电化学知识点概述

    电化学知识是高中化学中一个重要的知识点，也是高考中一个重要考点，现将电化学常见知识点归纳如下。

    1. 金属的电化学腐蚀

    由原电池反应可知，在电化学腐蚀中较活泼金属被氧化腐蚀掉。钢铁的电化学腐蚀有2种：

    1）析氢腐蚀    在酸性溶液中发生

    负极（Fe）： 

    正极（C）： 

    2）吸氧腐蚀    在中性或酸性极弱的溶液中发生

    负极（Fe）： 

    正极（C）： 

    结合生成

    铁锈的成分为。钢铁的腐蚀以吸氧腐蚀为主。为防止金属的腐蚀常采用以下措施：（1）改变金属的结构，如铁中加入Cr或Ni制成不锈钢；（2）涂保护层，如搪瓷、喷漆、刷铝粉、镀锌制成白铁皮、镀锡制成马口铁等；（3）连接活泼金属法，即牺牲阳极的阴极保，如闸门、轮船连上锌块或锌皮等。

    2. 电极产物的判断

    原电池：正极发生还原反应，负极发生氧化反应

    电解池：阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应

    1）在原电池中如果负极为活泼金属，则活泼金属被氧化腐蚀掉，如果是惰性电极如Pt或石墨，则看电解质溶液与正、负极上所填充的物质。

    例1  电子表和电子计算器的电池是微型银-锌电池。其电极分别用组成，电解质溶液是KOH溶液，总的反应式为。试回答：

    （1）电池工作时负极上的反应方程式是_____________________，负极附近溶液的pH_____________（填“上升、下降、不变”）。

    （2）正极上发生的电极反应是___________。

    答案：（1）

    （2）

    2）对于电解池中电极产物的判断，首先要看溶液中的离子种类及电极材料。

    （1）阳极产物判断  首先看电极，如果是活性电极（金属活动顺序表Ag以前），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不失电子。如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中的离子的失电子能力，此时根据阴离子放电先后顺序加以判断。

    阴离子放电先后顺序为。

    （2）阴极产物的判断  直接根据阳离子放电顺序进行判断，阳离子放电先后顺序为、

    例如用石墨棒作电极电解溶液，电池反应式为，若改为铜棒作电极电解溶液，其电池反应式为

    （3）注意原电池与电解池的区发与联系  在书写有关电池反应式时，首先要分清原电池与电解池，二者最关键的区别是看电池有无外加电源：有，为电解池；无，则为原电池。如下图所示相连的A、B两池中分别盛有溶液和溶液，则A池构成原电池，B池构成电解池。A池中负极锌逐渐溶解腐蚀，正极铜上有光亮的单质银析出，电池反应式为；B池中电池反应式为

    原电池与电解池联系的桥梁是可充电电池，使用可充电电池既可节约金属材料，又可保护环境。

    例2  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镉镍电池。氢镍电池的总反应式为

    根据此反应式判断下面的叙述中正确的是（    ）

    A. 电池放电时，电池负极周围溶液的pH值不断增大

    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，是负极

    解析  电池充电时是电解池反应，电池放电时是原电池反应。当放电时是负极，转化成中的氢，但难电离，因此pH值几乎不变。放电时镍元素被还原，充电时镍元素被氧化。答案为C、D。

    3. 根据电极反应判断金属活动性强弱

    根据电极反应来判断金属活动性的强弱常从以下2个方面着手。

    1）在原电池中，作负极的（电子流出的极）活动性较强，而作正极的（电子流入的极）活动性较弱。

    2）在电解池中，阳极上先被氧化的金属活动性较强，后被氧化的金属活动性较弱；阴极上先被还原的金属阳离子，对应金属单质的活动性较弱，后被还原的金属阳离子，对应金属的活动性较强。

    例3  X、Y、Z、M代表4种金属元素。金属X和Z用导线连接放入稀硫酸中，X先溶解，Z极上有氢气放出；若电解离子和离子共存的溶液时，Y先析出；又知离子的氧化性强于离子。则这4种金属的活动性由强到弱的顺序为（    ）

    A. X、Z、Y、M           B. X、Y、Z、M        C. M、Z、X、Y           D. X、Z、M、Y

    答案为A

    4. 电极反应式的书写

    无论原电池还是电解池，其反应都是氧化还原反应，应根据氧化还原反应书写电极反应式，一般步骤是：

    1）分析氧化还原反应，确定还原剂和氧化剂及得失电子数目。

    2）要注意介质影响，一般来说，一极消耗介质的离子，另一极必然生成介质的离子。

    3）合并两极电极反应式，消去得失电子数及两边的介质离子，即得到总的氧化还原方程式。或与原反应式进行比较从而检验其正误。

    例4  用铂电极放置在KOH溶液中，然后分别向两极通入，即可产生电流，称为燃料电池。则电池的正极反应式为__________；负极反应式为__________，电池反应式为_______________。

    解析  此时电极材料为惰性电极，则所充气体发生氧化还原反应，负极发生氧化反应

    正极发生还原反应

    两式相加得电池总反应式为

    5. 电解的有关计算

    根据电解池中的电极反应是氧化还原反应，利用反应过程中得失电子守恒，可快速解出有关产物的质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等，且有关电化学的习题也能与物理学相联系，因此也是高考理科综合试题的一个考点，例如用电化学法测量阿伏加德罗常数。

    例5  将洁净并已称量好质量的铜片作阴阳极，插入溶液里，接通直流电，同时计时，准确记录电流I及通电时间t，通电一段时间后，从电解质溶液中取出阴极，吹干后准确称量铜片质量，铜片增加的质量为m g，已知铜的摩尔质量为，则阿伏加德罗常数可表示为___________。

    解析  t时间内所消耗的电荷量为

    6. 电化学知识在生产及生活中的应用

    例6  工业上为了处理含有酸性溶液的工业废水，采用如下处理：往工业废水中加入适量，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有和沉淀生成，使工业废水中铬含量已低于排放标准。请回答：

    （1）两极发生反应的电极反应式为：阳极__________，阴极__________。

    （2）变为的离子方程式为_____________________。

    （3）工业废水由酸性变为碱性的原因为________________。

    （4）_____（填“能”或“不能”）改用石墨电极，原因是____________________。

    答案：

    （3）不断放电，反应消耗，打破了水的电离平衡，使溶液中浓度大于。

    （4）不能，因为用石墨作电极，阳极产生，得不到，缺少还原剂，不能使而除去。