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电化学
一．考试大纲
1. 了解原电池和电解池的工作原理，能够正确写出电极反应和电池反应方程式。了解常见化学电源的种类及其工作原理。
2. 了解并掌握电解原理及其应用
3. 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。
二．基础知识回顾
1.原电池、电解池、电镀池的比较

原电池
电解池
电镀池
定义
将化学能转变成电能的装置
将电能转变成化学能得装置
应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置
装置举例

形成条件
（1）两个活泼性不同的电极（金属和金属或金属和非金属） （2）具有电解质溶液（能与电极发生自发反应） （3）形成闭合回路
（1）与外电源相连的两个电极 （2）电解质溶液（或熔融的电解质） （3）形成闭合回路
（1）镀层金属接电源的正极，待镀金属即镀件接电源的负极 （2）电镀液必须含有镀层金属离子
电极名称
负极：氧化反应，一般为金属或者氢气等还原性物质失电子 正极：还原反应，一般为溶液中的阳离子或者氧气得电子
阳极：氧化反应，一般为溶液中的阴离子或者金属电极失电子 阴极：还原反应，一般为溶液中的阳离子得电子
阳极：金属电极失电子 阴极：电镀液溶液当中镀层金属阳离子得电子
电子流向
负极→正极
电源负极→阴极 阳极→电源正极
同电解池
2.电解原理的应用
（1）电解饱和食盐水制取氯气和烧碱
电解前应除去食盐溶液中的 等杂质离子。
电极反应 阳极（石墨）：
阴极（铁） ：
总反应 ：
（2）.铜的电解精炼
电极反应 阳极（用 ）：
粗铜中的金、银等金属杂质，由于其失电子能力比铜弱，因此不能在阳极失电子变成阳离子，而以阳极泥的形式沉积下来。
阴极（用 ）：
（3）电镀
电镀时，阳极是镀层金属，阴极是镀件，一般用含有 的电解质溶液做电镀液；电镀池工作时，阳极质量减小，阴极质量增加，电解质溶液浓度 。
3.化学电源
A.一次电池（干电池）
a．碱性锌锰电池的负极是 ，正极是 ，电解质是
负极反应为：
正极反应为： 总反应式为：
b.碱性锌锰电池与普通锌锰电池相比，其优点是 。
B．二次电池（充电电池或蓄电池）
a．最常见的二次电池为铅蓄电池，其正极覆盖 ，负极覆盖 ，电解质是 溶液。
负极： 正极：
总反应式：
b.铅蓄电池充电时的电极反应为
阴极：PbSO4 + 2e- 〓 Pb + SO42-
阳极：PbSO4 + 2H2O 〓 PbO2 + 4H+ + SO42- + 2e-
总反应式： 2PbSO4 + 2H2O 〓 Pb + PbO2 + 2H2SO4
C.燃料电池
燃料电池是一种连续将燃料和氧化剂的化学能转换成电能的化学电池。
燃料电池中都是燃料在负极失电子，O2在正极得电子。燃料电池一般用酸性或碱性物质做电解质，在书写这类电池时应该注意：
a.若电解质是酸性的，在电极反应式中不能出现OH-。如氢氧燃料电池，当用酸性电解质时，电极反应式为：
负极： 正极：
总反应式：
b.若电解质是碱性的，在电极反应式中不能出现H+，如氢氧燃料电池，当用碱性电解质时，电极反应式为：
负极： 正极：
总反应式：
c.甲烷-氧气燃料电池电极方程式的书写
该电池将金属铂片插入KOH溶液中做电极，在两极上分别通入甲烷和氧气。
负极： 正极：
总反应式：
4.金属的电化学腐蚀
（1）化学腐蚀 金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀
（2）电化学腐蚀 金属或合金因发生原电池所引起的腐蚀 （金属的腐蚀主要是发生电化学腐蚀）
钢铁生锈——吸氧腐蚀与析氢腐蚀
类型
吸氧腐蚀
析氢腐蚀
条件
水膜呈弱酸性或者是中性
水膜呈酸性
正极反应（C）
O2+2H2O+4e- 〓4OH-　
2H+ + 2e-〓H2
负极反应（Fe）
Fe – 2e- 〓 Fe2+　
其他反应
Fe2+ +　2OH- 〓 Fe(OH)2↓
4Fe(OH)2 + 2H2O + O2 〓 4Fe(OH)3↓
Fe(OH)3失去部分水转化为铁锈

