电化学基础知识

电化学基础知识整理

L原电池

原电池是将化学能转化为电能的装置

1.1原电池原理

①、原电池：将化学能转变成电能的装置

②、形成条件：①活动性不同的两电极（连接）：②电解质溶液（插入其中并与电极自发反

应）；③电极形成闭合电路④能自发的发生氧化还原反应

③、电极名称：

负极：较活泼的金属（电子流出的一极）

正极：较不活泼的金属或能导电的非金属（电子流入的一极）

④、电极反应：

负极：氧化反应，金属失电子

正极：还原反应，溶液中的阴离子得电子或氧气得电子（吸氧腐蚀）

⑤、电子流向：由负极沿导线流向正极

金属导线

锌-铜电池，负极-Zn,正极-Cu。

负极：Zn-2e=Zn2+,电解质溶液一一稀硫酸。

正极：2H+2e=H2t

总反应：2H*+Zn=H2f+Zn2>

注意：如果在铜锌的导线中加一个电流计，电流计指针会发生偏转。随时间的延续，电流

计指针的偏转角度逐渐减小。

盐桥的作用：盐桥起到了使整个装置构成通路的作用e.

例如:铜锌原电池中用到了盐桥_____后

现象：一

⑴、检流计指针偏转，说明有电流通过。从检流计指针偏转的方再商百）平一

向可以知道电流的方向是Cu极一Zn极。根据电流是从正极流向「?盐

负极，因此，Zn极为负极，Cu极为正极。而电子流动的方向却相二二更与三

反，从Zn极-Cu极。电子流出的一极为负极，发生氧化反应；

电子流入的一极为正极，发生还原反应。J——L-CuSO

一般说来，由两种金属所构成的原电池中，较活泼的金属是负极，较不活泼的金属是正极。

其原理正是置换反应，负极金属逐渐溶解为离子进入溶液。反应一段时间后，称重表明，

Zn棒减轻,Cu棒增重。

⑵、取出盐桥，检流计指针归零，重新放入盐桥，指针又发生偏转，说明盐桥起到了使整个

装置构成通路的作用。盐桥是装有饱和KCI琼脂溶胶的U形管，溶液不致流出来，但离子

则可以在其中自由移动。

盐桥是怎样构成原电池中的电池通路呢？Zn棒失去电子成为Zn2+进入溶液中，使ZnS04溶

液中Zn?+过多，带正电荷。C/+获得电子沉积为Cu,溶液中CM+过少，S(V-过多，溶液带

负电荷。当溶液不能保持电中性，将阻止放电作用的继续进行:。盐桥的存在，其中C「向ZnSO4

溶液迁移，K+向CuSO4溶液迁移，分别中和过剩的电荷，使溶在两个烧杯中分别放入锌片

和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液，将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥(如充满

KC1饱和溶液和琼脂制成的胶冻)连接起来，再用导线将锌片和铜片联接，并在导线中串联

一个电流表，就可以观察到下面的现象：

⑴电流表指针发生偏转，根据指针偏转方向，可以判断出锌片为负极、铜片为正极.

(2)铜片上有铜析出，锌片则被溶解.

(3)取出盐桥，指针回到零点，说明盐桥起了沟通电路的作用.

2.化学电源

化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它通过化学反应，

消耗某种化学物质，输出电能。它包括一次电池、二次电池和燃料电池等几大类。

判断-■种电池的优劣或是否符合某种需要，主要看这种电池单位质量或单位体积

所能输出电能的多少(比能量，单位是(W-h)/kg,(W・h)儿)，或者输出功率的

大小(比功率，W/kg,VWL)以及电池的可储存时间的长短。除特殊情况外，质量轻、

体积小而输出点能多、功率大、可储存时间长的电池，更适合使用者的需要。

(一)一次电池

一次电池的活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗到一定程度，就不能使用

了。一次电池中电解质溶液制成胶状，不流动，也叫干电池。常用的有普通的锌锦干

电池、碱性锌钵电池、锌汞电池、镁锌干电池等。

例如；碱性锌镭干电池

负极：Zn+2OH~—2e-=Zn(OH)2

-

正极：2MnO2+2H2O+2e=2MnOOH+20H一

总反应：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2

补充：

银一锌电池

电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或亳安级

的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称。它们的电极材料是AgzO和Zn,

所以叫银一锌电池。电极反应和电池反应是：

负极：Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2

-

正极：Ag2O+H204-2e^=2Ag+20H

总反应：Zn4-Ag2O+H2O=Zn(OH)24-2Ag

利用上述化学反应也可以制作大电流的电池，它具有质量轻、体积小等优点。这

类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面。

锂一二氧化镒非水电解质电池

以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧

化钵非水电解质电池，这种电池以片状金属及为负极，电解活性MnO2作正极，高氯

酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液，以聚丙烯为隔

膜，电极反应为：

负极反应：Li=Li”+e

正极反应：MnOz+Li*+e=LiMnOz

总反应：Li+MnO2=LiMnO2

该种电池的电动势为2.69V,重量轻、体积小、电压高、比能量大，充电1000

次后仍能维持其能力的90%,贮存性能好，已广泛用于电子计算机、手机、无线电

设备等。

(二)二次电池

二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后可以再充电使活性物质获得再生。这类

电池可以多次重复使用。铅蓄电池是最常见的二次电池，它由两组栅状极板交替排列

而成，正极板上覆盖有PbO2,负极板上覆盖有Pb,电介质是H2so4.

