高二化学 电化学讲解

2026/1/27 7:15:17

从做定向移动的微粒和是否发生化学变化两个角度比较:

①金属导电是自由电子的定向移动,电解质溶液导电是阴、阳离子的定向移动; ②金属导电是物理变化,电解质溶液导电是非自发的化学变化; ③温度越高,金属导电性越弱、电解质溶液导电性越强;

④电解质溶液电解的过程就是电解质溶液导电的过程,电解质溶液导电的同时必定发生非自发的氧化还原反应。

三、原电池与电解池的比较及判断

能量转换 离子的迁移方向 发生氧化反应的电极 发生还原反应的电极 相同点(从原理分析) 原电池 电解池 电能转化为化学能 阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移 阳极(连接电源正极) 阴极(连接电源负极) 化学能转化为电能 阴离子向负极迁移 阳离子向正极迁移 负极 正极 都是氧化还原反应

池型的判断:有外接电源是电解池,无外接电源是原电池;多池组合时,一般含活泼金属的池为原电池,其余都是在原电池带动下的电解池。

电极的判断:原电池看电极材料,电解池看电源的正负极连接顺序。

四、电解池电极反应规律(阳氧阴还)

①阴极:得电子,还原反应。电极本身不参加反应,一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子

②阳极:失电子,氧化反应。若为金属(非惰性)电极,电极失电子;若为惰性电极,电解质溶液中阴离子“争”失电子

五、电解规律:

根据离子的放电顺序,采用惰性电极电解酸碱盐的水溶液时的规律。

1、电解水型:

电解某些含氧酸、强碱及活泼金属的含氧酸盐的水溶液时,实质是电解水。例:H2SO4、HNO3、KOH、NaOH、Na2SO4、KNO3、Na2CO3等物质的水溶液。电解完后加水可使溶液恢复原样。 2H2O

2H2↑+O2↑

说明:电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性,不影响水的电解。 电解硫酸和氢氧化钠时因为氧气溶解度大于氢气,H2和O2之比大于2

2、电解溶质型:

电解不活泼金属无氧酸盐、无氧酸的水溶液时,实质是电解电解质本身。电解完后加入

溶质可使溶液恢复原样。 例:2HCl

H2↑+Cl2↑ CuCl2

Cu+Cl2↑

3、放氧生酸型:

+

电解不活泼金属的含氧酸盐的水溶液时,阳极产生氧气,同时生成H,阴极析出不活泼金属,电解质和水都参加反应。例:CuSO4、AgNO3、Cu(NO3)2等物质的水溶液。 2CuSO4+2H2O

2Cu+O2↑+2H2SO4 电解完后加入CuO或CuCO3可使溶液恢复原样。

4、放氢生碱型:

电解活泼金属(K、Ca、Na)的无氧酸盐的水溶液时,阴极产生氢气,阳极析出非金属单质,电解质和水都参加反应。例:NaCl、KBr、BaCl2等物质的水溶液。 2NaCl+2H2O

H2↑+Cl2↑+2NaOH 电解完后加入HCl可使溶液恢复原样。

六、电极反应式的书写

①分析溶液中存在的所有离子(包括水的电离)、并分成阳离子组和阴离子组。

②根据放电规律,阳离子在阴极发生还原反应,而阴离子在阳极发生氧化反应,完成电极反应式。(注意得失电子守恒)

③由阴阳两电极反应式,合并得总反应式。若已知一个电极反应式,可用总式减去已知的电极反应式,得另一电极反应式。 注意:弱电解质必须保持分子形式。

[经典例题透析]

类型一:电解原理、电极的判断

题1、图中x、y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板有无色无臭气体放出,符合a极板 b极板 x电极 z溶液的是 ( ) A、锌 石墨 负极 CuSO4 B、石墨 石墨 负极 NaOH C、银 铁 正极 AgNO3 D、铜 石墨 负极 CuCl2

思路点拨:考查电极的判断的知识,灵活运用题目所给信息。 解析:根据两电极质量的变化可判断出阴阳极。质量增加的一定是阴极。a极质量增加,a为阴极,即x极为负极,且电解液需有不活泼金属的阳离子,所以只能从A、D中选。在b极板上有无色无臭气体放出,D不符合(放出Cl2),所以只有A正确。 【答案】A

总结升华:在电解池中,阴极:得电子,发生还原反应,电极本身不参加反应,一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子;阳极:失电子,氧化反应,若为金属(非惰性)电极,电极失电子,若为惰性电极,电解质溶液中阴离子“争”失电子。 举一反三:

