电化学原理及其应用 课件
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《电化学及应用》课件
02
燃料电池具有高效率、低污染、可靠性高等优点，广泛应用于
汽车、船舶、航空航天等领域。
常见的燃料电池包括质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷
03
酸燃料电池等。
作原理是通过锂离子在正负极 之间的迁移实现电能的储存和释
放。
锂离子电池具有高能量密度、长 寿命、环保等优点，广泛应用于 手机、笔记本电脑、电动汽车等
原理
电化学反应中，电子转移和离子迁移 是相伴随的，通过电极反应实现电子 转移和能量转化。
电化学的应用领域
能源领域
电化学在能源领域的应用包括电池、燃料电池、太阳 能电池等。
环境领域
电化学技术可用于污水处理、废气处理、重金属离子 去除等环境治理方面。
工业领域
电化学在工业领域的应用包括电镀、电解、电泳等， 可用于金属表面处理和材料制备。
06
电化学在工业领域的应用
电镀与电铸
总结词
电镀和电铸是利用电化学方法在金属表面沉 积金属或合金的过程，主要用于制造装饰品 、艺术品、建筑零件和电子元件等。
详细描述
电镀是将金属或合金通过电解沉积到金属表 面，以增加其耐腐蚀性和美观性。电铸则是 通过电解沉积制造金属或合金的复制品，常 用于制造装饰品和艺术品。
电化学反应动力学
电化学反应速率
表示电化学反应快慢的物理量。
电化学反应机理
描述电化学反应过程的详细步骤和中间产物。
反应速率常数
表示电化学反应速率与反应物浓度之间的关系的常数。
扩散与传质
影响电化学反应速率的因素，包括反应物在电极表面的扩散和传质过程。
03
电化学电池与电池性能
原电池与电解池
原电池
是一种将化学能直接转化为电能的装置，由正负两个电极和电解质溶液组成。
电化学原理及其应用 课件
电解池
能量转 化方式
化学能→电能
自发的氧化还原反应
电能→化学能
自发/非自发的 氧化还原反应均可
反应类型及 是否自发
对比分析
负 Fe 正 极 Mg 极 A
角度二：装置构成和电极判断 正 C 负 Al 极 极 阴 极 阳 C 极
Fe
NaCl溶液 NaOH溶液
原电池
NaCl溶液
电解池 有外加直流电源
装置不同
电子流向
离子流向
负极→正极 阳离子→正极； 阴离子→负极
对比分析
A Fe
角度四：电极反应和放电顺序
C
Fe
C
NaCl溶液
原电池 负极→氧化反应 正极→还原反应
NaCl溶液
电解池 阳极→氧化反应 阴极→还原反应
电极反 应类型 放电 顺序
阳极：活性阳极> S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>……
阴极：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>……
（2008·山东理综) 29、以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极 通入CO2和O2时，电解质是熔融下的碳酸盐，CO32-移向电池的 （填 正或负）极
（2012·山东理综)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，下列说法正确的是 a．电能全部转化为化学能 b．粗铜接电源正极，发生氧化反应 c．溶液中Cu2＋向阳极移动 d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 （2012·山东理综) 电解NaCl溶液得到22.4LH2(标准状况)，理论上需 要转移NA个电子(NA表示阿伏加德罗常数)
总结提升
本专题思维导图
能量转 化方式
化学能→电能
自发的氧化还原反应
电能→化学能
自发/非自发的 氧化还原反应均可
反应类型及 是否自发
对比分析
负 Fe 正 极 Mg 极 A
角度二：装置构成和电极判断 正 C 负 Al 极 极 阴 极 阳 C 极
Fe
NaCl溶液 NaOH溶液
原电池
NaCl溶液
电解池 有外加直流电源
装置不同
电子流向
离子流向
负极→正极 阳离子→正极； 阴离子→负极
对比分析
A Fe
角度四：电极反应和放电顺序
C
Fe
C
NaCl溶液
原电池 负极→氧化反应 正极→还原反应
NaCl溶液
电解池 阳极→氧化反应 阴极→还原反应
电极反 应类型 放电 顺序
阳极：活性阳极> S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>……
阴极：Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>……
（2008·山东理综) 29、以丙烷为燃料制作新型燃料电池，电池的正极 通入CO2和O2时，电解质是熔融下的碳酸盐，CO32-移向电池的 （填 正或负）极
（2012·山东理综)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，下列说法正确的是 a．电能全部转化为化学能 b．粗铜接电源正极，发生氧化反应 c．溶液中Cu2＋向阳极移动 d．利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属 （2012·山东理综) 电解NaCl溶液得到22.4LH2(标准状况)，理论上需 要转移NA个电子(NA表示阿伏加德罗常数)
总结提升
本专题思维导图
电化学原理与应用精品课件(最新版)
从电极反应式判O2-的存 在形式
酸性电解质溶液环境下 O2+4H++4e-====2H2O
碱性电解质溶液环境下 O2+2H2O+4e-==== 4OH-
固体电解质(高温下能传 导O2-)环境下
O2+4e-====2O2-
熔融碳酸盐(如:熔融 K2CO3)环境下
O2+2CO2+4e-==== 2 CO32
第8讲 电化学原理与应用
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【研核心思维激活】 【研习任务1】把反应Zn+Cu2+====Zn2++Cu设计成盐桥 电池。 (1)画出装置图、标明电极名称和电子转移方向。
提示:
(2)写出电极反应式并指明反应类型。 提示:负极:Zn-2e-====Zn2+ 氧化反应 正极:Cu2++2e-====Cu 还原反应