铅蓄电池放电的电极反应如下：

负极：Pb(s)+SO?-(aq)-2e-=PbSO4(s)(氧化反应)

2-+

正极：PbO2(s)+SO4(aq)+4H(aq)+2e=PbSO4(s)+2H2O(I)

(还原反应)

总反应：Pb(s)+PbO2(s)+2H2so4(aq)=2PbSO4(s)十2H2O(I)

铅蓄电池充电的反应是上述反应的逆过程：

-2-

阴极：PbSO4(s)+2e=Pb(s)+SO4(aq)(还原反应)

2-

阳极：PbSO4(s)-I-2H2O(I)-2e-=PbO2(s)+SO4(aq)十4H*(aq)

(氧化反应)

总反应：2PbSCU(s)十2H2。(I)=Pb(s)+PbO2(s)+2H2so4(aq)

可以把上述反应写成一个可逆反应方程式：

Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(I)

(三)燃料电池

燃料电池是一种连续的将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。燃

料电池的电极本身不包含活性物质，只是一个催化转化元件。它工作时，燃料和氧化

剂连续的由外部供给，在电极上不断的进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就

连续不断的提供电能。

⑴氢氧燃料电池以氢气为燃料，氧气为氧化剂，粕做电极，使用酸性电解质。它

的的工作原理：

负极：2H2-4e^=4H+

-

正极：。2十4H+(aq)+4e=2H2O

3.电解池

(-)电解原理

(1).电解质溶液的导电

我们知道，金属导电时，是金属内部的自由电子发生的定向移动，而电解质溶液的

导电与金属导电不同。

通电前电解质溶液中阴、阳离子在溶液中自山地移动；通电后在电场的作用下，这

些自由移动的离子改作定向移动，带负电荷的阴离子由于静电作用向阳极移动，带正电

荷的阳离子则向阴极移动。

电极名称：电解池中与直流电源负极相连的电极叫阴极，与直流电源正极相连的电

极叫阳极。

物质能否导电是由其内部能否形成定向移动的自由电荷所决定的，对金属就是自由

电子，而对电解质溶液就是自由移动的阴阳离子。

(2).电解

①概念：使电流流过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解。

②电子流动的方向：

电子从外接直流电源的负极流出，经导线到达电解池的阴极，电解池溶液中的阳离子移

向阴极，并在阴极获得电子而被还原，发生还原反应；与此同时，电解池溶液中的阴离

子移向阳极，并在阳极上失去电子(也可能是阳极很活泼而本身失去电子)而被氧化，

发生氧化反应。这样，电子又从电解池的阳极流出，沿导线而流回外接直流电源的正极。

③电极反应的类型：阳极反应为氧化反应，阴极反应为还原反应，故而阴极处「被保护的

状态，而阳极则有可能被腐蚀。

⑶.电解池与原电池的联系与区别

原电池电解池

电极正极、负极阴极、阳极

由电极材料本身的相对活泼性决定，由外接直流电源的正、负极决定，与负极相

电极确定

较活泼的是负极，较不活泼的是正极连的是阴极，与正极相连的是阳极

负极发生氧化反应阴极发生还原反应

电极反应

正极发生还原反应阳极发生氧化反应

电子从电源负极流入阴极再由阳极流回电

电子流向电子由负极经导线流入正极

源正极

能量转变化学能转变为电解电能转变为化学能

反应自发

能自发进行的氧化还原反应反应一股不能够自发进行，需电解条件

性

举例Zn+CuSO4=Cu+ZnSO4

CuCl2^SCu+Cht

装置特点无外接宜流电源有外接直流电源

均能发生氧化还原反应，且同一装置中两个电极在反应过程中转移电子总数相

相似之处

等

重点出击:

