1、專題十二 電化學原理及應用雙基知識1、 原電池、電解池比較原電池電解池定義G將化學能轉變成電能的裝置將電能轉變成化學能的裝置裝置舉例 G Zn Cu 稀H2SO4 CuCl2溶液PtPt 形成條件活動性不同的兩個電極；同時插入同一電解質溶液；用導線相互連接或直接接觸組成閉合回路兩電極接直流電源兩電極同時插入同一電解質溶液用導線相互連接組成配合回路電極名稱及判斷負極：電子流出的極或較活潑的金屬電極或發生氧化反應的電極。正極；電子流入的極或較不活潑的金屬電極或發生還原反應的電極。陰極：與電源負極相連的極陽極：與電源正極相連的極電極的種類 惰性電極：Pt、Au、石墨等(依材料分) 活性電極：除Pt、

2、Au、石墨外反應原理氧化反應負極還原反應正極失電子沿導線傳遞有電流產生陽離子移動不斷溶解電解質溶液Zn2e=Zn2+ 2H+2e=H2與電源正極相連與電源負極相連發生還原反應陰極陽離子移向陽極發生氧化反應陰離子移向電極反應負極：電極本身失電子，發生氧化反應。正極：電極本身不反應，溶液中的某些離子在正極上獲得電子，發生還原反應。陽離子放電順(氧化性強弱順序)： AgHg2Fe3Cu2Pb2+Sn2+Fe2Zn2+HAl3Mg2NaCa2K陽極：若為惰性電極，則電極本身不反應，溶液中的陰離子失去電子，發生氧化反應陰離子放電順序(還原性強弱順序)：S2IBrClOH含氧酸根若為活性電極：則電極本身失

3、去電子，發生氧化反應。陰極：電極本身不反應，溶液中陽離子在陰極上獲得電子，發生還原反應。電子流向沿導線負極 正極 電源負極沿導線陰極電解溶液中離子的移動陽極沿導線電源正極2、金屬的腐蝕與防護（1） 化學腐蝕與電化腐蝕 化學腐蝕 電化腐蝕定義金屬或合金直接與具有腐蝕性的化學物質接觸發生氧化還原反應而消耗的過程。不純金屬或合金與電解質溶液接觸發生原電池反應而消耗的過程。本質無電流 有弱電流現象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕實例金屬與Cl2、O2等物質直接反應鋼鐵在潮濕的空氣中被腐蝕（2） 金屬腐蝕的快慢的判斷方法不純的金屬或合金，在潮濕的空氣中形成原電池發生電化腐蝕，活潑金屬因被腐蝕而損耗，金屬腐

4、蝕的快慢與下列兩種因素有關：a、與構成原電池兩極的材料有關。兩極材料的活動性差別越大、電動勢越大、氧化還原反應的速率越快，活潑金屬被腐蝕的速率越快。b、與金屬所接觸的電解質強弱有關。活潑金屬在電解質溶液中的腐蝕快于非電解質溶液中的腐蝕，在強電解質溶液中的腐蝕快于在弱電解質溶液中的腐蝕。一般說來可用來下列原則判斷：電解原理引起的腐蝕原電池原理引起的腐蝕化學腐蝕有防護措施的腐蝕同種金屬腐蝕：強電解質弱電解質非電解質 巧思巧解：1、 電解實例及規律用惰性電極電解電解質溶液的規律電解水型：有含氧酸(如H2SO4、HNO3等)、強堿(NaOH、Ba(OH)2等)、活潑金屬的含氧酸鹽（如K2SO4、NaN

5、O3、Na3PO4）這三類物質。電解電解質型：有無氧酸（除HF外，如HCl、HBr等）、不活潑金屬的無氧酸鹽（如CuCl2等）。電解質和水均被電解：活潑金屬的無氧酸鹽(如NaCl等)、不活潑金屬的含氧酸(如CuSO4等)。2電解應用（1） 氯堿工業電解飽和食鹽水制取氯氣和燒堿 原理：陽極（用石墨）：2Cl 2e=Cl2 陰極（用Fe）：2 H + 2e= H2 總反應：2NaCl + 2 H2O 2NaOH +H2+Cl2 （陰極室中）（陽極室中）飽和食鹽水的精制：電解前應除去食鹽溶液中的Ca2、Mg2、SO42等雜質離子，加入試劑依次為NaOH溶液、BaCl2溶液、Na2CO3溶液、稀鹽酸（

