+H20

正極2MnO2+2H2。+2e=2Mn00H

總反應(yīng)：+20H

4.2+總反應(yīng)：Zn+2MnO4-2HO=

Zn+2NH；+2MnO2=Zn+2NH3+Mn2O3+H2022

2Mn00H+Zn(0II)2

特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：制作簡(jiǎn)單，價(jià)格便宜優(yōu)點(diǎn)：克服了普通鋅缽電池的缺點(diǎn)，單位

缺點(diǎn)：新電池會(huì)發(fā)生自動(dòng)放電，使存放時(shí)間縮短，放質(zhì)后所輸出的電能多且存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)，適用

點(diǎn)后電壓下降較快于大電流和連續(xù)放點(diǎn)

2.銀鋅電池

偵極.Zn+20H-2e=Zn(0H)2

正極.Agz。+H?。+2e=2Ag4-20H

Zn+Ag0+HO=Zn(OH)+2Ag

總反應(yīng):222

3.鉛蓄電池(可充電電池)

負(fù)極：Pb(s)+S*(aq)-2e=PbSO4(s)(氧化反應(yīng))

2

正極：Pb02(s)+你*(aq)+SO4(aq)+2e,PbSO/s)+2H2O(I)(還原反應(yīng))

總反應(yīng)：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)=2PbSO4(s)+211,0(1)

(2)充電時(shí)的電極反應(yīng)

_2一

陰極：Pbso4(s)+2e=Pb(s)+so4(aq)(還原反應(yīng))

PbS0(s)+2HO(1)12

陽(yáng)極：42-2e=PbO2(s)+4H(aq)+SO4(aq)(氧化反應(yīng))

總反應(yīng)2PbSO4(s)+2H20(l)=Pb(s)+PbO2(s)+H2SO4(aq)

注意：(1)充電電池是即能將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能(放電)又能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能(充電)的一類(lèi)特殊電

池，充電、放點(diǎn)不能理解為可逆反應(yīng)。

(2)書(shū)寫(xiě)電極方程時(shí)必須先識(shí)別是“充電”還是“放電”。.

連接

(3)電極的連接方式I-----------------------------------1

3J負(fù)極：氯化反應(yīng)一還原反k：陰極J…(_)

放點(diǎn)I正極：還原反應(yīng)一氧化反應(yīng)：陽(yáng)極)充電“電源(+)

I____________________________________________I

連接

4.燃料電池

燃料電池是一種連續(xù)地將燃料與氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為可能的化學(xué)電池。如氫氧燃料電池：

中性負(fù)極：2憶后=4u

正極.。2+2H2。+4e=40H

堿性

黃極.2H2+40H-4e=4Hz。

正極：02+2%。+4?=40H

燃料電池電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)的注意事項(xiàng)

（I）燃料電池的負(fù)極是可燃性氣體，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；正極多為氧氣或空氣，得到電子發(fā)生還原

反應(yīng)，可根據(jù)電荷守恒來(lái)配平。

（2）燃料電池的電極不參與反應(yīng)，有很強(qiáng)的催化活性，起導(dǎo)電作用。

-+2-

（3）燃料電池的電極反應(yīng)中，酸性溶液中不能出現(xiàn)0H,堿性溶液中不能出現(xiàn)H；水溶液中不能出現(xiàn)°,

而熔融電解質(zhì)中以被還原為0。

（4）正負(fù)兩極的電極反應(yīng)在得失業(yè)子守恒的前提下，相加后的電池反應(yīng)必然是燃料燃燒反應(yīng)和燃燒產(chǎn)物

與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的拄加。

考點(diǎn)三：電解原理及應(yīng)用

1.電解：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。

2.電解池

（1）定義：借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，也就是把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。

（2）陰極與陽(yáng)極

陽(yáng)極：與電源止極相連的電極叫陽(yáng)極,發(fā)生氧化反應(yīng)。

陰極：與電源負(fù)極相連的電極叫陰極，發(fā)生還原反應(yīng)。

（3）電解池構(gòu)成的條件

與直流電源相連的兩個(gè)電極：陰極和陽(yáng)極；電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）；形成閉合回路。

14）電解池的工作原理

還原反應(yīng)

氣化反應(yīng)

[WCn

2cr-2e-ci,t陰

7屬

移

向

如圖表示的是一個(gè)電解池，按此方法對(duì)CuC12溶液進(jìn)行電解，電解的化學(xué)反應(yīng)原理如下：在CuQz溶液

2■一]

