電化學在一輪複習中有以下幾個考點，各位同學一定要注意！

考點一　原電池的工作原理

1．概念和反應本質

原電池是把化學能轉化為電能的裝置，其反應本質是氧化還原反應。

2．原電池的構成條件

(1)一看反應：看是否有能自發進行的氧化還原反應發生(一般是活潑性強的金屬與電解質溶液反應)。

(2)二看兩電極：一般是活潑性不同的兩電極。

(3)三看是否形成閉合回路，形成閉合回路需三個條件：①電解質溶液；②兩電極直接或間接接觸；③兩電極插入電解質溶液中。

3．工作原理

以鋅銅原電池為例

(1)反應原理

(2)鹽橋的組成和作用

①鹽橋中裝有飽和的KCl、KNO₃等溶液和瓊膠制成的膠凍。

②鹽橋的作用：①連接内電路，形成閉合回路；②平衡電荷，使原電池不斷産生電流。

(3)圖Ⅰ中Zn在CuSO₄溶液中直接接觸Cu^2＋，會有一部分Zn與Cu^2＋直接反應，該裝置中既有化學能和電能的轉化，又有一部分化學能轉化成了熱能，裝置的溫度會升高。

圖Ⅱ中Zn和CuSO₄溶液分别在兩個池子中，Zn與Cu^2＋不直接接觸，不存在Zn與Cu^2＋直接反應的過程，所以僅是化學能轉化成了電能，電流穩定，且持續時間長。

關鍵點：鹽橋原電池中，還原劑在負極區，而氧化劑在正極區。

【深度思考】

1.原電池正、負極判斷方法

說明　原電池的正極和負極與電極材料的性質有關，也與電解質溶液有關，不要形成“活潑電極一定作負極”的思維定勢。

2．當氧化劑得電子速率與還原劑失電子速率相等時，可逆反應達到化學平衡狀态，電流表指針示數為零；當電流表指針往相反方向偏轉，暗示電路中電子流向相反，說明化學平衡移動方向相反。

考點二　原電池原理的“四”個基本應用

1．用于金屬的防護

使被保護的金屬制品作原電池正極而得到保護。例如，要保護一個鐵質的輸水管道或鋼鐵橋梁等，可用導線将其與一塊鋅塊相連，使鋅作原電池的負極。

2．設計制作化學電源

(1)首先将氧化還原反應分成兩個半反應。

(2)根據原電池的反應特點，結合兩個半反應找出正、負極材料和電解質溶液。

3．比較金屬活動性強弱

兩種金屬分别作原電池的兩極時，一般作負極的金屬比作正極的金屬活潑。

4．加快氧化還原反應的速率

一個自發進行的氧化還原反應，設計成原電池時反應速率增大。例如，在Zn與稀H₂SO₄反應時加入少量CuSO₄溶液能使産生H₂的反應速率加快。

1．将過量的兩份鋅粉a、b分别加入定量的稀硫酸，同時向a中加入少量的CuSO₄溶液，請畫出産生H₂的體積V(L)與時間t(min)的關系圖像。

答案　

【反思歸納】

改變Zn與H^＋反應速率的方法

(1)加入Cu或CuSO₄，形成原電池，加快反應速率，加入Cu不影響Zn的量，但加入CuSO₄，Zn的量減少，是否影響産生H₂的量，應根據Zn、H^＋的相對量多少判斷。

(2)加入強堿弱酸鹽，由于弱酸根與H^＋反應，使c(H^＋)減小，反應速率減小，但不影響生成H₂的量。

“裝置圖”常見失分點提示

1．不注明電極材料名稱或元素符号。

2．不畫出電解質溶液(或畫出但不标注)。

3．誤把鹽橋畫成導線。

4．不能連成閉合回路。

考點三　化學電源

1．日常生活中的三種電池

(1)堿性鋅錳幹電池——一次電池

正極反應：2MnO₂＋2H₂O＋2e^－===2MnOOH＋2OH^－；

負極反應：Zn＋2OH^－－2e^－===Zn(OH)₂；

總反應：Zn＋2MnO₂＋2H₂O===2MnOOH＋Zn(OH)₂。

(2)鋅銀電池——一次電池

負極反應：Zn＋2OH^－－2e^－===Zn(OH)₂；

正極反應：Ag₂O＋H₂O＋2e^－===2Ag＋2OH^－；

總反應：Zn＋Ag₂O＋H₂O===Zn(OH)₂＋2Ag。

(3)二次電池(可充電電池)

