第一阶段 专题二 第5讲 电化学基础

总反应： 2Fe＋O2＋2H2O===2Fe(OH)2 。
2．金属的电化学防护
(1)牺牲阳极的阴极保护法： 如右图，保护铁，铁作 正 极，锌作 负 极。
(2)外加电流的阴极保护法：
外加直流电源，使被保护金属与电源的 负 极相连。
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[归纳· 助学] 1．钢铁在潮湿空气中生成铁锈(Fe2O3· 2O)的原理 nH Fe—C—电解质溶液形成原电池。
解析：易出现原电池正负极的判断错误；锌锰干电池中， 锌失去电子被氧化，作电池的负极材料。 返回
[思考· 回顾]
(1)电解时，a 极是 阴 极，电极反应式为
2H＋＋2e－===H2↑ ；b 极发生氧化 反应， 2Cl－－2e－===Cl2↑ ；电解 电极反应式为
电解 2Cl－＋2H2O===== 总反应离子方程式为
阴极：4H＋＋4e NaOH
电解
－===2H
水
水 水
增大
增大 增大
增大
减小 不变
加水
加水 加水
H 2↑阳极： 2SO4 Na2SO4
水型
4OH－－4e－ ===2H2O＋ O2 ↑ 返回
电解质 电解质溶液 电解 类型 电极反应特点 实例 溶液浓 pH 复原所需加 物质 度 入物质 电解质电离出 增 电解 HCl 电解质 减小 通氯化氢 的阴、阳离子 大 电解 分别在两极 质型 CuCl2 电解质 减小 加氯化铜 放电 阴极：放出 放H2 H2生成碱 电解质 生成新 增 生碱 NaCl 通氯化氢 阳极：电解质 和水 电解质 大 型 阴离子放电 返回
[鉴赏· 领悟] 判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 1．镀铜铁制品镀层受损后，铁制品比受损前更不容易生 锈(2012· 江苏高考) (× )
解析：易出现原电池正、负极的判断错误而造成失误； 铜镀层破损后，铁作原电池的负极，更易发生腐蚀。
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2．用锡焊接铁质器件，焊接处不易生锈(2012· 海南高考)( × )
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解析：由题给总反应可知，放电时正极上是FeCl2得到 电子生成单质铁：Fe2＋＋2e－===Fe；充电时，原电池的负 极钠接电源的负极，电解质是β－氧化铝。 答案：Fe2＋＋2e－===Fe 钠 β－Al2O3
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[命题角度二· 2012· 安徽高考]
研究人员最近发现了一种“水”电池，这种电池能利用 淡水与海水之间含盐量差别进行发电，在海水中电池总反 应可表示为：5MnO2＋2Ag＋2NaCl===Na2Mn5O10＋2AgCl。 下列“水”电池在海水中放电时的有关说法正确的是 ( )
－
－
－
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[鉴赏· 领悟]
判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 1．Cu(CuSO4)－Zn(ZnSO4)通过盐桥构成的原电池装置中， Cu电极上发生氧化反应(2012· 福建高考) (× )
解析：因混淆原电池装置中两极发生的反应类型而造成错 误；Cu(CuSO4)－Zn(ZnSO4)电池中，Cu作正极，发生还 原反应。
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近年来，电化学知识在高考试题中出现的频率很高，
与生产、生活及新科技等问题相联系的考查尤为突出，在
知识点上侧重于以新型电池特别是燃料电池为背景考查原
电池的相关知识；以电解原理的最新应用为背景考查电解 池的相关知识；以及金属的防护、电解饱和食盐水和电解 冶炼金属等内容。
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[思考· 回顾] 1．原电池
其中负极反应式：2Fe－4e－===2Fe2＋。
正极反应式：2H2O＋O2＋4e－===4OH－。 电池总反应式：2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2。 生成铁锈的相关反应式为： 4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3，
2Fe(OH)3===Fe2O3· 2O＋(3－n)H2O。 nH
解析：因混淆锡和铁的活泼性强弱而造成原电池正、负极 的判断错误；铁比锡活泼，焊接处形成的原电池中，铁作 负极，更易发生腐蚀。 3．插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重(2012· 山东高 考) (×)
解析：因忽视吸氧腐蚀时O2浓度对金属腐蚀的影响而造成
错误；靠近海水底端的部分与O2的接触少，腐蚀程度轻。
A．正极反应式：Ag＋Cl－－e－===AgCl
B．每生成1 mol Na2Mn5O10转移2 mol电子 C．Na＋不断向“水”电池的负极移动 D．AgCl是还原产物 返回
