電化學(xué)基礎(chǔ)知識總結(jié)

第四章電化學(xué)基礎(chǔ)知識總結(jié)

第一節(jié)原電池原電池：

1、概念：化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池_______2、組成條件：①兩個(gè)活潑性不同的電極②電解質(zhì)溶液③電極用導(dǎo)線相連并插入電解液構(gòu)成閉合回路

3、電子流向：外電路：負(fù)極導(dǎo)線正極

內(nèi)電路：鹽橋中陰離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液，鹽橋中陽離子移向正極的電解質(zhì)溶液。

4、電極反應(yīng)：以鋅銅原電池為例：

＋

負(fù)極：氧化反應(yīng)：Zn－2e＝Zn2（較活潑金屬）

＋

正極：還原反應(yīng)：2H＋2e＝H2↑（較不活潑金屬）總反應(yīng)式：Zn+2H+=Zn2++H2↑5、正、負(fù)極的判斷：

（1）從電極材料：一般較活潑金屬為負(fù)極；或金屬為負(fù)極，非金屬為正極。（2）從電子的流動方向負(fù)極流入正極（3）從電流方向正極流入負(fù)極

（4）根據(jù)電解質(zhì)溶液內(nèi)離子的移動方向陽離子流向正極，陰離子流向負(fù)極（5）根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象①__溶解的一極為負(fù)極__②增重或有氣泡一極為正極第二節(jié)化學(xué)電池

1、電池的分類：化學(xué)電池、太陽能電池、原子能電池2、化學(xué)電池：借助于化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置

3、化學(xué)電池的分類：一次電池、二次電池、燃料電池一、一次電池

1、常見一次電池：堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等二、二次電池

1、二次電池：放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生，可以多次重復(fù)使用，又叫充電電池或蓄電池。

2、電極反應(yīng)：鉛蓄電池

放電：負(fù)極（鉛）：Pb＋SO2-4－2e＝PbSO4↓

正極（氧化鉛）：PbO2＋4H+＋SO2-4＋2e＝PbSO4↓＋2H2O

充電：陰極：PbSO4＋2H2O－2e＝PbO2＋4H+＋SO2-4陽極：PbSO4＋2e＝Pb＋SO2-4

兩式可以寫成一個(gè)可逆反應(yīng)：PbO2＋Pb＋2H2SO42PbSO4↓＋2H2O

充電放電

3、目前已開發(fā)出新型蓄電池：銀鋅電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池

三、燃料電池

1、燃料電池：是使燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的一種原電池

2、電極反應(yīng)：一般燃料電池發(fā)生的電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃燒反應(yīng)寫出總的電池反應(yīng)，但不注明反應(yīng)的條件。，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)，

不過要注意一般電解質(zhì)溶液要參與電極反應(yīng)。以氫氧燃料電池為例，鉑為正、負(fù)極，介質(zhì)分為酸性、堿性和中性。當(dāng)電解質(zhì)溶液呈酸性時(shí)：

負(fù)極：2H2－4e=4H+正極：Ｏ2＋4e4H+=2H2O當(dāng)電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí)：

負(fù)極：2H2＋4OH－4e＝4H2O正極：Ｏ2＋2H2O＋4e＝4OH

另一種燃料電池是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷燃料和氧氣氧化劑。電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：CH4＋10OH－8e＝7H2O；正極：4H2O＋2O2＋8e＝8OH。

電池總反應(yīng)式為：CH4＋2O2＋2KOH＝K2CO3＋3H2O

3、燃料電池的優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換率高、廢棄物少、運(yùn)行噪音低四、廢棄電池的處理：回收利用第三節(jié)電解池一、電解原理

1、電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置也叫電解槽2、電解：電流(外加直流電)通過電解質(zhì)溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)(被動的不是自發(fā)的)的過程

3、放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程4、電子流向：

（電源）負(fù)極（電解池）陰極（離子定向運(yùn)動）電解質(zhì)溶液（電解池）陽極（電源）正極

5、電極名稱及反應(yīng)：

陽極：與直流電源的正極相連的電極，發(fā)生氧化反應(yīng)陰極：與直流電源的負(fù)極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)6、電解CuCl2溶液的電極反應(yīng)：陽極：2Cl--2e-=Cl2(氧化)陰極：Cu2++2e-=Cu(還原)總反應(yīng)式：CuCl2=Cu+Cl2↑

7、電解本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程☆規(guī)律總結(jié)：電解反應(yīng)離子方程式書寫：放電順序：陽離子放電順序

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（指酸電離的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+陰離子的放電順序

是惰性電極時(shí)：S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根離子)>F-是活性電極時(shí)：電極本身溶解放電

注意先要看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽極材料為活性電極（Fe、Cu)等金屬，則陽極反應(yīng)為電極材料失去電子，變成離子進(jìn)入溶液；若為惰性材料，則根據(jù)陰陽離子的放電順序，依據(jù)陽氧陰還的規(guī)律來書寫電極反應(yīng)式。