H0?±0H

中，CuCl?和第0發(fā)生如下電離：CuCl2=Cu+2C12+H。所以CuC12溶液中存在

24-?--4-

Cu、Cl、OH、H四種離子。

通電之前這些離子呈自由移動(dòng)狀態(tài)。通電后，有電子由直流電源的負(fù)極流向電解池的陰極，使負(fù)極顯

負(fù)電性，有電子由電解池的陽(yáng)極直流電源的正極，使陽(yáng)極顯正電性，在電源作用下，324|舊’移向陰極,

Cl和0H移向陽(yáng)極。

2++7+---

Cu比H氧化性強(qiáng)，Cu在陰極上得到電子被還原為Cu;Cl比OH還原性強(qiáng)，C）在陽(yáng)極上失去

電子被氧化為02。C）失去的電子流向直流電源的正極。有關(guān)的化學(xué)反應(yīng)如下:

陰極反應(yīng)式：Cu?'+2e=Cu還原反應(yīng)陽(yáng)極反應(yīng)式：2C1-2e=CI2T氧化反應(yīng)

24--

CuC,=Cu+CIT

化學(xué)方程式：22離子方程式：Cu+2C1=Cu+CI2t

說(shuō)明：在電解池的電極中，用C（石墨）、Au、Pt等極不活潑的材料制作的電極叫做惰性電極，它不能發(fā)

生化學(xué)反應(yīng)；用Ag、Cu、Fe等活潑或較活潑材料制作的電機(jī)叫活潑電極，當(dāng)它做電解池的的陽(yáng)極時(shí)會(huì)發(fā)

生氧化還原反應(yīng)。

（5）電解質(zhì)離子的放電順序

用惰性電極電解電解質(zhì)溶液E寸，由于電解質(zhì)溶液里往往含有多種陽(yáng)離子和多種陰離子，所以要判斷出

離子放電（離子發(fā)生氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)）的順序，以便確定發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的離?子。

常見(jiàn)的離子的放電順序如下：

陽(yáng)離子的放電順序：Ag'>Cu2f>H4>Na*>Kf（實(shí)際上是離子的氧化性順序）

陰啕子的放電順序：1>Br>C1>0H>常見(jiàn)的含氧酸根離子（實(shí)際上是離子的還原性順序）

3.電解原理的應(yīng)用

（1）電解飽和食鹽水一一制取燒堿、氯氣和氫氣

陽(yáng)極（石墨）：20-2e=Cl2t氧化反應(yīng)

陰極（鐵或石墨）：2H'+2e=H2T還原反應(yīng)

總反應(yīng).2NaCl+2H2O^2NaOH+C12T+H2T

（2）電解法精煉銅

粗銅做陽(yáng)極，和外加電源的正極相連，純銅做陰極，和外加電源的負(fù)極相連。用硫酸銅或硝酸銅溶液做電

解質(zhì)溶液。

2+2+2+

陽(yáng)極（粗銅）：Cu-2e=Cu（Fe-2e=FesZn-2e=Zn%Ni-2e=Ni2+等）

陰極（純銅）：C/++2e=Cu

注意：①粗銅中不活潑的雜質(zhì)（金屬活動(dòng)性順序中位于銅之后的金、銀等），在陽(yáng)極上難以失去電子變成

陽(yáng)離子，當(dāng)陽(yáng)極上的銅失去電子變成離子后，它們以金屬單質(zhì)的形式沉積于電解槽的底部，稱(chēng)為陽(yáng)極泥。

②活潑的金屬（金屬活動(dòng)性順序中位于銅之前的鐵、鍥等），當(dāng)銅在陽(yáng)極不斷溶解時(shí)，它們也同時(shí)失

去電子變成F日離子，但它們的陽(yáng)離子比銅離子難還原，故不能在陰極獲得電子而析出，只能留在電解液中。

通過(guò)電解在陰極得到純度很高的金屬銅。

（3）電鍍

鍍層金屬或惰性電極作陽(yáng)極，和外加電源的止極相連；鍍件金屬作陰極，和外接電源的負(fù)極相連。選

擇含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液.若鍍層金屬作陽(yáng)極，電鍍過(guò)程中溶液中的陽(yáng)離子濃度不變：若用惰

性電極作陽(yáng)極，電鍍過(guò)程中溶液中的陽(yáng)離子濃度變小。

實(shí)例一一電鍍銅

陽(yáng)極（銅片）：Cu-2e=Cu2+

陰極（待鍍鐵件）：Cu2'+2e=Cu

電解飽和食鹽水

（4）電解冶煉金屬

①電解熔融NaCI制取金屬鈉

NaCI在高溫下熔融，并發(fā)生電離：NaCl=Na4+Cl

通直流電后，陰極：2Na'+2e-=2Na陽(yáng)極：2C1-2eYU總反應(yīng)：NaCI（熔融）^2Na+Cl2T

②電解熔融MgC12制取金屬鎂

陰極：Mg24+2e=Mg陽(yáng)極：2Q-2e=C12T總反應(yīng)：MgC^l熔融）^Mg+Cl2T

③電解熔融網(wǎng)203制取金屬鋁

陰極：4A134+12e-=4AI陽(yáng)極：60?--⑵=0?1總反應(yīng)：2川2。3（熔融）警4A1+302T

考點(diǎn)四：金屬的腐蝕與防護(hù)