电极反应式如下: 负极:Zn-2e-====Zn2+, 正极:O2+4e-+2H2O====4OH-。
(2)方法2:根据电解原理,把铁电极连接直流电源的负极, 则阴极被保护,该电化学防护法为外加电流的阴极保护 法。装置示意图如下:
电极反应式如下: 阳极:4OH--4e-====2H2O+O2 ↑, 阴极:2H++2e-====H2↑ 。
3.燃料电池中正极电极反应式的书写思路 根据燃料电池的特点,一般在正极上发生还原反应的物 质都是O2,O2得到电子后化合价降低,首先变成O2-,O2-能 否存在要看电解质环境。由于电解质溶液(酸碱盐)的 不同,其电极反应也有所不同,下表为四种不同电解质 环境中,氧气得电子后O2-的存在形式:
电解质环境
电化学原理与应用PPT课件
第三章 电化学原理与应用
1
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总体概述
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2
目录
§3.1 氧化还原反应基本概念 §3.2 原电池 §3.3 电池电动势与电极电势 §3.4 影响电极电势的因素 §3.5 电极电势及电池电动势的应用 §3.6 电解与化学电源 §3.7 金属的腐蚀及其防止4Fra bibliotek氧化值
氧化值是元素一个原子的荷电数，这种 荷电数由假设把每一个键中的电子指定给电 负性更大的原子而求得。
5
❖ 确定氧化值的方法如下： ❖ a 一些规定 ❖ 在单质中，元素的氧化值皆为零。如白磷(P4)中磷的氧化
值。 ❖ 氧的氧化值在正常氧化物中皆为－2；在过氧化物（如
H202、BaO2等）中，氧的氧化值为-1，在超氧化合物（如KO2） 中，氧化值为-1/2。在氟化物中（OF2）氧化值为+2。 ❖ b 在离子型化合物中，元素原子的氧化值就等于该原子的离 子电荷。 ❖ C 在共价化合物中，将属于两原子的共用电子对指定给两原 子中电负性更大的原子以后，在两原子上形成的电荷数就是 它们的氧化数。共价化合物中元素的氧化数是原子在化合状 态时的一种形式电荷数。 ❖ d 在结构未知的化合物中，某元素的氧化值可按下述规则求 得：原子或离子的总电荷数等于各元素氧化值的代数和。分 子的总电荷数等于零。
H+(c)|H2 (p) |Pt
17
四类常见电极
电极类型 电对(例)
金属电极
Zn2+/Zn
非金属电 极 Cl2/Cl氧化还原电极 Fe3+/Fe2+
难溶盐电极 AgCl/Ag
1
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目录
§3.1 氧化还原反应基本概念 §3.2 原电池 §3.3 电池电动势与电极电势 §3.4 影响电极电势的因素 §3.5 电极电势及电池电动势的应用 §3.6 电解与化学电源 §3.7 金属的腐蚀及其防止4Fra bibliotek氧化值
氧化值是元素一个原子的荷电数，这种 荷电数由假设把每一个键中的电子指定给电 负性更大的原子而求得。
5
❖ 确定氧化值的方法如下： ❖ a 一些规定 ❖ 在单质中，元素的氧化值皆为零。如白磷(P4)中磷的氧化
值。 ❖ 氧的氧化值在正常氧化物中皆为－2；在过氧化物（如
H202、BaO2等）中，氧的氧化值为-1，在超氧化合物（如KO2） 中，氧化值为-1/2。在氟化物中（OF2）氧化值为+2。 ❖ b 在离子型化合物中，元素原子的氧化值就等于该原子的离 子电荷。 ❖ C 在共价化合物中，将属于两原子的共用电子对指定给两原 子中电负性更大的原子以后，在两原子上形成的电荷数就是 它们的氧化数。共价化合物中元素的氧化数是原子在化合状 态时的一种形式电荷数。 ❖ d 在结构未知的化合物中，某元素的氧化值可按下述规则求 得：原子或离子的总电荷数等于各元素氧化值的代数和。分 子的总电荷数等于零。
H+(c)|H2 (p) |Pt
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四类常见电极
电极类型 电对(例)
金属电极
Zn2+/Zn
非金属电 极 Cl2/Cl氧化还原电极 Fe3+/Fe2+
难溶盐电极 AgCl/Ag
电化学原理及应用-PPT课件
【变式1】(2010·江苏卷)下图是 一种航天器能量储存系统原理 示意图。下列说法正确的是( )
A．该系统中只存在3种形式的能量转化 B．装置Y中负极的电极反应式为： O2＋2H2O＋4e－ 4OH－ C．装置X能实现燃料电池的燃料和氧化剂再生 D．装置X、Y形成的子系统能实 现物质的零排放，并能实现化学能与电能间的完全转 化
解析：图2是原电池，其中A(负极)电极反应式为： BH－—8e－＋8OH－ BO＋6H2O，B(正极)电极反应式为： H2O2＋2e－ 2OH－，故Na＋应往正极区迁移，A错B对；
C 项 所 对 应 的 情 况 是 Zn － C － ZnSO4 原 电 池 ( 吸 氧 腐 蚀)，负极(Zn板)电极反应式为：Zn－2e－ Zn2＋，正极 (铅笔)电极反应式为：O2＋4e－＋2H2O 4OH－，C对；
3．对于二次电池反应，需要看清“充电、放电” 的方向，放电的过程为原电池，充电的过程为电 解池。 4．电解质溶液中的离子(如H+、OH-)，若电极反 应的产物能与之反应，则要写在反应式中。
【典型例题1】 以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结 构示意图如图所示。关于该电池的叙述正确的是( B) A．该电池能够在高温下工作 B．电池的负极反应为： C6H12O6＋6H2O－24e－ 6CO2↑＋24H＋ C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移 D．在电池反应中，每消耗1 mol氧气，理论上能生成 标准状况下CO2 44.8 L
答案：A、B
与原电池正极相连的电极为电解池的 阳极，与负极相连的电极为电解池的阴极。 在阳极处为阴离子放电，在阴极处为阳离 子放电，根据题中的现象，可以得出阴、 阳极，进而得出正、负极。
【变式2】(2011·苏锡常镇二模)图1是在金属锌板上贴 上一张用某溶液浸湿的滤纸，图2是NaBH4/H2O2燃料 电池；
高二化学精品课件 电化学原理及其应用
25
• 3．电解时电极产物的确定
