电化学专题复习

一、原电池原理及其应用 1、原电池原理：

①从能量转变看，原电池是将化学能转化为电能的一种装置。 ②从化学反应来看，原电池是氧化还原反应中的还原剂失去

经导线传递给氧化剂，使氧化反应和还原反应分别在两极上进行的装置。 2、构成原电池的条件：

①两个电极：电极材料一般是两种活性不同的金属或金属和非金属导体 ②两个电极用导线连接或直接接触

③两个电极均插入电解质溶液中形成闭合回路

④一般是负极要能与电解质溶液反应，既要能发生氧化还原反应 3、分清内部电路和外电路：

①电池内部 → 内电路 → 电解质溶液 ②电池外部 → 外电路 → 连接两级的导线 4、分清电子流向、电流方向、离子移动方向 ①电子：负极 → 正极 ②电流：正极 → 负极

③离子：在电解质溶液中，阴阳离子的移动方向是

阳离子 → 正极； 阴离子 → 负极

5、判断正极和负极以及所发生的反应：

①负极：谁化合价升高，谁失去电子，谁在负极上被氧化，谁就发生氧化反应 ②正极：谁化合价降低，谁得到电子，谁在正极上被还原，谁就发生还原反应

移向

移向

流向经导线流向

电子

6、电极反应和电池总反应的书写的一般方法：

若已知电池总反应，要求写出正极反应式和负极反应式，一般步骤是： ①先把总反应变成离子反应式

②分析化合价的升降，找到失去电子的物质和得到电子的物质

③写出负极反应式，注意失去电子的物质能否一步转化为产物，若不能考虑其与电解液的连续反应

④用总反应减去负极反应式即得到正极反应式，注意左边减左边，右边减右边有负移过边

⑤在书写总反应和电极反应时，若为酸性电解质溶液，应用H+和H2O配平；若为碱性电解质溶液则用OH-和H2O；若熔融状态无水条件下，则用熔融电解质中的阴离子和电子进行配平。

若题目不给出总反应，则要先自己写出总反应，然后再按上述方法写出正极反应式和负极反应式，书写总反应时也要注意分清是酸性电解液还是碱性电解液，是否有连续反应等等。

7、若是既可充电也可放电的电池，放电是电池反应，而充电是电解反应。此时先写出电池的正极反应式和负极反应式，将负极反应式倒写时即得到充电的阴极反应式，将正极反应式倒写即得到充电时的阳极反应式。即

电池放电时的负极反应（氧化反应）

还原剂 — n𝑒− 氧化产物 电池充电时的阴极反应（还原反应）

电池放电时的正极反应（还原反应）

氧化剂+ n𝑒− 还原产物 电池充电时的阳极反应（氧化反应）

8、判断正极区或负极区以及电解质溶液PH变化，主要是看正极反应式和负极反应式是生成H+还是消耗H+，是生成OH-还是消耗OH-，是生成的多还是消耗得多，即可

确定。

例1、甲烷燃料电池，当用氢氧化钾溶液为电解质溶液时，试写出

①电池的总反应为 ②负极反应式为 ③正极反应式为

放电 例2、某蓄电池的总反应为Fe+ NiO2+2𝐻2𝑂 ? Fe（OH）2+𝑁i(OH)2 ; 下列叙述

充电

正（ ）

确的是

A、放电时，铁为正极，NiO2为负极

B、充电时阴极的电极反应式为：Fe(OH)2 + 2e- = Fe + 2OH- C、充电时铁为阳极

D、放电时，正极附近溶液碱性减弱

放电

例3、某铅蓄电池的电池总反应为：Pb+Pb𝑂2充电+2𝐻 2𝑆𝑂4 ? 2Pb𝑆𝑂4+2𝐻2𝑂 。则 电池放电时的电极反应式为：

负极反应式： 正极反应式：

电池充电时的电极反应式为：

阴极反应式： 阳极反应式：

例4、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视。可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物做电解质，CO阳极燃气，空气与CO2的混合气体为阴极助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式

