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专题八电化学基础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。[考纲要求]1.判断电极(1)“放电”时正、负极的判断（原电池）①负极：元素化合价升高或发生氧化反应的物质；②正极：元素化合价降低或发生还原反应的物质。(2)“充电”时阴、阳极的判断（电解池）①阴极：“放电”时的负极在“充电”时为阴极；②阳极：“放电”时的正极在“充电”时为阳极。考点一原电池电解池2.微粒流向(1)电子流向①电解池：电源负极→阴极，阳极→电源正极；②原电池：负极→正极。提示：无论是电解池还是原电池电子均不能流经电解质溶液。(2)离子流向①电解池：阳离子移向阴极，阴离子移向阳极；②原电池：阳离子移向正极，阴离子移向负极。a、书写原则：负极：失电子，发生氧化反应（一般是负极本身失电子）正极：得电子，发生还原反应（一般是溶液中阳离子在正极上得电子，但也可能是O2在正极上得电子（吸氧腐蚀），或正极本身得电子）总反应式（电池反应）=正极反应式+负极反应式对于可逆电池，一定要看清楚“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。（1）原电池电极反应方程式的书写①直接法②加减法b、书写方法：3、电极反应方程式的书写(2)“充电”时电极反应式的书写充电时的电极反应与放电时的电极反应过程相反，充电的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。(3)、“加减法”书写电极反应式a.先确定原电池的正负极，列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。b.根据氧化还原反应原理写出电极反应式：①负极反应：负极失去电子发生氧化反应。注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存。若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式。②正极反应：正极得到电子发生还原反应。当正极上的反应物质是O2时：若电解质溶液为中性或碱性，则水必须写入正极反应式中，O2生成OH－，写为O2＋2H2O＋4e－===4OH－；若电解质溶液为酸性，则H＋必须写入正极反应式中，O2生成水，写为O2＋4H＋＋4e－===2H2O。c.写出电池总反应方程式：结合电子守恒将正负极电极反应式相加即得到电池总反应方程式。d.若已知电池反应的总反应式，可先写出较易书写的一极的电极反应式，然后在电子守恒的基础上，总反应式减去较易写出的一极的电极反应式，即得到较难写出的另一极的电极反应式。特别提醒书写电极反应式时，注意介质是否参加反应。碱性介质的电极反应中不能出现H＋，酸性介质的电极反应中不能出现OH－。若是碱性条件，一般一极要消耗OH－，另一极生成OH－！酸性亦然。（4）燃料电池电极反应式的书写第一步：写出电池总反应式。燃料电池的总反应与燃料的燃烧反应一致，若产物能和电解质反应则总反应为加和后的反应。a.甲烷燃料电池(电解质为NaOH溶液)的反应式为：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①CO2＋2NaOH===Na2CO3＋H2O②①式＋②式得燃料电池总反应式为：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O第二步：书写燃料电池的正极反应式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，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：a酸性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2Ob.碱性电解质溶液环境下正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－C.固体电解质(高温下能传导O2－)环境下正极反应式：O2＋4e－===2O2－(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下正极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3再根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式。电池的总反应和正、负极反应之间有如下关系：电池的总反应式＝电池正极反应式＋电池负极反应式。电池负极反应式＝电池的总反应式－电池正极反应式，注意在将两个反应式相减时，要约去正极的反应物O2。特别提醒：两个电极相加减时，要使正、负极得失电子相等。d.3．以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：(1)酸性条件燃料电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①燃料电池正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O②①－②×2，得燃料电池负极反应式：_______________________________。(2)碱性条件燃料电池总反应式：CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O①燃料电池正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－②①－②×2，得燃料电池负极反应式：______________________________。________________。CH4－8e－＋2H2O===CO2＋8H＋CH4＋10OH－－8e－===CO2－3＋7H2O(3)固体电解质(高温下能传导O2－)燃料电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①燃料电池正极反应式：O2＋4e－===2O2－②①－②×2，得燃料电池负极反应式：_____________________________。(4)熔融碳酸盐(如：熔融K2CO3)环境下电池总反应式：CH4＋2O2===CO2＋2H2O①正极电极反应式：O2＋2CO2＋4e－===2CO2－3②①－②×2，得燃料电池负极反应式：______________________________。