專題五電化學必備知識解讀 知識點一原電池一、原電池工作原理1.以鋅銅原電池為例兩極電極反應式負極(鋅極)：Zn－2e－=Zn2＋(氧化反應)。正極(銅極)：2H＋＋2e－=H2(還原反應)?？偡磻篫n＋2H＋=Zn2＋＋H2↑。2.單液原電池和雙液原電池對比比較項目單液原電池雙液原電池相同點正負極，電極反應，總反應式，電極現(xiàn)象不同點能量變化化學能轉化為電能和熱能化學能只轉化為電能反應區(qū)域兩極反應在相同區(qū)域兩極反應在不同區(qū)域2.構成條件自發(fā)的氧化還原反應：（強還原劑在負極上自發(fā)的失去電子，被氧化；氧化劑在正極上自發(fā)的得到電子，被還原。）兩個不同材料的電極：兩極都是固體材料。正極：能導電的固體，兩個作用：一是只導電，不參加反應。參加反應的是溶液中的離子或溶于溶液中的氧化性氣體。二是即導電又作氧化劑。負極：一是比正極活潑的金屬，作還原劑參加反應；二是楕性電極，只導電不參加反應。電解質溶液：溶液中離子的移動方向:正向正，負向負。形成閉合回路：電子不能通過溶液。電流可通過溶液。二.原電池的應用（1）比較金屬的活動性強弱：Fe—Cu--CuSO，說明鐵比銅活動性強Mg-Al-NaOH(或Al-Cu—濃HNO3)電池中有反常特例。加快化學反應速率：形成了原電池使反應速率加快。例如,Zn與稀硫酸反應制氫氣時,可向溶液中滴加少量CuSO4溶液,形成Cu-Zn原電池,加快反應進行。(3)設計制作化學電源如:根據(jù)反應2FeCl3+Cu2FeCl2+CuCl2設計的原電池為:練：根據(jù)反應10KI+2KMnO4+8H2SO4=5I2+6K2SO4+2MnSO4+8H2O設計的原電池（用鹽橋）【答案】-KMnO4+H2SO4組成原電池保護金屬金屬的析氫腐蝕與吸氧腐蝕(以鋼鐵的腐蝕為例)類型析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強水膜酸性很弱或呈中性電極反應負極Fe-2e-Fe2+正極2H++2e-H2↑O2+2H2O+4e-4OH-總反應式Fe+2H+Fe2++H2↑2Fe+O2+2H2O2Fe(OH)2聯(lián)系吸氧腐蝕更普遍鐵銹形成4Fe(OH)2+O2+2H2O4Fe(OH)32Fe(OH)3Fe2O3·xH2O(鐵銹)+(3-x)H2O金屬的原電池防護犧牲陽極的陰極保護法——原電池原理負極比被保護金屬活潑的金屬正極被保護的金屬設備知識點二電解池一、電解原理：電解質溶液的導電過程。構成電解池：（1）要有電源：電勢高的電極叫正極，電勢低的電極叫負極，電流正極出，電子負極出。有兩個電極：發(fā)生氧化反應的極叫陽極，與電源的正極相連，陽極上的離子失去電子；發(fā)生還原反應的極叫陰極，與電源的負極相連，陰極上的離子得到電子。有電解質溶液：電子不能通過電解質溶液，要通過離子運動導電。陽離子向陰極移動，在陰極上得到電子，被還原；陰離子向陽極移動，在陽極上失去電子，被氧化。電解質溶液導電必然發(fā)生氧化還原反應。二、熟記電解的放電順序：陰極：陽離子放電順序：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水)>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。陽極：金屬電極>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根離子(NOeq\o\al(－,3)、SOeq\o\al(2－,4)、COeq\o\al(2－,3))>F－。應考能力解密一、原電池電極反應的書寫電極反應的最先進書寫方法：根據(jù)氧化還原反應原理寫出電極反應式：負極反應：負極上還原劑失去電子。可以是活潑金屬或還原性氣體。正極反應：正極上氧化劑得到電子。溶液中的氧化性離子或溶于其中的氧化性氣體以及氧化性的金屬氧化物。判斷得失電子的物質。計算得失電子的多少：（高價-低價）×原子個數(shù)用電解質溶液中的離子，如：H+、OH-、O2-、CO32-等使兩邊電荷平衡。用H2O、CO2等使兩邊原子個數(shù)平衡。例如：當正極上的反應物質是O2時：若電解質溶液為中性或堿性，則水必須寫入正極反應式中，O2生成OH－，寫為O2＋2H2O＋4e－=4OH－；若電解質溶液為酸性，則H＋必須寫入正極反應式中，O2生成水，寫為O2＋4H＋＋4e－=2H2O。