2−阳极反应式：2CO+2𝐶𝑂3=4𝐶𝑂2+4𝑒−

阴极反应式： 总电池反应式： 9、金属的腐蚀与防护

金属的腐蚀有化学腐蚀和电化学腐蚀，其本质都是金属单质失去电子变成金属阳离子。可用下列式子表示：M — ne- ＝ Mn+

①化学腐蚀：金属（或合金）与氧化剂（O2、Cl2等）直接反应而被腐蚀，无电流产生。

②电化学腐蚀：不纯金属或合金与电解质溶液接触，发生原电池反应，有电流产生。

③钢铁的电化学腐蚀：

表面水膜酸性较正极反应：2H+ + 2e- ＝ H2↑ -+2+ 负极反应：Fe — 2e ＝Fe电池反应：Fe +2H ＝Fe2+ + H2正极反应：O2 +2H2O +4e- ＝ ↑ 电池反应：2Fe +O2 + 2H2O ＝ 4OH- 负极反应：Fe — 2e- ＝Fe2+ 析氢腐蚀： 强

吸氧腐蚀： 形成无数个原电池 表面水膜酸性较强 2Fe(OH)2 Fe(OH)2进一步氧化： ④金属的防护方法：1)保持金属表面的洁净和干燥 失水 形成无数个原电4 Fe(OH)2 + O2 +2H2O ＝4 2)涂上保护层（如涂油、刷漆、镀上其他金属等） 池 Fe(OH)3 3)改变金属内部结构（如不锈钢） Fe(OH)3 Fe2O3﹒xH2O

4)接上较活泼的金属，形成原电池保护（如船壳保护、镀锌铁桶等）

5)外加电源，形成电镀式保护，要保护的金属连接负极 ⑤金属被腐蚀的速率：

1)在同一电解质溶液中金属被腐蚀的速率一般是：

形成电解的速率 > 形成原电池的速率 > 无防护的速率 > 有防护的速率 2)在不同的电解质溶液中金属被腐蚀的速率一般是：

在强电解质溶液中的速率 >在弱电解质溶液中的速率 > 非电解质溶液中的速率

3)两种金属形成的原电池中，金属的活泼性相差越大，金属被腐蚀的速率就越快

二、电解原理及应用

1、点解：使电流通过电解质溶液而在阴阳两极发生氧化还原反应的过程。电解是电能转化为化学能的过程。电解池就是电能转化为化学能的装置。 2、电解池的构成: ①外加电源

②两个电极，接电池的“—”极为阴极；接电池的“+”极为阳极 ③电解质溶液，形成闭合回路 3、电解过程：氧化还原反应

阴极：阳离子 + ne- → 单质（或其他）→ 发生还原反应 阳极：阴离子 — ne- → 单质（或其他）→ 发生氧化反应 4、原电池和电解池的两极所发生的反应

原电池的正极和电解池的阴极 → 所发生的反应都是还原反应 原电池的负极和电解池的阳极 → 所发生的反应都是氧化反应 5、阴阳离子在水溶液中的放电顺序和电解规律：

氧化性增强，氧化性越强，越易的电子被还原（越往后

←阳离子：Ba2+.K+.Ca2+.Na+.Mg2+.Al3+.（H+）水.Zn2+.Fe2+.Ni2+.Sn2+.Pb2+阴越易放电） 交叉组成的盐，电解水和溶质 （H+）酸.Cu2+.Fe3+.Hg2+.Ag+ 极 组成的酸碱盐 组成的盐或无氧酸实际电解水 交叉组成的盐，电解水和溶质 盐 阳实际电解溶质本身

- -2-2-----2- ←阴离子：F.NOSOCO（OH）3. 4. 3等含氧酸根水.Cl.Br.I.S(活极 性电极Cu.Fe等)

还原性增强，还原性越强越易失电子（越往后

6、活性电极和惰性电极：

越易放电）

活性电极→指Cu、Fe、Al、Zn等金属单质作的电极； 惰性电极→指Pt、Au、碳棒、石墨作的电极。

当活性电极（金属单质）作阳极时，因金属单质还原性比阴离子的还原性强，所以溶液中的阴离子就不放电，而是阳极的金属放电而溶解成金属阳离子。这是电解可成为电镀。所谓放电是指得到或失去电子。 7、电解规律的应用（水溶液中） 下列均是使用惰性电极进行的电解：