【变式1】某电解池内盛有Cu(NO3)2溶液,插入两根电极,接通直流电源后,欲达到如下要求:(1)阳极质量不变;(2)阴极质量增加;(3)电解液pH减小,则应选用的电极是( )

A、阴极两极都用石墨 B、铜作阳极铁作阴极 C、铁作阳极铜作阴极 D、铂作阳极铜作阴极

解析:根据题目要求:阳极选择惰性电极、溶液中有不活泼金属的阳离子,电解实质是放氧生酸。 【答案】AD

【变式2】用石墨作电极,电解1mol/L下列物质的溶液,溶液的pH保持不变的是( ) A、HCl B、NaOH C、Na2SO4 D、NaCl

【答案】C 考查电解的实质

类型二:电解后溶液浓度的变化

题2、用惰性电极电解下列溶液,电解一段时间后,阴极质量增加,电解液的pH下降的是( )

A、CuCl2 B、AgNO3 C、BaCl2 D、H2SO4

思路点拨:考查电解的实质。

解析:A项为电解溶质,B项为放氧生酸,C项为放氢生碱,D项为电解水。 【答案】B

总结升华:做题的思路:明确溶液中存在那些离子;阴阳两极附近有那些离子;根据阳极氧化、阴极还原分析得出产物。根据原溶液的酸、碱性和电极产物可对电解后溶液的pH的变化作出正确的判断。若电极产物只有H2而无O2,则pH变大;若电极产物只有O2而无H2,则pH变小;若电极产物既有O2又有H2,原溶液呈酸性,则pH变小,原溶液呈碱性则pH变大,原溶液呈中性,则pH不变。 举一反三:

【变式3】常温时,将500 mL pH=5的CuSO4 溶液用石墨电极电解一段时间,测得溶液的pH变为2,若使溶液的浓度、pH与电解前相同,可采用的方法( )。 A、向溶液中加入0.245g Cu(OH)2 B、向溶液中加0.31g CuSO4 C、向溶液中加0.0025 mol H2SO4并加热 D、向溶液中加0.2g CuO

【答案】D

类型三:有关电解的计算

题3、在25℃时,将2个铜电极插入到一定的Na2SO4饱和溶液中,通直流电电解并不断搅拌,当阴极上收集到a mol的气体的同时,溶液中析出了b mol的结晶水合物Na2SO4·10H2O,若保持温度不变,则所剩溶液中溶质的质量分数是( )

A、71b/18a B、71b/36a C、71b/(161b+18a) D、71b/(161b+9a)

思路点拨:准确分析阴阳极分别发生的反应,注意阳极是活性电极。

解析:电解发生的电极反应:阳极为Cu-2e=Cu,阴极为2H+2e=H2↑, 电解时总的化学反应方程式为:Cu+2H2O

Cu(OH)2+H2↑,阴极逸出a molH2,水被电解了2a mol,

-2++-

根据溶解度知识,求出答案。 【答案】C

总结升华:做题的关键:一定要分析清楚电极的材料、各电极的反应。如果将题中的铜电极换作惰性电极,只改一个字,其电解的总方程式即为:2H2O

2H2↑+O2↑,阴极逸出a

mol H2,水被电解了a mol,答案就成了D。所以提高审题的准确性是很必要。有关电解的计算:通常是求电解后某产物的质量、物质的量、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。运用电子守恒原理解答。 举一反三:

【变式4】将两个铂电极插入500mLCuSO4溶液中进行电解,通电一定时间后,某一电极增重0.064g(设电解时该电极无氢气析出,且不考虑水解和溶液体积变化)。此时,溶液

+

中H浓度约为( )

-3-3 -3 -7

A、4×10mol/L B、2×10mol/L C、1×10mol/L D、1×10mol/L

【答案】A 解析:2CuSO4+2H2O

2Cu+O2↑+2H2SO4 根据方程式计算。

【变式5】 当用两铂电极电解100 g 10%CuSO4溶液一段时间后,在阳极析出0.16g物质时,CuSO4溶液的质量分数为( )

A、8.41% B、8.36% C、8.73% D、9.62%

【答案】A

知识点一:金属的电化学腐蚀 1、金属的腐蚀

①金属腐蚀:金属(或合金)与周围接触到的气体(或液体)发生氧化还原反应而引起损耗的过程。

金属腐蚀的本质:M – xe- = Mx+ 金属失去电子变成阳离子,发生氧化反应。

②金属腐蚀类型:

③金属的化学腐蚀:金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。

如:铁与氯气直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点:反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。

如:钢管被原油中的含硫化合物腐蚀,温度越高,化学腐蚀越快。

④电化学腐蚀:不纯的金属或合金与电解质溶液接触时,会发生原电池反应,比较活泼


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