如果是K2CO3，正極通CO2，則正極反應為：O2+4e-+2CO2=2CO32-2.幾種常見原電池電極反應的書寫：（1）負極參加反應，還原劑失電子，發(fā)生氧化反應；正極材料不反應：如：Al-Mg-NaOH。負極：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O正極:2H2O+2e=H2↑+2OH-總反應：（2）正極、負極材料都參加反應。如：二次電池負極：還原劑失電子，發(fā)生氧化反應；正極：氧化劑得電子，發(fā)生還原反應：圖解二次電池的充放電如：Pb-PbO2-H2SO4負極：Pb-2e+SO42-=PbSO4正極：PbO2+2e+4H++SO42-=PbSO4+2H2O總反應：（3）負極、正極材料都不參加反應（燃料電池）：如：CH4-O2-H2SO4負極：CH4-8e+2H2O=CO2+8H+正極：O2+4e+4H+=H2O總反應：CH4-O2-NaOH負極：CH4-8e+10OH-=CO32-+7H2O正極：O2+4e+2H2O=4OH-總反應：CH4-O2-K2CO3負極：CH4-8e+4CO32-=5CO2+2H2O正極：O2+4e+2CO2=2CO32-總反應：（4）M（Li）、M（H2）、C6（Li）等物質電極反應的書寫：M和C6都是吸附Li、H2的材料，化合價為0.例：C6（Li）-e-=Li++C6LixCn-xe-==xLi++nC二、原電池中要牢記重要的五個問題1.正極電勢高，負極電勢低，電流：正出負入，電子：負出向正入。2.電子不通過電解質溶液。電流通過電解質溶液。3.電解質溶液中，離子流向：正向正，負向負。4.電解質溶液PH值的變化：正極（陰極）附近PH變大或顯堿性，負極（陽極）附近PH變小或顯酸性。5.充電時，與電源的兩極相連：正連正，負連負。三、電解池的電極反應書寫：1.一看電極材料若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被氧化(注：Fe生成Fe2＋)。若是惰性電極，則看溶液中存在什么離子,按放電順序進行放電反應。二看放電的離子和產生的產物。介質是否與放電產生的產物發(fā)生反應。電解產生的離子（如H+或OH-）能否與溶液中的某些離子發(fā)生反應，如果能發(fā)生反應，則這個離子也要與入電極反應。電荷和原子個數(shù)要平衡。四、電解池楕性電極的電解及其應用1.楕性電極的電解的電極反應書寫（1）電解水型：電解質(水溶液)含氧酸(如H2SO4)強堿(如NaOH)活潑金屬的含氧酸鹽(如KNO3、Na2SO4)電極方程式陽極：___________陰極：___________陽極：___________陰極：___________陽極：___________陰極：___________電解物質H2O總化學方程式電解質濃度增大增大增大溶液pH減小增大不變溶液復原加______加______加______（2）電解電解質型：電解質(水溶液)無氧酸(如HCl)，除HF外不活潑金屬的無氧酸鹽(如CuCl2)，除氟化物外電極方程式陽極：___________陰極：___________陽極：___________陰極：___________電解物質酸鹽總化學方程式2HCleq\o(=,\s\up17(電解))H2↑＋Cl2↑CuCl2eq\o(=,\s\up17(電解))Cu＋Cl2↑電解質濃度減小溶液pH增大溶液復原通入HCl氣體加________固體（3）放H2生堿型：電解質(水溶液)活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl)電極方程式陽極：___________陰極：___________電解物質水和鹽總化學方程式2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))Cl2↑＋H2↑＋2NaOH電解質濃度生成新電解質溶液pH增大溶液復原通入HCl氣體（4）放O2生酸型：電解質(水溶液)不活潑金屬的含氧酸鹽(如CuSO4)電極方程式陽極：___________陰極：___________電解物質水和鹽總化學方程式___________電解質濃度生成新電解質溶液pH減小溶液復原加________或____________【答案】：①(從上到下，從左到右)2H2