原电池与电解池的判断

⑴判断下图是原电池、电解池还是电镀池，为什么？

稀硫酸CuCl2溶液

（2）延伸

有人设计以Pt和Zn为电极材料，埋入人体内作为某种心脏病人的心脏起搏的能源。它，衣靠

人体内含有一定浓度的溶解氧进行工作，下列各种叙述中错误的是（）

A:Pt是正极B:负极反应：C:正极反应：D正极反应：

小结与反思：

原电池、电解池、电镀池判定规律：

若无外接电源，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，其余情况为电解池。

4.实验分析：电解CuCL溶液

（1）电极材料

阴极可用惰性电极，甚至较活泼的金属，但阳极需使用情性电极，否则会发生氧化反应

而溶解。

（2）惰性电极一般指金、钳、石墨电极，银、铜等均是活性电极。

（3）实验现象：通电后，电流表指针发生偏转，阴极石墨棒上析出一层红色固体，阳

极表面有气洵放出，可闻到刺激性气味。

（4）淀粉碘化钾试纸的作用：检验阳极产物是否为CL使用时应先润湿并缠于玻棒端

或用镣子夹持，作用时间不宜太久，否则变蓝后会被Cb漂白。

（二）、电解的应用

I.电解饱和食盐水反应原理

1.实验分析：电解饱和食盐水

在U型管里装入饱利食盐水，滴入几滴酚儆试液，用碳棒作阳极、铁棒作阴极，将湿

润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近，接通电源，观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。

注意：铁棒不可作阳极，否则发生Fe—2c-F』+；碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿。

现象：阴、阳两极均有气体放出，阳极气体有刺激性气味，能使湿润的碘化钾淀粉试纸

变蓝；阴极区域溶液变红，说明阴极区域生成物为碱性物质与H2,阳极产物是CI2。

2.电解饱和食盐水反应原理

饱和食盐水成分:溶液存在Na*、Cl\H+、OH.四种离子。

电极反应式：阴极：2H++2e-=H2t（还原反应）；

阳极：2Cr-2e-=Cht（氧化反应），

实验现象解释：

（1）阴极区域变红原因：由于H-被消耗，使得阴极区域OFT离子浓度增大（实际上

是破坏了附近水的电离平衡，由于Kw为定值，c（H+）因电极反应而降低，导致c（OFF）增大，

使酚酰试液变红）。

（2）湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因：氯气可以置换出碘化钾中的碘,C12+2KI=2KC1+L，

