电化学 讲义

电化学(一)重视基础形成知识规律1.原电池、电解池、电镀池判定规律若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”。

先看电极：两极为导体且活泼性不同。

再看溶液：两极插入电解质溶液中。

后看回路：形成闭合回路或两极接触。

若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。

当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其余情况为电解池。

2.酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极)3.电解有关计算的方法规律有关电解的计算通常是求电解后某产物质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。

解答此类题的方法有两种：一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。

以电子守恒较为简便，注意运用。

4.电化学基础知识的应用(1)析氢腐蚀与吸氧腐蚀(以钢铁为例)：(2)金属的防护①改变金属的内部结构。

例如把Ni、Cr等加入普通钢里制成不锈钢。

②覆盖保护层：a.涂油脂、油漆、搪瓷、塑料等。

b.电镀耐腐蚀的金属(Zn、Sn、Cr、Ni等)。

③电化学保护法：多采用牺牲阳极保护法。

如在船只的螺旋桨附近的船体上，镶嵌活泼金属锌块。

另外，可采用与电源负极相连接的保护方式。

如大型水坝的船闸的保护就是让铁闸门和电源负极相连。

(3)电解原理的应用①氯碱工业(电解饱和食盐水)：2NaCl＋2H2O电解=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑②活泼金属Na、Mg、Al的制取，例如，电解熔融的NaOH制金属Na。

③金属精炼：如铜的精炼，以粗铜做阳极，精铜做阴极，含Cu2＋的溶液做电解质溶液。

④电镀：待镀金属制品做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的溶液做电镀液。

阳极反应：M－n e－===M n＋(进入溶液)；阴极反应：M n＋＋n e－===M(在镀件上沉积)。

其特点是阳极本身参与电极反应，电镀过程中相关离子的浓度保持不变。

(二)分析热点把握命题趋向关于电化学的内容是历年高考的重要知识点之一，主要以选择题的形式出现，已成高考的必考题。

考查的内容有：原电池、电解池、电镀池的电极名称及电极反应式；根据原电池、电解池的电极变化判断金属活泼性强弱;根据电解时电极变化判断电极材料或电解质种类；新型电池的电极反应及应用；有关电解产物的判断和计算。

其中原电池的工作原理、电解产物判断与计算是高考命题的热点。

由于电化学常常涉及到物理学中的串联电路、并联电路以及相关物理量如电流强度、电压、电阻、时间、电量等，无疑有关电化学知识也必然是物理学和化学的交汇点，这一融合正反映了“3＋X”理科综合测试的精神，展望它将会成为“3＋X”综合测试的热点。

［例1］(2002年上海，16)某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是A.a为正极，b为负极；NaClO和NaClB.a为负极，b为正极；NaClO和NaClC.a为阳极，b为阴极；HClO和NaClD.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl解析：用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液发生的反应是：2NaCl＋2H2O电解=====2NaOH＋H2↑＋Cl2↑，伴随电解过程所发生的副反应是2NaOH＋Cl2===NaCl＋NaClO＋H2O，则可推知使Cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液主要成分是NaClO和NaCl溶液，起消毒作用的是NaClO溶液。

电解过程阴极产生氢气，结合图示，消毒液发生器的液体上部空间充满的是氢气，从中推知电源a 极是负极，b为正极。

所以B选项符合题意。

答案：B［例2］锌—锰干电池是普遍使用的化学电源，其中含有MnO2、NH4Cl、ZnCl2等的糊状物。

以锌筒为负极材料，石墨为正极材料。

一节干电池电动势和内电阻分别为E=1.5 V，r=0.25 Ω，它对外供电时效率η=75%。

干电池的工作原理是：Zn＋2MnO2＋2NH+4===Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O(1)试写出干电池放电时的正、负电极反应式：正极：___________负极：___________干电池用久了就会变软，其原因是____________________________________________。

(2)正极反应中，前后经历了下列两个反应：2NH +4＋2e －===2NH 3＋H 2 2MnO 2＋H 2===Mn 2O 3＋H 2O如果正极反应没有MnO 2的参与，干电池将难以持续稳定工作．．．．．．．．．。

试说明理由。

(3)在通电10 min 的时间内参加反应的MnO 2质量约为多少？外电阻消耗的电能是多少？(4)许多国家对废旧电池进行回收，从保护环境和节约能源解释为什么要回收废旧电池。

解析：这是一道物理、化学综合试题，涉及能量转化、原电池原理、环境保护及电路计算等知识。

各问之间有渗透，但彼此间相对独立，学生思维空间有较大的自由度。

依题意：)(22r R I RI +=75%，解得R =0.75 Ω。

I =r R E+=1.5 A 。

通电10 min 消耗的电量为：Q =I ·t =1.5 A ×10×60 s=900 C 。

转移电子的物质的量为：9.34×10－3mol ×87 g ·mol －1=0.813 g 。

外电阻消耗电能W =I 2Rt =(1.5 A)2×0.75 Ω×600 s=1.01×103 J 。

答案：(1)2MnO 2＋2NH +4＋2e －===Mn 2O 3＋2NH 3＋H 2O Zn －2e －===Zn 2＋有水产生，锌筒变薄(2)正极反应中间产物H 2附着于石墨，增加电池内阻。