L金屬的腐蝕

（1）金屬腐蝕是指金屬或合金跟周?chē)佑|到的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而腐蝕損耗的過(guò)程。

（2）金屬腐蝕的實(shí)質(zhì)

金屬失去電子而被損耗M-〃e=Mn+（M表示金屬）

13）金屬腐蝕的類(lèi)型

化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕

吸氧腐蝕析氫腐蝕

條件金屬或合金直接與具有腐不純金屬或合金與酸性極不純金屬或合金與酸性較

蝕性的化學(xué)物質(zhì)接觸發(fā)生弱（或中性）的電解質(zhì)溶強(qiáng)的電解質(zhì)溶液接觸發(fā)生

氧化還原反應(yīng)而消耗液接觸發(fā)生原電池反應(yīng)而原電池反應(yīng)而消耗的過(guò)程

消耗的過(guò)程

現(xiàn)象無(wú)電流產(chǎn)生有微弱電流產(chǎn)生

腐蝕金屬較活潑金屬

對(duì)象

聯(lián)系化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，電化學(xué)腐蝕更普遍

舉例Fe+3Cl=2FeCI-2+-2+

23負(fù)極：2Fe-4e=2Fe負(fù)極：Fe-2e=Fe

正極：正極：2H'+2/=町

--

O2+2H2O+4e=4OH

注意：（1）判斷一種金屬腐蝕是否為電化學(xué)腐蝕，應(yīng)看是否符合原電池的構(gòu)成條件：活潑性不同的兩個(gè)電

極、電解質(zhì)溶液、構(gòu)成閉合回路且能自發(fā)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。（2）金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕時(shí)，是屬于吸氧腐

蝕還是屬于析氫腐蝕，取決于電解質(zhì)溶液的酸性強(qiáng)弱。

2.金屬腐蝕的防護(hù)

（1）改變金屬的內(nèi)部組織結(jié)構(gòu)

例如把銘、銀等加入普通鋼制成不銹鋼

（2）在金屬表面覆蓋保護(hù)層：在金屬表面覆蓋致密的保護(hù)層，從而使金屬制品跟周?chē)镔|(zhì)隔離開(kāi)來(lái)，這

是一種普遍采用的防護(hù)方法。

（3）電化學(xué)防護(hù)

①犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法（原電池原理）：形成原電池時(shí)，被保護(hù)金屬作為正極，不反應(yīng)受保護(hù)：活潑金

屬作為負(fù)極，發(fā)生反應(yīng)受到腐蝕，負(fù)極要定期更換。如船殼上釘上鋅塊。

②外加電流的陰極保護(hù)法（電解池原理）：將被保護(hù)的金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極，被保護(hù)

的金屬作為陰極，在外加直流電的作用下使陰極得到保護(hù)。主要用來(lái)保護(hù)土壤、海水以及水中的金屬設(shè)備。

題型一：原電池工作原理及正、負(fù)極的判斷

1.原電池的工作原理

2.原電池正負(fù)極的判斷

總原則：負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)；負(fù)極上有電子流出，正極上有電子流入，陽(yáng)離子向

正極定向移動(dòng)，陰離子向負(fù)極定向移動(dòng)。

（1）根據(jù)組成電極的材料判斷：一般活動(dòng)性較強(qiáng)的金屬作負(fù)極；活動(dòng)性較弱的金屬或能導(dǎo)電的非金屬作

正極。

（2）根據(jù)電子的流動(dòng)方向判斷：在原電池中，電子流出的一極是負(fù)極，電子流入的一極是正極。

（3）根據(jù)原電池內(nèi)離子的定向移動(dòng)方向判斷：在原電池電解質(zhì)溶液中，陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)

極移動(dòng)。

（4）根據(jù)原電池兩極發(fā)生的變化來(lái)判斷：負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)；正極上發(fā)生還原反應(yīng)。

（5）根據(jù)顯像判斷：溶解的一極作負(fù)極；質(zhì)量增加或放出氣體的一極作正極。

（6）若兩極都是惰性電極（如燃料電池），則可以通過(guò)電池反應(yīng)來(lái)分析。如堿性甲醇燃料電池，其總反應(yīng)

為2cH30H+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2。,由于CH30H被氧化，則通入甲醇的一極為負(fù)極，通入氧氣的一