O-4e-=O2↑+4H+4H＋＋4e－=2H2↑；4OH－－4e－=O2↑＋2H2O4H2O+4e-=2H2↑+4OH-；2H2O-4e-=O2↑+4H+4H2O+4e-=2H2↑+4OH-2H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))O2↑＋2H2↑H2OH2OH2O②2Cl－－2e－=Cl2↑2H＋＋2e－=H2↑2Cl－－2e－=Cl2↑Cu2＋＋2e－=CuCuCl2③2Cl－－2e－=Cl2↑2H2O＋2e－=H2↑+2OH-④4OH－－4e－=2H2O＋O2↑2Cu2＋＋4e－=2Cu2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(通電))2Cu＋O2↑＋2H2SO4CuOCuCO3練：按要求書寫有關的電極反應式及總反應式。(1)用惰性電極電解AgNO3溶液：陽極反應式：___________；陰極反應式：___________；總反應離子方程式：___________。(2)用惰性電極電解MgCl2溶液：（電解產生的OH-與Mg2+不共存）陽極反應式：___________；陰極反應式：___________；總反應離子方程式：___________?！敬鸢浮浚?1)4OH－－4e－=O2↑＋2H2O4Ag＋＋4e－=4Ag4Ag＋＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))4Ag＋O2↑＋4H＋(2)2Cl－－2e－=Cl2↑2H2O+Mg2+＋2e－=Mg(OH)2↓＋H2↑Mg2＋＋2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up10(電解))Mg(OH)2↓＋Cl2↑＋H2↑2.楕性電極的電解應用：（1）．電解飽和食鹽水應用：氯堿工業(yè)制燒堿、氯氣和氫氣。（2）．電冶金利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。(1)冶煉鈉：2NaCl(熔融)eq\o(=,\s\up17(電解))2Na＋Cl2↑。電極反應：【答案】陽極：2Cl－－2e－=Cl2↑；陰極：2Na＋＋2e－=2Na。（3）冶煉鋁：2Al2O3(熔融)eq\o(=,\s\up11(電解),\s\do4(冰晶石))4Al＋3O2↑。電極反應：【答案】陽極：6O2－－12e－=3O2↑；陰極：4Al3＋＋12e－=4Al。五、非楕性電極的電解及其應用1..非楕性電極的電解的電極反應書寫例1：用銅作電極電解NaCl溶液：陽極反應式：___________；陰極反應式：___________；總化學方程式：___________。例2.用銅作電極電解鹽酸溶液：陽極反應式：___________；陰極反應式：___________；總反應離子方程式：___________?！敬鸢浮?.Cu－2e－=Cu2＋2H2O＋2e－=H2↑+2OH-Cu＋2H2Oeq\o(=,\s\up17(電解))Cu(OH)2↓＋H2↑2.Cu－2e－=Cu2＋2H＋＋2e－=H2↑Cu＋2H＋eq\o(=,\s\up17(電解))Cu2＋＋H2↑非楕性電極的電解應用．（1）電鍍如圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據(jù)此回答下列問題：①鍍件作______極，鍍層金屬銀作______極。②電解質溶液是____________。③電極反應：④特點：______極溶解，______極沉積，電鍍液的濃度________。【答案】①陰陽②AgNO3溶液④陽陰不變EQ\o\ac(○,3)陽極：Ag－e－=Ag＋陰極：Ag＋＋e－=Ag（2）電解精煉銅①電極材料：陽極為________；陰極為________。②電解質溶液：含Cu2＋的鹽溶液。③電極反應：【答案】①粗銅純銅EQ\o\ac(○,3)陽極：Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋、Ni－2e－=Ni2＋、Cu－2e－=Cu2＋陰極：Cu2＋＋2e－=Cu電解質溶液Cu2＋的濃度會減小，要定期補充。高考實例剖析高考怎么考《電化學》題，根據(jù)高考指揮棒來學習《電化學》題高頻考點1原電池原理在選擇題中的應用選擇題中的原電池要弄清以下問題1.