高考化學(xué)電化學(xué)解題技巧(高考電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)總結(jié))

原電池

（一）概念：

將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為原電池。

（二）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

（三）電子流向：

外接電路：負(fù)極——線——正極

內(nèi)部電路：鹽橋中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)的電解質(zhì)溶液，鹽橋中的陽(yáng)離子向正極的電解質(zhì)溶液移動(dòng)。

（四）電極反應(yīng)：

以鋅銅原電池為例：

負(fù)極：氧化反應(yīng)：Zn-2e=Zn2+（較活潑的金屬）

正極：還原反應(yīng)：2H++2e=H2（活性金屬較少）

總反應(yīng)式：Zn+2H+=Zn2++H2

（五）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(dòng)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(dòng)方向：陽(yáng)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)溶解極為負(fù)極

(2)一極增重或有氣泡為正極。

化學(xué)電池

（一）電池的分類：

化學(xué)電池、太陽(yáng)能電池、原子能電池

（二）化學(xué)電池：

將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置

（三）化學(xué)電池的分類：

一次電池、二次電池、燃料電池

1.一次電池

常見(jiàn)原電池：堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等。

2.二次電池

(1)二次電池：放電后可再次充電，使活性物質(zhì)再生，可多次重復(fù)使用。也稱為充電電池或蓄電池。

(2)電極反應(yīng)：鉛酸電池

放電：

負(fù)極（引線）：Pb-2e-=PbSO4

正極（氧化鉛）：PbO2+4H++2e-=PbSO4+2H2O

充電：

陰極：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+

陽(yáng)極：PbSO4+2e-=Pb

這兩個(gè)方程可以寫(xiě)成可逆反應(yīng)：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O

（3）開(kāi)發(fā)出新型電池：銀鋅電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池。

3.燃料電池

(1)燃料電池：是燃料與氧化劑反應(yīng)直接產(chǎn)生電流的原電池。

(2)電極反應(yīng)：一般來(lái)說(shuō)，燃料電池中電化學(xué)反應(yīng)的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同。整個(gè)電池反應(yīng)可以根據(jù)燃燒反應(yīng)來(lái)寫(xiě)，但沒(méi)有指定反應(yīng)的條件。在負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，在正極發(fā)生還原反應(yīng)。但需要注意的是，電解質(zhì)溶液一般參與電極反應(yīng)。以氫氧燃料電池為例，鉑為正、負(fù)電極，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+4e-+4H+=2H2O

電解質(zhì)溶液呈堿性時(shí)：

負(fù)極：2H2+4OH--4e-=4H2O

正極：O22H2O4e-=4OH-

另一種類型的燃料電池使用插入KOH溶液中的金屬鉑片作為電極，甲烷（燃料）和氧氣（氧化劑）通過(guò)兩個(gè)極。

電極反應(yīng)式為：

負(fù)極：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

正極：4H2O2O28e-=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)化率高、浪費(fèi)少、運(yùn)行噪音低

4.廢棄電池的處理：回收利用

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(guò)電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)(被動(dòng)的不是自發(fā)的)的過(guò)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(guò)程。

4.電子流向：（電源）負(fù)極—（電解池）陰極—（離子定向運(yùn)動(dòng)）電解質(zhì)溶液—（電解池）陽(yáng)極—（電源）正極。

5.電極名稱及反應(yīng)：

陽(yáng)極：連接直流電源正極的電極，發(fā)生氧化的地方

陰極：連接直流電源負(fù)極的電極，在此發(fā)生還原反應(yīng)

6.電解CuCl2溶液的電極反應(yīng)：

陽(yáng)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(guò)程，就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程

規(guī)則總結(jié)：寫(xiě)出電解反應(yīng)的離子方程：

放電順序：

陽(yáng)離子放電順序：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（指酸離子化）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+

負(fù)離子的放電順序：

為惰性電極時(shí)：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-（如含氧酸離子）F-

為活性電極時(shí)：電極本身溶解并放電

*注意，我們首先要看電極材料，是惰性電極還是活性電極。如果陽(yáng)極材料是活性電極（Fe、Cu）等金屬，則陽(yáng)極反應(yīng)是電極材料失去電子變成離子進(jìn)入溶液；如果是惰性材料，則根據(jù)陰離子和陽(yáng)離子的放電順序，根據(jù)陽(yáng)離子和氧陰離子的逆轉(zhuǎn)定律，寫(xiě)出電極反應(yīng)公式。