電解質(zhì)水溶液點(diǎn)解產(chǎn)物的規(guī)律

類型電極反應(yīng)特點(diǎn)實(shí)例電解對象電解質(zhì)電解質(zhì)濃度pH減小電解質(zhì)溶液復(fù)原CuCl2分解電解質(zhì)電解質(zhì)電離出的陰陽HCl型離子分別在兩極放電CuCl2放H2生成陰極：水放H2生堿堿型陽極：電解質(zhì)陰離子放電NaCl增大HCl---HCl電解質(zhì)和水生成新電解增大質(zhì)電解質(zhì)和水生成新電解質(zhì)減小氧化銅水增大增大減小水不變放氧生酸型陰極：電解質(zhì)陽離子放電CuSO4陽極：水放O2生酸電解水型陰極：4H++4e-==NaOH2H2↑H2SO4陽極：4OH--4e-=O2↑+2H2ONa2SO4

上述四種類型電解質(zhì)分類：

（1）電解水型：含氧酸，強(qiáng)堿，活潑金屬含氧酸鹽

（2）電解電解質(zhì)型：無氧酸，不活潑金屬的無氧酸鹽（氟化物除外）（3）放氫生堿型：活潑金屬的無氧酸鹽（4）放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽二、電解原理的應(yīng)用

1、電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣（1）、電鍍應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法（2）、電極、電解質(zhì)溶液的選擇：

陽極：鍍層金屬，失去電子，成為離子進(jìn)入溶液Mne==Mn+陰極：待鍍金屬（鍍件）：溶液中的金屬離子得到電子，成為金屬原子，附著在金屬表面Mn++ne==M

電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液鍍銅反應(yīng)原理

陽極(純銅)：Cu-2e-=Cu2+，陰極(鍍件)：Cu2++2e-=Cu，電解液：可溶性銅鹽溶液，如CuSO4溶液（3）、電鍍應(yīng)用之一：銅的精煉

陽極：粗銅；陰極：純銅電解質(zhì)溶液：硫酸銅3、電冶金（1）、電冶金：使礦石中的金屬陽離子獲得電子，從它們的化合物中還原出來用于冶煉活潑金屬，如鈉、鎂、鈣、鋁（2）、電解氯化鈉：

通電前，氯化鈉高溫下熔融：NaCl==Na++Cl通直流電后：陽極：2Na++2e==2Na陰極：2Cl2e==Cl2↑

☆規(guī)律總結(jié)：原電池、電解池、電鍍池的判斷規(guī)律

（1）若無外接電源，又具備組成原電池的三個(gè)條件。①有活潑性不同的兩個(gè)電極；②兩

極用導(dǎo)線互相連接成直接插入連通的電解質(zhì)溶液里；③較活潑金屬與電解質(zhì)溶液能發(fā)生氧化還原反應(yīng)（有時(shí)是與水電離產(chǎn)生的H+作用），只要同時(shí)具備這三個(gè)條件即為原電池。（2）若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解池或電鍍池；當(dāng)陰極為金屬，陽極亦為金屬且與電解質(zhì)溶液中的金屬離子屬同種元素時(shí)，則為電鍍池。

（3）若多個(gè)單池相互串聯(lián)，又有外接電源時(shí)，則與電源相連接的裝置為電解池成電鍍池。若無外接電源時(shí)，先選較活潑金屬電極為原電池的負(fù)極（電子輸出極），有關(guān)裝置為原電池，其余為電鍍池或電解池。

☆原電池，電解池，電鍍池的比較性質(zhì)類別原電池定義（裝置特點(diǎn)）反應(yīng)特征裝置特征形成條件將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置自發(fā)反應(yīng)無電源，兩級材料不同活動性不同的兩極電解質(zhì)溶液形成閉合回路電解池將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置非自發(fā)反應(yīng)有電源，兩級材料可同可不同電鍍池應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一側(cè)層其他金屬非自發(fā)反應(yīng)有電源兩電極連接直流電源1鍍層金屬接電源正極，待兩電極插入電解質(zhì)溶液鍍金屬接負(fù)極；2電鍍液必形成閉合回路須含有鍍層金屬的離子電極名稱負(fù)極：較活潑金屬陽極：與電源正極相連名稱同電解，但有限制條件正極：較不活潑金陽極：必須是鍍層金屬屬（能導(dǎo)電非金屬）陰極：與電源負(fù)極相連陰極：鍍件負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失去電子正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子的電子或者氧氣得電子（吸氧腐蝕）負(fù)極→正極陽離子向正極移動陰離子向負(fù)極移動陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失去電子，或電極金屬失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得到電子電源負(fù)極→陰極電源正極→陽極陽離子向陰極移動陰離子向陽極移動陽極：金屬電極失去電子陰極：電鍍液中陽離子得到電子同電解池同電解池電極反應(yīng)電子流向溶液中帶電粒子的移動聯(lián)系在兩極上都發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)☆☆原電池與電解池的極的得失電子情況：

