高考化学电化学解题技巧(高考电化学基础知识点总结)

原电池

（一）概念：

将化学能转化为电能的装置称为原电池。

（二）组成条件：

1.两个活泼性不同的电极

2.电解质溶液

3.电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路

（三）电子流向：

外接电路：负极——线——正极

内部电路：盐桥中的阴离子向负极移动的电解质溶液，盐桥中的阳离子向正极的电解质溶液移动。

（四）电极反应：

以锌铜原电池为例：

负极：氧化反应：Zn-2e=Zn2+（较活泼的金属）

正极：还原反应：2H++2e=H2（活性金属较少）

总反应式：Zn+2H+=Zn2++H2

（五）正、负极的判断：

1.从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。

2.从电子的流动方向：负极流入正极

3.从电流方向：正极流入负极

4.根据电解质溶液内离子的移动方向：阳离子流向正极，阴离子流向负极

5.根据实验现象：

(1)溶解极为负极

(2)一极增重或有气泡为正极。

化学电池

（一）电池的分类：

化学电池、太阳能电池、原子能电池

（二）化学电池：

将化学能直接转化为电能的装置

（三）化学电池的分类：

一次电池、二次电池、燃料电池

1.一次电池

常见原电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等。

2.二次电池

(1)二次电池：放电后可再次充电，使活性物质再生，可多次重复使用。也称为充电电池或蓄电池。

(2)电极反应：铅酸电池

放电：

负极（引线）：Pb-2e-=PbSO4

正极（氧化铅）：PbO2+4H++2e-=PbSO4+2H2O

充电：

阴极：PbSO4+2H2O-2e-=PbO2+4H+

阳极：PbSO4+2e-=Pb

这两个方程可以写成可逆反应：PbO2+Pb+2H2SO42PbSO4+2H2O

（3）开发出新型电池：银锌电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池。

3.燃料电池

(1)燃料电池：是燃料与氧化剂反应直接产生电流的原电池。

(2)电极反应：一般来说，燃料电池中电化学反应的最终产物与燃烧产物相同。整个电池反应可以根据燃烧反应来写，但没有指定反应的条件。在负极发生氧化反应，在正极发生还原反应。但需要注意的是，电解质溶液一般参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负电极，介质分为酸性、碱性和中性。

当电解质溶液呈酸性时：

负极：2H2-4e-=4H+

正极：O2+4e-+4H+=2H2O

电解质溶液呈碱性时：

负极：2H2+4OH--4e-=4H2O

正极：O22H2O4e-=4OH-

另一种类型的燃料电池使用插入KOH溶液中的金属铂片作为电极，甲烷（燃料）和氧气（氧化剂）通过两个极。

电极反应式为：

负极：CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O；

正极：4H2O2O28e-=8OH-。

电池总反应式为：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O

(3)燃料电池的优点：能量转化率高、浪费少、运行噪音低

4.废弃电池的处理：回收利用

电解池

（一）电解原理

1.电解池：把电能转化为化学能的装置，也叫电解槽。

2.电解：电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程。

3.放电：当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程。

4.电子流向：（电源）负极—（电解池）阴极—（离子定向运动）电解质溶液—（电解池）阳极—（电源）正极。

5.电极名称及反应：

阳极：连接直流电源正极的电极，发生氧化的地方

阴极：连接直流电源负极的电极，在此发生还原反应

6.电解CuCl2溶液的电极反应：

阳极：2Cl--2e-=Cl2（氧化）

阴极：Cu2++2e-=Cu（还原）

总反应式：CuCl2=Cu+Cl2

7.电解本质：电解质溶液的导电过程，就是电解质溶液的电解过程

规则总结：写出电解反应的离子方程：

放电顺序：

阳离子放电顺序：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（指酸离子化）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+

负离子的放电顺序：

为惰性电极时：S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-（如含氧酸离子）F-

为活性电极时：电极本身溶解并放电

*注意，我们首先要看电极材料，是惰性电极还是活性电极。如果阳极材料是活性电极（Fe、Cu）等金属，则阳极反应是电极材料失去电子变成离子进入溶液；如果是惰性材料，则根据阴离子和阳离子的放电顺序，根据阳离子和氧阴离子的逆转定律，写出电极反应公式。