12使淀粉变蓝。

注意：如果试纸被熏蒸的太久，蓝色会因为湿氯气的漂白作用而褪去。

电解饱和食盐水的总反应式：

2NaCl+2H2。型NNaOH+H?f

阴极产物阳极产物

该电解反应属于放氢生碱型，电解质与水均参与电解反应，类似的还有K?S、等。

IK铜的电解精炼

1.原理：电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连；用纯铜板作阴极，与电

源的负极相连，用C11SO4溶液（加入一定量的硫酸）作电解液。

CUSO4溶液中主要有Cu2+、S04-、H\OH,通电后H+和C心移向阴极，并在阴极

发生Cu2++2e'Cu,OK和S°T移向阳极，但阳极因为是活性电极故而阴离子并不放电，

-2+

主要为阳极（活泼及较活泼金属）发生氧化反应而溶解，阳极反应：Cu-2e=Cuo

电解过程中，比钢活泼的Zn、Fe、Ni等金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金

属阳离子而溶解，此时阴极仍发生Cu2++2e=Cu,这会导致电解液浓度不发生变化：Ag、

Au不如Cu易失电子，Cu溶解时它们以阳极泥沉积下来可供提炼Au、Ag等贵金属。

该过程实现了提纯铜的目的。

离子在电极上得失电子的能力与离子的性质、溶液的浓度、电流的大小、电极的材料等

都有关系。中学阶段我们一般只讨论电极材料的性质、离子的氧化性强弱和还原性强弱对它

们得失电子能力的影响

2.电极反应中得失电子的规律

（1）阳极上失电子的规律

应首先看电极材料是惰性电极，还是活性电极，如是惰性电极，则由溶液中的阴离子失

去电子，阴离子的还原性越强越易失电子，阴离子的放电顺序为：s2>r>Br>cr>0H->

含氧酸根离子；如是活性电极，则这些金属首先失去电子进入溶液，此时溶液中其他离子不

再失电子。

（2）阴极上得电子的规律

阴极上只能由溶液中阳离子获得电子，阳离子氧化性越强越易得电子，阳离子放电顺序

一般为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Fe2+>Zn2+>H+（盐溶液）

（3）变价的金属Fe在作阳极发生氧化反应时电极反应为：Fe-2e'=Fe2+

UK电解冶炼铝

工业上，用纯净的氧化铝为原料，采用电解的方法制取铝。

纯净的氧化铝熔点很高（2045C）,很难熔化，现在都用熔化的冰晶石（Na3AlF6）作熔

剂，使氧化铝在I000C左右溶解在液态的冰晶石里，成为冰晶石和氧化铝的熔融体，然后

进行电解。

电极反应式：

阴极：4Al3++12e-=4AI

2-

阳极：6O+12e-=3O2t

电解

总反应式：2Al2。3---4A1+3O：t（只能电解AIQ3,不能是AlCb）

在冶炼铝时，阳极产生氧气，石墨阳极在如此高温条件下，将不断被氧气氧化而消耗，

因而需不断补充石墨阳极。

（三线电镀铜

1.原理：电镀时，一般都是用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液；把待镀金属制

成品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极，再用镀层金属为阳极，阳极金属溶解

在溶液中成为阳离子，移向阴极，并在阴极上被还原成金属析出。

电镀铜规律可概括为“阳极溶解，阴极沉积，电解液不变

工业上电镀常使用有毒电镀液，因此电镀废水应回攻有用物质、降低有害物质含量后，

达标排放，以防污染环境，

2.实验分析：电镀铜实验

（1）待镀件需酸洗去除表面的锈。

（2）电镀液CuSO4中加氨水制成铜氨溶液以降低C/+浓度使镀层光亮。

（四）、电解质溶液电解时（均为惰性电极），pH变化情况，电解液复原所需加

入物质及电解类型。

I、（1）分解水型：含氧酸、强碱、活泼金属的含氨酸盐（如NaOH、H2so4、K2SO4

等）的电解。

+-

阴极：4H+4C=2H2I

阳极：4OH-4e=02t+2H1O

总反应：2H2。兰空2H2t+O2t

阴极产物：H2；阳极产物：02。

电解质溶液复原加入物质：H2OO

pH变化情况：原来酸性的溶液pH变小，原来碱性的溶液pH变大，强酸（含氧酸）强

碱的正盐溶液pH不变。

（2）分解电解型：无氧酸（除HF外）、不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）的电解,

如HC1、CuCk等。

阴极：Cu2++2e=Cu

阳极：2Cr-2e-=Chf

一由新

总反应：CuChC11+CI21

阴极产物：酸为H2,盐为金属；阳极产物：卤素等非金属单质。

电解液复原加入物质为原溶质，如电解CuCb溶液，需加CuCL。

pH变化情况：如电解无氧酸溶液pH变大但不会超过7；如为盐溶液的电解则视无氧酸

根的情况而定。

（3）放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）溶液的电解，如NaQ、MgBr2

等。

阴极：2H++2e=H2t

阳极：2c「一2e-=CLt

电解

总反应：2NaCl+2H2。2NaOH+H2t+C12t

阴极产物：碱和H?；阳极产物：卤素等非金属单质。电解饱和食盐水的产物分别为NaOH

和H2以及Cl2o

电解液复原加入物质为卤化氢。电解饱和食盐水，要使电解质溶液复原需加入HC1。

pH变化情况：电解液pH显著变大

（4）放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解，如CuSCU、AgNQi等。

阴极：2Cu2++4e=Cu

阳极：4OH--4e=O2f+2H2O

总反应：2C11SO4+2H2O电量2Cu+Cht+2H2SO4

阴极产物：析出不活泼金属单质；阳极产物是该盐对应的含氧酸和氧气，本例中分别是

Cu以及H2so4、O2.

电解液复原加入物质为不活泼金属的氧化物（金属价态与原盐中相同）。如电解CuSCU

溶液，复原需加入CuO。

pH变化情况：溶液pH显著变小。

z应类型电解质规例工原法

类型律

§Z解水一>也+。2BH2s)

苧液工解水一>也+。2aOH溶液)

之属含氧酸盐Z解水一>02+O2a2sol溶液)

i分解§>H2+非金属二出+Ch1

t金属无氟酸->金属+非金=Cu+ChCh

盐Mi

:酸W金属含氧酸〈一->金属+O2+,+2IL0=2C11+O2+2H2sol0(CuCO.3)

盐酸

三碱之属无氧酸盐+2H2O=H+Ch+2K0H升1

->H2+非金属+2

碱高

判断电极反应:

练习：电解液中含有K+、。一、SO42—、0H—（少量）、Cu2+、H+（少量），用两个石

墨棒作电极，电解时，阳极上析出，电极反应式是;阴极析出,

电极反应式是。改用两个铜棒作电极，则阳极变化是

，电极反应式是；阴极上析出_______，电极反应式

是o

小结与反思：

关键是放电顺序：

阳极：(活性电极)>S2->1->Br-->含氧酸根〉F-

阴极：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pl)2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+>A13+>Mg2+>Na+>