極為正極。

例1：下列關(guān)于下圖所示原電池的說(shuō)法正確的是（）

A.當(dāng)a為Cu,b為含有碳雜質(zhì)的Al,c為稀硫酸時(shí),b極上觀察不到氣泡產(chǎn)生

B.當(dāng)a為石墨，b為Fe,c為濃硫酸時(shí)，不能產(chǎn)生連續(xù)的穩(wěn)定電流

C.當(dāng)a為Mg,b為ALc為NaOH溶液時(shí)，根據(jù)現(xiàn)象可推知Al的活動(dòng)性強(qiáng)于Mg的

D.當(dāng)a為石墨，b為Cu,c為FeCh溶液時(shí)，a、b之間沒(méi)有電流通過(guò)

思路分析：本題從不同角度考查對(duì)原包池原理、構(gòu)成條件的理解。在分析原電池試題時(shí)一定要注意電解質(zhì)

溶液對(duì)電極反應(yīng)或所產(chǎn)生的現(xiàn)象的影響。

解析：答案為B

A項(xiàng)，因?yàn)閎為含有碳雜質(zhì)的Al,C、A1、稀硫酸可構(gòu)成原電池，溶液中的H+在該極上獲得電子而產(chǎn)生Hz,

所以在b極上可觀察到氣泡產(chǎn)生。B項(xiàng)，開(kāi)始時(shí),能形成原電池，有短暫的包流產(chǎn)生，但Fe被濃硫酸鈍化后，鐵

表面生成致密的氧化膜,內(nèi)部的鐵不再失去電子而不能形成電流。C項(xiàng)，由于A1可與NaOH溶液反應(yīng)，所以

A1為原電池的負(fù)極，實(shí)際上,Mg的活動(dòng)性強(qiáng)于A1的，故不能據(jù)此判斷A1的活動(dòng)性強(qiáng)于Mg的。D項(xiàng),Cu能與

FeCls發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成原電池而產(chǎn)生電流。

例2：用銅片、銀片、Cu（N（）3）2溶液、AgN（）3溶液、導(dǎo)線和鹽橋（裝有瓊脂KNO3的u形管）構(gòu)成一個(gè)原電

池,以下有關(guān)該原電池的敘述正魂的是（）。

①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極

②正極反應(yīng)為：Ag'+e=Ag

③實(shí)驗(yàn)過(guò)程中取出鹽橋，原電池仍繼續(xù)工作

④將銅片浸入AgN°3溶液中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同

A:①②

R：②?

C:②④

D:③④

注：判斷原電池電極時(shí)，不能僅依案金屬的活動(dòng)性來(lái)判斷，根據(jù)反應(yīng)的具體情況，結(jié)合電解質(zhì)溶液綜合考

慮，如冷的濃硝酸作為業(yè)解質(zhì)溶液，鐵或鋁與銅作電極時(shí)，鐵或鋁在冷的濃硝酸中鈍化，活動(dòng)性較弱的銅

與濃硝酸發(fā)生氧化還原反應(yīng)，作為負(fù)極；再如NaOH溶液作為電解質(zhì)溶液，鎂與鋁作為也極時(shí)，因?yàn)殇X能

與、aOH溶液反應(yīng)，作為負(fù)極，而活動(dòng)性較強(qiáng)的錢(qián)作為正極。

題型二：原電池原理的應(yīng)用

1.比較不同金屬的活動(dòng)性強(qiáng)弱

根據(jù)原電池原理可知，在原電池反應(yīng)過(guò)程中，一般活動(dòng)性強(qiáng)的金屬作負(fù)極，而活動(dòng)性較弱（或石墨）

的金屬作正極。現(xiàn)有兩種金屬A和B,用導(dǎo)線將A和B連接后，插入稀硫酸中，，一段時(shí)間后，觀察到A

極溶解，而B(niǎo)極上有氣體放出，說(shuō)明在原電池工作過(guò)程中，A失去電子作負(fù)極，B作正極，則金屬活動(dòng)性：

A＞B,

2.加快化學(xué)反應(yīng)速率

如Zn與稀硫酸反應(yīng)制取氫氣時(shí)，可向溶液中滴加少量的硫酸銅溶液，形成Zn—Cu原電池，使產(chǎn)生氫

氣的速率增大。

3.用于金屬防護(hù)

如要保護(hù)鐵制閘門(mén)，可用導(dǎo)線將其與鋅塊相連，使鋅塊作負(fù)極，鐵制閘門(mén)作正極，從而使鐵制閘門(mén)受

到保護(hù)。

4.設(shè)計(jì)化學(xué)電源

設(shè)計(jì)化學(xué)電源時(shí)要緊扣構(gòu)成原電池的條件，首先將已知氧化還原反應(yīng)拆分為兩個(gè)半反應(yīng)，然后根據(jù)原

電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)，結(jié)合兩個(gè)半反應(yīng)找出正、負(fù)極材料（負(fù)極是失電子的物質(zhì)，正極用比負(fù)極活動(dòng)性差