陽極(失)e-正極（得）e-負(fù)極（失）e-陰極（得）第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕和防護(hù)一、金屬的電化學(xué)腐蝕（1）金屬腐蝕內(nèi)容：

（2）金屬腐蝕的本質(zhì)：都是金屬原子失去電子而被氧化的過程（3）金屬腐蝕的分類：

化學(xué)腐蝕金屬和接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反應(yīng)而引起的腐蝕電化學(xué)腐蝕不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會發(fā)生原電池反應(yīng)。比較活潑的金屬失去電子而被氧化，這種腐蝕叫做電化學(xué)腐蝕。

化學(xué)腐蝕與電化腐蝕的比較條件電化腐蝕不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸化學(xué)腐蝕金屬與非電解質(zhì)直接接觸

現(xiàn)象本質(zhì)關(guān)系有微弱的電流產(chǎn)生較活潑的金屬被氧化的過程無電流產(chǎn)生金屬被氧化的過程化學(xué)腐蝕與電化腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化腐蝕更加普遍，危害更嚴(yán)重（4）、電化學(xué)腐蝕的分類：

析氫腐蝕腐蝕過程中不斷有氫氣放出

①條件：潮濕空氣中形成的水膜,酸性較強(qiáng)（水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等氣體）②電極反應(yīng)：負(fù)極:Fe2e-=Fe2+

正極:2H++2e-=H2↑

總式：Fe+2H+=Fe2++H2↑吸氧腐蝕反應(yīng)過程吸收氧氣①條件：中性或弱酸性溶液

②電極反應(yīng)：負(fù)極:2Fe4e-=2Fe2+

正極:O2+4e-+2H2O=4OH-

總式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2離子方程式：Fe2++2OH-=Fe(OH)2

生成的Fe(OH)2被空氣中的O2氧化，生成Fe(OH)3，F(xiàn)e(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3Fe(OH)3脫去一部分水就生成Fe2O3xH2O（鐵銹主要成分）規(guī)律總結(jié)：

金屬腐蝕快慢的規(guī)律：在同一電解質(zhì)溶液中，金屬腐蝕的快慢規(guī)律如下：

電解原理引起的腐蝕＞原電池原理引起的腐蝕＞化學(xué)腐蝕＞有防腐措施的腐蝕防腐措施由好到壞的順序如下：

外接電源的陰極保護(hù)法＞犧牲負(fù)極的正極保護(hù)法＞有一般防腐條件的腐蝕＞無防腐條件的腐蝕

二、金屬的電化學(xué)防護(hù)

1、利用原電池原理進(jìn)行金屬的電化學(xué)防護(hù)（1）、犧牲陽極的陰極保護(hù)法

原理：原電池反應(yīng)中，負(fù)極被腐蝕，正極不變化

應(yīng)用：在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上裝上若干鋅塊，腐蝕鋅塊保護(hù)鋼鐵設(shè)備負(fù)極：鋅塊被腐蝕；正極：鋼鐵設(shè)備被保護(hù)（2）、外加電流的陰極保護(hù)法

原理：通電，使鋼鐵設(shè)備上積累大量電子，使金屬原電池反應(yīng)產(chǎn)生的電流不能輸送，從而防止金屬被腐蝕

應(yīng)用：把被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，惰性電極作為輔助陽極，均存在于電解質(zhì)溶液中，接上外加直流電源。通電后電子大量在鋼鐵設(shè)備上積累，抑制了鋼鐵失去電子的反應(yīng)。2、改變金屬結(jié)構(gòu)：把金屬制成防腐的合金

3、把金屬與腐蝕性試劑隔開：電鍍、油漆、涂油脂、表面鈍化等

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選修四電化學(xué)基礎(chǔ)知識點(diǎn)總結(jié)201*-11-20

1原電池及其應(yīng)用

1.1原電池原理

1.1.1原電池裝置構(gòu)成

①兩個(gè)活潑性不同的電極；②電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)

[說明]原電池的兩極分別稱為正極和負(fù)極。兩極中相對活潑（易失電子）的作為負(fù)極，相對不活潑的為正極。負(fù)極應(yīng)要能與電解質(zhì)溶液發(fā)生自發(fā)的氧化反應(yīng)。當(dāng)兩電極材料均插入電解質(zhì)溶液中并將兩極相連構(gòu)成閉合電路，原電池裝置才能發(fā)生電化反應(yīng)產(chǎn)生電流。

1.1.2原電池發(fā)電原理及電極反應(yīng)