三．重难点突破
1.原电池的判定以及原电池正负极的确定
2.电解时电极产物的确定
电解时电极产物的确定首先看电极，如果阳极是活性电极（Pt以前的金属），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极（Pt、石墨），则要看溶液中离子的失电子能力。
（1） 阳极产物的判断（根据阴离子的放电顺序进行判断）
阴离子放电顺序：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根离子＞F-
（2） 阴极产物的判断（根据阳离子的放电顺序进行判断）
阳离子放电顺序：

3.惰性电极电解电解质溶液的规律
类型
电极反应特点
实例
电解物质
电解质的变化
PH
使电解质溶液复原
电解水型
阴极：4H+ + 4e- 〓2H2↑阳极：4OH- - 4e-〓O2↑ +2H2O
NaOH
水
浓度增大
增大
加水
H2SO4
水
浓度增大
减小
加水
Na2SO4
水
浓度增大
不变
加水
电解电解质型
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电
HCl
电解质
浓度减小
增大
加氯化氢
CuCl2
电解质
浓度减小
增大
加氯化铜
放H2生碱型
阴极：放出H2生成碱 阳极：电解质阴离子放电
NaCl
电解质和水
生成新电解质
增大
加氯化氢
放O2生酸型
阴极：电解质阳离子放电 　　阳极：OH-放电生成酸
CuSO4
电解质和水
生成新电解质
减小
加氧化铜

4. 金属腐蚀快慢的判断以及金属的防护
（1） 不纯的金属或合金在潮湿的空气中形成原电池发生电化学腐蚀，活泼的金属因被腐蚀而损耗。金属腐蚀的快慢与两种因素有关：
A． 与构成原电池的材料有关，两极材料的活泼性差别越大，电动势越大，氧化还原反应的速率越快，活泼金属被腐蚀的速率就越快。
B． 与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液中的腐蚀快于在非电解质溶液中的腐蚀，在强电解质溶液中的腐蚀快于在弱电解质溶液中的腐蚀
一般来说，可用下列原则判断
电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀
（2） 金属腐蚀防护的方法
a. 改变金属的组成结构 如把Ni、 Cr等加入普通的钢中制成不锈钢
b. 在金属表面覆盖保护层 如涂油脂、油漆、搪瓷、塑料等或者是电镀耐腐蚀的金属
c. 电化学保护法 通常采用牺牲阳极的阴极保护法，如将金属连接在电源的负极上，这样就可以消除引起金属腐蚀的原电池反应。也可以在金属上焊接比它更活泼的金属，那么发生金属腐蚀时是活泼金属被腐蚀而金属本身受到保护

（2013年湖北高考）10．银质器皿日久表面会逐渐变黑，这是生成了Ag2S的缘故，根据电化学原理可进行如下处理：在铝制容器中加入食盐溶液，再将变黑的银器浸入该溶液中，一段时间后发现黑色会褪去，下列说法正确的是（ ）
A．处理过程中银器一直保持恒重
B．银器为正极，Ag2S被还原为单质银
C．该过程中总反应为 2Al+3Ag2S=6Ag+Al2S3
D．黑色褪去的原因是黑色Ag2S转化为白色AgCl

27．（2013年湖北高考）（15分）
锂离子电池的应用很广，某正极材料可再生利用，某锂离子电池的正极材料有钴酸锂（LiCoO2）、导电剂乙炔黑和铝箔等，充电时，该锂离子电池负极发生的反应为6C+xLi++xe—=LixC6，现欲利用以下工艺流程回收正极材料中某些金属资源（部分条件未给出）

回答下列问题：
（1）LiCoO2中，Co元素的化合价为 。
（2）写出“正极碱浸”中发生的离子方程式 。
（3）“酸浸”一般在80℃下进行，写出该步骤中发生的所有氧化还原反应的化学方程式 ；可用盐酸代替H2SO4和H2O2的混合液，但缺点是 。
（4）写出“沉钴”过程中发生反应的化学方程式 。
（5）充电给出中，发生LiCoO2与Li1-xCoO2之间的转化，写出放电时电池反应方程式
。
（6）上述工艺中，“放电处理”有利于锂在正极的回收，其原因是 ；在整个回收工艺中，可回收到的金属化合物有 （填化学式）。