電解質(zhì)水溶液電解產(chǎn)物的規(guī)律：

類型

電極反應(yīng)特性

例子

電解對(duì)象

電解質(zhì)濃度

分解電解質(zhì)型

被電解液電離的陰離子和陽(yáng)離子分別在兩極放電。

鹽酸

電解質(zhì)

減少

氯化銅

釋放H2形成基礎(chǔ)形式

陰極：水放出H2生成堿

陽(yáng)極：電解質(zhì)陰離子放電

氯化鈉

電解質(zhì)和水

創(chuàng)造新的電解質(zhì)

釋氧產(chǎn)酸型

正極：電解質(zhì)陽(yáng)離子放電

陽(yáng)極：水放出O2生成酸

硫酸銅

電解質(zhì)和水

創(chuàng)造新的電解質(zhì)

電解水型

陰極：4H++4e-==2H2

陽(yáng)極：4OH--4e-==O2+2H2O

氫氧化鈉

水

增加

硫酸鈉

以上四類電解液的分類：

(1)電解水類型：含氧酸、強(qiáng)堿、活性金屬含氧鹽

（2）電解液類型：無(wú)氧酸、無(wú)氧惰性金屬鹽（氟化物除外）

(3)產(chǎn)氫堿類型：活性金屬無(wú)氧酸鹽

(4)析氧產(chǎn)酸型：惰性金屬的含氧酸鹽

（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)電鍍是利用電解原理，在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。

(2)電極和電解質(zhì)溶液的選擇：

陽(yáng)極：涂層金屬，失去電子并變成離子進(jìn)入溶液M-ne-==Mn+

陰極：被鍍金屬（鍍件）：溶液中的金屬離子獲得電子，成為金屬原子，附著在金屬表面Mn++ne-==M

電解液：含有電鍍金屬離子的溶液作為電鍍液。鍍銅反應(yīng)原理

陽(yáng)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

2.電鍍應(yīng)用之一：銅的精煉

陽(yáng)極：厚銅；

陰極：純銅

電解液：硫酸銅

3.電冶金

(1)電冶金：礦石中的金屬陽(yáng)離子獲得電子并從其化合物中還原，用于冶煉鈉、鎂、鈣、鋁等活性金屬。

(2)電解氯化鈉：

通電前，氯化鈉在高溫下熔化：NaCl==Na++Cl-

接通直流電源后：

陽(yáng)極：2Na++2e-==2Na

陰極：2Cl--2e-==Cl2

規(guī)則概要：原電池、電解槽、電鍍槽的判定規(guī)則

(1)如果沒(méi)有外部電源，則滿足形成原電池的三個(gè)條件。

有兩個(gè)不同活性的電極；

將兩極用電線連接起來(lái)，直接插入所連接的電解質(zhì)溶液中；

活性金屬能與電解質(zhì)溶液發(fā)生氧化還原反應(yīng)（有時(shí)是由于與水電離產(chǎn)生H+反應(yīng)）。只要同時(shí)滿足這三個(gè)條件，就是原電池。

(2)如果有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則可能是電解槽或電鍍槽；當(dāng)陰極為金屬，陽(yáng)極也是金屬且與電解液中的金屬離子屬于同一元素時(shí)，為電鍍槽。

(3)如果多個(gè)電解槽串聯(lián)，且有外接電源，則連接電源的裝置為電解槽或電鍍槽。如果沒(méi)有外接電源，首先選擇較活潑的金屬電極作為原電池的負(fù)極（電子輸出電極），相關(guān)器件為原電池，其余為電鍍電池或電解電池。

原電池、電解槽、電鍍槽的比較

原電池

細(xì)胞

電鍍槽

定義（設(shè)備特性）

將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置

將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置

利用電解原理在某些金屬表面的一側(cè)鍍上一層其他金屬

反應(yīng)特性

自發(fā)反應(yīng)

非自發(fā)反應(yīng)

非自發(fā)反應(yīng)

裝置特性

不供電，兩級(jí)材質(zhì)不同

帶電源后，兩層材料可以相同也可以不同。

有力量

形成條件

具有不同移動(dòng)性的桿

A

形成一個(gè)閉環(huán)

兩個(gè)電極連接至直流電源

將兩個(gè)電極插入電解質(zhì)溶液中

形成一個(gè)閉環(huán)

