1、1专题 2.9 电化学基础考纲解读1、理解原电池和电解池的构成、工作原理及应用，能书写电极反应和总反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。2、了解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害以及防止金属腐蚀的措施。考点探究电化学原理的分析和应用是高考的热点。和 2016 年大纲相比，主要变化有：“理解原电池和电解池的构成” ，要求由“了解”提高为“理解” ；“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”降低为“了解” 。因此预测 2019 年关于新型电源的工作原理分析、电极反应式的书写仍会在高考中出现，必须高度关注。同样电解原理及其应用也是高考的高频考点，因其与氧化还
2、原反应、离子反应，电解质溶液、元素化合物性质等知识联系密切而成为高考的重点和热点。由于电解原理在工业上的应用更加广泛，预测 2019 年高考，仍会联系化学工艺过程对电解原理的应用进行考查，以原电池和电解池的工作原理为基点，考察新情境下化学电源的工作原理和电解原理的应用，应给予高度关注。知识梳理一、原电池1、装置特点：化学能转化为电能的装置。2、原电池的电极：（1）原电池的负极活泼金属发生氧化反应向外电路提供电子。（2）原电池的正极不活泼金属(或惰性电极如石墨)发生还原反应接受外电路提供的电子。注意：原电池中阴离子移向负极、阳离子移向正极，这是因为负极失电子，生成大量阳离子聚集在负极附近，致使该
3、极附近有大 量正电荷，所以溶液 中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子生成电中性物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中阳离子要移向正极。 电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电池反应，但不注明反应的条件。负极发生氧化反应，正极发生还原反应，不过要注意一般电解质溶液要参与电极反应。以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。当电解质溶液呈酸性时：负极：2H 24e 4H +，正极： 24 e 4H + 2H 2O；当电解质溶液呈碱性时：负极：2H24OH 4e 4H 2O，正极：O 22H 2O4 e 4OH ；
4、另一种燃料电池是用金属铂片插入 KOH 溶液作电极，又在两极上分别通甲烷（燃料）和氧气（氧化剂） 。电极反应式为：负极：CH 410OH 8e -2CO 32-7H 2O，正极：4H 2O2O 28e - 8OH，电池总反应式为：CH 42O 22KOHK 2CO33H 2O。4、常见化学电源电池 负极反应 正极反应 总反应式碱性锌锰电池Zn2OH 2e n(OH) 22MnO22H 2O2e 2MnOOH2OH Zn2MnO 22H 2O2MnOOHZn(OH)2铅蓄电池Pb(s)2e +SO42 (aq) PbSO4(s)PbO2(s)+2e +4H (aq)+ SO42 aq) PbSO
5、4(s)+H2O(l)Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO 4(s)+2H2O(l)酸性 2H24e 4H O24e 4H 2H 2O 2H2O 22H 2O碱性 2H24e 4OH 4H 2O O24e 2H 2O4OH 氢氧燃料电池 固体 2H24e 4H O24e 2O 25、废弃电池的处理：回收利用三、电解原理1、电解：让电流通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。2、能量转化形式电能转化为化 （2）电解质溶液导电时，一定有化学反应发生，因为在电解池的两极有电子转移，发生了氧化还原反应，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。（3
6、）电解法是最强有力的氧化还原反应手段。四、电解原理的应用1、氯碱工业：（1）概念：用电解饱和 NaCl 溶液的方法来制取 NaOH、H 2和 Cl2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。（2）原理：阳极：2Cl 2e Cl 2（氧化反应）阴极：2H 2e =H2（还原反应）总反应：2NaCl2H 2O 电 解 2NaOHH 2Cl 2。2、铜的电解精炼：如粗铜(含 Zn、Fe、Ag 等)的提纯。（1）原理：电解质溶液：含 Cu2 的盐溶液(如 CuSO4溶液) 。阳极(粗铜)：Zn2e Zn 2 、Fe2e Fe 2 、Ni2e Ni 2 、Cu2e Cu 2 。3阴极(纯铜
