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电化学原理及其应用
一．以铜－锌原电池为例，理解原电池的化学原理。
1．原电池的本质是将化学能转化为电能。其中：负极是电子流出的极，通常是相对活泼的金属，一般是电极本身失去电子发生氧化反应；正极是电子流入的极，通常是相对不活泼的金属或非金属导体，电极上发生得电子的还原反应（即“负极氧化、正极还原”）；电子流向：负极正极，与电流方向相反。
2．形成原电池的条件：两种不同的金属（或一种为能导电的非金属）以导线连接（或直接接触），插入电解质溶液里，形成闭合回路。
二．以电解饱和食盐水和氯化铜溶液为例，理解电解原理及其应用。
1．使电流通过电解质溶液而在阳、阴两极引起氧化还原反应的过程叫电解。
2．注意区别电解池与原电池（如下表）。
装置 原电池 电解池
形成条件 有两种不同的金属（或一种是能导电的非金属或化合物）相连；有电解质溶液（并构成回路） 有外接电源（并构成回路）两个电极（惰性或非惰性）有电解质（水溶液或熔融）
电极名称 由电极本身决定：正极：电子流入极负极：电子流出极（较活泼金属） 由外接电源决定：阳极：接电源正极阴极：接电源负极
电极反应 正极：还原反应负极：氧化反应（一般是电极本身） 阳极：氧化反应（易失e的优先）阴极：还原反应（易得e的优先）
电子流向 负极（外电路）正极 阳极电源正极；电源负极阴极
电流方向 正极（外电路）负极 阳极电源正极；电源负极阴极
能量转化 化学能电能 电能化学能
应用 化学电源；防电化腐蚀；制H2。 电解CuCl2溶液；氯碱工业。
3．记住两个电解反应及其实验现象：① 电解CuCl2溶液：CuCl2电解 Cu＋Cl2（在阴极析出紫红色固体，在阳极放出的气体能使淀粉KI变蓝色）；② 电解饱和食盐水：2NaCl＋2H2O电解 2NaOH＋H2＋Cl2（采用碳棒作阳极、铁丝网作阴极；在阳极得到Cl2，在阴极得到H2；在阴极附近得到NaOH溶液，滴加酚酞变红色）。
三．能将电子转移守恒法应用于有关电化学的简单计算。
电化学计算包括原电池和电解池的两极产物的计算、溶液pH变化的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电量求产物的量或根据产物的量求电量等计算，不论哪类计算，均可选用下列三种方法：
1．电子转移守恒法：用于串联电路、阴阳（或正负）两极产物、相同电量等类型的计算。
2．反应式法：根据原电池或电解池总反应式列比例式计算。
3．关系式法：根据电子转移（或电量）守恒关系建立已知量与未知量之间的关系式求解。
四．了解金属的腐蚀及防护。
1．金属腐蚀的本质：是金属或合金被氧化而损耗的过程。
2．金属腐蚀的种类：① 化学腐蚀：直接被氧化剂氧化，无电流产生；② 电化腐蚀：形成原电池，相对活泼的金属被氧化，有电流产生。钢铁的电化腐蚀又分为析氢腐蚀和吸氧腐蚀。
3．腐蚀速度：① 电解引起的腐蚀（接电源正极）> 电化腐蚀（作原电池负极）> 化学腐蚀 > 有防腐措施的腐蚀；② 同种金属的腐蚀：在强电解质中 > 在弱电解质中 > 在非电解质中；③ O2的浓度越大，腐蚀越快。
4．防护方法：加保护层；改变金属内部结构；牺牲阳极的阴极保护法（被保护金属作负极）；外加电源的阴极保护法（被保护金属接电源负极）。
五．典型试题。
1．氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生镉污染的镍镉电池。氢镍电池的总反应是H2＋2NiO(OH)HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 2Ni(OH)2。据此反应判断，下列叙述中正确的是
A．电池放电时，电池负极周围溶液的pH不断增大
B．电池放电时，镍元素被氧化
C．电池充电时，氢元素被还原
D．电池放电时，H2是负极
2．下图容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是
Fe Sn Fe Zn Fe Cu Fe
1 2 3 4
A．4 > 2 > 1 > 3 B．2 > 1 > 3 > 4 C．4 > 2 > 3 > 1 D．3 > 2 > 4 > 1
3．在外界提供相同电量的条件下，Cu2+或Ag+分别按Cu2+＋2eCu或Ag+＋eAg在电极上放电，若析出铜的质量为1.92 g，则析出银的质量为
A．1.62 g B．6.48 g C．3.24 g D．12.96 g
4．X下图中能验证氯化钠溶液（含酚酞）电解产物的装置是
直流电源 直流电源 直流电源 直流电源
e e e e
A． 饱和食盐水 B． 饱和食盐水 C． 饱和食盐水 D． 饱和食盐水
5．实验室用铅蓄电池作电源电解饱和食盐水制取氯气。已知铅蓄电池放电时发生如下反应，负极：Pb＋HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 PbSO4＋2e；正极：PbO2＋4H+＋HYPERLINK "http://www.21cnjy.com/" EMBED Equation.3 ＋2ePbSO4＋2H2O今若制得Cl2 0.05 mol，这时电池内消耗的H2SO4的物质的量至少是
A．0.025 mol B．0.050 mol C．0.10 mol D．0.20 mol
6．下列装置的线路接通后，经过一段时间，溶液的pH明显下降的是
锌 铜 石墨 石墨 石墨 石墨 铁 铜
A．稀H2SO4 B．NaCl溶液 C．CuSO4溶液 D．CuSO4溶液
六．拓展练习。
1．以下现象与电化腐蚀无关的是
A．黄铜（铜锌合金）制作的铜锣不易生铜绿
B．生铁比软铁芯（几乎是纯铁）容易生锈