將銅片和鋅片平行地插入稀硫酸溶液中，則構(gòu)成了原電池。若將兩極用導(dǎo)線相連，則有電流產(chǎn)生�！鞍l(fā)電”的原理說明如下：由于鋅比銅活潑，易失電子，Zn為負(fù)極，Cu則為正極。兩極相連后，Zn自發(fā)失去

2++

電子，不斷“溶解”，形成Zn進(jìn)入溶液。鋅片失去的電子沿外電路到達(dá)銅片，此時(shí)溶液中陽離子H在銅

2--+

片表面獲得電子，形成H2逸出。與此同時(shí)溶液中的陰離子（SO4，OH）移向負(fù)極，陽離子（H）移向正極（電池內(nèi)部離子的遷移是由化學(xué)勢所推動的，即非電場力做功完成）。由于電池工作時(shí)，電子能自發(fā)地從負(fù)極經(jīng)外電路流向正極，在電池內(nèi)部，溶液中離子能自發(fā)地遷移，這樣電池就向外提供電能，發(fā)電了。電極反應(yīng)式表示如下

-2+

負(fù)極（Zn）Zn2e=Zn(負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，流出電子)

+-正極（Cu）2H+2e=H2↑(正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，流進(jìn)電子)+2+

總反應(yīng)式Zn+2H=Zn+H2↑

從上分析可知此例正極材料本身并無參與電極反應(yīng)，僅起作導(dǎo)體作用而已。因此，正極材料若換為活潑性比鋅差的導(dǎo)體為電極（如石墨），效果一樣。1.2原電池的應(yīng)用

主要有兩方面：其一，利用原電池自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，開發(fā)化學(xué)電源；其二，抑制原電池反應(yīng)發(fā)生，應(yīng)用于金屬腐蝕的防護(hù)。

1.2.1常見的化學(xué)電源①鋅-錳干電池

正極-石墨棒，負(fù)極-鋅筒,電解質(zhì)-淀粉湖-NH4Cl與碳粉、MnO2的混合物。

-2++-

負(fù)極反應(yīng)：Zn-2e=Zn，正極反應(yīng)：2NH4+2e=2NH3+H2，2MnO2+H2=Mn2O3+H2O；電池反應(yīng)：Zn+NH4Cl+MnO2=ZnCl2+2NH3+Mn2O3+H2O②鉛蓄電池

33

電解質(zhì)溶液為(電解液：1.25g/cm~1.28g/cm的H2SO4溶液

-2--+2-放電時(shí)，負(fù)極-Pb：Pb-2e+SO4=PbSO4↓；正極-Pb（PbO2）：PbO2+2e+4H+SO4=PbSO4↓+2H2O

-2--+2-

充電時(shí)，陰極：PbSO4+2e=Pb+SO4陽極：PbSO4↓-2e+2H2O=PbO2+4H+SO4；③燃燒電池

利用可燃物與O2的反應(yīng)開發(fā)的電源，燃料電池與普通電池的區(qū)別:不是把還原劑、氧化劑物質(zhì)全部貯藏在電池內(nèi)，而是工作時(shí)不斷從外界輸入，同時(shí)電極反應(yīng)產(chǎn)物不斷排出電池。燃料電池的原料，除氫氣和氧氣外，也可以是CH4、煤氣、燃料、空氣、氯氣等氧化劑。常見有：氫氧燃燒電池、烴類（如CH4、C2H6）燃燒電池、醇類（如CH3OH、C2H5OH）燃燒電池、肼(H2N-NH2)--空氣燃料電池等。

1.2.2金屬的腐蝕及防護(hù)（1）金屬的腐蝕

金屬或合金跟周圍接觸到的物質(zhì)(氣體或液體)進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)而損耗的過程即為金屬的腐蝕。

若金屬與接觸到的物質(zhì)直接發(fā)生氧化還原反應(yīng)而引起的腐蝕稱為化學(xué)腐蝕，此類腐蝕無電流產(chǎn)生；若合

1

金或不純金屬，接觸到電解質(zhì)溶液而構(gòu)成了原電池，其中活潑的金屬作負(fù)極，失去電子而被氧化的腐蝕稱電化腐蝕,此類腐蝕拌隨有電流的產(chǎn)生。電化腐蝕又分為析氫腐蝕和吸氧腐蝕，兩者的比較見下表

析氫腐蝕吸氧腐蝕

條件水膜酸性較強(qiáng)水膜酸性很弱或非酸性

+---正極反應(yīng)2H+2e=H2↑O2+2H2O+4e=4OH

-2+負(fù)極反應(yīng)Fe2e=Fe

2+-其它----------------Fe+2OH=Fe(OH)2；4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

（2）金屬的防護(hù)

根據(jù)金屬腐蝕的類型及其原理，可從以下幾方面采取防護(hù)措施：

①阻斷形成原電池的條件，避免電化腐蝕。如保持鐵件表面干燥或表面涂一層油漆等。②形成原電池，但把被保護(hù)的金屬作正極，避免腐蝕。如在鋼鐵船體埋鋅塊，在海水中可形成Zn-Fe原電池，因鋼鐵船體為正極得以保護(hù)。