7、)：Cu 2 2e Cu。3、电镀：阳极：镀层金属；阴极：镀件；电镀液：一般用含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液；电镀液浓度：保持不变，例如如铁件镀锌：电镀液：含 Zn2 的盐溶液(如 ZnCl2溶液)阳极(Zn)：Zn2e Zn 2 ；阴极(铁件)：Zn 2 2e Zn。4、电冶金：利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属 Na、Ca、Mg、Al 等。（1）冶炼钠：2NaCl(熔融) 电 解 2NaCl 2（2）冶炼铝：2Al 2O3(熔融) 电 解 4Al3O 2（3）冶炼镁：MgCl 2(熔融) 电 解 MgCl 2小结：1、 “三池”的判断技巧：原电池、电解池、电镀池判定规律：若
8、无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其他情况为电解池。2、用惰性电极电解电解质溶液时，若使电解后的溶液恢复原状态，应遵循“缺什么加什么，缺多少加多少”的原则。一般加入阴极产物与阳极产物的化合物。3、三个相等：同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等。同一电解池的阴极、阳极电极反应中得、失电子数相等。串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等。上述三种情况下，在写电极反应式时，得、失电子数 要相等，在计算电解产物的量时，应按得、失电子数相等计算。4、四个对应
9、：正极和负极对应。阳极和阴极对应。失电子和得电子对应。氧化反应和还原反应对应。五、金属的腐蚀和防护1、金属腐蚀的本质：金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。2、金属腐蚀的类型：（1）化学腐蚀与电化学腐蚀：化学腐蚀 电化学腐蚀条件 金属跟非金属单质直接接触 不纯金属或合金跟电解质溶液接触4现象 无电流产生 有电流产生本质 金属被氧化 较活泼金属被氧化联系 两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀：以钢铁的腐蚀为例进行分析：析氢腐蚀 吸氧腐蚀条件 水膜酸性较强(pH4.3) 水膜酸性很弱或呈中性负极 Fe2e Fe 2电极反应正极 2H 2e H 2 O22H 2O4
10、e 4OH 总反应式 Fe2H Fe 2 H 22FeO 22H 2O2Fe(OH)2联系 吸氧腐蚀更普遍（3）铁锈的形成：4Fe(OH) 2O 22H 2O4Fe(OH) 3，2F e(OH)3Fe 2O3xH2O(铁锈)(3 x)H2O。3、金属的防护：（1）电化学防护：牺牲阳极保护法原电池原理：a、负极：比被保护金属活泼的金属；b、正极：被保护的金属设备。例如在被保护的钢铁设备(如海水中的闸门、地下的天然气管道等)上连接或直接安装若干锌块，使锌、铁形成原电池，锌作阳极，从而保护了钢铁免受腐蚀。外加电流的阴极保护法电解原理：外加电流的阴极保护法是使被保护的钢铁设备作为阴极(接电源负极)，用
11、惰性电极作为阳极(接电源正极)，在两者之间连接直流电源。通电后，电子被强制流向被保护的钢铁设备，从而使钢铁表面产生电子积累，抑制钢铁设备失去电子，起到保护的作用。 考点 4 电解的类型、规律及有关计算【例 4】用石墨作电极电解 1 000 mL 0.1 molL1 CuSO4溶液，通电一段时间后关闭电源，测得溶液的质量减少了 9.8 g。下列有关叙述正确的是(N A代表阿伏加德罗常数)A电解过程中流经外电路的电子个数为 0.2NA B在标准状况下，两极共产生 4.48 L 气体C电解后溶液的 pH 为 1(溶液体积不变) D加入 11.1 g Cu2(OH)2 CO3可将溶液彻底复原【答案】B
12、【解析】【详解】5B.阳极放电的电极反应为: 4OH-4e =O2+2H 2O,当转移 0.4mol 电子时,产生的氧气物质的量为0.1mol,即 2.24L,阴极上产生氢气, 2H+2e-=H2,当转移 0.2mol 电子时,产生的氢气物质的量为0.1mol,即 2.24L,所以在标准状况下,两极共产生 4.48L 气体,故 B 正确；C.针对电解硫酸铜溶液的过程，电解过程中溶液中的氢离子减少了 0.2mol，而氢氧根总共减少了0.4mol，所以最后溶液中 c(H+)=0.2mol1L=0.2mol/L,其 pH1,故 C 错误；D.针对电解硫酸铜溶液，溶液中相当于减少了氧化铜和水,需加入的