原電池電極正負極的判斷、發(fā)生的反應類型判斷、電勢高價的判斷。2.電極反應的書寫或總反應。3.放電時，電解質溶液中離子的移動方向4.放電前后，電極附近PH值的變化5.充電時，原電池的正負極與電源的正負極的連接關系6.陰離子交接膜和陽離子交接膜的判斷7.簡單計算：轉移電子數(shù)、電極或溶液反應前后質量變化、反應前后兩極附近PH等等?！靖呖紝嵗弧坷?.（2022·全國高考甲卷）一種水性電解液Zn-MnO2離子選擇雙隔膜電池如圖所示(KOH溶液中，Zn2+以Zn(OH)存在)。電池放電時，下列敘述錯誤的是A．Ⅱ區(qū)的K+通過隔膜向Ⅲ區(qū)遷移B．Ⅰ區(qū)的SO通過隔膜向Ⅱ區(qū)遷移C．MnO2電極反應：MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2OD．電池總反應：Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O【答案】A【解析】根據(jù)圖示的電池結構和題目所給信息可知，Ⅲ區(qū)Zn為電池的負極，電極反應為Zn-2e-+4OH-=Zn(OH)，Ⅰ區(qū)MnO2為電池的正極，電極反應為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O；電池在工作過程中，由于兩個離子選擇隔膜沒有指明的陽離子隔膜還是陰離子隔膜，故兩個離子隔膜均可以通過陰、陽離子，因此可以得到Ⅰ區(qū)消耗H+，生成Mn2+，Ⅱ區(qū)的K+向Ⅰ區(qū)移動或Ⅰ區(qū)的SO向Ⅱ區(qū)移動，Ⅲ區(qū)消耗OH-，生成Zn(OH)，Ⅱ區(qū)的SO向Ⅲ區(qū)移動或Ⅲ區(qū)的K+向Ⅱ區(qū)移動。據(jù)此分析答題。A項：根據(jù)分析，Ⅱ區(qū)的K+只能向Ⅰ區(qū)移動，A錯誤；B項：根據(jù)分析，Ⅰ區(qū)的SO向Ⅱ區(qū)移動，B正確；C項：MnO2電極的電極反應式為MnO2+2e-+4H+=Mn2++2H2O，C正確；D項：電池的總反應為Zn+4OH-+MnO2+4H+=Zn(OH)+Mn2++2H2O，D正確；故答案選A。【考點演練】1.（2022·廣西·一模）在一種微生物細菌作用下苯酚可以轉化為CO2，目前，某研究團隊利用電化學原理來模擬處理廢水中的苯酚(C6H5OH)，其工作原理如圖所示。下列說法錯誤的是A．a極為正極，M為陽離子交換膜B．b極的電極反應式為C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+C．NaCl溶液的作用是增強導電性D．電池工作過程中，a極室的pH升高【答案】A【解析】由題可知，此裝置為原電池，a極物質由Cr2O轉化為Cr(OH)3化合價降低，為正極，則b極為負極，據(jù)此解答。A項：由圖可知，a極發(fā)生還原反應Cr2O轉化為Cr(OH)3同時生成氫氧根，則M為陰離子交換膜，使氫氧根通過，故A錯誤；B項：b極苯酚發(fā)生氧化反應生成CO2，電極反應式為C6H5OH-28e-+11H2O=6CO2↑+28H+，故B正確；C項：氯化鈉溶液的作用是增強溶液導電性，故C正確；D項：電池工作過程中，a極室發(fā)生反應Cr2O+6e-+7H2O=2Cr(OH)3↓+8OH-，a極室的pH升高，故D正確；故答案選A。2．（2022·貴州遵義·二模）鎳鎘電池是一種新型的封閉式體積小的充電電池。其工作原理如圖所示，下列說法錯誤的是A．放電時b極為正極B．放電時a極的反應C．充電時電流的方向：外電源正極→b極→電解質溶液→a極D．用該電池提供的電能電解飽和食鹽水，電路中通過0.2mole－，陰極生成0.2gH2【答案】B【解析】根據(jù)化合價升降，左邊化合價升高，失去電子，作負極，右邊化合價降低，得到電子，作正極。A項：根據(jù)圖中信息電子從左轉移到右邊，因此放電時a極為負極，b極為正極，故A正確；B項：根據(jù)圖中負極Cd變?yōu)镃d(OH)2，則放電時a極的反應，故B錯誤；C項：充電時電流的方向從：外電源正極→陽極(b極)→電解質溶液→陰極(a極)→外電源負極，故C正確；D項：用該電池提供的電能電解飽和食鹽水，陰極反應式為H2O＋2e－＝H2↑＋2OH－，電路中通過0.2mole－，則陰極生成氫氣物質的量為0.1mol，質量為0.2g，故D正確；綜上所述，答案為B。