第四章電化學梳理(有關高二化學選修四第四章電化學基礎詳細知識總結)
1.有關高二化學選修四第四章電化學基礎詳細知識總結
第一節(jié) 原電池原電池： 1、概念： 化學能轉化為電能的裝置叫做原電池_______ 2、組成條件：①兩個活潑性不同的電極② 電解質溶液③ 電極用導線相連并插入電解液構成閉合回路3、電子流向：外電路： 負 極——導線—— 正 極 內電路：鹽橋中 陰 離子移向負極的電解質溶液，鹽橋中 陽 離子移向正極的電解質溶液。
4、電極反應：以鋅銅原電池為例：負極： 氧化 反應： Zn-2e=Zn2+ （較活潑金屬）正極： 還原 反應： 2H++2e=H2↑ （較不活潑金屬）總反應式： Zn+2H+=Zn2++H2↑ 5、正、負極的判斷： （1）從電極材料：一般較活潑金屬為負極；或金屬為負極，非金屬為正極。（2）從電子的流動方向 負極流入正極 （3）從電流方向 正極流入負極 （4）根據(jù)電解質溶液內離子的移動方向 陽離子流向正極，陰離子流向負極 （5）根據(jù)實驗現(xiàn)象①__溶解的一極為負極__② 增重或有氣泡一極為正極 第二節(jié) 化學電池1、電池的分類：化學電池、太陽能電池、原子能電池2、化學電池：借助于化學能直接轉變?yōu)殡娔艿难b置3、化學電池的分類： 一次電池 、二次電池 、燃料電池 一、一次電池 1、常見一次電池：堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等二、二次電池 1、二次電池：放電后可以再充電使活性物質獲得再生，可以多次重復使用，又叫充電電池或蓄電池。
2、電極反應：鉛蓄電池 放電：負極（鉛）： Pb+ -2e? =PbSO4↓ 正極（氧化鉛）： PbO2+4H++ +2e? =PbSO4↓+2H2O 充電：陰極： PbSO4+2H2O-2e? =PbO2+4H++ 陽極： PbSO4+2e? =Pb+ 兩式可以寫成一個可逆反應： PbO2+Pb+2H2SO4 2PbSO4↓+2H2O 3、目前已開發(fā)出新型蓄電池：銀鋅電池、鎘鎳電池、氫鎳電池、鋰離子電池、聚合物鋰離子電池三、燃料電池 1、燃料電池： 是使燃料與氧化劑反應直接產(chǎn)生電流的一種原電池 2、電極反應：一般燃料電池發(fā)生的電化學反應的最終產(chǎn)物與燃燒產(chǎn)物相同，可根據(jù)燃燒反應寫出總的電池反應，但不注明反應的條件。，負極發(fā)生氧化反應，正極發(fā)生還原反應，不過要注意一般電解質溶液要參與電極反應。
以氫氧燃料電池為例，鉑為正、負極，介質分為酸性、堿性和中性。當電解質溶液呈酸性時： 負極：2H2-4e? =4H+ 正極：O2+4 e? 4H+ =2H2O當電解質溶液呈堿性時： 負極： 2H2+4OH?-4e?=4H2O 正極：O2+2H2O+4 e?=4OH?另一種燃料電池是用金屬鉑片插入KOH溶液作電極，又在兩極上分別通甲烷?燃料?和氧氣?氧化劑?。
電極反應式為：負極：CH4+10OH--8e? = +7H2O；正極：4H2O+2O2+8e? =8OH?。電池總反應式為：CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O3、燃料電池的優(yōu)點：能量轉換率高、廢棄物少、運行噪音低四、廢棄電池的處理：回收利用第三節(jié) 電解池一、電解原理1、電解池： 把電能轉化為化學能的裝置 也叫電解槽 2、電解：電流（外加直流電）通過電解質溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應（被動的不是自發(fā)的）的過程 3、放電：當離子到達電極時，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應的過程 4、電子流向：（電源）負極—（電解池）陰極—（離子定向運動）電解質溶液—（電解池）陽極—（電源）正極 5、電極名稱及反應： 陽極：與直流電源的 正極 相連的電極，發(fā)生 氧化 