鉛蓄電池是最常見的二次電池，負極材料是Pb，正極材料是PbO₂。

①放電時的反應

a．負極反應：Pb＋SO4

2－

－2e^－===PbSO₄；

b．正極反應：PbO₂＋4H^＋＋SO4

2－

＋2e^－===PbSO₄＋2H₂O；

c．總反應：Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄===2PbSO₄＋2H₂O。

②充電時的反應

a．陰極反應：PbSO₄＋2e^－===Pb＋SO4

2－

；

b．陽極反應：PbSO₄＋2H₂O－2e^－===PbO₂＋4H^＋＋SO4

2－

；

c．總反應：2PbSO₄＋2H₂O===Pb＋PbO₂＋2H₂SO₄。

注：可逆電池的充、放電不能理解為可逆反應。

2．“高效、環境友好”的燃料電池

氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分酸性和堿性兩種。

【深度思考】

1．化學電源中電極反應式書寫的一般步驟

“加減法”書寫電極反應式

(1)先确定原電池的正、負極，列出正、負極上的反應物質，并标出相同數目電子的得失。

(2)注意負極反應生成的陽離子與電解質溶液中的陰離子是否共存。若不共存，則該電解質溶液中的陰離子應寫入負極反應式；若正極上的反應物質是O₂，且電解質溶液為中性或堿性，則水必須寫入正極反應式中，且O₂生成OH^－，若電解質溶液為酸性，則H^＋必須寫入正極反應式中，O₂生成水。

(3)正、負極反應式相加得到電池反應的總反應式。若已知電池反應的總反應式，可先寫出較易書寫的一極的電極反應式，然後在電子守恒的基礎上，總反應式減去較易寫出的一極的電極反應式，即得到較難寫出的另一極的電極反應式。

(4)燃料電池的電極反應中，酸性溶液中不能出現OH^－，堿性溶液中不能出現H^＋，水溶液中不能出現O^2－，而熔融電解質中O₂被還原為O^2－。

2．锂離子電池充放電分析

常見的锂離子電極材料

正極材料：LiMO₂(M：Co、Ni、Mn等)

LiM₂O₄(M：Co、Ni、Mn等)

LiMPO₄(M：Fe等)

負極材料：石墨(能吸附锂原子)

負極反應：Li_xC_n－xe^－===xLi^＋＋nC

正極反應：Li_1－xMO₂＋xLi^＋＋xe^－===LiMO₂

總反應：Li_1－xMO₂＋Li_xC_n放電nC＋LiMO₂。

考點四　電解的原理

1．電解定義

在電流作用下，電解質在兩個電極上分别發生氧化反應和還原反應的過程。

2．能量轉化形式

電能轉化為化學能。

3．電解池

(1)構成條件

①有與電源相連的兩個電極。

②電解質溶液(或熔融鹽)。

③形成閉合回路。

(2)電極名稱及電極反應式(如圖)

(3)電子和離子的移動方向

特别提醒　電解時，在外電路中有電子通過，而在溶液中是依靠離子定向移動形成電流，即電子本身不會通過電解質溶液。

4．分析電解過程的思維程序

(1)首先判斷陰、陽極，分析陽極材料是惰性電極還是活潑電極。

(2)再分析電解質水溶液的組成，找全離子并分陰、陽兩組(不要忘記水溶液中的H^＋和OH^－)。

(3)然後排出陰、陽兩極的放電順序

陰極：陽離子放電順序：Ag^＋>Fe^3＋>Cu^2＋>H^＋(酸)>Fe^2＋>Zn^2＋>H^＋(水)>Al^3＋>Mg^2＋>Na^＋>Ca^2＋>K^＋。

陽極：活潑電極>S^2－>I^－>Br^－>Cl^－>OH^－>含氧酸根離子。

注意①陰極不管是什麼材料，電極本身都不反應，一定是溶液(或熔融電解質)中的陽離子放電。②最常用、最重要的放電順序：陽極：Cl^－>OH^－；陰極：Ag^＋>Cu^2＋>H^＋。③電解水溶液時，K^＋～Al^3＋不可能在陰極放電，即不可能用電解水溶液的方法得到K、Ca、Na、Mg、Al等金屬。