28．（2013年湖北高考）（15分）
二甲醚（CH3OCH3）是无色气体，可作为一种新型能源，由合成气（组成为H2、CO和少量的CO2）直接制备二甲醚，其中的主要过程包括以下四个反应：
甲醇的合成反应：
（i）CO(g)+2H2(g)=CH3OH(g) △H1 = －90.1 kJ·mol—1
（ii）CO2(g)+3H2(g)=CH3OH(g) +H2O(g) △H2 = －49.0 kJ·mol—1
水煤气变换反应：
（iii）CO(g)+2H2O(g)=CO2(g)+H2(g) △H3 = －41.1 kJ·mol—1
二甲醚合成反应：
（iv）CH3OH(g)=CH3OCH3(g)+H2O(g) △H4 = －24.5 kJ·mol—1
回答下列问题：
（1）Al2O3是合成气直接制备二甲醚反应催化剂的主要成分之一，工业上从铝土矿制备较高纯度Ai2O3的主要工艺流程是
（2）分析二甲醚合成反应（iv）对于CO转化率的影响 。
（3）由H2和CO直接制备二甲醚（另一种产物为水蒸气）的热化学方程式为
。根据化学反应原理，分析增加压强对直接制备二甲醚反应的影响 。
（4）有研究者在催化剂（含Cu-Zn-Al-O和Al2O3）、压强为5.00 MPa的条件下，由H2和CO直接制备二甲醚，结果如下图所示，其中CO的转化率随温度升高而降低的原因是
。

（5）二甲醚直接燃料电池具有启动快、效率高等优点，其能量密度高于甲醇直接燃料电池（5.93 kW·h·kg—1），若电解质为酸性，二甲醚直接燃料电池的负极反应为 。一个二甲醚分子经过电化学氧化，可以产生 个电子的电量；该电池的理论输出电压为1.20 V，能量密度E= （列式计算，能量密度=电池输出电能/燃料质量，1 kW·h = 3.6×106 J）。
26. （2012年湖北高考）(14分)
铁是应用最广泛的金属，铁的卤化物、氧化物以及高价铁的含氧酸盐均为重要化合物。
（1)要确定铁的某氯化物FeClx的化学式，可用离子交换和滴定的方法。实验中称取0.54 g的FeClx样品，溶解后先进行阳离子交换预处理，再通过含有饱和OH-的阴离子交换柱，使C1-和OH-发生交换。交换完成后，流出溶液的OH-用0.40 mol· L-1的盐酸滴定，滴至终点时消耗盐酸25.0 mL。计算该样品中氯的物质的量，并求出FeClx中x值:________________(列出计算过程)；
（2)现有一含有FeCl2和FeCl3的混合物样品，采用上述方法测得N（Fe) : n(Cl)= 1 : 2.1，则该样品中FeCl3的物质的量分数为________。在实验室中，FeCl2可用铁粉和_______反应制备，FeCl3可用铁粉和____________反应制备；
（3) FeCl3与氢碘酸反应时可生成棕色物质，该反应的离子方程式为____________________；
（4)高铁酸钾(K2FeO4)是一种强氧化剂，可作为水处理剂和高容量电池材料。FeCl3与KClO在强碱性条件下反应可制取K2FeO4，其反应的离子方程式为_____________。与MnO2 - Zn电池类似，K2FeO4 -Zn也可以组成碱性电池，K2FeO4在电池中作为正极材料，其电极反应式为__________，该电池总反应的离子方程式为_______________。

10. （2011年湖北高考）用石墨做电极点CuSO4溶解。通电一段时间后，欲使用点解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的
A. CuSO4 B.H2O C.CuO D.CuSO4 .5H2O

27．（2013年武汉四调）(14分）
甲醇是一种重要的化工原料和新型燃料。
I .工业上一般以CO和H2为原料在密闭容器中合成甲醇：

(1)在容积为1L的恒容容器中，分别研究在2300C、
2500C和2700C三种温度下合成甲醇的规律。右图是上述三 种温度下不同的H2和C0的起始组成比（起始时CO的物质 的量均为1 mol)与CO平衡转化率的关系，则曲线X对应的 温度是_________图中a点对应的平衡常数K=_________。
(2)某温度下，将1mol CO和3 mol H2充入1 L的密闭容器中,充分反应后，达到平衡时 c(C0) =0.1 mol/L.若保持温度和体积不变,将起始物质的物质的量改为a mol CO、b mol H2 ,c mol CH3OH,欲使开始时该反应向逆反应方向进行，c的取值范围是_________。
II.下图是甲醇燃料电池工作的示意图，其中A、B、D均为石墨电极，C为铜电极。工作一段时间后，断开K，此时A，B两极上产生的气体体积相同。

(3)甲中负极的电极反应式为_____,
(4)乙中A极析出的气体在标准状况下的体积为_____。.
(5) 丙装置溶液中金属阳离子的物质的量与转移电子的物质的量变化关系如右图，则图中②线表示的是_____离子的变化；反应结束后，要使丙装置中金属阳离子恰好完全沉淀，需要 _____ mL 5.0 moL/LNaOH溶液

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