①电极反应： 阴极：2H+ +2e- =H2↑

电解

--

阳极：4OH -4e =O2↑+2H2O

1）电解氢氧化钠溶液

②电解反应：2H2O＝2H2↑ + O2↑

①电极反应： 阴极：2H+ +2e- =H2↑

③电解液的PH变化：溶剂水减少，溶液变浓，COH变大，碱性

电解 阳极：4OH- -4e- =O2↑+2H2O

增强，pH↑

2)电解硫酸溶液 ②电解反应：2H2O ＝ 2H2↑ + O2↑

④恢复原电解液应加：水

③电解液的PH变化：溶剂水减少，溶液变浓，CH变大，酸性+-①电极反应： 阴极：2H +2e =H2↑

电解

3)电解Na2SO4溶液增强， pH↓

阳极：4OH- -4e- =O2↑+2H2O

④恢复原电解液应加：水 2+－

②电解反应： 2H2O ＝Cu2↑ + O2↑ ①电极反应： 2H阴极： + 2e=Cu

电解

③电解液的PH阳极：变化：溶剂水减少，溶液变浓，但中性溶液， 4OH- -4e- =O2↑+2H2O

4)电解CuSO4溶液

pH不变 2CuSO4+2H2O ＝ 2Cu+O2↑+2H2SO4 ②电解反应：

电解

+

④恢复原电解液应加：水 2Cu2++2H2O ＝ 2Cu+O2↑+4H

③电解液的PH变化：CH增大，酸性增强 ，pH↓ ④恢复原电解液应加：CuO

l

①电极反应： 阴极：Ag + e=Ag

-电解 阳极：4OH -4e- =O2↑+2H2O

+－

5)电解AgNO3溶液 ②电解反应：4AgNO3+2H2O ＝ 4Ag+O2↑+4HNO3

电解

++

+- 4Ag+2H＝4Ag+ O2O 2↑+4H ①电极反应： 阴极：2H +2e =H2↑

-- ③电解液的PH阳极：变化： C电解 H增大，酸性增强， 2Cl- 2e- = Cl2↑ pH↓

6)电解NaCl溶液 ④恢复原电解液应加：Ag2O

②电解反应：2NaCl + 2H2O ＝ H2↑ +Cl2↑+2NaOH

-

电解 2O ＝ 2H2↑ +Cl2↑+2OH 2Cl- +2H

+-①电极反应： 阴极：2H +2e =H2↑ ③电解液的PH变化：COH增大，碱性增强，pH↑ -- - 阳极：2I- 2e = I2↑ 电解

④恢复原电解液应加：通入氯化氢气体

7)电解KI溶液 ②电解反应：2KI + 2H2O ＝ H2↑ +I2↑+2KOH

-

电解 2I- +2H2O ＝ H2↑ +I2↑+2OH

③电解液的PH变化：COH增大，溶液呈碱性， pH↑ +-①电极反应： 阴极：2H +2e =H2↑

电解

8)电解盐酸溶液④恢复原电解液应加：通入碘化氢气体

阳极：2Cl-- - 2e- = Cl2↑

2+－

①电极反应：阴极： + 2e②电解反应： 2HCl＝ HCu 2↑ +Cl2↑=Cu

-- -电解 阳极：- 2e = Cl③电解液的PH变化：C2Cl pH↑ 2↑ OH变小，

9)电解CuCl2溶液

②电解反应：2CuCl2＝ Cu +Cl2↑ ④恢复原电解液应加：通入氯化氢气体

8、熔融状态下的电解（无水条件下）

③电解液的PH变化：溶液变稀，碱性增强， pH↑

在熔融状态下电解，是阴阳离子本身各自放电，与水中的H+和OH-无关。 ④恢复原电解液应加：氯化铜固体

①电极反应： 阴极：2K+ + 2e-＝2K

2

1)电解熔融KCl 电解阳极：2Cl-- - 2e- = Cl↑

-②电解反应：2KCl 2K + Cl2↑ ＝Mg ①电极反应： ＝阴极：Mg2+ + 2e

2)电解熔融MgCl2

电解 阳极：2Cl-- - 2e- = Cl2↑

②电解反应：MgCl2＝ Mg + Cl2↑