• 首先看电极，如果是活性电极(金属活动性 顺序表中Ag以前的金属)，则电极材料失 电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能 失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨) ，则要再看溶液中离子的失电子能力。
• (1)阳极产物的判断
• 根据阴离子放电顺序进行判断。
• 阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH －>含氧酸根>F－
• D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用 • 答案：C
10
• 点拨：A项，该装置中没有自发的氧化还 原反应发生，因此，不能构成原电池；B 项，根据能量守恒定律可知，总的能量一
定，它等于电镀过程中转化的化学能和转
化的热能的和，因此通过的电量与锌的析 出量有确定的关系；C项，电流恒定，单 位时间内提供给阴极的电量就一定，析出 的锌的量也一定；D项，镀锌层破损后形 成的Zn－Fe原电池起到牺牲阳极保护阴极 的作用。
9
• 2．(2011·山东理综)以KCl和ZnCl2混合液为电 镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( )
• A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀 过程是该原电池的充电过程
• B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量 与锌的析出量无确定关系
• C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解 反应速率
• 考查题型以及选择题出现34次，每题分值3～6 分；填空题出现1次，分值约为12分。
• 高考试题对本讲能力点的考查以接受、吸收、 整合化学信息的能力为主，试题难度中等以上 。
4
• 将电化学知识与图表相结合进行考查，也与氧 化还原反应的知识结合考查，还可与生产生活 、新科技及新技术等相联系进行考查。
• 3．电解时电极产物的确定
• 首先看电极，如果是活性电极(金属活动性 顺序表中Ag以前的金属)，则电极材料失 电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能 失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨) ，则要再看溶液中离子的失电子能力。
• (1)阳极产物的判断
• 根据阴离子放电顺序进行判断。
• 阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH －>含氧酸根>F－
• D．镀锌层破损后对铁制品失去保护作用 • 答案：C
10
• 点拨：A项，该装置中没有自发的氧化还 原反应发生，因此，不能构成原电池；B 项，根据能量守恒定律可知，总的能量一
定，它等于电镀过程中转化的化学能和转
化的热能的和，因此通过的电量与锌的析 出量有确定的关系；C项，电流恒定，单 位时间内提供给阴极的电量就一定，析出 的锌的量也一定；D项，镀锌层破损后形 成的Zn－Fe原电池起到牺牲阳极保护阴极 的作用。
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• 2．(2011·山东理综)以KCl和ZnCl2混合液为电 镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是( )
• A．未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀 过程是该原电池的充电过程
• B．因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量 与锌的析出量无确定关系
• C．电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解 反应速率
• 考查题型以及选择题出现34次，每题分值3～6 分；填空题出现1次，分值约为12分。
• 高考试题对本讲能力点的考查以接受、吸收、 整合化学信息的能力为主，试题难度中等以上 。
4
• 将电化学知识与图表相结合进行考查，也与氧 化还原反应的知识结合考查，还可与生产生活 、新科技及新技术等相联系进行考查。
电化学原理及其应用PPT课件
nFE
nFE
RTln {c(G) {c(A)
c}g{c(D) c}a{c(B)
c}d c}b
E
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RT nF
ln {c(G) {c(A)
c}g{c(D) c}a{c(B)
c}d c}b
第12页/共54页
E
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ln {c(G) {c(A)
c}g{c(D) c}a{c(B)
c}d c}b
E
解： 由附录7查得：
θ(Cd2+/Cd)= -0.4030V, θ(H+/H2)=0.0000V
Cd为负极，H2为正极 Cd(s)+2H+(aq)=Cd2+(aq)+H2(g) 电池反应
Eθ= θ(正) - θ(负) = 0 – (-0.4030) = 0.4030V
ΔrGmθ= -nFEθ = -2×96500C·mol-1×0.4030V = -77779 J·mol-1 = -77.78 kJ·mol-1
根据能斯特方程式：
E
E0.0592 2来自lgc(Zn2 ) c(Cu2 )
0.0592 c(Zn2 )
1.06 1.1037
lg
2
0.020
c(Zn2+)=0.045mol·dm-3
第14页/共54页
2. 浓度对电极电位的影响 对于电极反应通式：
a(氧化态)+ne-
b(还原态)
RT nF
ln
[c(还 原 态) [c(氧 化 态)
降低到0.01mol·dm-3时，由1.23V降为0.640V。
第23页/共54页
练习 试以反应 H3AsO4+2I-+2H+=H3AsO3+I2+H2O
电化学原理及其应用
9
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例1.