CH4＋4O2－－8e－===CO2＋2H2OCH4＋4CO2－3－8e－===5CO2＋2H2O知识梳理·题型构建种类酸性碱性负极反应式2H2－4e－===4H＋2H2＋4OH－－4e－===4H2O正极反应式O2＋4e－＋4H＋===2H2OO2＋2H2O＋4e－===4OH－电池总反应式2H2＋O2===2H2O氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。氢氧燃料电池2H2-4e-=4H+负极：正极：总反应：2H2+O2=2H2OO2+2H2O+4e-=4OH-中性电解质负极：2Al+8OH－—6e-=2AlO2－+4H2O正极：6H2O+6e-=3H2+6OH－总：2Al+2OH－+2H2O=2AlO2－+3H2解析：Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中，负极为Al（Mg与NaOH溶液不反应，Al是两性金属，可以与NaOH溶液反应）。再分析进入溶液的微粒能否在电解质环境中存在（得失电子不能同时在同极上发生），不能存在时应考虑其与电解质之间的后续反应。例：(5)．特殊情况电极反应式的书写在原电池中，一般较活泼金属作负极，但当电解质溶液发生改变时，较活泼金属就不一定作负极了。例、将铜片和铝片用导线相连，分别同时插入稀H2SO4和浓HNO3中，写出两池的电极反应式。解析：在稀H2SO4作电解质溶液的原电池中，较活泼的铝被氧化作负极，铜作正极。其电极反应为：负极（Al）：2Al－6e-=2Al3+；正极（Cu）：6H++6e-=3H2↑。负极：Cu—2e-=Cu2+正极：4H++2NO3－+2e-=2NO2↑+2H2O总：Cu+4H++2NO3－=2NO2↑+Cu2++2H2O(6)．可充电电池电极方程式的书写可充电电池有充电和放电两个过程，放电发生的是原电池反应，充电发生的是电解池反应。充电的电极反应与放电的电极反应过程相反，充电时的阳极反应为放电时正极反应的逆过程，充电时的阴极反应为放电时负极反应的逆过程。以铅蓄电池为例，该过程可结合图示分析。•由此可见，放电过程中，作为负极的Pb需转化成PbSO4，铅化合价升高，被氧化，Pb为负极；当放电完毕时，可看作Pb极转化成了PbSO4，充电时需让PbSO4转化为Pb，铅的化合价降低，被还原，PbSO4一极为阴极，所以，放电时的负极就是充电时的阴极，同理可分析放电时：PbO2＋4(正极)―→PbSO4＋2，充电时：PbSO4＋2(阳极)―→PbO2＋4，(1)放电时的反应。①负极反应：________________________；②正极反应：_______________________________________；③总反应：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4PbO2＋2e－＋4H＋＋SO2－4===PbSO4＋2H2O(2)充电时的反应。①阴极反应：_________________________；②阳极反应：______________________________________；③总反应：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。PbSO4＋2e－===Pb＋SO2－4PbSO4－2e－＋2H2O===PbO2＋4H＋＋SO2－4•即放电时的正极就是充电时的阳极，如图。即充电时电极的连接——正正负负原电池负极接电源负极原电池正极接电源正极典例铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为Fe＋Ni2O3＋3H2O===Fe(OH)2＋2Ni(OH)2，下列有关该电池的说法不正确的是()A．该电池的电解质溶液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为FeB．该电池放电时，负极反应为Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2C．该电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D．该电池充电时，阳极反应为：2Ni(OH)2＋2OH－－2e－===Ni2O3＋3H2O•解析答案C即时训练1．(2014年高考天津卷)已知：锂离子电池的总反应为：LixC＋Li1－xCoO2放电充电C＋LiCoO2。锂硫电池的总反应为：2Li＋S放电充电Li2S有关上述两种电池说法正确的是()•A．锂离子电池放电时，Li＋向负极迁移•B．锂硫电池充电时，锂电极发生还原反应•C．理论上两种电池的比能量相同•D．右图表示用锂离子电池给锂硫电池充电•解析：放电时为原电池，阳离子向正极迁移，A项错误；充电时，锂电极做阴极，发生还原反应，B正确；同质量产生的电量不相同，C项错误；锂离子电池为电解池，锂硫电池为原电池，D项错误。•答案：B•下列说法正确的是()•A．NiMH电池放电过程中，正极的电极反应式为NiOOH＋H2O＋e－===Ni(OH)2＋OH－•B．充电过程中OH－离子从阳极向阴极迁移•C．充电过程中阴极的电极反应式：H2O＋M＋e－===MH＋OH－，H2O中的H被M还原•D．NiMH电池中可以用KOH溶液、氨水等作为电解质溶液2．(2014年高考浙江卷)镍氢电池(NiMH)目前已经成为混合动力汽车的一种主要电池类型。NiMH中的M表示储氢金属或合金。该电池在充电过程中的总反应方程式是：Ni(OH)2＋M===NiOOH＋MH已知：6NiOOH＋NH3＋H2O＋OH－===6Ni(OH)2＋NO－2解析：NiMH放电时正极发生还原反应，分析化合价可知正极为NiOOH得电子生成Ni(OH)2，可知A选项正确；OH－由阴极向阳极移动，B项错；M是金属，无负价，只能失电子，C项错误，D项由已知信息可知NiOOH与氨水反应，D项错误。答案：A考点一原电池电解池原理[案例探究]例1[2014·广东高考]某同学组装了如图所示的电化学装置，电极Ⅰ为Al，其他均为Cu，则()A.电流方向：电极Ⅳ→A→电极ⅠB.电极Ⅰ发生还原反应C.电极Ⅱ逐渐溶解D.电极Ⅲ的电极反应：Cu2＋＋2e－===Cu(1)三池串联，你能判断哪个是原电池哪个是电解池吗？(2)能正确分析原电池、电解池的工作过程吗？提示：(1)盐桥将左侧两烧杯相连且存在反应2Al＋3Cu2＋===3Cu＋2Al3＋。(2)Ⅰ为原电池的负极；Ⅱ为原电池的正极；Ⅲ为电解池的阳极；Ⅳ为电解池的阴极。解析：分析图可知：左侧两个烧杯的装置形成原电池，且Ⅰ为负极，Ⅱ为正极，而最右边的装置为电解池，因此，该装置中电子流向：电极Ⅰ→A→电极Ⅳ，则电流方向：电极Ⅳ→A→电极Ⅰ，A正确；电极Ⅰ发生氧化反应，B