电解质水溶液电解产物的规律：

类型

电极反应特性

例子

电解对象

电解质浓度

分解电解质型

被电解液电离的阴离子和阳离子分别在两极放电。

盐酸

电解质

减少

氯化铜

释放H2形成基础形式

阴极：水放出H2生成碱

阳极：电解质阴离子放电

氯化钠

电解质和水

创造新的电解质

释氧产酸型

正极：电解质阳离子放电

阳极：水放出O2生成酸

硫酸铜

电解质和水

创造新的电解质

电解水型

阴极：4H++4e-==2H2

阳极：4OH--4e-==O2+2H2O

氢氧化钠

水

增加

硫酸钠

以上四类电解液的分类：

(1)电解水类型：含氧酸、强碱、活性金属含氧盐

（2）电解液类型：无氧酸、无氧惰性金属盐（氟化物除外）

(3)产氢碱类型：活性金属无氧酸盐

(4)析氧产酸型：惰性金属的含氧酸盐

（二）电解原理的应用

1.电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气

(1)电镀是利用电解原理，在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。

(2)电极和电解质溶液的选择：

阳极：涂层金属，失去电子并变成离子进入溶液M-ne-==Mn+

阴极：被镀金属（镀件）：溶液中的金属离子获得电子，成为金属原子，附着在金属表面Mn++ne-==M

电解液：含有电镀金属离子的溶液作为电镀液。镀铜反应原理

阳极（纯铜）：Cu-2e-=Cu2+

阴极（镀件）：Cu2++2e-=Cu，

电解液：可溶性铜盐溶液，如CuSO4溶液

2.电镀应用之一：铜的精炼

阳极：厚铜；

阴极：纯铜

电解液：硫酸铜

3.电冶金

(1)电冶金：矿石中的金属阳离子获得电子并从其化合物中还原，用于冶炼钠、镁、钙、铝等活性金属。

(2)电解氯化钠：

通电前，氯化钠在高温下熔化：NaCl==Na++Cl-

接通直流电源后：

阳极：2Na++2e-==2Na

阴极：2Cl--2e-==Cl2

规则概要：原电池、电解槽、电镀槽的判定规则

(1)如果没有外部电源，则满足形成原电池的三个条件。

有两个不同活性的电极；

将两极用电线连接起来，直接插入所连接的电解质溶液中；

活性金属能与电解质溶液发生氧化还原反应（有时是由于与水电离产生H+反应）。只要同时满足这三个条件，就是原电池。

(2)如果有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解槽或电镀槽；当阴极为金属，阳极也是金属且与电解液中的金属离子属于同一元素时，为电镀槽。

(3)如果多个电解槽串联，且有外接电源，则连接电源的装置为电解槽或电镀槽。如果没有外接电源，首先选择较活泼的金属电极作为原电池的负极（电子输出电极），相关器件为原电池，其余为电镀电池或电解电池。

原电池、电解槽、电镀槽的比较

原电池

细胞

电镀槽

定义（设备特性）

将化学能转化为电能的装置

将电能转化为化学能的装置

利用电解原理在某些金属表面的一侧镀上一层其他金属

反应特性

自发反应

非自发反应

非自发反应

装置特性

不供电，两级材质不同

带电源后，两层材料可以相同也可以不同。

有力量

形成条件

具有不同移动性的杆

A

形成一个闭环

两个电极连接至直流电源

将两个电极插入电解质溶液中

形成一个闭环

1、镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极；2.镀液必须含有镀层金属离子

电极名称

负极：较活泼的金属

正极：活性较低的金属（能导电的非金属）

阳极：接电源正极

阴极：接电源负极

名称与电解相同，但有限制

阳极：必须是电镀金属

阴极：电镀件

电极反应

负极：氧化反应，金属失去电子

正极：还原反应，来自溶液中的阳离子或氧的电子（吸氧腐蚀）

阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失去电子，或电极金属失去电子

阴极：还原反应，溶液中的阳离子获得电子

阳极：金属电极失去电子

阴极：镀液中的阳离子获得电子

电子流

负极正极

电源负极负极

电源正极阳极

与电解池相同

带电粒子在溶液中的运动

阳离子向正极移动

阴离子向负极移动

阳离子向阴极移动

阴离子向阳极移动

与电解池相同

连接

氧化和还原反应在两极发生

金属的电化学腐蚀和防护

（一）金属的电化学腐蚀

1.金属腐蚀内容

2.金属腐蚀的本质：都是金属原子失去电子而被氧化的过程

3.电化学腐蚀和化学腐蚀的区别

电偶腐蚀

化学腐蚀

状况

与电解质溶液接触的不纯金属或合金

与非电解质直接接触的金属

现象

产生微弱电流

没有电流产生

自然

更多活性金属被氧化的过程

金属被氧化的过程

关系

化学腐蚀和电偶腐蚀常同时发生，但电偶腐蚀更为常见，也更为严重。

4.电化学腐蚀的分类：

析氢腐蚀——腐蚀过程中不断释放出氢气

（1）条件：在潮湿空气中形成的水膜呈强酸性（水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等气体）

(2)电极反应：

负极：Fe2e-=Fe2+

正极：2H++2e-=H2

通式：Fe+2H+=Fe2++H2

吸氧腐蚀——反应过程吸收氧气

条件：中性或弱酸性溶液

电极反应：

负极：2Fe4e-=2Fe2+

正极：O2+4e-+2H2O=4OH-

通式：2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2

生成的Fe(OH)2被空气中的O2氧化生成Fe(OH)3。Fe(OH)3除去部分水，形成Fe2O3·xH2O（铁锈的主要成分）

规律总结：

1.金属腐蚀快慢的规律：在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢规律如下：

电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>采取防腐措施的腐蚀

2.防腐措施由好到坏的顺序如下：

外部电源阴极保护方法>牺牲负极正极保护方法>一般防腐条件的腐蚀>无防腐条件的腐蚀

（二）金属的电化学防护

1.利用原电池原理进行金属的电化学防护

(1)牺牲阳极阴极保护方法

原理：原电池反应时，负极被腐蚀，但正极不发生变化。

应用：在被保护的钢铁设备上安装多个锌块，腐蚀锌块，保护钢铁设备

负极：锌块被腐蚀；正极：保护钢铁设备

(2)外加电流阴极保护法

原理：通电时，大量电子积聚在钢铁设备上，使金属原电池反应产生的电流无法传输，从而防止金属被腐蚀。

应用：以被保护的钢铁设备作为阴极，惰性电极作为辅助阳极，二者均存在于电解质溶液中，并连接外部直流电源。通电后，大量电子积聚在钢铁设备上，抑制钢铁失去电子的反应。

2.改变金属结构：把金属制成防腐的合金

3.把金属与腐蚀性试剂隔开：电镀、油漆、涂油脂、表面钝化等

(3)金属腐蚀的分类：

化学腐蚀-由金属与其接触的材料之间的直接化学反应引起的腐蚀。

电偶腐蚀-当不纯金属与电解质溶液接触时会发生电偶反应。相对活泼的金属失去电子并被氧化。这种腐蚀称为电化学腐蚀。

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