Zn Zn2+ (1mol.dm-3 ）
Cl-（KCl饱和）Hg2Cl2 (s) Hg(l) Pt
E= E (Hg2Cl2 / Hg) –E(Zn2+/Zn) E(Zn2+/Zn) = E (Hg2Cl2 / Hg) － E
例2. Pt Cl-（KCl饱和）Hg2Cl2 (s) Hg(l) Cu2+ (1mol.dm-3 ） Cu
电池符号(图式): Pt Cl2（pθ）Cl- （c θ ） Mn2+（ c θ ）, MnO4-(c θ ), H+(c θ ) Pt
4
4
３. 电极类型 第一类电极：单质－离子型 ● 金属-金属离子电极 Zn ∣ Zn2+…… ● 气体-离子电极 Pt ∣ H2(g) ∣ H+ (aq)， Cl- (aq) ∣ Cl2(g) ∣Pt ……
θ 已知E θ Cu 2 /Cu 0.337V，K 稳 CuNH 3 4
在 Cu 2 和 Cu组成的标准半电池中，加入氨水，当cNH 3 1.0mol dm 3 , ，E Cu 2 /Cu ? E θ CuNH 3 4 /Cu ?
2
2
10
(2) 标准氢电极
事实上, 标准电极电势的绝对值是无法测定的.于是建立 了标准氢电极, 并规定：
电极反应 : 2 H (aq) 2e H 2 g 电 对 : H /H 2 E θ H /H2 0.0000V
7
标准氢电极的构造图 见Ｐ.78, 图4-3
E= E(Cu2+/Cu)– E (Hg2Cl2 / Hg)
E(Cu2+/Cu) = E + E (Hg2Cl2 / Hg)
电化学应用ppt课件
电镀技术原理及应用领域
电镀技术原理
电镀是利用电解原理在某些金属表面 上镀上一薄层其它金属或合金的过程， 利用电解作用使金属或其它材料制件 的表面附着一层金属膜的工艺。
电镀技术应用领域
电镀技术广泛应用于机械制造、轻工、 电子等行业，如提高零件的耐磨性、 导电性、抗腐蚀性及增进美观等作用。
电化学沉积技术制备薄膜材料
应用
金属元素测定，有机物分析等。
库仑分析法
原理
通过测量电解过程中所消耗的电量进行定量 分析。
特点
准确度高，重现性好，但仪器价格较高。
分类
恒电流库仑法和恒电位库仑法。
应用
痕量物质测定，环境监测等。
伏安法与极谱法
原理
通过测量电解过程中电流-电压曲线 进行定量分析。
分类
线性扫描伏安法、循环伏安法、方波 伏安法等；经典极谱法和现代极谱法 （如示波极谱法）。
电化学合成纳米材料是利用电化学方法在 电极表面或溶液中合成纳米材料的过程， 通过控制电位、电流、温度等参数，可以 制备出不同形貌和尺寸的纳米材料。
VS
纳米材料制备方法
电化学合成纳米材料的方法包括模板法、 脉冲电沉积法、循环伏安法等，这些方法 具有操作简单、反应条件温和、易于控制 等优点。
其他新型电化学合成技术介绍
通过电场作用，驱动土壤中的污染物向电极移动并富集，实现土 壤修复的效果。
电热修复技术
利用电加热原理，提高土壤温度并促进污染物挥发或降解，达到 土壤修复的目的。
电化学淋洗技术
通过电化学反应产生的淋洗液对土壤进行淋洗，去除土壤中的污 染物并实现土壤修复。
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THANKS
电解质
含有自由离子的导体，可以是固体、 液体或气体。
电化学及应用 ppt课件
共同点 金属原子失去电子变成阳离子而损耗
是否构成原电池
无原电池
构成无数微小原电池
有无电流
无电流
有弱电流
实 质 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀
电化学腐蚀比化学腐蚀普遍得多
钢铁的电化学腐蚀
比较项目
析氢腐蚀
吸氧腐蚀
发生条件
钢铁外表吸附的水膜酸 性较強时
钢铁外表吸附的水膜酸 性较弱或呈中性时
电 负极 极
Fe - 2e- =
〔Pt、Au、石墨〕 阴离子优先放电
Rn- - ne = R
阴极 一定是溶液中易得电子的阳离子优先放电
Rn+ + ne = R
用惰性电极电解电解质溶液的规律
〔1〕电解水型 〔NaOH、H2SO4、K2SO4等〕的电解
阴极：4H+ + 4e-
2H2
阳极：4OH- - 4e-
O2 + 2H2O
总反响式： 2H2O 电解 2H2 + O2
电极反应
阴极 接电源负极
电子流入 Nm+ + me－ = N
(还原反应)
阳极 接电源正极
电子流出
Rn－ – ne－= R M – ne－= Mn+
(氧化反应)
电极质量变化 增大或不变
减小或不变
离子移动方向 阳离子移向该极 阴离子移向该极
电解池的任务原理
氧化反响 Rn－－ne－＝R
e－＋ － e －
(4)反响原理: 正极: 2H2+4OH － －4e-＝4H2O 负极: O2＋2H2O ＋ 4e-＝4OH －
总反响：2H2＋O2＝2H2O
以甲烷作燃料的燃料电池
电极为金属铂，电解质为KOH，在两极分别通入甲烷和氧气。
高三化学电化学原理及应用PPT优秀课件
电解总反应离子方程式为 氧化
2Cl--2e-====Cl2↑
_____________________________。
电解
2Cl-+2H2O ==== 2OH-+H2↑+Cl2↑
(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_1_3_,若使电解质溶液复原,需通入氯
总反应 ___2_H_++_2_e_-_=_=_=_=_H_2_↑___ ___O_2_+_2_H_2_O_+_4_e_-=_=_=_=_4_O_H_-___
Fe+2H+====Fe2++H2↑ 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:
如图,保护铁,铁作___极,锌作___极。
构成的氢氧燃料2H电2O+池O2:+负4e极-=反==应=4为OH_-_____________;正极反应为
_________________。
2H2-4e-====4H+
O2+4H++4e-====2H2O
2.电解池:
(1)电解时,a极是___极;