(3)0.813 g ；1.01×103 J 。

(4)可以回收到大量的金属材料和化工原料。

废旧电池有害于生态环境的物质在自然条件下极难被降解；废旧锌—锰干电池含有高浓度的氯化铵溶液，埋在土壤中会使土壤酸化，种子脱水死亡。

装置特点：化学能转化为电能。

①、两个活泼性不同的电极；形成条件：②、电解质溶液（一般与活泼性强的电极发生氧化还原反应）；原 ③、形成闭合回路（或在溶液中接触）电 负极：用还原性较强的物质作负极，负极向外电路提供电子；发生氧化反应。

池 基本概念： 正极：用氧化性较强的物质正极，正极从外电路得到电子，发生还原反应。

原 电极反应方程式：电极反应、总反应。

理氧化反应 还原反应反应原理：Zn-2e -=Zn 2+ 2H ++2e -=2H 2↑ 失e -,沿导线传递，有电流产生电极反应： 负极（锌筒）Zn-2e -=Zn 2+正极（石墨）2NH 4++2e -=2NH 3+H 2↑①、普通锌——锰干电池 总反应：Zn+2NH 4+=Zn 2++2NH 3+H 2↑ 干电池：电解质溶液：糊状的NH 4Cl 特点：电量小，放电过程易发生气涨和溶液②、碱性锌——锰干电池 电极：负极由锌改锌粉（反应面积增大，放电电流增加）； 电解液：由中性变为碱性（离子导电性好）。

正极（PbO 2） PbO 2+SO 42-+4H ++2e -=PbSO 4+2H 2O负极（Pb ） Pb+SO 42--2e -=PbSO 4铅蓄电池：总反应：PbO 2+Pb+2H 2SO 4 2PbSO 4+2H 2O电解液：1.25g/cm 3~1.28g/cm 3的H 2SO 4 溶液蓄电池 特点：电压稳定。

Ⅰ、镍——镉（Ni ——Cd ）可充电电池；其它蓄电池 Cd+2NiO(OH)+2H 2O Cd(OH)2+2Ni(OH)2Ⅱ、银锌蓄电池 锂电池①、燃料电池与普通电池的区别不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是工作时不断从外界输入，同时燃料 电极反应产物不断排出电池。

电池 ②、原料：除氢气和氧气外，也可以是CH 4、煤气、燃料、空气、氯气等氧化剂。

负极：2H 2+2OH --4e -=4H 2O ；正极：O 2+2H 2O+4e -=4OH -③、氢氧燃料电池： 总反应：O 2 +2H 2 =2H 2O特点：转化率高，持续使用，无污染。

废旧电池的危害：旧电池中含有重金属（Hg 2+）酸碱等物质；回收金属，防止污染。

腐蚀概念：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。

概述： 腐蚀危害：腐蚀的本质：M-ne -→M n+(氧化反应)分类： 化学腐蚀（金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀）、电化腐蚀定义：因发生原电池反应，而使金属腐蚀的形式。

负极（Fe ）：Fe-2e -=Fe 2+；正极（C ）：O2+2H 2O+4e -=4OH -电化 吸氧腐蚀： 总反应：2Fe+O 2+2H 2O=Fe(OH)2腐蚀 后继反应：4Fe(OH)2 +O 2 +2H 2O =4Fe(OH)3钢铁的腐蚀： 2Fe(OH)3 Fe 2O 3 +3H 2O负极（Fe ）：Fe-2e -=Fe 2+；析氢腐蚀： 正极（C ）：2H ++2e -=H 2↑总反应：Fe+2H +=Fe 2++H 2↑影响腐蚀的因素：金属本性、介质。

金属的防护： ①、改变金属的内部组织结构；保护方法：②、在金属表面覆盖保护层；③、电化学保护法（牺牲阳极的阴极保护法）化学电源简介金属的腐蚀与防护充电 放电放电`△定义：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。

装置特点：电能转化为化学能。

①、与电源本连的两个电极；形成条件 ②、电解质溶液（或熔化的电解质） ③、形成闭合回路。

电极 阳极：与直流电源正极相连的叫阳极。

概念 阴极：与直流电源负极相连的叫阴极。

电极反应：原理：谁还原性或氧化性强谁先放电（发生氧化还原反应）离子放电顺序： 阳极：阴离子还原性 S 2->I ->Br ->Cl ->OH ->SO 42-（含氧酸根）>F -阴极：阳离子氧化性 Ag +>Fe 3+>Cu 2+>Pb 2+>Sn 2+>Fe 2+>Zn 2+>H +>Al 3+>Mg 2+>Na +电子流向氧化反应 还原反应反应原理：4OH --4e -=2H 2 Cu 2++2e -=Cu电解结果：在两极上有新物质生成。

总反应：2CuSO 4+2H 2O 2Cu+2H 2SO 4+O 2↑粗铜板作阳极，与直流电源正极相连；①、装置 纯铜作阴极，与直流电源负极相连；用CuSO 4 (加一定量H 2SO 4)作电解液。

阴极：Cu 2++2e -=Cu电解精炼铜 阳极：Cu-2e -=Cu 2+、Zn-2e -=Zn 2+②、原理： Ni-2e -=Ni 2+阳极泥：含Ag 、Au 等贵重金属；电解液：溶液中CuSO 4浓度基本不变③、电解铜的特点：纯度高、导电性好。