Ca2+>K+

4、金属的电化学腐蚀与防护

（一）、金属腐蚀的类型：

1、化学腐蚀：金属与接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如铁丝在氧气中燃

烧、铜在氯气中燃烧等。

2、电化学腐蚀：不纯金属与电解质溶液接触时比较活泼的金属失电子而被氧化的腐蚀。

（二）、金属的电化学腐馆：金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损

耗的过程。

不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化，

这种腐蚀叫做电化学腐蚀。钢铁在潮湿的空气中所发生的腐蚀是电化学腐蚀最突出的例子。

金属腐蚀的本质：（2）金属腐蚀的本质：M—ne—=Mn+

（三）、钢铁的电化学腐蚀

⑴析氢腐蚀（钢铁表面吸附水膜酸性较强时）

阳极（Fe）：Fe-2e-=Fe2+

Fe2++2H2O=Fe（OH）2+2H+

阴极（杂质）：2H++2e-=H2

电池反应：Fc+2H2O=Fc（OH）2+H2f

由于有氢气放出，所以称之为析氢腐蚀。

⑵吸氧腐蚀（钢铁表面吸附水膜酸性较弱时）

阳极（Fe）：Fe—2e-=Fs2+

阴极：O2+2H2O+4e-=4OH-

总反应：2Fe+O2+2H2O=2Fe（OH）2

由于吸收氧气，所以也叫吸氧腐蚀。

析氢腐蚀与吸氧腐蚀生成的Fe（0H）2被氧所氧化，生成Fe（0H）3脱水生成Fc2O3铁锈。

钢铁制品在大气中的腐蚀主要是吸氧腐蚀。

Fe+2H2O=Fe（OH）2+H2T02+2H2O+4c-4OH・

2Fe+02+2H2O=2Fe（OH）22H++2e—>H2

析氢腐蚀主要发生在强酸性环境中，而吸氧腐蚀发生在弱酸性或中性环境中。

化学腐蚀和电化学腐蚀的区别和联系：

化学腐蚀电化学腐蚀

条件金属与氧化剂直接接触不纯金属或合金与电解质溶液接触

现象无电流产生有微弱电流产生

本质金属被氧化的过程较活泼金属被氧化的过程

相互联系化学腐蚀和电化学腐蚀往往同时发生

（四）、金属的防护

1、牺牲阳极的阴极保护法

正极：要保护的金属负极：比要保护金属活泼的金属

2、外加电流的阴极保护法（比组成原电池防护更好）

阴极：被保护的金属阳极：惰性电极两者均存在于电解质溶液中接上外接直流电源。

3、覆盖保护膜及其他保护方法

覆盖保护膜（涂油漆，电波，钝化等）

改变金属的内部结构（钢一不锈钢，在钢中加入馍和铭）

习题指导

1解题步骤方法

①判断两池（原电池还是电解池）一②标注电极名称一③写出电极反应式一（根据电极

产物、溶液成分变化）一④描述或解释现象或进行有关计算。

［练1-01］把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酸试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平

面图），经过一段时间后，首先观察到溶液变

红的区域是（B）

A、I和HI附近B、I和N附近

C、H和in附近D、H和IV附近

［解析］①判两池：通常有外接电源的装置是电解池，故左图为电解池,根据右图为两个活性

不同金属浸在业解质溶液中可判断为原电池；②标电极名：左图由外接电源极性可知I

为阴极，II为阳极；右图因Zn比Fe活泼，故H1为负极，IV为正极。③写电极反应：左

2+

图中，阳极II:金属Fc优先氧化Fe-2e-Fe;阴极I:水中氢放包：2ir+2e-H2;④现

象及解释：因I区QH增生，碱性，使酚猷变红,又右图，正极（IV）上电极反应：。2+4。+2H2。

=4OH（吸氧腐蚀），该区域呈碱性使盼敞变红，B入选。

［1-02］如图甲乙两池分别以碳棒、钳条、铝条、镁条为电极，并用导线相连接，以NaCl、

NaOH溶液为电解溶液，有关该装置的描述正确的是（D）

A.乙池中,Mg极的电极反应是Mg-2c=Ug2'-------------

B.甲池中，Pl极的电极反应是2c1-2或二Cl2t_____:马.：

C.随着反应的进行.乙池中n（NaOH）保持不变二二二二二=二

D.反应过程中，甲池中两极附近溶液打目中,

PH（C）<PH（Pt）甲乙

［解析］先判两池,乙为原电池，甲为电解池.乙池中，

因为在NaOH溶液中A1比Mg易失电子，故A1为原包池的

其电极反应式为：Al-3e+4OH*==A1O2+2H2O;Mg为正极，其.1_

电极反应式为：3H2O+3e-1.5H2t+3OW0甲池中,Pt也极为阴极：..J'