③外接直流電源，將被保護(hù)金屬接到電源的負(fù)極，并形成閉合回路。

2電解池及其應(yīng)用

2.1電解的原理

2.1.1電解池裝置構(gòu)成

①陰陽兩個(gè)電極;②電解質(zhì)溶液（或熔化的電解質(zhì)）。

[說明]:①電解池兩極名稱分別叫陰極和陽極,由所連接在的外電源的那一極決定。與外接電源負(fù)極相連作為電解池的陰極，與外接電源正極相連的作為電解池的陽極。②當(dāng)然若要發(fā)生電解，還要有外接直流電源設(shè)備，并構(gòu)成閉合回路。

2.1.2電解原理分析

以惰性電極電解硫酸銅溶液為例說明

2+2-+-通電前CuSO4=Cu+SO4,H2O=H+OH

2++2--溶液中存在由電離產(chǎn)生的兩種陽離子(Cu和H),兩種陰離子(SO4和OH)

2++2--通電后①離子定向移動陽離子(Cu和H)移向陰極,陰離子(SO4和OH)移向陽極

②電極反應(yīng)

2++2+-陰極:由于Cu比H易得電子，故2Cu+4e=2Cu(發(fā)生還原反應(yīng))-2--陽極:由于OH比SO4易失電子，故4OH-4e=2H2O+O2↑(發(fā)生氧化反應(yīng))

-+

（或2H2O4e=O2+4H）

③溶液pH變化

-+

在陽極區(qū)，由于水電離出的OH得到電子形成O2逸出，而H仍留在溶液中，造成溶液中

+-n(H)>n(OH),使溶液顯酸性。

總化學(xué)反應(yīng)方程式2CuSO4+2H2O=2Cu+O2↑+2H2SO4

2.1.3放電順序

粒子在電極上得電子或失電子的過程又叫放電。

2------陰離子失電子從易到難順序：S>I>Br>Cl>OH>F(或最高價(jià)含氧酸根離子)

陽離子得電子從易到難順序（與金屬活動順序相反）：

+2+3+2+2++2+2+2+2++3+2++2++

Ag>Hg>Fe(變Fe)>Cu>酸中的H>Pb>Sn>Fe>Zn>H2O中H>Al>Mg>Na>Ca>K說明:①上述順序?yàn)楦麟x子濃度相近時(shí)的放電順序

②電解池中電極材料分兩類，一類稱惰性電極，如石墨、鉑、金，它不參與電極反應(yīng)，僅起導(dǎo)電體作用；另一類稱活潑電極，即除鉑、金外的常見金屬材料的電極。當(dāng)陽極為活潑電極時(shí)，在電解時(shí)它將優(yōu)先失電子而被氧化為金屬離子“溶”入溶液，而溶液中陰離子不會發(fā)生失電子的變化。

2

③利用離子放電順序可以判斷電解時(shí)電極的產(chǎn)物。2.1.4電解規(guī)律

(1)常見酸堿鹽溶液的電解規(guī)律(惰性陽極)

電解反應(yīng)類型電解質(zhì)類型含氧酸強(qiáng)堿溶液活潑金屬含氧酸鹽無氧酸不活潑金屬無氧酸鹽規(guī)律實(shí)質(zhì)電解水-->H2+O2實(shí)質(zhì)電解水-->H2+O2實(shí)質(zhì)電解水-->H2+O2酸--->H2+非金屬鹽---->金屬+非金屬鹽+水--->金屬+O2+酸例電解稀H2SO4電解NaOH溶液電解Na2SO4溶液2HCl==H2+Cl2CuCl2=Cu+Cl22CuSO4+2H2O=2Cu+O2+2H2SO4PH變化降低升高不變升高----降低升高溶液復(fù)原法加H2O加H2O加H2O加HCl加CuCl2加CuO（CuCO3）加HCl電解水電解質(zhì)分解放氧生酸放氫生堿不活潑金屬含氧酸鹽活潑金屬無氧酸鹽鹽+水--->H2+非金屬+堿2KCl+2H2O=H2+Cl2+2KOH

(2)溶液電解pH變化規(guī)律

-++

若水中OH在陽極放電生成O2,則陽極區(qū)溶液增生H，pH降低;若水中H在陰極放電生成H2,則陰極區(qū)溶

-液增生OH，pH升高;總反應(yīng)的結(jié)果，若溶液生成酸,則溶液pH降低；若生成堿，則pH升高。

2.2電解的應(yīng)用

2.2.1電鍍

電鍍裝置:以鍍層金屬作陽極,鍍件掛在陰極,含鍍層金屬離子的鹽為電鍍液。電鍍特點(diǎn)：電鍍過程中鍍層金屬離子濃度不變。

2.2.2氯堿工業(yè)