的金屬或?qū)щ姷姆墙饘伲┘半娊赓|(zhì)溶液。

注：如果兩個(gè)半反應(yīng)分別在兩個(gè)容器中進(jìn)行，中間用鹽橋連接，則個(gè)容器中的電解質(zhì)溶液分別含有與相應(yīng)

2+

電極材料相同陽(yáng)離子的鹽溶液。如在鋅一稀硫酸一銅構(gòu)成的原電池中，負(fù)極鋅應(yīng)插入含有Zn的電解質(zhì)

2+

溶液中，而正極銅應(yīng)插入含有Cu的電解質(zhì)溶液中。

2+2+

例3M、N、P、E四種金屬：（1）M+N=N+M；⑵M、P用導(dǎo)線連接放入硫酸氫鈉溶液中,M表面有大

2+-2+

量氣泡逸出；⑶N、E用導(dǎo)線連接放入E的硫酸溶液中，電極反應(yīng)為E+2e=E,N-2e=N。四種

金屬的還原性由強(qiáng)到弱順序是（）

A.PMNEB.ENMPC.PNMED.EPMN

例4利用反應(yīng)2FeCI3+Cu===2FeCI2+CuCl2，設(shè)計(jì)一個(gè)原電池裝置。

⑴在下面左邊方框中畫(huà)出簡(jiǎn)易裝置圖，標(biāo)明電極材料和電解質(zhì)溶液。

⑵上述簡(jiǎn)易裝置的效率不高，電流在短時(shí)間內(nèi)就會(huì)衰減。為解決以上問(wèn)題，常將原電池設(shè)計(jì)成帶鹽橋的裝

置，畫(huà)出該原電池裝置，標(biāo)明電極材料和電解質(zhì)溶液。

⑶在下面橫線上寫(xiě)出電極反應(yīng)式，

負(fù)極：_______________________

正極；c

注：原電池設(shè)計(jì)類(lèi)試題的解題思路：（1）利用氧化還原反應(yīng)知識(shí)判斷試題給總反應(yīng)中的氧化反應(yīng)、還原反

應(yīng)；（2）選擇合適的電極材料和電解質(zhì)溶液；（3）畫(huà)出原電池裝置圖。畫(huà)圖時(shí)應(yīng)注意：電極材料和導(dǎo)線的

粗細(xì)差異；電解質(zhì)溶液也要畫(huà)出；簡(jiǎn)易裝置圖和帶鹽橋裝置圖的區(qū)別。

拓展題1:含乙酸鈉和對(duì)氯酚（"°＜二＞"）的廢水可以利用微生物電池除去，其原理如下圖所示，下列說(shuō)

法正確的是（）o

A:包極B是電池的正極

B：H’向A極移動(dòng)

CHC0+8e+

C：B極的電機(jī)反應(yīng)式：3°+5H2O=2HCO3+11H

D:此電池可以在高溫下工作

題型三：電解原理

1.電解池陰、陽(yáng)極的判斷

（1）由電源的正、負(fù)極判斷：與電源負(fù)極相連的是電解池的陰極：與電源正極相連的是電解池的陽(yáng)極。

（2）由電極現(xiàn)象確定：通常情況卜，在電解池中某一電解若不斷溶解或質(zhì)量不斷減少，則該電極發(fā)生氧

化反應(yīng)，為陽(yáng)極；某一電極質(zhì)量不斷增加或電極質(zhì)量不變，則該電極上發(fā)生還原反應(yīng)，為陰極。

（3）由反應(yīng)類(lèi)型判斷：失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)的是陽(yáng)極；得到電子發(fā)生還原反應(yīng)的是陰極。

2.電解產(chǎn)物的判斷

（1）陽(yáng)極產(chǎn)物的判斷

①若陽(yáng)極由活性材料（除Pt、Au外的其它金屬）做成，則陽(yáng)極反應(yīng)是陽(yáng)極金屬失去電子而被氧化成

陽(yáng)離子的反應(yīng)；

②若陽(yáng)極由C、Pt、Au等恬性材料做成，則陽(yáng)極反應(yīng)是電解液中的陰離子在陽(yáng)極失去電子被氧化的

反應(yīng)。陰離子失去電子能力大小順序?yàn)镾?>1>Br>C1>0H>含氯酸根離子。

（2）陰極產(chǎn)物的判斷

陰極反應(yīng)一般是溶液中陽(yáng)離子得到電子的還原反應(yīng)，陽(yáng)離子得到電子的能力的大小順序?yàn)?/p>

Ag*>Hg21>Fe3+>Cu24>H4>Pb2'>Fe2+>Zn2*>Al31>Mg2,>Na'>Ca*>K1（最

后5個(gè)只在熔融狀態(tài)下放點(diǎn)）

注意：①陰極不管是什么材料，電極本身都不反應(yīng)，一定是溶液（或熔融電解質(zhì)）中的陽(yáng)離子放電。②最

2>+

常用、最重要的放電順序：陽(yáng)極，Cl>0H,陰極，Ag*>Cu>H0③電解水溶液時(shí)，川

不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Na、Ca、Mg、Al等金屬。

3.電解后電解質(zhì)溶液的恢復(fù)