+

2H+2e=H2t,碳棒（C）电极为阳极2c2-2+=CbT,电解后溶液为

NaOH溶液。三二三三三

［练1-03］如图A、B为两个串联的电解池，已知B池中c为铁，d为石丁

墨，电解质溶液为NaCl溶液。试回答：

（1）若A池为用电解原理精练铜装置，则a电极名称为极，电极核

电极反应式为Cj+2e=Ci.,电解质溶液可以是CuSOi溶液。

（2）B池中c极（Fe）电极反应式为2H+2式=也f（2IM）+2e=H?+20H）,若在E池中

加入少量酚配试液，开始电解一段时间，铁极附近呈包色。

（3）若A池a极增重12.乐，则B池d极（石墨），放出气体在标况下的体积为4.48Lc电

解后，若B池余下的溶液为400mL则溶液的PH值是」£o

［练4-04］金属银有广泛的的用途。粗银中含有少量的Fc、Zn、Cu、Pt等金属杂质，可

电解法制备高纯度原银（已知：氧化性：Fe2+<Ni2\Cu2*）,下列叙述正确的是（D）

A.阳极发生还原反应，其电极反应式是Ni2++2e-=Ni

B.电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等

C.电解后，溶液中存在的阳离子只有Fe2+,Zn2+

D.电解后，电解模底部阳极泥中中存在Cu、Pt

［解析］这是电解的过程，阳极发生的是氧化反应,A铅；阳极：Zn-2e=Zn2+Fe-2e-=

Fc2+Ni-2e-Ni2+,Pt为幡性金属，不会放电，而Cu要在金属Ni全部氧化为Ni?+

后才能放电，但此时Cu已没有了支撑物了，结果和Pt一起落下，形成阳极泥，故D正

确；阴极：因氧化性Ni">Fc2+>Zn2+,所以只有Ni2++2c=Ni,可见，阳极质量减少的是“溶

解”下的Zn、Fe、Ni,而阴极质量增加的只是析出的银，两者质量是不相等的，故B错。;

包解后，溶液中除留下Fe2\Zn2+外，还有Ni2+,C也错。

［练1-()5］铅蓄电池是典型的可充型电池，它的正负吸格

外电源

板是惰性材料，电池总反应式为：

2

Pb+Pb02+4H+2S0.,2PbS01+2H20

AB

请回答下列问题(不考虑氢、氧的氧化还原)：

(1)放电时：正极的电极反应式是；电解

液中H2sol的浓度将变;当外电路通过1mol电子时，

理论上负极板的质量增加go

(2)在完全放电耗尽Pb星和Pb时，若按题27图连接，电解

一段时间后，则在A电极上生成、B电极上生成

L••铅蓄电池示意图一

________,此时铅蓄电池的正负极的极性将

解析：铅蓄电池的负极是铅(Pb),正极是二氧化铅［PbO2)。放电时电极反应：

正极［A-(PbO2)］PbQ+2e+2FT+SO;二二PbSQ产H?Q

(与常见电池不同，铅蓄电池放电时正极材料(PM})本身参与了电极反应

负极［B.(Pb)］Pb-2e-+21-K+SO?==PbSO4+H2O

可见，当通过2moie时，负极ImolPb变为ImolPbSg沉积在负极板上，既净增加

lmolSO4,所以当外也路通过1mol电子时，理论上负极板的质量增加49g。因放电时要

消耗H2SO4,故;电解液中H2so4的浓度将变小。

完全放电后两极材料都有变为硫酸铅(PbSOj,外接电源时，发生电解过程，电极反应

如下：

2

阴极［A-(PbSO4)］PbSO4+2e+=Pb+SO4",A也极上生成Pb

+

阳极［B-(PbSO4)JPbSO4-2e+2H2O=PbO2++4H+SO?,B电极上生成PbO2

此时铅蓄电池的正负极的极性将对换。

2、电极名称判断法

根据两极金属相对活性判定原电池的电极名称，根据X极所连接在的外接电源极性(“+”

或“-”)判定电解池的电极名称；根据电子(或电流)流向或测电极电势高低等电学原理判

断电极名称：此外根据X极发生氧化还是还原,移向X极的离子是阳离子还是阴离子,X极增重

还是减重,X极区PH值是升高还是降低等判定X电极的名称。但要注意X极指的是在原电池还是

电解池。

说明：化学上规定，凡发生氧化变化的电极均为阳极，而发生还原的也极均为阴极,据

此，从发生的化学变化角度看，原电池中的负极(-)又叫阳极，正极(+)又叫阴极。

［练1-06］x,y分别为直流电源的两极，通电后，发现a极质量加，b极

处有无色无味气体放出，符合此情况的是：(A)