C．铁质器件附有铜质配件，在接触处易生铁锈
D．银质奖牌久置后表面变暗
2．埋在地下的铸铁输油管道，在下列各种情况下，被腐蚀的速度最慢的是
A．在含铁元素较多的酸性土壤中 B．在潮湿疏松的碱性土壤中
C．在干燥致密不透气的土壤中 D．在含碳粒较多、潮湿透气的中性土壤中
3．用铁片与稀硫酸反应制取氢气时，下列措施不能使氢气生成速率加大的是
A．加热 B．不用稀硫酸，改用98%的浓硫酸
C．滴加少量CuSO4溶液 D．不用铁片，改用铁粉
4．某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为了使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是
A．a为正极，b为负极，NaClO和NaCl a
B．a为负极，b为正极，NaClO和NaCl
C．a为阳极，b为阴极，HClO和NaCl
D．a为阴极，b为阳极，HClO和NaCl b
5．用惰性电极实现电解，下列说法正确的是
A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH值不变
B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH，故溶液pH值减小
C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:2
D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:1
6．钢铁发生吸氧腐蚀时，正极上发生的电极反应是
A．2H+＋2eH2 B．Fe2+＋2eFe
C．2H2O＋O2＋4e4OH D．Fe3+＋eFe2+
7．微型钮扣电池在现代生活中有广泛应用。有一种银锌钮扣电池，其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液是KOH溶液，电极反应为：Zn+2OH－2eZnO＋H2O；Ag2O＋H2O＋2e2Ag＋2OH；电池总反应为为：Ag2O＋Zn2Ag＋ZnO。根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是
A．在使用时，电池负极区溶液pH减小
B．在使用时，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极
C．Ag2O是正极，Zn是负极
D．Ag2O电极发生氧化反应，Zn电极发生还原反应
8．如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是 a 直流电源 b
A．a为负极，b为正极 c d
B．a为阳极，b为阴极
C．电解过程中，d电极质量增加
D．电解过程中，氯离子浓度不变
9．将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为
A．1:2:3 B．3:2:1 C．6:3:1 D．6:3:2
10．将质量分数为0.052的NaOH溶液1 L（密度为1.06 g/mL）用铂电极电解，当溶液中的NaOH的质量分数改变了0.010时，停止电解，则此时溶液中应符合的关系是
NaOH的质量分数 0.062 0.062 0.042 0.042
阳极析出物的质量/g 19 152 1.2 9.4
阴极析出物的质量/g 152 19 9.4 1.2
选项 A． B． C． D．
11．如图所示的装置，在盛有水的烧杯中铁圈和银圈的连接处吊着一根绝缘的细丝，使之平衡。小心地从烧杯中央滴入CuSO4溶液。
（1）片刻后可观察到的现象是（指悬吊的金属圈）_____ 铁圈 银圈
A．铁圈和银圈左右摇摆不定 B．保持平衡状态不变
C．铁圈向下倾斜 D．银圈向下倾斜
（2）产生上述现象的原因是__________________________ X Y
12．电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池， a
装有电解液a，X、Y都是惰性电极，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
（1）若a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两极各滴入几滴酚酞试液，则：① 电解池中X极上的电极反应产物为_____，X极附近观察到的现象是________________；② Y极上的电极反应产物为_____，检验该电极反应产物的方法是__________________。
（2）如果用电解法精炼铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：① X电极的材料是__________；② Y电极的材料是__________。纯铜；粗铜。
13．有关物质的熔、沸点数据如下表：
物质 MgO Al2O3 MgCl2 AlCl3
熔点/℃ 2852 2072 714 190（250 kPa）
沸点/℃ 3600 2980 1412 182.7
请参考上述数据填空和回答问题：
（1）工业上常用电解熔融MgCl2的方法生产金属镁，电解Al2O3与冰晶石熔融混合物的方法生产金属铝。为什么不用电解MgO的方法生产镁；也不用电解熔融AlCl3的方法生产铝？
（2）设计可靠的实验证明MgCl2、AlCl3所属的晶体类型，简述其实验方法。
高分对策
氢氧化钠溶液
淀粉碘化钾溶液
氢氧化钠溶液
淀粉碘化钾溶液
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