(1)立式隔膜電解槽的結(jié)構(gòu)①陽極：由金屬鈦網(wǎng)（涂有釕氧化物制成）；②陰極：由碳鋼網(wǎng)涂有Ni涂層）制成；③離子交換膜；電解槽框及導(dǎo)電銅。陽離子交換膜

--(2)陽離子交換膜的作用：阻止Cl、OH等陰離子及氣體分子通過。這樣可防止陰極產(chǎn)生的H2與陽極產(chǎn)生的Cl2混合而爆炸，也避免了Cl2與陰極產(chǎn)生的的NaOH作用生成NaClO而影響NaOH產(chǎn)品質(zhì)量。(3)反應(yīng)原理：--+-陽極：2Cl-2e=Cl2↑：陰極：2H+2e=H2↑

電解反應(yīng)化學(xué)方程式2NaCl+2H2O==H2+Cl2+2NaOH

--

離子方程式2Cl+2H2O==H2+Cl2+2OH

(4)產(chǎn)品：NaOH、H2、Cl2

2.2.3電解精煉(電解精煉銅為例)

（1）裝置：陽極--粗銅；陰極純銅；電解質(zhì)溶液--銅鹽溶液(如CuSO4)（2）電極反應(yīng)

-2+

陽極：粗銅失電子放電“溶解”，Cu-2e=Cu。粗銅中比銅活潑的金屬溶解變成陽離子進(jìn)入溶

液，比銅活潑性差的金屬如Au、Ag等貴重金屬則落入陽極泥中。

2+2+-陰極：溶液中Cu得電子放電，Cu+2e=Cu生成的Cu沉積在陰極上而得到精銅。

3原電池與電解池的比較項(xiàng)目反應(yīng)性質(zhì)原電池氧化還原反應(yīng)自發(fā)進(jìn)行的反應(yīng)多為非自發(fā)，但也可以是自發(fā)反應(yīng)

3

電解池

裝置性質(zhì)電極名稱電極反應(yīng)式離子遷移方向化學(xué)能轉(zhuǎn)為電能負(fù)極和正極負(fù)極：失電子氧化反應(yīng)正極：得電子還原反應(yīng)陽離子移向正極，陰離子移向負(fù)極電能轉(zhuǎn)為化學(xué)能陰極和陽極陰極：得電子還原反應(yīng)陽極：失電子氧化反應(yīng)陽離子移向陰極，陰離子移向陽極4電化學(xué)試題解法指導(dǎo)

4.1解題步驟方法

①判斷兩池(原電池還是電解池)②標(biāo)注電極名稱③寫出電極反應(yīng)式(根據(jù)電極產(chǎn)物、溶液成分

變化)④描述或解釋現(xiàn)象或進(jìn)行有關(guān)計(jì)算。

[練4-01]把鋅片和鐵片放在盛有稀食鹽水和酚酞試液混合溶液的玻璃皿中（如圖所示平面圖），經(jīng)過一段時(shí)間后，首先觀察到溶液變紅的區(qū)域是（）A、Ⅰ和Ⅲ附近B、Ⅰ和Ⅳ附近C、Ⅱ和Ⅲ附近D、Ⅱ和Ⅳ附近

[解析]①判兩池：通常有外接電源的裝置是電解

池,故左圖為電

-2+

解池,根據(jù)右圖為兩個(gè)活性不同金屬浸在電解質(zhì)溶液中可判斷為原電池；②標(biāo)電極名：左圖由外接電源極性可知I為陰極，II為陽極；右圖因Zn比Fe活潑，故III為負(fù)極，IV為正極。③寫電極反應(yīng)：左圖中,陽極II：金屬Fe優(yōu)先氧化Fe-2e=Fe；陰極I：水中氫放電：2H+2e=H2；④現(xiàn)象及解釋：因I區(qū)OH增生，堿性，使酚酞變紅。又右圖，正極（IV）上電極反應(yīng)：O2+4e+2H2O=4OH（吸氧腐蝕），該區(qū)域呈堿性使酚酞變紅，B入選。

--+--

[4-02]如圖甲乙兩池分別以碳棒、鉑條、鋁條、鎂條為電極，并用導(dǎo)線相連接，以NaCl、NaOH溶液為電解溶液，有關(guān)該裝置的描述正確的是(D)

-2+

A.乙池中,Mg極的電極反應(yīng)是Mg-2e=Mg

-B.甲池中,Pt極的電極反應(yīng)是2Cl2e=Cl2↑

C.隨著反應(yīng)的進(jìn)行.乙池中n(NaOH)保持不變

D.反應(yīng)過程中,甲池中兩極附近溶液PH(C)