1、鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負(fù)極；2.鍍液必須含有鍍層金屬離子

電極名稱

負(fù)極：較活潑的金屬

正極：活性較低的金屬（能導(dǎo)電的非金屬）

陽(yáng)極：接電源正極

陰極：接電源負(fù)極

名稱與電解相同，但有限制

陽(yáng)極：必須是電鍍金屬

陰極：電鍍件

電極反應(yīng)

負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失去電子

正極：還原反應(yīng)，來(lái)自溶液中的陽(yáng)離子或氧的電子（吸氧腐蝕）

陽(yáng)極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失去電子，或電極金屬失去電子

陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽(yáng)離子獲得電子

陽(yáng)極：金屬電極失去電子

陰極：鍍液中的陽(yáng)離子獲得電子

電子流

負(fù)極正極

電源負(fù)極負(fù)極

電源正極陽(yáng)極

與電解池相同

帶電粒子在溶液中的運(yùn)動(dòng)

陽(yáng)離子向正極移動(dòng)

陰離子向負(fù)極移動(dòng)

陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)

陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)

與電解池相同

連接

氧化和還原反應(yīng)在兩極發(fā)生

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(guò)程

3.電化學(xué)腐蝕和化學(xué)腐蝕的區(qū)別

電偶腐蝕

化學(xué)腐蝕

狀況

與電解質(zhì)溶液接觸的不純金屬或合金

與非電解質(zhì)直接接觸的金屬

現(xiàn)象

產(chǎn)生微弱電流

沒(méi)有電流產(chǎn)生

自然

更多活性金屬被氧化的過(guò)程

金屬被氧化的過(guò)程

關(guān)系

化學(xué)腐蝕和電偶腐蝕常同時(shí)發(fā)生，但電偶腐蝕更為常見(jiàn)，也更為嚴(yán)重。

4.電化學(xué)腐蝕的分類：

析氫腐蝕——腐蝕過(guò)程中不斷釋放出氫氣

（1）條件：在潮濕空氣中形成的水膜呈強(qiáng)酸性（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

通式：Fe+2H+=Fe2++H2

吸氧腐蝕——反應(yīng)過(guò)程吸收氧氣

條件：中性或弱酸性溶液

電極反應(yīng)：

負(fù)極：2Fe4e-=2Fe2+

正極：O2+4e-+2H2O=4OH-

通式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

生成的Fe(OH)2被空氣中的O2氧化生成Fe(OH)3。Fe(OH)3除去部分水，形成Fe2O3·xH2O（鐵銹的主要成分）

規(guī)律總結(jié)：

1.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>采取防腐措施的腐蝕

2.防腐措施由好到壞的順序如下：

外部電源陰極保護(hù)方法>犧牲負(fù)極正極保護(hù)方法>一般防腐條件的腐蝕>無(wú)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(yáng)極陰極保護(hù)方法

原理：原電池反應(yīng)時(shí)，負(fù)極被腐蝕，但正極不發(fā)生變化。

應(yīng)用：在被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備上安裝多個(gè)鋅塊，腐蝕鋅塊，保護(hù)鋼鐵設(shè)備

負(fù)極：鋅塊被腐蝕；正極：保護(hù)鋼鐵設(shè)備

(2)外加電流陰極保護(hù)法

原理：通電時(shí)，大量電子積聚在鋼鐵設(shè)備上，使金屬原電池反應(yīng)產(chǎn)生的電流無(wú)法傳輸，從而防止金屬被腐蝕。

應(yīng)用：以被保護(hù)的鋼鐵設(shè)備作為陰極，惰性電極作為輔助陽(yáng)極，二者均存在于電解質(zhì)溶液中，并連接外部直流電源。通電后，大量電子積聚在鋼鐵設(shè)備上，抑制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(kāi)：電鍍、油漆、涂油脂、表面鈍化等

(3)金屬腐蝕的分類：

化學(xué)腐蝕-由金屬與其接觸的材料之間的直接化學(xué)反應(yīng)引起的腐蝕。

電偶腐蝕-當(dāng)不純金屬與電解質(zhì)溶液接觸時(shí)會(huì)發(fā)生電偶反應(yīng)。相對(duì)活潑的金屬失去電子并被氧化。這種腐蝕稱為電化學(xué)腐蝕。

標(biāo)簽:知識(shí)總結(jié)

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