①电极反应： 阴极：Al3+ + 3e- ＝ Al

3)电解熔融Al2O3 电解

阳极：O2- - 2e- =O2↑

三、电镀

②电解反应：2Al2O3 ＝ 4Al + 3O2↑

1、概念：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层的其他金属或合金的过程。

2、电镀的目的：使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。 3、镀层金属：一般是不易腐蚀的Cu、Ag、Zn、Cr、Ni或合金（如锌铜合金）等。

4、电镀原理：把待镀物作阴极，如铁，把镀层金属做阳极，如锌，含镀层金属离子的溶液作电解液，如ZnCl2溶液。

因阳极为活性电极，阴离子不能在阳极放电，而是做阳极

的金属放电，失去电子变成金属阳离子进入电镀液中，而电镀液中的金属阳离子又不断地在阴极得到电子而析出金属单质附在待镀物表面，这样待镀物表面就附上了一层阳极的金属。而电镀液的浓度保持不变。 5、电极反应： 阳极：Zn - 2e- ＝Zn2+ (氧化反应) 阴极：Zn2+ + 2e- ＝Zn (还原反应)

6、简记：“待镀阴，镀层阳，镀层镀液金一样，阳离子进，阳离子出，镀液浓度不改变”

四、电解原理在工业生产中的应用

1、铜的电解精炼

粗铜含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等杂质，使其导电能力大大降低，所以要精练粗铜。

1)两个电极：阴极→用纯铜，阳极→用粗铜 2)电解液：硫酸铜溶液

3)原理：粗铜中的Zn、Fe、Ni、Au都失去电子生成阳离子，但只有Cu2+能在阴极得到电子而析出，Zn2+、Fe2+、Ni2+只能留在

溶液中，Ag、Au的还原性比铜弱，有铜存在时，他们不能失去电子变成阳离子，只是以单质形式沉淀成为阳极泥。

4)电极反应 阳极：Cu - 2e- ＝ Cu2+

阴极：Cu2++2e-＝ Cu 注意：阳极减少的质量不等于阴极增

加的质量 2、电镀铜

1）原理：用铜片作阳极，待镀的铁制品作阴极，硫酸铜溶液作电镀液，接通电源即可在铁制品表面上镀上铜

2）电极反应 阳极：Cu - 2e- ＝ Cu2+

阴极：Cu2++2e-＝ Cu

3、氯碱工业

1）在工业上用电解饱和食盐水来制取氢氧化钠、氯气和氢气，并以他们为原料生成一系列化工产品，称为氯碱工业。

2）电极反应 阴极：2H+ + 2e- ＝ H2↑ 阳极：2Cl- -2e- ＝ Cl2↑ 3)电解反应：

电解

2NaCl + 2H2O ＝ H2↑ +Cl2↑+2NaOH

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电解

2Cl +2H2O ＝ 2H2↑ +Cl2↑+2OH

4）现象：

①两极均有气泡产生

②阳极放出有刺激性气味的气体，并能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，阴极区的溶液能使酚酞试液变红。电解后，溶液呈碱性，滴入酚酞试液呈红色

③产生上述现象的原因：因H+在阴极不断得到电子而生成氢气放出，破坏了阴极区附近的水的电离平衡，水分子继续电离产生H+和OH-，H+又不断得到电子变成氢气，结果使阴极区溶液的OH-的浓度相对增大，pH增大，碱性增强，所以能使酚酞试液变红。

注：在电化学的有关计算中，必须先使得得失电子守恒，才进行有关计算，在原电池，电解池，或多电池串联中，各池所通过的电量均相等，即得失电子均相同。

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