备选项a电极B电极X电极溶液

A锌(Zn)石墨(C)负CuSO(

B石墨(C)石墨(C)负NaOH

C银(Ag)铁(Fe)正AgN03

D铜(Cu)石墨(C)负CuCh

3、电极反应式写法

［电解池电极反应式写法要领］阳极，首先看为何材料，若为金属(除Au、Pl外)，则阳极

金属本身优先被氧化，此时不必考虑溶液中阴离子放电；若阳极为惰性材料，则分析溶液中

阴离子及放电顺序，还原性强者优先在阳极失电子发生氧化反应。阴极，不必考虑电极为何

材料，只要看溶液中有何离子及其放电顺序，氧化性强者优先得电子发生被还原反应。

［原电池电极反应式写法要领］①负极发生失电子的氧化反应，正极发生得电子的还原反应,

两电极转移的电子数要相等；②负极和正极两甩极反应式相加则得到原电池的总反应式；③

若溶液中OH-有参与电极反应必发生在负极。若结果H+有增加，酸性增强，PH降低，必

在负极区；若溶液中H+有参与电极反应必发生在正极;若结果OH-有增加，碱性增强，PH

升高，必在正极区。

［练上07］以钳为电极，在两极上分别通入乩和02,可组成氢氧燃烧电池。分别写出以

硫酸为电解质和K0H为电解质溶液中的有关电极反应式。

［解析］由于H?具有强还原性，。2具有强氧化性，故H2为负极，(方为正极。

若包解质为H2so,电极反应式：

+

负极(Pt-H2)2H2-4c-=4H

+

正极(Pt-Oa)O2+4e+4H=2H2。

因溶液有高液度H+,正极5的还原产物只能是H?。，不可能为OH工

若电解质为KOH电极反应式：

负极(Pt-H-2H2-4c+4OH=4H2O

正极(Pt-C)2)(%+4e+2H2。=4()H

因溶液有高浓度OH,故H2氧化产物H'将在负极上与OH结合为H2。，而正极上。2

的还原产物-不能在溶液中存在，而是与H2O反应转化为OH。

氢氧燃烧电池总反应方程式:2H士+O2=2HX)

［练4-08］将两块针1片连接后插入KOH溶液中作电极，并在两极片上分别通入甲烷和氧

气从而组成了碱性燃烧电池，试写出有关电极反应式，并说明溶液PH变动情况。

［解析］负极(Pt-CH»:CH4-8C+10OH=CO.『+7H2。

正极(Pt-。2)：2O2+8D+4H2O=8OH.

2

业池总反应：CH4+2O2+2OH=CO3-+3H2O(将两电极反应式相

加即得总反应式)

联想到甲烷的燃烧的氧化产物是CO?,而在KOH溶液中不可能存在CO,,C()2会与KOH

作用生成K2CQ3和H2O，因此有如上负极反应式。可见，电极上放电反应后的产物还常

可能与也解质溶液发生离子反应。

该电池工作时，负极区由于OH参与也极反应而减少，故该区PH呈降低态势；正极有

OH生成,故该区PH呈升高态势。但负极消耗的OH比正极生成的多，所以总的结果是溶

液QH减少，PH值要降低。

［练1-09］熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用LizCOa和Na2cos的熔融

盐混和物作电解质，C0为负极燃气，空气与C0「的混和气为正极助燃气，制得在650C下工作

的燃料电池。完成有关的电池反应式：

负极反应式：2C0+2CQ/-4e-=4C0,

正极反应式：02+2C()2+4e-=2C0.产

总电池反应式：2CO+O2=2CO

［解析］从通常原业池的电解质溶液，一下过渡到熔融处，不少人无法适应。其实，我们只

要从最基本的一点一燃料电池分析，其总电池反应式应为：2CO+O2=2CO2,然后逆向思

考，正极反应式二总反应式减去负极反应式，就可得出结果：O2+2CO2+4e-=2CO3〉。

通过电池总反应式写电极反应式不失为一种简便方法。

［练1T0］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+2K2F2+8IL0、放、3Zn(0H)2+2Fo(01l)3+4K0II

下列叙述不氐聊的是(C)充

A.放电时负极反应为：3Zn—6e—+60FT=3Zn(0H)2

2

B.充电时阳极反应为：2Fe(0H)3—6e~+100H-=2Fe0.,~+8H2

C.放电时每转移3mol电子,正极有ImolKFeOi被氧化

D.放电时正极附近溶液的碱性增强

--

［解析］放电是原电池原理，正极反应为2I；cOs2+6C^8H2O=2FC(OH)34-10OH,放电时

每转移3mol电子，正极有ImclKFe。,被逗更，同正极附近溶液的碱性增强；负极反

-

应3Zn—6e-+6OH=3Zn(OH)2;

-2

充电是电解原理，阳极反应为2Fe(OH)3—6c—+10OH=2FcO4-+8H2O阴极反应为

3Zn(()H)2+6e-=3Zn+6OH-

4金属腐蚀速率快慢比较法

［练1-11］卜.列各装置中都盛有0/mol/L的NaQ溶液，放置一定时间后，装置中的四块相同

锌片，腐蚀速度由快到慢的正确顺序是(D)