解析：选 B。由电池总反应可知银失去电子被氧化得氧 化产物，即银作负极，产物 AgCl 是氧化产物，A、D 都不正 确；在原电池中阳离子在正极得电子发生还原反应，所以阳 离子向电池的正极移动，C 错误；化合物 Na2Mn5O10 中 Mn 18 元素的化合价是＋ 价，所以每生成 1 mol Na2Mn5O10 转移 5 18 电子的物质的量为(4－ )×5＝2 mol，因此选项 B 正确。 5
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[命题角度一· 2012· 山东高考]
下列与金属腐蚀有关的说法正确的是
(
)
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A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重
B．图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速
率减小
C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气 体的速率也增大 D．图d中，Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由 MnO2的氧化作用引起的 返回
类型
电极反应 特点 阴极：电解
实例
电解 电解质溶 物质 液浓度
电解质溶液
pH 复原所需加
入物质
放O2 质阳离子放 生酸 电阳极：
电解 CuSO4 质和
生成新电 减 解质 小
加氧化铜
型
OH－放电生
成酸
水
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[鉴赏· 领悟] 判断下列描述的正误(正确的打“√”，错误的打“×”)。 1．电解NaCl溶液得到22.4 L H2(标准状况)，理论上需转移 NA个电子(2012· 山东高考) (× )
2 Pb＋SO4－－2e－===PbSO4 。 负极反应：
正极反应：PbO2＋4H＋＋SO2－＋2e－===PbSO4＋2H2O。 4
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(2)燃料电池：
燃料电池以还原剂(如氢气、烃类、甲醇等)为负极反应 物， 以氧化剂(如氧气、空气等)为正极反应物。
①以碱性溶液为电解质溶液构成的氢氧燃料电池反应
[归纳· 助学] 1．原电池的构成条件
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2．原电池正、负极的判断
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3．甲烷燃料电池(碱性介质)
2 原电池总反应式： 4＋2OH－＋2O2===CO3－＋3H2O。 CH
负极反应式：CH4＋10OH －8e ===CO2 ＋7H2O。 3 正极反应式：2O2＋4H2O＋8e－===8OH－。
方程式：2H2＋O2===2H2O。 2H2＋4OH－－4e－===4H2O 。 负极反应：
－ － 正极反应： O2＋2H2O＋4e ===4OH 。
②以酸性溶液为电解质溶液构成的氢氧燃料电池反应 方程式：2H2＋O2===2H2O。 － ＋ 负极反应：2H2－4e ===4H 。 O2＋4H＋＋4e－===2H2O 。 正极反应： 返回
负极： Fe－2e－===Fe2＋ 。 2H＋＋2e－===H2↑ 。 正极：
＋ 2＋ 总反应： Fe＋2H ===Fe ＋H2↑ 。
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(2)吸氧腐蚀： ①条件：钢铁表面水膜酸性很弱，或呈中性。
②电极反应：
负极： 2Fe－4e－===2Fe2＋ 。 － － 正极： 2H2O＋O2＋4e ===4OH 。
2OH－＋H2↑＋Cl2↑ 。
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(2)电解完成后，若溶液的体积为1 L，整个电解过程中
共转移0.1 mol e－，则溶液的pH为 13 ，若使电解质溶液复
原，需通入氯化氢的物质的量为 0.1 mol。
(3)若用该装置给铁钉镀铜，则应用铜作 阳极 ，用铁钉
作 阴极 ，电解质溶液应为 CuSO4 溶液。
解析：易出现电极反应式的书写错误而造成判断失误；
电解NaCl溶液的阴极反应式为：2H＋＋2e－===H2↑，故
生成1 mol H2时转移2 NA个电子。
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2．以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、
Au等杂质)的电解精炼，溶液中的Cu2＋向阳极移动(2012· 山 东高考) 向的错误；溶液中的Cu2＋向阴极移动。 (× ) 解析：因忽视电解质溶液的电中性而出现判断离子移动方
