2020届高考化学二轮复习原电池和电解池学案

一．原电池

1.构成原电池的条件：①两个电极．其中一个电极的材料为较活泼的金属；另一个电极的材料为较不活泼的金属或金属氧化物导体或石墨．②形成闭合回路．③电解质溶液④自发进行的氧化还原反应。

2. 负极发生氧化反应，失去电子；正极发生还原反应，得到电子。

3.电子由负极流向正极，电流由正极流向负极。

4.溶液中，阳离子移向正极，阴离子移向负极。

5原电池原理的应用：①比较不同金属的活泼性强弱：一般来说，活泼性较强的金属作负极，质量减小，发生氧化反应，活泼性较弱的金属或非金属作正极，质量不变或增加，发生还原反应

①     加快化学反应速率：实验室应用粗锌制H2。

②     设计成原电池

④金属的防护：牺牲阳极的阴极保护法。

二、化学电源

1.铅蓄电池放电时，负：Pb+SO42-−2e-=PbSO4，正PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O

总反应：Pb+PbO2+2H2SO4=2PbSO4+2H2O

2.充电时的电极反应阳：PbSO4+2H2O−2e-=PbO2+4H++SO42-   阴：PbSO4+2e-=Pb+SO42-

总反应：2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4

3.放电是原电池，充电是电解池，充电时阳极电极反应是放电时正极电极反应的逆反应，充电时阴极电极反应是放电时负极电极反应的逆反应。

4.书写电极反应时，需要认清是“充电”还是“放电”。

5..燃料电池中通入可燃物的那极是负极，助燃物的那极是正极。

6.燃料电池电极不参与反应，有催化活性，起导电作用。

7.氢氧燃料电池中以酸作电解质溶液的电极反应式负：2H2−4e-=4H+，正：O2+H2O+4e-=2H2O总：2H2+O2=2H2O

8. 氢氧燃料电池中碱作电解质溶液电极反应式负：2H2+4OH-−4e-=4H2O

正：O2+2H2O+4e-=2H2O总：2H2+O2=2H2O

9.甲烷燃料电池（以碱作电解质溶液）电极反应式负CH4+10OH-−8e-=CO32-+7H2O

正：O2+2H2O+4e-=4OH-  总：CH4+2OH-+2O2=CO32-+3H2O

10.甲醇燃料电池(以酸作电解质溶液) 电极反应式负：CH3OH+H2O−6e-=CO2↑+6H+正：O2+4H++4e-=2H2O总：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O

三、电解池

1.电解池：借助于电流而引发氧化还原反应的装置，即电能转化为化学能的装置。

2. 电解池的构成条件：①两个电极②闭合回路③电解质溶液④直流电源

3.外电路中电子流向：电源负极阴极；阳极电源正极；

4.内电路电解质溶液中离子流向：阳离子→阴极；阴离子→阳极；

5.阳极（与电源正极相连）→失电子→氧化反应；阴极（与电源负极相连）→得电子→还原反应

6..放电规律①若阴极电极材料是活性电极（除Au、Pt），则阳极电极反应是电极材料失电子发生氧化反应，而不上阴离子放电；

②若阳极电极材料是惰性电极，则是阴离子放电，阴离子放电能力与其还原性有关，还原性越强，越容易放电。S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子>F-；

③阴极反应一般是溶液中阳离子得电子，阳离子氧化性越强，越容易放电，阳离子氧化能力顺序为Ag+> Hg2+> Fe3+> Cu2+> H+> Pb2+> Fe2+> Zn2+> Al3+> Mg2+> Na+> Ca2+> K+

7.电解含氧酸、强碱和活泼金属含氧酸盐的水溶液，实际上都是电解水，即：

2H2O2H2↑ + O2↑阴：4H++4e-=2H2↑  阳：4OH-−4e-=2H2O+O2↑

8.电解无氧酸(HF除外)、不活泼金属无氧酸的水溶液，就是电解溶质本身．

2HClH2↑ + Cl2↑   阴：2H++2e-=H2↑阳：2Cl-−2e-=Cl2↑

CuCl2Cu + C12↑阴：Cu2++2e-=Cu阳：2Cl-−2e-=Cl2↑

9. 电解活泼金属无氧酸盐食盐水溶液时，则电解的总化学方程式的通式可表示为：

溶质 + H2OH2↑+ 碱 + 卤素单质X2(或S)

阴：2H++2e-=H2↑阳：2Cl-−2e-=Cl2↑ 总：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑

10.电解不活泼金属含氧酸盐的溶液CuSO4时，电解的总化学方程式的通式可表示为：

溶质 + H2OO2↑ + 酸 + 金属单质

阴：Cu2++2e-=Cu阳：4OH-−4e-=2H2O+O2↑

总：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4

11.电解时，若只生成H2，pH增大．若只生成O2，则pH减小．若同时生成H2和O2，则分为三种情况：电解酸的溶液，pH减小；电解碱的溶液，pH增大；电解盐的溶液，pH不变．

12.电镀中：①待镀金属作阴极②镀层金属作阳极③电镀液中含有镀层金属离子

④“一增一减一不变”：阳极质量减少，阴极质量增加，且减少量与增加量相等，故电解质溶液浓度不变。

12.电解精炼铜中选择粗铜做阳极，纯铜做阴极。

13.阴阳电极反应分别是阴极（粗铜）：Cu−2e-=Cu2+（杂质金属：Fe−2e-=Fe2+，Zn−2e-=Zn2+，Ni−2e-=Ni2+）阴极（纯铜）：Cu2++2e-=Cu

14粗铜中不活泼的杂质（Ag，Au等）在阳极难以失电子变成金属阳离子；当铜失去电子变成铜离子之后，Ag、Au以单质的形式沉积在电解槽的底部，成为阳极泥。

15．电解熔融NaCl制取Na，

阴：2Na++2e-=Na，阳：2Cl-−2e-=Cl2↑，总：2NaCl2Na+Cl2↑

16.电解熔融MgCl2制取Mg，

阴：Mg2++2e-=Mg阳：2Cl-−2e-=Cl2↑总：MgCl2Mg+Cl2↑

17.电解熔融Al2O3制取Al，

阴：4Al3++12e-=4Al阳：6O2−12e-=3O2↑总：2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑

18.不选择AlCl3的原因：AlCl3是共价化合物，无自由移动的离子。

四、金属的腐蚀与防护

1.金属腐蚀的本质：金属失去电子被氧化损耗的过程，即m-ne-=mn+（m表示金属）

2.电化学腐蚀的类型有吸氧腐蚀和析氢腐蚀。

3.吸氧腐蚀（水膜呈中性或弱酸性）正：O2+2H2O+4e-=4OH-   负：Fe−2e-=Fe2+

Fe2++2OH-=Fe(OH)2↓4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3 2Fe(OH)3=Fe2O3·xH2O+(3−x)H2O

4.析氢腐蚀（水膜呈酸性）正：2H++2e-=H2↑负：Fe−2e-=Fe2+

5.金属腐蚀的防护方法有牺牲阳极的阴极保护法和外加电流的阴极保护法、采用喷漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法使金属与介质隔离．

6.牺牲阳极的阴极保护法：原理是原电池，被保护的金属作正极，活泼金属作负极。

7.外加电流的阴极保护法:原理是电解池，被保护的金属作阴极，另一金属(电极)作阳极