高中化学复习电化学基础知识

-1-电化学基础知识●网络构建-2-●自学感悟1.原电池与电解池的比较原电池电解池（1）定义化学能转变成电能的装置电能转变成化学能的装置（2）形成条件合适的电极、合适的电解质溶液、形成回路电极、电解质溶液（或熔融的电解质）、外接电源、形成回路（3）电极名称[来源:Z.xx.k.Com]负极正极阳极阴极（4）反应类型氧化还原氧化还原（5）外电路电子流向负极流出、正极流入阳极流出、阴极流入2.电解规律的应用（1）采用惰性电极从3NO、H+、Ba2+、Ag+、Cl-等离子中，选出适当的离子，组成电解质，对其溶液进行电解：①两极分别放出H2和O2，电解质的化学式是HNO3、Ba(NO3)2。②阴极析出金属，阳极放出O2，电解质的化学式是AgNO3。③两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式是HCl、BaCl2。(2)在50mL0.2mol·L-1硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解（不考虑水分蒸发）。则：①若两极均为铜片，试说明电解过程中浓度不变。-3-②若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式是Zn-2e-====Zn2+，溶液中Cu2+浓度变小。（3）如不考虑H+在阴极上放电，当电路中有0.04mol电子通过时，阴极增重1.28g，阴极上的电极反应式是Cu2++2e-====Cu。理解·要点诠释考点1原电池原理及应用原电池是一种由化学能转变成电能的装置。其本质是通过自发进行的氧化还原反应，使反应中电子转移而产生电流。反应中的氧化反应和还原反应分别在两个电极上发生。这便形成了带电粒子按一定方向流动的闭合回路。[来源:学科网ZXXK]（1）原电池的判定先分析有无外接电源：有外接电源者为电解池，无外接电源者可能为原电池；然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”。[来源:Z.xx.k.Com]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；三看回路：形成闭合回路或两极接触。（2）原电池正极和负极的确定①由两极的相对活泼性确定：在原电池中，相对活泼性较强的金属为原电池的负极，相对活泼性较差的金属或导电的非金属作原电池的正极。②由电极现象确定：通常情况下，在原电池中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，此为原电池的负极；若原电池中某一电极上有气体生成、电极的质量不断增加或电极质量不变，该电极发生还原反应，此为原电池的正极。（3）原电池原理的应用①利用原电池原理可以制造出各种实用电池，即化学电源，如锌锰干电池、铅蓄电池、锂电池、新型燃料电池等。②原电池原理可用于解决一些实际问题，如加快某些化学反应时的速率（稀硫酸与锌反应时，常滴入几滴硫酸铜溶液）；分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。考点2电解原理及应用电解池是将电能转化为化学能的装置，在电解池中，阳极发生氧化反应、阴极发生还原反应，其放电顺序一般为：阳极：活泼性电极S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子阴极：与金属活动顺序表中金属阳离子的氧化顺序一致（1）用惰性电极进行溶液中的电解时各种变化情况简析类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型[来源:学+科+网Z+X+X+K]阴：2H++2e-====H2↑阳：4OH--4e-====2H2O+O2↑NaOH水增大[来源:学科网]增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变水分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小—氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜（2）电解原理的应用①电解精炼铜：粗铜作阳极，精铜作阴极，CuSO4溶液作电解质溶液。电解时，发生如下反应：阳极，Cu-2e-====Cu2+，阴极，Cu2++2e-====Cu。阳极泥中存在金、银等不活泼的贵重金属，阴极得到纯铜。-4-②电镀铜精铜作阳极，镀件金属作阴极，硫酸铜（或其他可溶性铜盐）溶液作电解质溶液，从理论上讲电镀时电解质溶液组成、浓度和质量不变化。电极反应：阳极，Cu-2e-====Cu2+，阴极，Cu2++2e-====Cu。③氯碱工业电极反应：阳极：2Cl--2e-====Cl2↑阴极：2H++2e-====H2↑总反应：2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑(反应条件：直流电)④电解冶炼：电解熔融电解质，可炼得活泼金属。如：K、Na、Ca、Mg、Al等金属可通过电解其熔融的氯化物或氧化物制得。电源的负极是最强的“还原剂”，可“强迫”活泼金属的阳离子得电子。如电解冶炼铝：阳极反应6O2--12e-====3O2↑，阴极反应4Al3++12e-====4Al，总反应式为：2Al2O3电解4Al+3O2↑。