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[命题角度一· 2012· 天津高考]熔融状态下， Na 的单质和 FeCl2 能组成可充电电池 (装置示意图如图)，反应原理为： 放电 2Na＋FeCl2 Fe＋2NaCl 充电 放电时，电池的正极反应式为_______________________； 充电时，________(写物质名称)电极接电源的负极；该电池的 电解质为________。
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2．金属腐蚀的防护方法
(1)牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理：
在被保护的钢铁设备上装上若干较活泼金属如锌块， 让被保护的金属作原电池的正极。 (2)外加电流的阴极保护法——电解池原理： 让被保护的钢铁设备作阴极，惰性电极作阳极，外接
直流电源。
(3)其他方法： 改变金属内部结构，如制成不锈钢；加涂防护层如喷 油漆、涂油脂、喷镀等方法。 返回
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[归纳· 助学]
1．电极反应
(1)阳离子在阴极上的放电顺序：Ag＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H ＋＞…… (2)阴离子在阳极上的放电顺序：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞ OH－＞…… 返回
2．电解规律(惰性电极) 电解 类型 电极反应特点 实例 电解质溶 pH
电解 质溶
物质 液浓 度
液复原所
需加入 物质
解析：选 B 。图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底
3．电解AlCl3、FeCl3、CuCl2的混合溶液时，阴极上依次析
出Cu、Fe、Al(2011· 山东高考) (× ) 解析：因忽视阳离子在阴极上的放电顺序及Fe3＋的放电实
质而造成错误；Fe3＋在阴极上获得电子生成Fe2＋而不是单
质Fe，在水溶液中Al3＋的氧化性弱于H＋。 返回
[思考· 回顾] 1．电化学腐蚀(以钢铁的腐蚀为例) (1)析氢腐蚀： ①条件： 钢铁表面水膜酸性较强 。 ②电极反应：
高考前沿快讯 知识升级
知识点一 知识点二 知识点三
必考点讲透 必考点一 必考点二
第 一 阶 段
专 题 二
第 5 讲
考点锁定 常考点练清 常考点
难点速通 课时检测
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1．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应
式和电池反应方程式。
2．了解常见化学电源的种类及其工作原理。 3．理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害， 防止金属腐蚀的措施。
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上述装置中能形成原电池的是 B ，该原电池工作时， 负极发生 氧化反应 ，电极反应式为 Cu－2e－===Cu2＋ ；
还原反应 ，电极反应式为 2Ag＋＋2e－===2Ag ； 正极发生
Cu＋2Ag＋===Cu2＋＋2Ag 。 电池总反应式为
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2．化学电源 (1)铅蓄电池： 反应原理：Pb＋PbO2＋2H2SO4===2PbSO4＋2H2O。
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2．乙醇酸性燃料电池的负极反应式为：CH3CH2OH＋H2O －4e－===CH3COOH＋4H＋，电池工作时，电解质溶液中 的H＋向负极移动(2012· 四川高考) (× ) 解析：因混淆原电池电解质溶液中离子移动方向而造成错
误；原电池工作时，电解质溶液中的阳离子向正极移动。
3．Zn具有还原性和导电性，可用作锌锰干电池的正极材料 (2012· 江苏高考) ( ×)
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由于高考中的新型电池类试题题材广、信息新、陌生度 大，所以，大多数考生会感到试题难度大；而实际上，这类 试题一般落点较低，主要考查新型电池“放电”时正、负极的
判断，电极反应式的书写及离子移动的方向等内容。其核心
是电极反应式的书写。因此，只有熟悉此类试题的考查角度，
才能顺利解题。
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新型电池充、放电时电极反应式的书写 (1)新型电池的放电过程遵循原电池的工作原理，充电 过程遵循电解池的工作原理。解答新型电池问题的关键在 于正确书写电极反应式。 (2)新型电池“放电”时正、负极电极反应式的书写：根 据电池反应分析物质得失电子情况，考虑电极反应生成的 物质是否与电解质溶液中的离子发生反应。对于较复杂的 电极反应，可以利用总反应式减去较简单一极电极反应式 得到较复杂一极电极反应式的方法解决。 (3)原电池的负极反应与电解池的阴极反应、原电池的 正极反应与电解池的阳极反应互为逆反应，据此可快速写 出充、放电时的电极反应式。