2015高考电化学讲义和练习(打印版)

电解池和原电池综合应用

一、金属腐蚀与防护

金属的腐蚀：金属或合金跟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。其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。

1、化学腐蚀与电化腐蚀

2、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）

3、金属防护的几种重要方法

①改变金属内部的组成结构，将金属制成合金，增强抗腐蚀能力。

②在金属表面覆盖保护保护层，使金属和周围物质隔离开来。

③电化学保护法：利用电化学反应使金属钝化而受到保护，或者利用原电池反应将需要保护的金属作为电池的正极而受到保护。

4、金属腐蚀速率大小：电解池阳极＞原电池负极＞化学腐蚀＞原电池正极＞电解池阴极

四、电解原理在工业生产中的应用

1、电解精炼反应原理(电解精炼铜) 阳极(粗铜)：Cu-2e—→Cu2+，阴极(纯铜)：Cu2++2e—→Cu

阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相等，所以溶液中CuSO4的浓度基本保持不变。

2、镀铜反应原理阳极(纯铜)：Cu-2e—→Cu2+，阴极(镀件)：Cu2++2e—→Cu 溶液中的Cu2+浓度保持不变。

3、氯碱工业反应原理阳极：2Cl—-2e—→Cl2↑，阴极：2H++2e—→H2↑总反应式2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑

五、原电池、电解池、电镀池的比较

正极电源负极

电源正极

电源负极电源正极

电解、电离、电镀的比较

六、常见实用电池的种类和特点

1.干电池（属于一次电池）

①结构：锌筒、填满MnO2的石墨、溶有NH4Cl的糊状物。

②电极反应负极：Zn-2e-=Zn2+

正极：2NH4++2e-=2NH3+H2

NH3和H2被Zn2＋、MnO2吸收：MnO2+H2=MnO+H2O,Zn2＋＋4NH3=Zn(NH3)42＋

2.铅蓄电池（属于二次电池、可充电电池）

①结构：铅板、填满PbO2的铅板、稀H2SO4。

A.放电反应负极：Pb-2e-+ SO42- = PbSO4

正极：PbO2 +2e-+4H+ + SO42- = PbSO4 + 2H2O

B .充电反应阴极：PbSO4 +2e-= Pb+ SO42-

阳极：PbSO4 -2e- + 2H2O = PbO2 +4H+ + SO42-

总式：Pb + PbO2 + 2H2SO4放电

===

充电

2PbSO4 + 2H2O

注意：放电和充电是完全相反的过程，放电作原电池，充电作电解池。电极名称看电子得失，电极反应式的书写要求与离子方程式一样，且加起来应与总反应式相同。

3.锂电池

①结构：锂、石墨、固态碘作电解质。

②电极反应负极：2Li-2e-= 2Li+

正极：I2 +2e- = 2I-总式：2Li + I2 = 2LiI

4.燃料电池

A.氢氧燃料电池

①结构：石墨、石墨、KOH溶液，NaCl溶液，H2SO4溶液。

②电极反应

a. 在酸性介质中：负极：_____________________________正极：__________________________________

b.在中性介质中：负极：_____________________________正极：___________________________________

c. 在碱性介质中：负极：_____________________________正极：___________________________________

反应过程中没有火焰，不是放出光和热，而是产生电流）注意：还原剂在负极上反应，氧化剂在正极上反应。书写电极反应式时必须考虑介质参加反应（先常规后深入）。若相互反应的物质是溶液，则需要盐桥（内装KCl的琼脂，形成闭合回路）。

B．铝、空气燃料电池以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯已研制成功。这种灯以取之不尽的海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而源源不断产生电流。只要把灯放入海水中，数分钟后就会发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20～50倍。

电极反应：铝是负极4Al-12e-== 4Al3+；

石墨是正极3O2+6H2O+12e-==12OH-

5．电解反应中反应物的判断——放电顺序

⑴阴极A.阴极材料(金属或石墨)总是受到保护。

B.阳离子得电子顺序—金属活动顺序表的反表：

K+

⑵阳极A.阳极材料是惰性电极(C、Pt、Au、Ti等)时：

阴离子失电子：S2- ＞I- ＞Br- ＞Cl- ＞OH- ＞NO3- 等含氧酸根离子＞F-

B.阳极是活泼电极时：电极本身被氧化，溶液中的离子不放电。

6．电解反应方程式的书写步骤：①分析电解质溶液中存在的离子；②分析离子的放电顺序；③确定电极、写出电极反应式；④写出电解方程式。如：

(1)电解NaCl溶液：2NaCl+2H2O 电解

====H2↑+Cl2↑+2NaOH，溶质、溶剂均发生电解反应，PH增大

====2Cu + O2↑+ 2H2SO4溶质、溶剂均发生电解反应，PH减小。

⑵电解CuSO4溶液：2CuSO4 + 2H2O电解

==== Cu＋Cl2↑

⑶电解CuCl2溶液：CuCl2电解

电解盐酸：2HCl 电解

==== H2↑＋Cl2↑溶剂不变，实际上是电解溶质，PH增大。

⑷电解稀H2SO4、NaOH溶液、Na2SO4溶液：2H2O电解

==== 2H2↑ + O2↑，溶质不变，实际上是电解水，PH分别减小、增大、不变。酸、碱、盐的加入增加了溶液导电性,从而加快电解速率（不是起催化作用）。

⑸电解熔融NaOH: 4NaOH

电解

====4Na + O2↑ + H2O↑

⑹用铜电极电解Na2SO4溶液: Cu +2H2O电解

==== Cu(OH)2 + H2↑ （注意：不是电解水。）

7．电解液的PH变化:根据电解产物判断。口诀：“有氢生成碱，有氧生成酸；都有浓度大，都无浓度小”。（“浓度大”、“浓度小”是指溶质的浓度）

8．使电解后的溶液恢复原状的方法：

先让析出的产物（气体或沉淀）恰好完全反应，再将其化合物投入电解后的溶液中即可。如：①NaCl溶液：通HCl气体（不能加盐酸）；②AgNO3溶液：加Ag2O固体（不能加AgOH）；③CuCl2溶液：加CuCl2固体；④KNO3溶液：加H2O；⑤CuSO4溶液：CuO

（不能加Cu2O、Cu(OH)2、Cu2(OH)2CO3）等。

题型一：金属腐蚀与防护

例1．利用如图装置进行实验，开始时，a、b两处液面相平，密封好，放置一段时间。下列说法不正确的是（）

A．a管发生吸氧腐蚀，b管发生析氢腐蚀

B．一段时间后，a管液面高于b管液面

C．a处溶液的pH增大，b处溶液的pH减小

D．a、b两处具有相同的电极反应式：Fe－2e－===Fe2＋

例2．下列与金属腐蚀有关的说法正确的是()