电极反应式为____阴___________;
b极发生_____反2H应++,2电e-=极==反=H应2↑式为_________________;
应
2Ag++2e-====2Ag
Cu+2Ag+
____________。
(=2=)=以=CKuO2H++溶2A液g 为电解质溶液,构成氢氧燃料电池的反应原理为
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• D．当K1、K2都打开时，仍存在金属的腐蚀 • 答案：C
• 点 Na拨OH：溶A项液当的闭反合应K，1打故开铝K作2时负，极左。边B项形当成闭原合电K池2打，开自K发1时进，行右铝边与形 成原电池，自发进行镁与浓HCl的反应，镁作负极。D项当K1、K2 都打开时，左边铝插入NaOH溶液会溶解而腐蚀，右边镁铝插入 浓HCl都会溶解而腐蚀。
• ③电化学保护法。如把金属连接在电源的负极上，这样就 能消除引起金属腐蚀的原电池反应，也可在金属上铆接比 它更活泼的另一种金属，发生金属腐蚀时是较活泼的金属 被腐蚀而金属本身受到保护。
• 3．电解时电极产物的确定
• 首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表中Ag以前的金 属)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电 子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中离子的失 电子能力。
• (3)电极反应式的书写
• 如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极， 再根据正、负极反应规律去写电极反应式；如果 题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化 反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情 况)，再选择一个简单变化情况去写电极反应式， 另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看做 数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极 反应式，即得结果。特别需要指出的是：对于可 逆电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方 向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应 用电解池原理。
• (2)电镀(如铁件镀锌)
• 电镀液：含Zn2＋的盐溶液(如ZnCl2溶液) • 阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋
• 阴极(铁件)：Zn2＋＋2e－===Zn
• 电镀过程中电镀液浓度不发生变化。镀层金属作阳极，镀件作阴 极，电镀液中必须含有镀层金属离子。
• (3)电解精炼 • 如粗铜(含Zn、Fe、Ag等)的提纯 • 阳极(粗铜)：Zn－2e－===Zn2＋ • Fe－2e－===Fe2＋ • Cu－2e－===Cu2＋ • 阴极(纯铜)：Cu2＋＋2e－===Cu • 电解过程中，活泼性比Cu弱的Ag、Au不放电，形成阳极泥(可从
• 思维激活 名校模拟可借鉴，抽空一定看一看
• 3．(2011·北京海淀一模)查处酒后驾驶采用的 “便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理， 在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为 C反O应2，式但为实：际CH上3C乙H醇2O被H氧—2化e－为=X=，=X其＋中2H一＋个。电下极列的 说法中正确的是 ( )
阴极：还原反 应，溶液中的阳 离子得电子
阳极：金属电极失电 子
阴极：电镀液中镀层 金属阳离子得电子 (在电镀控制的条件 下，水电离产生的H ＋及OH－一般不放 电)
原电池
电解池
电镀池
电子 流向
负极―导―线→正极
电源负极―导―线→阴极 电源正极―导―线→阳极
同电解池
温馨提示：①同一原电池的正、负极的电极反应中得、失电子
• 答案：B
• 点拨：本题考查原电池、钢铁的吸氧腐蚀等知识。依题意，可判 断 极中，心A中区Cal－为在原电电池池工的作负时极向，负液极滴(a边)移缘动O，2含A量选较项大错，误是；原B项电显池然的正正 确，C中Fe失电子被氧化而被腐蚀，故C项错误，D中因Fe比Cu活 泼，当负极的是Fe，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故D错误。
• ②由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或 质量不断减少，该电极发生氧化反应，则此电极 为负极；若某一电极上有气体产生、电极的质量 不断增加或不变，该电极发生还原反应，则此电 极 液为构正 成极 的， 原燃 电料 池电中池，除C电外极。上如会Zn析－出C紫－红Cu色SO固4溶体 物质，则C为此原电池的正极。
• 4．原电池、电解池、电镀池的比较
定义
原电池
电解池
电镀池
将化学能转 将电能转变 应用电解原理在某
变成电能的 成化学能的 些金属表面镀上一
装置
装置
层其他金属的装置
装置举例
原电池
电解池
电镀池
形成 条件
①活动性不同的两 电极(连接) ②电解质溶液(电极 插入其中，并与电 极发生自发反应) ③形成闭合回路
• 将电化学知识与图表相结合进行考查，也与氧化 还原反应的知识结合考查，还可与生产生活、新 科技及新技术等相联系进行考查。
• 电化学是高考的热点，2012年高考在题型上将以 传统题型为主，其中原电池的工作原理、电解产 物的判断与计算、电极及电池反应方程式的书写 都是高考命题的热点内容，题型主要以选择题为 主，分值约为3～6分。