3.（2022·全國乙卷）電池比能量高，在汽車、航天等領域具有良好的應用前景。近年來科學家研究了一種光照充電電池(如圖所示)。光照時，光催化電極產生電子和空穴，驅動陰極反應和陽極反應(Li2O2+2h+=2Li++O2)對電池進行充電。下列敘述錯誤的是A．充電時，電池的總反應B．充電效率與光照產生的電子和空穴量有關C．放電時，Li+從正極穿過離子交換膜向負極遷移D．放電時，正極發(fā)生反應【答案】C【解析】充電時光照光催化電極產生電子和空穴，驅動陰極反應（Li++e-=Li+）和陽極反應（Li2O2+2h+=2Li++O2），則充電時總反應為Li2O2=2Li+O2，結合圖示，充電時金屬Li電極為陰極，光催化電極為陽極；則放電時金屬Li電極為負極，光催化電極為正極；據(jù)此作答。A項：光照時，光催化電極產生電子和空穴，驅動陰極反應和陽極反應對電池進行充電，結合陰極反應和陽極反應，充電時電池的總反應為Li2O2=2Li+O2，A正確；B項：充電時，光照光催化電極產生電子和空穴，陰極反應與電子有關，陽極反應與空穴有關，故充電效率與光照產生的電子和空穴量有關，B正確；C項：放電時，金屬Li電極為負極，光催化電極為正極，Li+從負極穿過離子交換膜向正極遷移，C錯誤；D項：放電時總反應為2Li+O2=Li2O2，正極反應為O2+2Li++2e-=Li2O2，D正確；答案選C。高頻考點2電解池在選擇題中的應用1.電極反應的書寫或總反應。2.簡單計算：轉移電子數(shù)、電極或溶液反應前后質量變化、反應前后兩極附近PH等等。3.放電時，電解質溶液中離子的移動方向【高考實例二】1．（2021年全國高考甲卷試題）乙醛酸是一種重要的化工中間體，可果用如下圖所示的電化學裝置合成。圖中的雙極膜中間層中的解離為和，并在直流電場作用下分別問兩極遷移。下列說法正確的是A．在上述電化學合成過程中只起電解質的作用B．陽極上的反應式為：+2H++2e-=+H2OC．制得乙醛酸，理論上外電路中遷移了電子D．雙極膜中間層中的在外電場作用下向鉛電極方向遷移【答案】D【解析】該裝置通電時，乙二酸被還原為乙醛酸，因此鉛電極為電解池陰極，石墨電極為電解池陽極，陽極上Br-被氧化為Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，雙極膜中間層的H+在直流電場作用下移向陰極，OH-移向陽極。A項：KBr在上述電化學合成過程中除作電解質外，同時還是電解過程中陽極的反應物，生成的Br2為乙二醛制備乙醛酸的中間產物，故A錯誤；B項：陽極上為Br-失去電子生成Br2，Br2將乙二醛氧化為乙醛酸，故B錯誤；C項：電解過程中陰陽極均生成乙醛酸，1mol乙二酸生成1mol乙醛酸轉移電子為2mol，1mol乙二醛生成1mol乙醛酸轉移電子為2mol，根據(jù)轉移電子守恒可知每生成1mol乙醛酸轉移電子為1mol，因此制得2mol乙醛酸時，理論上外電路中遷移了2mol電子，故C錯誤；D項：由上述分析可知，雙極膜中間層的H+在外電場作用下移向陰極，即H+移向鉛電極，故D正確；綜上所述，說法正確的是D項，故答案為D?！究键c演練】1．（2022·云南曲靖·二模）科學家設計了一種高效、低能耗制備H2O2的裝置，裝置如圖所示。下列有關說法不正確的是A．陰極區(qū)產生2molOH－時，參加反應的O2在標準狀況下的體積為11.2LB．a為電源的正極C．陽極區(qū)反應為?2e－+3OH－=2H2O+D．該裝置中，離子交換膜為陰離子交換膜【答案】A【解析】右邊氧氣變雙氧水，氧化合價降低，說明右邊是陰極，則b為負極，a為正極，左邊為陽極。A項：陰極電極反應式O2＋2e－＋2H2O＝H2O2＋2OH－，則陰極區(qū)產生2molOH－時，參加反應的O2為1mol，在標準狀況下的體積為22.4L，故A錯誤；B項：根據(jù)前面分析a為電源的正極，故B正確；C項：根據(jù)前面得到左邊是陽極，被氧化，因此陽極區(qū)反應式為?2e－+3OH－=2H2O+，故C正確；D項：該裝置中，氫氧根在陽極消耗，因此陰極產生的氫氧根要轉移到陽極區(qū)域，則離子交換膜為陰離子交換膜，故D正確。綜上所述，答案為A。2．（2022·廣西南寧·二模）KIO3廣泛用于化工、醫(yī)學和生活中，工業(yè)上制備KIO3的工作原理如圖所示，下列說法正確