C．電解后,溶液中存在的陽離子只有Fe、ZnD．電解后,電解模底部陽極泥中中存在Cu、Pt

[解析]這是電解的過程，陽極發(fā)生的是氧化反應(yīng),A錯(cuò)；陽極：Zn-2e=ZnFe-2e=FeNi-2e=Ni

2+2+2+2+2+

--2+

-2+

-2+

2+2+

，Pt

為惰性金屬，不會放電，而Cu要在金屬Ni全部氧化為Ni后才能放電，但此時(shí)Cu已沒有了支撐物了，結(jié)果和Pt一起落下，形成陽極泥，故D正確;陰極：因氧化性Ni>Fe>Zn,所以只有Ni+2e=Ni,可見，陽極質(zhì)量減少的是“溶解”下的Zn、Fe、Ni，而陰極質(zhì)量增加的只是析出的鎳，兩者質(zhì)量是不相等的，故B錯(cuò)。;電解后,溶液中除留下Fe、Zn外，還有Ni，C也錯(cuò)。

2+2+2+

[練4-05]鉛蓄電池是典型的可充型電池，它的正負(fù)極格板是惰性材料，電池總反應(yīng)式為：Pb+PbO2+4H+2SO

+

2-4

2PbSO4+2H2O

請回答下列問題（不考慮氫、氧的氧化還原）:(1)放電時(shí)：正極的電極反應(yīng)式是______________;電解液中H2SO4的濃度將變________;當(dāng)外電路通過1mol電子時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加________g。

(2)在完全放電耗盡PbO2和Pb時(shí)，若按題27圖連接，電解一段時(shí)間后，則在A電極上生成__________、B電極上生成________,此時(shí)鉛蓄電池的正負(fù)極的極性將________________________。

解析：鉛蓄電池的負(fù)極是鉛（Pb），正極是二氧化鉛（PbO2）。放電時(shí)電極反應(yīng)：正極[A-（PbO2）]PbO2+2e

--

+2H+SO4==PbSO4+H2O

+2-

+2-

（與常見電池不同，鉛蓄電池放電時(shí)正極材料（PbO2）本身參與了電極反應(yīng)負(fù)極[B-（Pb）]Pb-2e+2H+SO4==PbSO4+H2O

可見，當(dāng)通過2mole時(shí)，負(fù)極1molPb變?yōu)?molPbSO4沉積在負(fù)極板上，既凈增加1molSO4，所以當(dāng)外電路通過1mol電子時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加49g。因放電時(shí)要消耗H2SO4，故;電解液中H2SO4的濃度將變小。完全放電后兩極材料都有變?yōu)榱蛩徙U（PbSO4），外接電源時(shí)，發(fā)生電解過程，電極反應(yīng)如下：陰極[A-（PbSO4）]PbSO4+2e+=Pb+SO4，A電極上生成Pb陽極[B-（PbSO4）]PbSO4-2e+2H2O=PbO2++4H+SO4，B電極上生成PbO2此時(shí)鉛蓄電池的正負(fù)極的極性將對換。

-+

2--2--

4.2電極名稱判斷法

根據(jù)兩極金屬相對活性判定原電池的電極名稱，根據(jù)X極所連接在的外接電源極性(“+”或“-”)判定電解池的電極名稱；根據(jù)電子（或電流）流向或測電極電勢高低等電學(xué)原理判斷電極名稱；此外根據(jù)X極發(fā)生氧化還是還原,移向X極的離子是陽離子還是陰離子,X極增重還是減重,X極區(qū)PH值是升高還是降低等判定X電極的名稱。但要注意X極指的是在原電池還是電解池。

說明：化學(xué)上規(guī)定，凡發(fā)生氧化變化的電極均為陽極，而發(fā)生還原的電極均為陰極。據(jù)此，從發(fā)生的化學(xué)變化角度看，原電池中的負(fù)極（-）又叫陽極，正極（+）又叫陰極。

4.3電極反應(yīng)式寫法

[電解池電極反應(yīng)式寫法要領(lǐng)]陽極，首先看為何材料，若為金屬（除Au、Pt外），則陽極金屬本身優(yōu)先被氧化，此時(shí)不必考慮溶液中陰離子放電；若陽極為惰性材料，則分析溶液中陰離子及放電順序，還原性強(qiáng)者優(yōu)先在陽極失電子發(fā)生氧化反應(yīng)。陰極，不必考慮電極為何材料，只要看溶液中有何離子及其放電順序，氧化性強(qiáng)者優(yōu)先得電子發(fā)生被還原反應(yīng)。

[原電池電極反應(yīng)式寫法要領(lǐng)]①負(fù)極發(fā)生失電子的氧化反應(yīng)，正極發(fā)生得電子的還原反應(yīng)，兩電極轉(zhuǎn)