• ②多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异 最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。
• (2)原电池正、负极的确定
• ①由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的 金属为负极(一般地，负极材料与电解质溶液要能 发生反应)，相对活泼性较差的金属或导电的非金 属为正极。如Mg－Al－HCl溶液构成的原电池中， 负极为Mg；但要注意的是，在Mg－Al－NaOH溶 液构成的原电池中，负极为Al。
• A．电池内部H＋由正极向负极移动
• B2H．2另O=一=极=4的O电H－极反应式为：O2＋4e－＋ • C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向 负极
• D．电池总反应为：2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O • 答案：D
• 点拨：A项，在电池内部H＋应移向正极；B项，正极反应式为： O2＋4H＋＋4e－===2H2O；C项，乙醇被氧化，应在负极反应。
• 一般来说，可用下列原则判断：
• 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护 措施的腐蚀。
• (2)金属腐蚀的防护方法
• ①改变金属的组成结构。如铁中加入一定比例的铬炼制得 铬钢，具有很强的耐腐蚀性。含铬又含镍的铬镍不锈钢， 耐腐蚀性更好。
• ②在金属表面覆盖一层保护层，使金属与周围具有腐蚀性 的气体和电解质溶液隔离，便可保护金属，防止金属腐蚀。 如在金属表面上喷漆、电镀、覆盖搪瓷或表面钝化等。
•第4讲 电化学原理及其应用
• 考纲解读 • 1．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和总反应方
程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 • 2．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。
• 考情探究 • 近五年来，新课标地区对原电池的工作原理考查 18次，如：2011北京理综8题，2011福建理综11 题，2009广东化学14题；对电解原理及其应用考 查12次，如2011广东理综12题，2010福建理综11 题；对金属的电化学腐蚀与防护考查6次，如 2010北京理综6题。 • 考查题型以及选择题出现34次，每题分值3～6分； 填空题出现1次，分值约为12分。 • 高考试题对本讲能力点的考查以接受、吸收、整 合化学信息的能力为主，试题难度中等以上。
• 4．(2011·河北唐山一中二调)在一电解槽的中间 加一镁片将其分成隔开的两部分，左侧加适量的 NaOH溶液，并插入一根铝棒，右侧加适量的浓 HCl，也插入一根铝棒。如图所示，下列有关说 法中不正确的是( )
• A．当闭合K1打开K2时，铝作负极 • B．当闭合K2打开K1时，镁作负极 • C．当K1、K2都闭合时， • 镁片上产生气泡的速度比只闭合一个开关时更快
数相等。②同一电解池的阴、阳极的电极反应中得、失电子数
相等。③串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述
三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等；在计
算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。
• 5.电解原理的应用 • (1)氯碱工业 • ①食盐水的精制
• ②主要生产过程
③电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 总反应：2NaCl＋2H2O=通==电==Cl2↑＋H2↑＋2NaOH
• 2．金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护
• (1)不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐 蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素 有关：
• ①与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性差别越大，电动 势越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度就越 快。
• ②与金属所接触 的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的 腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快 于在弱电解质溶液中的腐蚀。
• 网控全局 知识网络 优化记忆
• 考点整合 高效提升 触类旁通
• 1．原电池
• (1)原电池的判定
• ①先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池， 无外接电源的可能为原电池。然后依据原电池的 形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极—— 两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一 般为惰性电极)；看溶液——两极插入溶液中；看 回路——形成闭合回路或两极直接接触；看本质—— 有无氧化还原反应发生，原电池反应应该是总反 应能够发生的反应。
阳极泥中提纯Ag、Au)，电解质溶液中c(Cu2＋)会不断减小，应定
期更换电解质溶液。