(4)分析電極反應，判斷電極産物，寫出電極反應式，要注意遵循原子守恒和電荷守恒。

(5)最後寫出電解反應的總化學方程式或離子方程式。

深度思考

1．用分析電解過程的思維程序分析電解下列物質的過程，并總結電解規律(用惰性電極電解)。

(1)電解水型

①電解水型電解一段時間後，其電解質的濃度一定增大嗎？舉例說明。

答案　不一定，如用惰性電極電解飽和Na₂SO₄溶液，一段時間後會析出Na₂SO₄·10 H₂O晶體，剩餘溶液仍為該溫度下的飽和溶液，此時濃度保持不變。

②用惰性電極電解飽和Na₂SO₄溶液，一段時間後，析出w g Na₂SO₄·10 H₂O晶體，陰極上放出a g氣體，則飽和Na₂SO₄溶液的質量分數為__________。

答案　161(w＋9a)

71w

×100%

解析　2H₂O電解

=====

2H₂↑＋O₂↑

2

a

mol 2

a

mol

被電解的水的質量為9a g

被電解的水與w g晶體組成該溫度下的飽和溶液

其質量分數為322×100%＝161(w＋9a)

71w

×100%。

(2)電解電解質型

(3)放H₂生堿型

要使電解後的NaCl溶液複原，滴加鹽酸可以嗎？

答案　不可以，電解NaCl溶液時析出的是等物質的量的Cl₂和H₂，所以應通入氯化氫氣體，加入鹽酸會引入過多的水。

(4)放O₂生酸型

1.做到“三看”，正确書寫電極反應式

(1)一看電極材料，若是金屬(Au、Pt除外)作陽極，金屬一定被電解(注：Fe生成Fe^2＋)。

(2)二看介質，介質是否參與電極反應。

(3)三看電解質狀态，若是熔融狀态，就是金屬的電冶煉。

2．規避“三個”失分點

(1)書寫電解池中電極反應式時，一般以實際放電的離子表示，但書寫總電解反應方程式時，弱電解質要寫成分子式。

(2)要确保兩極電子轉移數目相同，且應注明條件“電解”。

(3)電解水溶液時，應注意放電順序中H^＋、OH^－之後的離子一般不參與放電。

考點五　電解原理的應用

1．電解飽和食鹽水

(1)電極反應

陽極反應式：2Cl^－－2e^－===Cl₂↑(氧化反應)

陰極反應式：2H^＋＋2e^－===H₂↑(還原反應)