解決電解質(zhì)溶液恢復(fù)原狀的問(wèn)題，可以按照下面兩個(gè)步驟進(jìn)行：

（1）首先確定電極產(chǎn)物，如果是活性電極（金屬活動(dòng)性順序中位于Ag以前的金屬），則電極材料失去電

子，電極溶解，溶液中的陰離子不能失去電子。如果是惰性電極，則按照陰陽(yáng)離子在溶液中的放電順序進(jìn)

行判斷。

（2）恢及電解質(zhì)溶液，應(yīng)遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原則。一般加入陰極產(chǎn)物與陽(yáng)極產(chǎn)物

的化合物。如用惰性電極電解CuS04溶液，可以向電解質(zhì)溶液中加入CuO,也可以加入CuC°3。但不能加

入CMOH%,因?yàn)?（OH為能與H2s反應(yīng)使水的量增加。加入物質(zhì)的物質(zhì)的量需要根據(jù)電路中的電子守恒

進(jìn)行計(jì)算.

例5下列各組中，每種電解質(zhì)溶液電解時(shí)只生成氫氣和氧氣的是（）

A.HCKCuCb、Ba（OH）2B.NaOH、CuSO4>H2so4

C.NaOH、H2so4、Ba（OH）2D.NaBnH2so4、Ba（OH）2

注：分析也解池電極反應(yīng)和也解產(chǎn)物（用惰性電極時(shí)）的一般思路：

①分析電解質(zhì)和水的電離，明確溶液中存在哪些離子。

②分析陰、陽(yáng)離子的移動(dòng)方向，明確陰、陽(yáng)兩極附近有哪些離子。

③根據(jù)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)、陰極發(fā)生還原反應(yīng)，以及氧化性、還原性的強(qiáng)弱順序，判斷離子發(fā)生反應(yīng)的先

后.頓序，戢后分析得出產(chǎn)物。

例6如圖所示，通電5min后，電極5的質(zhì)量增加了2.16g,回答：

（1）電源：a是極，C池是池。

A池陽(yáng)極電極反應(yīng)式為,陰極電極反應(yīng)式為。

C池陽(yáng)極電極反應(yīng)式，陰極電極反應(yīng)式為0

⑵如果B槽中共收集到224mL片體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），且溶液體積為200mL（設(shè)電解過(guò)程中溶液體積不變），則通

電前溶液中Cu2+的物質(zhì)的量濃度為o

（3）如果A池溶液也是200mL（電解過(guò)程中溶液體積不變），則通電后，溶液的pH為。

說(shuō)明：

電解前后電解質(zhì)溶液酸堿性變化可以概括為“有氫無(wú)氧增堿性，有氧無(wú)氫增酸性；有氫有氧增原性，無(wú)氫

無(wú)氧減原性”。即（1）電極區(qū)域：①陰極H,放電產(chǎn)生”2,陰極區(qū)PH變大；②陽(yáng)極°H放電產(chǎn)生°2,陽(yáng)

極區(qū)PH變小。（2）電解質(zhì)溶液：①電解過(guò)程中，即產(chǎn)生“2,又產(chǎn)生°2,實(shí)質(zhì)是電解水，溶液濃度增大,