13、氧化铜的物质的量为 0.1mol ,质量 8g，还需加入 1.8g 的水才能复原，故 D 错误；综上所述，本题选 B。 【详解】基础特训1家用暖气片大多用低碳钢材料制成，一旦生锈不仅影响美观，也会造成安全隐患。下列防止生锈的方法中，存在安全隐患的是A在暖气片表面镀锡 B在暖气片表面涂漆C在暖气片表面涂铝粉 D非供暖期在暖气内充满弱碱性的无氧水6【答案】A【解析】【详解】A、根据金属活动顺序表，铁比锡活泼，破损后构成原电池，铁作负极，加速铁的腐蚀，存在安全隐患，故 A 符合题意；B、表面涂漆，避免铁与空气接触，可以防止铁生锈，不存在安全隐患，故 B 不符合题意；C、铝比铁活泼，保护铁不生锈，对铁
14、起保护作用，不存在安全隐患，故 C 不符合题意；D、充满弱碱性的无氧水，避免构成原电池，保护铁不生锈，不存在安全隐患，故 D 不符合题意。2锌锰碱性干电池是依据原电池原理制 成的化学电源。电池中负极与电解质溶液接触直接反应会降低电池的能量转化效率，称为自放电现象。下列关于原电池和干电池的说法不正确的是A两者正极材料不同BMnO 2的放电产物可能是 KMnO4C两者负极反应式均为 Zn 失电子D原电池中 Zn 与稀 H2SO4存在自放电现象【答案】B【解析】【详解】73某校活动小组为探究金属腐蚀的相关原理，设计了如下图 a 所示装置，图 a 的铁棒末段分别连上一块Zn 片和 Cu 片，并静置于含
15、有 K3Fe(CN)6及酚酞的混合凝胶上。一段时间后发现凝胶的某些区域(如下图 b 所示)发生了变化。已知：3Fe 2+2Fe(CN)63 Fe 3Fe(CN)62(蓝色)。则下列说法错误的是A甲区发生的电极反应式：Fe-2e -Fe 2+ B乙区产生 Zn2+C丙区呈现红色 D丁区呈现蓝色【答案】A【解析】【详解】4以稀硫酸为电解质溶液，利用太阳能将 CO2转化为低碳烯烃，工作原理如图。下列说法正确的是( )Aa 电极为太阳能电池的正极B太阳能电池的原理与原电池的原理相同C产生丙烯的电极反应式为：3CO 2+18H+18e=6H2O+CH3CH=CH2D装置中每转移 2mole，理论上有 2
16、molH+通过质子交换膜从左向右扩散【答案】C8【解析】【详解】A.根据图可知，CO 2中碳元素化合价降低得电子产生乙烯、丙烯等所在电极是阴极，则连接阴极的电源电极为负极，故 A 错误；B.太阳能电池应用的是光电效应，与原电池的原理不相同，故 B 错误；C.阴极上二氧化碳得到电子与氢离子反应生成丙烯和水，电极反应为 3CO2+18H+18e=6H2O+CH3CH=CH2，故 C 正确；D.电解池中阳离子向阴极定向移动，H +是阳离子应该通过质子交换膜从右向左扩散，故 D 错误；故选 C。【点睛】原电池是把化学能转化为电能的装置，原电池中，阳离子向正极定向移动，阴离子向负极定向移动，负极上失电子
17、发生氧化反应，正极上得电子发生还原反应。 电解池是把电能转化为化学能的装置，在电解池中，阳离子向阴极定向移动，阴离子向阳极定向移动，阴极上得电子发生还原反应，阳极上失电子发生氧化反应。 5港珠澳大桥设计寿命 120 年，对桥体钢构件采用了多种防腐方法。下列分析错误的是A防腐原理主要是避免发生反应：2Fe+O 2+2H2O=2Fe(OH)2B钢构件表面喷涂环氧树脂涂层，是为了隔绝空气、水等防止形成原电池C采用外加电流的阴极保护时需外接镁、锌等作辅助阳极D钢构件可采用不锈钢材料以减缓电化学腐蚀【答案】C【解析】【详解】96食品保鲜所用的“双吸剂” ，是由还原铁粉、生石灰、氯化钠、炭粉等按照一定比例
18、组成的混合物，可同时吸收氧气和水，起到抗氧化和干燥的作用。下列说法不正确的是A “双吸剂”中的生石灰有吸水作用B “双吸剂”吸收氧气时，发生了原电池反应C氯化钠的作用是作为电解质，传导离子构成回路D炭粉上发生还原反应，电极反应为：O 24H +4e = 2H2O【答案】D【解析】【详解】7下列过程中需要通电才可以进行的是( )电离 电解 电镀 电化学腐蚀A B C全部 D【答案】D【解析】【详解】电离是电解质在水溶液中离解出自由移动离子的过程，不需要通电，错误；10电解池是非自发的氧化还原反应，必须加外加电源，正确； （3）Fe 2O3作阳极制得的高铁酸钾，电极反应为：Fe 2O3+10OH-6e-=2FeO42-+5H2O；根据电子得失知氢氧化铁与氧气物质的量之比为 4：3，书写离子方程式。【详解】（2）因为总反应为 3H2O+3O2 O3+3H2O2，又阳极发生氧化反应，电极反应式为 3H2O-6e-=O3+6H+，阴极发生还原反应，电极反应式为 O2+2e-+2H+=H2O2（或 3O2+6e-+6H+=3H2O2） ，故答案为：3H 2O-6e-=O3+6H+，O 2+2e-+2H+=H2O2（或 3O2+6e-+6H+=3H2O2） 。