-

移的電子數(shù)要相等；②負(fù)極和正極兩電極反應(yīng)式相加則得到原電池的總反應(yīng)式；③若溶液中OH有參與電

++

極反應(yīng)必發(fā)生在負(fù)極。若結(jié)果H有增加，酸性增強(qiáng)，PH降低，必在負(fù)極區(qū)；若溶液中H有參與電極反應(yīng)必

5

發(fā)生在正極;若結(jié)果OH有增加，堿性增強(qiáng)，PH升高，必在正極區(qū)。

[練4-07]以鉑為電極，在兩極上分別通入H2和O2，可組成氫氧燃燒電池。分別寫出以硫酸為電解質(zhì)和KOH為電解質(zhì)溶液中的有關(guān)電極反應(yīng)式。

[解析]由于H2具有強(qiáng)還原性，O2具有強(qiáng)氧化性，故H2為負(fù)極，O2為正極。若電解質(zhì)為H2SO4電極反應(yīng)式：負(fù)極(Pt-H2)2H24e=4H正極(Pt-O2)O2+4e+4H=2H2O

因溶液有高濃度H，正極O2的還原產(chǎn)物只能是H2O，不可能為OH。若電解質(zhì)為KOH電極反應(yīng)式：負(fù)極(Pt-H2)2H24e+4OH=4H2O正極(Pt-O2)O2+4e+2H2O=4OH

因溶液有高濃度OH，故H2氧化產(chǎn)物H將在負(fù)極上與OH結(jié)合為H2O，而正極上O2的還原產(chǎn)物O不能在溶液中存在，而是與H2O反應(yīng)轉(zhuǎn)化為OH。

氫氧燃燒電池總反應(yīng)方程式：2H2+O2=2H2O

--+

-2--

---+--+-+-

[練4-08]將兩塊鉑片連接后插入KOH溶液中作電極，并在兩極片上分別通入甲烷和氧氣從而組成了堿性燃燒電池，試寫出有關(guān)電極反應(yīng)式，并說明溶液PH變動情況。

[解析]負(fù)極(Pt-CH4):CH48e+10OH=CO3+7H2O正極(Pt-O2):2O2+8e+4H2O=8OH

電池總反應(yīng):CH4+2O2+2OH=CO3+3H2O(將兩電極反應(yīng)式相加即得總反應(yīng)式)

聯(lián)想到甲烷的燃燒的氧化產(chǎn)物是CO2,而在KOH溶液中不可能存在CO2,CO2會與KOH作用生成K2CO3和H2O,因此有如上負(fù)極反應(yīng)式�？梢�，電極上放電反應(yīng)后的產(chǎn)物還�？赡芘c電解質(zhì)溶液發(fā)生離子反應(yīng)。

該電池工作時(shí)，負(fù)極區(qū)由于OH參與電極反應(yīng)而減少，故該區(qū)PH呈降低態(tài)勢；正極有OH生成,故該區(qū)PH呈升高態(tài)勢。但負(fù)極消耗的OH比正極生成的多，所以總的結(jié)果是溶液OH減少，PH值要降低。

-----

2---

--2-

[練4-09]熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融鹽混和物作電解質(zhì)，CO為負(fù)極燃?xì)�，空氣與CO2的混和氣為正極助燃?xì)�，制得�?50℃下工作的燃料電池。完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：

2-－

負(fù)極反應(yīng)式：2CO+2CO3－4e＝4CO2

－2-正極反應(yīng)式：O2+2CO2+4e=2CO3

總電池反應(yīng)式：2CO+O2=2CO

[解析]從通常原電池的電解質(zhì)溶液，一下過渡到熔融鹽，不少人無法適應(yīng)。其實(shí)，我們只要從最基本的一點(diǎn)－燃料電池分析，其總電池反應(yīng)式應(yīng)為：2CO+O2=2CO2，然后逆向思考，正極反應(yīng)式=總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式，就可得出結(jié)果：O2+2CO2+4e=2CO3。通過電池總反應(yīng)式寫電極反應(yīng)式不失為一種簡便方法。

－2-

[練4-10]高鐵電池是一種新型可充電電池，與普通高能電池相比，該電池能長時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。高鐵電池的總反應(yīng)為

放

3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH

充

下列敘述不正確的是（C）．．．A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)為：3Zn6e+6OH=3Zn(OH)2

2

B．充電時(shí)陽極反應(yīng)為：2Fe(OH)36e+10OH=2FeO4+8H2OC．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化D．放電時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)

[解析]放電是原電池原理，正極反應(yīng)為2FeO4+6e+8H2O=2Fe(OH)3+10OH，放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被還原，同時(shí)正極附近溶液的堿性增強(qiáng)；負(fù)極反應(yīng)3Zn6e+6OH=3Zn(OH)2；充電是電解原理，陽極反應(yīng)為2Fe(OH)36e+10OH=2FeO4+8H2O陰極反應(yīng)為3Zn(OH)2+6e=3Zn+6OH

622

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