难点1电化学计算的基本方法原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：（1）根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。（2（3）根据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。难点2电极反应式的书写方法规律（1）书写方法思路①原电池：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作数学中的代数式，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电解池：“书写电解池电极反应式时，要以实际放电的离子表示，但书写总电解反应方程式时，弱电解质要写成分子式。”（2）书写方法步骤以铅蓄电池放电时的反应为例，总反应为Pb+PbO2+2H2SO4====2PbSO4+2H2O，电极反应式的书写步骤如下：负极：Pb-2e-====PbSO424SO左边补充Pb+24SO-2e-====PbSO4正极：PbO2+2e-====PbSO424SO左边补充PbO2+24SO+2e-====PbSO4去向结合反应式判断氧元素PbO2+4H++24SO+2e-====PbSO4+2H2O。（也可用总反应式减去负极反应式得到正极反应式）诱思·实例点拨【例1】(2005上海高考，10)关于如图11-2所示装置的叙述，正确的是（）图11-2-5-A.铜是阳极，铜片上有气泡产生B.铜片质量逐渐减少C.电流从锌片经导线流向铜片D.氢离子在铜片表面被还原解析:由题给图示可知Zn为原电池负极，失去电子被氧化，电子经导线流向正极铜电极，溶液中的氢离子在正极得到电子而被还原为H2。原电池只分正极、负极，不用阴极、阳极表示，电流与电子流的方向相反。答案:D讲评:本题是对电化学知识的考查，所选实例也是最基本、最常见的CuZn原电池，这也体现了“基础承载能力”的考查思想，有利于中学教学从怪题、难题的应试教育向“注重基础，注重能力”的转变。【例2】(2005江苏高考，14)高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池能长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH下列叙述不正确．．．的是（）A.放电时负极反应为：Zn-2e-+2OH-====Zn(OH)2B.充电时阳极反应为：Fe(OH)2-3e-+5OH-====24FeO+4H2OC.放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被氧化D.放电时正极附近溶液的碱性增强解析：原电池的规律是：负极发生氧化反应，正极发生还原反应，活泼的金属作负极，电解池的规律是：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应，因而选项A、B是正确的；C中放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeO4被还原，Fe由+6价降到+3价，因而选项C错误；D中放电时正极附近有Fe(OH)3，溶液的碱性增强。答案：C讲评:本题考查的是原电池、电解池的原理，电极的判断，电极方程式的书写，同时考查充电、放电时电极上电子转移情况，电极周围溶液酸碱性的变化。解析实用原电池，其主要思路是一般先分析电池中有关元素化合价的变化确定电池的正、负极，然后根据原电池或电解池的原理判断题目所提供的有关问题。【例3】用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解。当电解液的pH从6.0变为3.0时，（设电解过程中阴极没有H2放出，且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计）电极上析出银的质量最大为（）A.27mgB.54mgC.106mgD.216mg解析:首先结合离子放电顺序，弄清楚两极的反应：阳极：4OH--4e-====O2↑+2H2O；阴极：4Ag++4e-====4Ag↓;电解的总反应为：4AgNO3+2H2O====4Ag↓+O2↑+4HNO3;由电解的总反应可知，电解过程中生成的n(H+)=n(HNO3)=n(Ag)=(10-3mol·L-1-10-6mol·L-1)×0.5L≈5×10-4mol，m(Ag)=5×10-4mol×108g·mol-1=0.054g=54mg，因此答案选B。答案:B讲评:从氧化还原角度分析可得，电解产物中生成酸的电解反应，电解时转移几摩尔电子，生成几摩尔氢离子，电解产物中生成碱的电解反应，电解时转移几摩尔电子，生成几摩尔氢氧根离子，解题时应注意总结规律，用多种方法进行解题，使解题能力不断提高。本题也可以首先求出电解产生的氢离子的物质的量，这就是电解时转移的电子的物质的量，而后据氧化还原反应规律直接求出答案。链接·提示原电池原理和电解原理都是历年高考命题的热点，大多以选择题形式出现，难度适中。在分析解答时，要特别注重把握准以下几点：①抓电极活性；②抓放电离子；③抓电极得失；④抓电极反应。