6、或將BaCl2溶液和NaOH溶液的順序互換）。離子交換膜法制燒堿離子交換膜電解槽主要由陽極（用金屬鈦網制成，涂有鈦、釕等氧化物涂層）、陰極（由碳鋼網制成，上面涂有鎳涂層）、離子交換膜、電解槽框、導電銅棒等組成。離子交換膜的特性：只允許陽離子通過，而阻止陰極離子和氣體通過。（2）銅的電解精煉陽極（用粗銅）：Zn2e= Zn2+ 、Fe 2e= Fe2+、Ni2e= Ni2+、Cu2e= Cu2 另外，粗銅中的金、銀等金屬雜質，因為失去電子能力比Cu弱，難以在陽極失去電子變成陽離子溶解下來，而以陽極泥的形式沉積下來。陰極（用純銅）：Cu2 + 2e = Cu 電解質溶液用CuSO4或CuCl2溶液

7、。長時間電解后，電解質溶液必須補充。（3）電鍍電鍍是一種特殊的電解，要求鍍件必須作陰極，鍍層金屬作陽極，含鍍層金屬離子的可溶性鹽溶液作電解質溶液（作為電鍍液）。電鍍時，理論上電解質溶液的濃度保持不變。（4）電解法冶煉活潑金屬Na、Mg、Al等活潑金屬都可用電解它們的熔融鹽或氧化物制得。2NaCl 2Na +Cl2(制Na) MgCl2Mg +Cl2(制Mg) 2Al2O34Al+3O2(制Al)3、電解的計算特點有關電解的計算通常是求電解后某產物的質量、氣體的體積，某元素的化合價以及溶液的pH、物質的量濃度等。解答此類題的方法有兩種：一是根椐電解方程式或電極反應式，應用陰、陽兩極得失電子守恒進

8、行有關計算。二是用惰性電極進行電解的過程，若電解質的陰、陽離子不同時在兩極上放電，則陽離子放電的同時必有H生成，n(H)=n(陽離子)電荷數；陰離子放電的同時必有OH生成，n(OH)=n(陰離子)電荷數。也可利用物質的量相當量的關系(由電子得失守恒得)，如，H2Cl21/2O2Cu2Ag2H2OH。 例題精析【例1】(1)美國阿波羅宇宙飛船上使用的氫氧燃料電池是一種新型的化學電源。氫氧燃料電池的突出優點是把化學能直接轉變為電能，而不經過熱能中間形式,且電極反應產生KOH的水，經過冷凝后又可作為宇航員的飲用水，發生的反應為：2H2+O2=2H2O, 則負極通的是 ，正極通的是 ，正、負極兩極電極

9、反應式分別為： ， 。 (2)如把KOH改為稀H2SO4作導電物質,則電極反應式 ， 。（1）和（2）的電池液不同，反應進行后，其溶液的pH各有何變化？ 。 （3）如把H2改為CH4，KOH作導電物質，則電極反應式為： ， 。【例2】右圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列有關的判斷正確的是 （ ）A a為負極、b為正極 B a為陽極、b為陰極C 電解過程中，d電極質量增加 D 電解過程中，氯離子濃度不變答案：【例1】（1）H2 ，O2 ；正極：O2 +2H2O +4e= 4OH ，負極：2H2 +4OH 4e=4H2O （2）正極：O2 +2H2O +4e= 4OH，負極：2H24e= 4H ；（1）中電池液的pH值將變小，（2）中電池液的pH值將變大。（3）正極：2O2 +4H2O +8e= 8OH，負極：CH4 +10OH 8e=CO32 +7H2O 【例2】C【例3】：(1)以鎂鋁作電極構成原電池，指出電解質溶液是稀硫酸時的負極和正極?寫出電極反應式和電池反應式。 (2)以鎂鋁作電極構成原電池，指出電解質溶液是氫氧化鈉時的負極和正極?寫出電極反