A.③①④②B.①②④③C.①②③®D.②①④③

fi

［解析］②为电解

过程，Zn为阳极，优先失电子氧化，故腐蚀速度最快；③也是电解过程，但Zn为阴极，

外接电源负极流出的电子有效地抑制住了Zn失电子的可能，故腐蚀最慢；①是原电池，

Zn为负极，发生电化腐蚀，电化腐蚀比直接的化学腐蚀速度快；④中阻断了氧化性物质

空气中氧与Zn的接触，也不易腐蚀。

5判断金属活动性顺序

I练1-12］将a、b、c、d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两连接组成原电池。若a、b

连接时a为负极；c、d连接时，电流由d到c；a、c连接时，c极上产生大量气泡；b、d连

接时，b上有大量气泡产生。则四种金属的活动性由强到弱的顺序是（B）

A.a>b>c>dB.a>c>d>bC.c>a>b>dD.b>d>c>a

［解析］由原电池原理知，作负极的金属活动性比正极金属强；电子是由正极流向负极，而电

流恰好相反；在酸性介质中正极产生氢气。据此可得四种金属的活动性：a>b,c>d、a>c、

d>b综合得a>c>d>b

6电化学计算法

（1）有关电化学计算思路有二

①根据总的化学方程式的化学计量数关系列比例求解：②根据串联电路中各电极上转移

的电子数相等布列代数方程式求解。（转移的电子数二任一电极上析出物质的物质的量（mol）

X每析出Imol该物质转移的电子数）

（2）水中M或0K放电有关量的关系式：

①消耗1H'一得1鼠一放出1/2比一增生10H

②消耗10H一失—放出1/40«一增生1H*

利用上式关系可方便进行有关放电电量、电极产物及溶液H'量或PH的计算。

（1）一个电子的电量=L6XI0"9库仑

1mole-电量=1.6X10-19x6.02X1（）23库仑

电荷Q（库仑尸电流1（安）X时间1（秒）

［练1T3］用情性电极和吊联电路电解下列物质的水溶液：（1）HC1（2）NaN0.（3）CuCb

（4）AgN0：5在相同时间里理论上生成气体总体积（标）之比依次是V⑴:V⑵:V⑶:\&=

4:321

［解析］设各电极上转移的电量为4日，则⑴:阴极-2H?,阳极-202,共4;（2）:阴极-2出，阳极

」。2,共3;（3）:阳极-2。2；（4）:阳极CO?故V⑴:V⑵:V5V（4）=4:3:2:1

［练1-14］用两支惰性电极插入500ml的硝酸银溶液中，通电电解.当电解质溶液的PH值

从6.0到3.0时，（设电解时阴极没有氢气放出，且电解质溶液在电解前后体积变化可以

忽略不计），电极上应析出银的质量为（B）

A.27mgB.54mgC.108mgD.216mg

［解析］也解后溶液c（H9增力103_io6=i（）3（mo］/L）,增生n（H・）=10'mol/LX0.5L=0.5X103mo］,根据产生

ImolH,有1mo】c转移,阳离子Ag.在阴极上失去的电子也是0.5X1（尸mol,由阴极上Ag4+c=Ag,可将析出

m（Ag）=108g/molX0.5X105mol=54X105g.KpB

［练1T5］烧杯中盛放浓度均为0.10mol/L氯化钠和硝酸铜的混合溶液，现将该溶液以

惰性电极电解，当铜离子全部在阴极下转为金属铜时,溶液的pH值为（B）

A.7.00B,1.00C.（）.7D.1.30

［解析］设溶液为1L。因流入阴极的电子为0.1mol/LXlLX2=0.2mol,则阳极流出

的电子也等于Q2mol。在阳极上可能放电的有。和水中电离出的OH,C1-比0H易失电

-

子优先放电失去O.lmolD之后，另外的O/mole为OH-放松0.1OH-0.1e-02502

+

+0.5H2O，此时消耗了D.lmolOH一，溶液增生了0.1molH+,即c(H)=0.1mol/L,PH=l,选B。

［练1T6］25℃时，将两个伯电极插入一定质量的硫酸钠饱和溶液中进行电解。通电一段

时间后，阴极上逸出amol气体，同时有囚gNa2so「10电0晶体析出。若温度不变，剩余溶

液中溶质的质量分数为(D)

WW

A、X100%B、X100%

W+l8aW+36a

7I00W0/n7100W

Lrz、/()［J、0/

l6I(W+36a)161(W+l8a)

［解析］以的惰性电极电解硫酸钠溶液实质是也解水，晶体析出的原因正是电解过程中水转

化为H2、。2而减少的结果。剩余溶液仍是饱和溶液。晶体中硫酸钠质量

=142W/322=71W/161；2H2O=2H,+O2,阴极逸出amol气体为氢气，故也解了的水质

量二18a。显然，25℃时：将VCgNa2s(%•10比0溶入18a水中，则恰好为饱和溶液，其溶

质质量分数二(晶体中破酸钠质量