(2)總反應方程式

2NaCl＋2H₂O電解

=====

2NaOH＋H₂↑＋Cl₂↑

離子反應方程式：2Cl^－＋2H₂O電解

=====

2OH^－＋H₂↑＋Cl₂↑

(3)應用：氯堿工業制燒堿、氯氣和氫氣。

2．電鍍

右圖為金屬表面鍍銀的工作示意圖，據此回答下列問題：

(1)鍍件作陰極，鍍層金屬銀作陽極。

(2)電解質溶液是AgNO₃溶液等含鍍層金屬陽離子的鹽溶液。

(3)電極反應：

陽極：Ag－e^－===Ag^＋；

陰極：Ag^＋＋e^－===Ag。

(4)特點：陽極溶解，陰極沉積，電鍍液的濃度不變。

3．電解精煉銅

(1)電極材料：陽極為粗銅；陰極為純銅。

(2)電解質溶液：含Cu^2＋的鹽溶液。

(3)電極反應：

陽極：Zn－2e^－===Zn^2＋、Fe－2e^－===Fe^2＋、Ni－2e^－===Ni^2＋、Cu－2e^－===Cu^2＋；

陰極：Cu^2＋＋2e^－===Cu。

4．電冶金

利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。

(1)冶煉鈉

2NaCl(熔融)電解

=====

2Na＋Cl₂↑

電極反應：

陽極：2Cl^－－2e^－===Cl₂↑；陰極：2Na^＋＋2e^－===2Na。

(2)冶煉鋁

2Al₂O₃(熔融)電解

=====

4Al＋3O₂↑

電極反應：

陽極：6O^2－－12e^－===3O₂↑；陰極：4Al^3＋＋12e^－===4Al。

考點六　應對電化學定量計算的三種方法

1．計算類型

原電池和電解池的計算包括兩極産物的定量計算、溶液pH的計算、相對原子質量和阿伏加德羅常數的計算、産物的量與電量關系的計算等。

2．三種方法

(1)根據總反應式計算

先寫出電極反應式，再寫出總反應式，最後根據總反應式列出比例式計算。

(2)根據電子守恒計算

①用于串聯電路中陰陽兩極産物、正負兩極産物、相同電量等類型的計算，其依據是電路中轉移的電子數相等。

②用于混合溶液中電解的分階段計算。

(3)根據關系式計算

根據得失電子守恒定律建立起已知量與未知量之間的橋梁，構建計算所需的關系式。

如以通過4 mol e^－為橋梁可構建如下關系式：

(式中M為金屬，n為其離子的化合價數值)

該關系式具有總攬電化學計算的作用和價值，熟記電極反應式，靈活運用關系式便能快速解答常見的電化學計算問題。

提示　在電化學計算中，還常利用Q＝I·t和Q＝n(e^－)×N_A×1.60×10^－19C來計算電路中通過的電量。

串聯裝置圖比較

圖甲中無外接電源，二者必有一個裝置是原電池(相當于發電裝置)，為電解裝置提供電能，其中兩個電極活動性差異大者為原電池裝置，即左圖為原電池裝置，右圖為電解裝置。圖乙中有外接電源，兩燒杯均作電解池，且串聯電解，通過的電流相等。

考點七　金屬的腐蝕和防護

1．金屬腐蝕的本質

金屬原子失去電子變為金屬陽離子，金屬發生氧化反應。

2．金屬腐蝕的類型

(1)化學腐蝕與電化學腐蝕

類型

化學腐蝕

電化學腐蝕

條件

金屬跟非金屬單質直接接觸

不純金屬或合金跟電解質溶液接觸

現象

無電流産生

有微弱電流産生

本質

金屬被氧化

較活潑金屬被氧化

聯系

兩者往往同時發生，電化學腐蝕更普遍

(2)析氫腐蝕與吸氧腐蝕

以鋼鐵的腐蝕為例進行分析：

類型

析氫腐蝕

吸氧腐蝕

條件

水膜酸性較強(pH≤4.3)

水膜酸性很弱或呈中性

電極反應

負極

Fe－2e^－===Fe^2＋

正極

2H^＋＋2e^－===H₂↑

O₂＋2H₂O＋4e^－===4OH^－

總反應式

Fe＋2H^＋===Fe^2＋＋H₂↑

2Fe＋O₂＋2H₂O===2Fe(OH)₂

聯系

吸氧腐蝕更普遍

3.金屬的防護

(1)電化學防護

①犧牲陽極的陰極保護法—原電池原理

a．負極：比被保護金屬活潑的金屬；

b．正極：被保護的金屬設備。

②外加電流的陰極保護法—電解原理

a．陰極：被保護的金屬設備；

b．陽極：惰性金屬或石墨。

(2)改變金屬的内部結構，如制成合金、不鏽鋼等。

(3)加防護層，如在金屬表面噴油漆、塗油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。

【深度思考】

1．判斷金屬腐蝕快慢的規律

(1)對同一電解質溶液來說，腐蝕速率的快慢：電解原理引起的腐蝕>原電池原理引起的腐蝕>化學腐蝕>有防腐措施的腐蝕。

(2)對同一金屬來說，在不同溶液中腐蝕速率的快慢：強電解質溶液中>弱電解質溶液中>非電解質溶液中。

(3)活動性不同的兩種金屬，活動性差别越大，腐蝕速率越快。

(4)對同一種電解質溶液來說，電解質濃度越大，金屬腐蝕越快。

2．兩種保護方法的比較

外加電流的陰極保護法保護效果大于犧牲陽極的陰極保護法。

3．根據介質判斷析氫腐蝕和吸氧腐蝕

正确判斷“介質”溶液的酸堿性是分析析氫腐蝕和吸氧腐蝕的關鍵。潮濕的空氣、酸性很弱或中性溶液發生吸氧腐蝕；NH₄Cl溶液、稀H₂SO₄等酸性溶液發生析氫腐蝕。

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