因而原溶液呈酸性的PH變小，原溶液呈堿性的PH變大，原溶液呈中性的PH不變。②電解過(guò)程中，無(wú)“2

和02產(chǎn)生，PH幾乎不變。③電解過(guò)程中，只產(chǎn)生“2,溶液中°H濃度增大，PH變大。④電解過(guò)程中，

只產(chǎn)生°2,溶液中H'濃度增大，PH變小。

題型四：金屬的電化學(xué)腐蝕

1.金屬腐蝕的快慢規(guī)律

【規(guī)律1】在同一電解質(zhì)溶液中，金屬由快到慢的腐蝕順序：電解原理引起的腐蝕,原電池原理引起的腐

蝕,化學(xué)腐蝕〉應(yīng)用原電池原理有保護(hù)措施的腐蝕,應(yīng)用電解原理有保護(hù)措施的腐蝕?；螂娊獬仃?yáng)極>

原電池負(fù)極>化學(xué)腐蝕>原電池正極>電解池陰極。

【規(guī)律2】同一金屬在不同介質(zhì)中腐蝕由快到慢的順序：強(qiáng)電解質(zhì)溶液>弱電解質(zhì)溶液>非口解質(zhì)溶液。

【規(guī)律3】對(duì)于活動(dòng)性不同的兩種金屬的合金，活動(dòng)性差別越大，氧化還原反應(yīng)速率越大，活潑金屬腐蝕

越快。

【規(guī)律4】對(duì)同一電解質(zhì)溶液，電解質(zhì)溶液濃度越大，金屬腐蝕越快（鈍化除外1

【規(guī)律5】純度越高的金屬，腐蝕越慢。

【規(guī)律6】不純的金屬或合金，在潮濕空氣中腐蝕的速率遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于在干燥、隔絕空氣條件下的腐蝕速率。

2.金屬的防護(hù)

利用原電池原理和電解原理的金屬防護(hù)措施在考題中涉及較多，但無(wú)論哪種方法，都是以防止金屬失去電

子被氧化為出發(fā)點(diǎn)設(shè)計(jì)的。金屬的電化學(xué)防護(hù)方法主要由兩種：犧牲陽(yáng)極的陰極保護(hù)法（實(shí)質(zhì)是利用原電

池原理，將要保護(hù)的金屬作為原電池的正極保護(hù)起來(lái)）和外加巨流的陰極保護(hù)法（實(shí)質(zhì)是利用電解原理，

將要保護(hù)的金屬作為電解池的陰極保護(hù)起來(lái)）。

例7下圖各燒杯中盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序?yàn)椋ǎ?/p>

111

A.②①③④⑤⑥B.⑤④③?.??⑤C.?D.⑤③②④①⑥

拓展2如圖裝置中，在U形管底部盛有CC】4,分別在U形管兩端小心倒入飽和食鹽水和氯化銹溶液，并使

a、b兩處液面相平，然后分別塞上插有生鐵絲的塞子，密封好，放置一段時(shí)間后，下列有關(guān)敘述中正確的

是（

A:a處發(fā)生電化學(xué)腐蝕，b處發(fā)生化學(xué)腐蝕

B:鐵絲在兩處的腐蝕速率：avb

-2+

C:a、b兩處相同的電極反應(yīng)式為Fe-2e=Fe

I）：一段時(shí)間后，b處液面高于a處液面

方法歸納：

一、電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)

L原電池中電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)

（I）如果題目給出的是圖示裝置，先確定原電池的正負(fù)極上的反應(yīng)物質(zhì)，再根據(jù)正負(fù)極反應(yīng)規(guī)律寫(xiě)電極

反應(yīng)。

(2)如果題目給出的是總反應(yīng)式，可分析此反應(yīng)中的氧化反應(yīng)或還原反應(yīng)(即分析有關(guān)元素的化合價(jià)變

化情況)，寫(xiě)出較易寫(xiě)出的電極反應(yīng)，然后用總反應(yīng)減去寫(xiě)出的電極反應(yīng)既得另一極的電極反應(yīng)。

(3)對(duì)于可充電電池的反應(yīng)，需清楚“充電”、“放電”的方向，放電過(guò)程應(yīng)用原電池原理，充電過(guò)程應(yīng)

用電解原理。

(4)原電池電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)一定要考慮介質(zhì)的影響。

①如宇宙飛船上氫氧燃料電池，電極反應(yīng)書(shū)寫(xiě)步驟如下：

卜以02之間的氧化還原反應(yīng)：2電+。2=2%。。先不考慮介質(zhì)的影響，分別寫(xiě)出負(fù)極、正極的反應(yīng)：

H2-2e=2H；O2+4e=20在考慮介質(zhì)的影響，在酸性溶液中，H，穩(wěn)定存在，°?-與H+結(jié)合生

成卜12°,。2與“2°結(jié)合生成。H：

-

負(fù)極：2H2-4e=4H

+-

正極：02+4H+4e=H20.

若鹽酸作電解質(zhì)溶液

--

負(fù)極：2H2+4OH-4e=4H20

正極：O+2HO+4e-=4OH-

若KOH溶液作電解質(zhì)溶液22

②如鉛蓄電池放電時(shí)的總反應(yīng)為

⑴放電時(shí)的電極反應(yīng)：Pb(s)+Pbt)2(s)+2H2sO4(aq)=2PbSO4(s)+2H2。。)，電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)步驟如