• 预计在2012年的高考中该部分不仅不会降温，而 且还有“变热”的趋势，特别是要注意能根据题 目所给信息正确书写电极及电池反应方程式，题 目会更加新颖。
• 真题链接 高考真题有灵性，课前饭后碰一碰
• 1．(2011·浙江理综)将NaCl溶液滴在一块光亮清 洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆 圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕 色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因 是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确 的是( )
• ③根据某些显色现象确定：一般可以根据电极附 近指示剂(石蕊、酚酞、湿润的淀粉KI试剂等)的显 色情况来分析推断该电极发生的反应情况，是氧 化反应还是还原反应，是H＋还是OH－或I－等放电， 从而确定正、负极。
• 温馨提示：
• 点 Na拨OH：溶A项液当的闭反合应K，1打故开铝K作2时负，极左。边B项形当成闭原合电K池2打，开自K发1时进，行右铝边与形 成原电池，自发进行镁与浓HCl的反应，镁作负极。D项当K1、K2 都打开时，左边铝插入NaOH溶液会溶解而腐蚀，右边镁铝插入 浓HCl都会溶解而腐蚀。
• ③电化学保护法。如把金属连接在电源的负极上，这样就 能消除引起金属腐蚀的原电池反应，也可在金属上铆接比 它更活泼的另一种金属，发生金属腐蚀时是较活泼的金属 被腐蚀而金属本身受到保护。
• 3．电解时电极产物的确定
• 首先看电极，如果是活性电极(金属活动性顺序表中Ag以前的金 属)，则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电 子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中离子的失 电子能力。
• (3)电极反应式的书写
• 如果题目给定的是图示装置，先分析正、负极， 再根据正、负极反应规律去写电极反应式；如果 题目给定的是总反应式，可分析此反应中的氧化 反应或还原反应(即分析有关元素的化合价变化情 况)，再选择一个简单变化情况去写电极反应式， 另一极的电极反应式可直接写或将各反应式看做 数学中的代数式，用总反应式减去已写出的电极 反应式，即得结果。特别需要指出的是：对于可 逆电池的反应，需要看清楚“充电、放电”的方 向，放电的过程应用原电池原理，充电的过程应 用电解池原理。
• (2)电镀(如铁件镀锌)
• 电镀液：含Zn2＋的盐溶液(如ZnCl2溶液) • 阳极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋
• 阴极(铁件)：Zn2＋＋2e－===Zn
• 电镀过程中电镀液浓度不发生变化。镀层金属作阳极，镀件作阴 极，电镀液中必须含有镀层金属离子。
• (3)电解精炼 • 如粗铜(含Zn、Fe、Ag等)的提纯 • 阳极(粗铜)：Zn－2e－===Zn2＋ • Fe－2e－===Fe2＋ • Cu－2e－===Cu2＋ • 阴极(纯铜)：Cu2＋＋2e－===Cu • 电解过程中，活泼性比Cu弱的Ag、Au不放电，形成阳极泥(可从
• 思维激活 名校模拟可借鉴，抽空一定看一看
• 3．(2011·北京海淀一模)查处酒后驾驶采用的 “便携式乙醇测量仪”以燃料电池为工作原理， 在酸性环境中，理论上乙醇可以被完全氧化为 C反O应2，式但为实：际CH上3C乙H醇2O被H氧—2化e－为=X=，=X其＋中2H一＋个。电下极列的 说法中正确的是 ( )
阴极：还原反 应，溶液中的阳 离子得电子
阳极：金属电极失电 子
阴极：电镀液中镀层 金属阳离子得电子 (在电镀控制的条件 下，水电离产生的H ＋及OH－一般不放 电)
原电池
电解池
电镀池
电子 流向
负极―导―线→正极
电源负极―导―线→阴极 电源正极―导―线→阳极
同电解池
温馨提示：①同一原电池的正、负极的电极反应中得、失电子
• 答案：B
• 点拨：本题考查原电池、钢铁的吸氧腐蚀等知识。依题意，可判 断 极中，心A中区Cal－为在原电电池池工的作负时极向，负液极滴(a边)移缘动O，2含A量选较项大错，误是；原B项电显池然的正正 确，C中Fe失电子被氧化而被腐蚀，故C项错误，D中因Fe比Cu活 泼，当负极的是Fe，负极反应为Fe－2e－===Fe2＋，故D错误。
• ②由电极变化情况确定：某一电极若不断溶解或 质量不断减少，该电极发生氧化反应，则此电极 为负极；若某一电极上有气体产生、电极的质量 不断增加或不变，该电极发生还原反应，则此电 极 液为构正 成极 的， 原燃 电料 池电中池，除C电外极。上如会Zn析－出C紫－红Cu色SO固4溶体 物质，则C为此原电池的正极。
• 4．原电池、电解池、电镀池的比较
定义
原电池
电解池
电镀池
将化学能转 将电能转变 应用电解原理在某
变成电能的 成化学能的 些金属表面镀上一
装置
装置
层其他金属的装置
装置举例
原电池
电解池
电镀池
形成 条件
①活动性不同的两 电极(连接) ②电解质溶液(电极 插入其中，并与电 极发生自发反应) ③形成闭合回路
• 将电化学知识与图表相结合进行考查，也与氧化 还原反应的知识结合考查，还可与生产生活、新 科技及新技术等相联系进行考查。
• 电化学是高考的热点，2012年高考在题型上将以 传统题型为主，其中原电池的工作原理、电解产 物的判断与计算、电极及电池反应方程式的书写 都是高考命题的热点内容，题型主要以选择题为 主，分值约为3～6分。
• ②多池相连，但无外接电源时，两极活泼性差异 最大的一池为原电池，其他各池可看做电解池。
• (2)原电池正、负极的确定
• ①由两极的相对活泼性确定：相对活泼性较强的 金属为负极(一般地，负极材料与电解质溶液要能 发生反应)，相对活泼性较差的金属或导电的非金 属为正极。如Mg－Al－HCl溶液构成的原电池中， 负极为Mg；但要注意的是，在Mg－Al－NaOH溶 液构成的原电池中，负极为Al。
• A．电池内部H＋由正极向负极移动
• B2H．2另O=一=极=4的O电H－极反应式为：O2＋4e－＋ • C．乙醇在正极发生反应，电子经过外电路流向 负极
• D．电池总反应为：2CH3CH2OH＋O2―→2CH3CHO＋2H2O • 答案：D
• 点拨：A项，在电池内部H＋应移向正极；B项，正极反应式为： O2＋4H＋＋4e－===2H2O；C项，乙醇被氧化，应在负极反应。
• 一般来说，可用下列原则判断：
• 电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护 措施的腐蚀。
• (2)金属腐蚀的防护方法
• ①改变金属的组成结构。如铁中加入一定比例的铬炼制得 铬钢，具有很强的耐腐蚀性。含铬又含镍的铬镍不锈钢， 耐腐蚀性更好。
• ②在金属表面覆盖一层保护层，使金属与周围具有腐蚀性 的气体和电解质溶液隔离，便可保护金属，防止金属腐蚀。 如在金属表面上喷漆、电镀、覆盖搪瓷或表面钝化等。
•第4讲 电化学原理及其应用
• 考纲解读 • 1．了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和总反应方
程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。 • 2．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。
• 考情探究 • 近五年来，新课标地区对原电池的工作原理考查 18次，如：2011北京理综8题，2011福建理综11 题，2009广东化学14题；对电解原理及其应用考 查12次，如2011广东理综12题，2010福建理综11 题；对金属的电化学腐蚀与防护考查6次，如 2010北京理综6题。 • 考查题型以及选择题出现34次，每题分值3～6分； 填空题出现1次，分值约为12分。 • 高考试题对本讲能力点的考查以接受、吸收、整 合化学信息的能力为主，试题难度中等以上。
• 4．(2011·河北唐山一中二调)在一电解槽的中间 加一镁片将其分成隔开的两部分，左侧加适量的 NaOH溶液，并插入一根铝棒，右侧加适量的浓 HCl，也插入一根铝棒。如图所示，下列有关说 法中不正确的是( )
• A．当闭合K1打开K2时，铝作负极 • B．当闭合K2打开K1时，镁作负极 • C．当K1、K2都闭合时， • 镁片上产生气泡的速度比只闭合一个开关时更快
数相等。②同一电解池的阴、阳极的电极反应中得、失电子数
相等。③串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述
三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数要相等；在计
算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。
• 5.电解原理的应用 • (1)氯碱工业 • ①食盐水的精制
• ②主要生产过程
③电极反应 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 总反应：2NaCl＋2H2O=通==电==Cl2↑＋H2↑＋2NaOH
• 2．金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护
• (1)不纯的金属或合金，在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐 蚀，活泼金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与下列两种因素 有关：
• ①与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性差别越大，电动 势越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速度就越 快。
• ②与金属所接触 的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的 腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快 于在弱电解质溶液中的腐蚀。
• 网控全局 知识网络 优化记忆
• 考点整合 高效提升 触类旁通
• 1．原电池
• (1)原电池的判定
• ①先分析有无外接电源，有外接电源的为电解池， 无外接电源的可能为原电池。然后依据原电池的 形成条件分析判断，主要是“四看”：看电极—— 两极为导体且存在活泼性差异(燃料电池的电极一 般为惰性电极)；看溶液——两极插入溶液中；看 回路——形成闭合回路或两极直接接触；看本质—— 有无氧化还原反应发生，原电池反应应该是总反 应能够发生的反应。
阳极泥中提纯Ag、Au)，电解质溶液中c(Cu2＋)会不断减小，应定
期更换电解质溶液。
• 预计在2012年的高考中该部分不仅不会降温，而 且还有“变热”的趋势，特别是要注意能根据题 目所给信息正确书写电极及电池反应方程式，题 目会更加新颖。
• 真题链接 高考真题有灵性，课前饭后碰一碰
• 1．(2011·浙江理综)将NaCl溶液滴在一块光亮清 洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆 圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕 色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因 是液滴之下氧气含量比边缘处少。下列说法正确 的是( )
• ③根据某些显色现象确定：一般可以根据电极附 近指示剂(石蕊、酚酞、湿润的淀粉KI试剂等)的显 色情况来分析推断该电极发生的反应情况，是氧 化反应还是还原反应，是H＋还是OH－或I－等放电， 从而确定正、负极。
• 温馨提示：