下：

負(fù)極氧化反應(yīng)：Pb(s)-2e=Pb2+(aq),因?yàn)镻b?+和SO：結(jié)合生成PbS。,沉淀，所以反應(yīng)式兩邊

各補(bǔ)充S°4,得負(fù)極反應(yīng)式為Pb(s)+SO4領(lǐng))-2e=PbSO4(s)Q

_2-4-7-7-

正極還原反應(yīng)：Pb°2(s)+2e=Pb由)+20(aq),因?yàn)镻b?卜和SO4結(jié)合生成PbS()4沉淀，所

以反應(yīng)式兩邊各補(bǔ)充S°4,得嗎⑸+S04(aq)+2e=PbS04(s)+20(aq),又鉛蓄電池的電解質(zhì)溶

+2-

液呈酸性，則H與。結(jié)合生成水，最后得正極反應(yīng)為

bO2(s)+4H(aq)+SO4(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(1)^當(dāng)然正極反應(yīng)也可由總反應(yīng)減去負(fù)極反應(yīng)得

到，

2.電解池電極反應(yīng)的書(shū)寫(xiě)

(1)陰極與電源負(fù)極相連，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。其規(guī)律有兩個(gè)：①電極本身不參與反應(yīng)；②電解質(zhì)

+2+3+2++?+2+2+

溶液中氧化性強(qiáng)的離子先得到電子，如Ag>Hg>Fe>Cu>H>Pb>Fe>Zn。

(2)陽(yáng)極與電源正極相連，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)。其規(guī)律有兩個(gè)：①若陽(yáng)極為活性電極(除Pt、Au外

的金屬作電極)，電極本身失去電子被氧化，電解質(zhì)溶液中的陰離子不參與電極反應(yīng)；②若陽(yáng)極為惰性電

極(Pt、Au或石墨作電極)，電解質(zhì)溶液中還原性強(qiáng)的陰離子失去電子被氧化，如

2.

S>1>Br>C1>0H>含氧酸根離子。

注意：書(shū)寫(xiě)電解池中電極反應(yīng)時(shí)，要以實(shí)際放點(diǎn)的離子表示，但書(shū)寫(xiě)總反應(yīng)時(shí)，弱電解質(zhì)要寫(xiě)成分子式。

40H--4e-=2HO+OT

如用惰性電極包解NaOH溶液，汨極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為2?2,陰極發(fā)生還原

+-電解，

反應(yīng)4H+4e=2即，電極反應(yīng)為，總反應(yīng)為2H20m2H2T+O2T。如表所示的幾種常見(jiàn)元素或物質(zhì)，

在酸性或堿性介質(zhì)中發(fā)生反應(yīng)后的具體存在形態(tài)有所不同，務(wù)必記住。

常見(jiàn)元素或物質(zhì)HC02Al

堿性條件1102_-

2CO〈OHAJO-

+3+

酸性條件Hco2n2oAI

二、三池（原電池、電解池、電鍍池）的辨析比較

原電池電解池電鍍池

定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的專(zhuān)利用電解原理在某些金屬

置職（或非金屬）制品表面上

?層其它金屬或合金的裝

置

裝置

舉例

稀硫酸

形成①兩個(gè)活動(dòng)性不同的電①與直流電源相連的兩①鍍層金屬連接電源正

條件極；②電解質(zhì)（電極插入個(gè)電極②兩個(gè)電極插入電極，鍍件接電源負(fù)極②電

其中并與其發(fā)生反應(yīng)；③解質(zhì)溶液中③形成閉合問(wèn)鍍液中必須含有鍍層金屬

形成閉合回路；④自發(fā)發(fā)路離子

生的氧化還原反應(yīng)。

電極負(fù)極：較活潑金屬陽(yáng)極：與電源正極用連的陽(yáng)極：鍍層金屬

名稱(chēng)正極：較不活潑金屬（或非電極陰極：鍍件

金屬導(dǎo)體及金屬氧化物）負(fù)極：與電源負(fù)極相連的

電極

電極負(fù)極（氧化反應(yīng)）：金屬原子陽(yáng)極（氧化反應(yīng)）：溶液中的陽(yáng)極（氧化反應(yīng)）：金屬電極

反應(yīng)失去電子陰離子失去電子，或金屬失去電子

正極（還原反應(yīng)）：溶液中的電極本身失去電子陰極（還原反應(yīng)）：電鍍液中

陽(yáng)離子得到電子陰極（還原反應(yīng)）：溶液中的陽(yáng)離子得到電子

陽(yáng)離子得到電子

電源負(fù)極一導(dǎo)線一陰極-

電子負(fù)極f導(dǎo)線f正極電源負(fù)極一導(dǎo)線一陰極

流向電源正極一導(dǎo)線一陽(yáng)極電源正極一導(dǎo)線一陽(yáng)極

離子陽(yáng)離子向正極移動(dòng)；陰離陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)；陰離陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)；陰離

流向子向負(fù)極移動(dòng)子向陽(yáng)極移動(dòng)子向陽(yáng)極移動(dòng)

三、常見(jiàn)的電解類(lèi)型（陽(yáng)極為惰性電極）

類(lèi)型電解質(zhì)實(shí)例電極反應(yīng)