反應 陰極：與直流電源的 負極 相連的電極，發(fā)生 還原 反應 6、電解CuCl2溶液的電極反應：陽極： 2Cl- -2e-=Cl2 （氧化）陰極： Cu2++2e-=Cu（還原）總反應式： CuCl2 =Cu+Cl2 ↑ 7、電解本質：電解質溶液的導電過程，就是電解質溶液的電解過程☆規(guī)律總結：電解反應離子方程式書寫：放電順序：陽離子放電順序Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（指酸電離的）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ 陰離子的放電順序 是惰性電極時：S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-（等含氧酸根離子）>F-(SO32-/MnO4->OH-)是活性電極時：電極本身溶解放電注意先要看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽極材料為活性電極（Fe、Cu）等金屬，則陽極反應為電極材料失去電子，變成離子進入溶液；若為惰性材料，則根據(jù)陰陽離子的放電順序，依據(jù)陽氧陰還的規(guī)律來書寫電極反應式。
二、電解原理的應用 1、電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣（1）、電鍍應用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法（2）、電極、電解質溶液的選擇：陽極：鍍層金屬，失去電子，成為離子進入溶液 M— ne — == M n+陰極：待鍍金屬（鍍件）：溶液中的金屬離子得到電子，成為金屬原子，附著在金屬表面M n+ + ne — == M電解質溶液：含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液鍍銅反應原理 陽極（純銅）：Cu-2e-=Cu2+，陰極（鍍件）：Cu2++2e-=Cu， 電解液：可溶性銅鹽溶液，如CuSO4溶液 （3）、電鍍應用之一：銅的精煉 陽極：粗銅；陰極： 純銅電解質溶液： 硫酸銅 3、電冶金（1）、電冶金：使礦石中的 金屬陽離子 獲得電子，從它們的化合物中還原出來用于冶煉活潑金屬，如鈉、鎂、鈣、鋁（2）、電解氯化鈉：通電前，氯化鈉高溫下熔融：NaCl == Na + + Cl—通直流電后：陽極：2Na+ + 2e— == 2Na陰極：2Cl— — 2e— == Cl2↑☆規(guī)律總。
2.誰有電化學基礎知識點給我發(fā)來謝了
原電池部分 一、構成原電池的條件：（1）電極材料。
兩種金屬活動性不同的金屬或金屬和其它導電性（非金屬或某些氧化物等）；（2）兩電極必須浸沒在電解質溶液中；（3）兩電極之間要用導線連接，形成閉合回路。說明：①一般來說，能與電解質溶液中的某種成分發(fā)生氧化反應的是原電池的負極。
②很活潑的金屬單質一般不作做原電池的負極，如K、Na、Ca等。二、銅鋅原電池示意圖：三、原電池正負極的判斷：（1）由組成原電池的兩極材料判斷：一般來說，較活潑的或能和電解質溶液反應的金屬為負極，較不活潑的金屬或能導電的非金屬為正極。
但具體情況還要看電解質溶液，如鎂、鋁電極在稀硫酸在中構成原電池，鎂為負極，鋁為正極；但鎂、鋁電極在氫氧化鈉溶液中形成原電池時，由于是鋁和氫氧化鈉溶液發(fā)生反應，失去電子，因此鋁為負極，鎂為正極。（2）根據(jù)外電路電流的方向或電子的流向判斷：在原電池的外電路，電流由正極流向負極，電子由負極流向正極。
（3）根據(jù)內電路離子的移動方向判斷：在原電池電解質溶液中，陽離子移向正極，陰離子移向負極。（4）根據(jù)原電池兩極發(fā)生的化學反應判斷：原電池中，負極總是發(fā)生氧化反應，正極總是發(fā)生還原反應。
因此可以根據(jù)總化學方程式中化合價的升降來判斷。（5）根據(jù)電極質量的變化判斷：原電池工作后，若某一極質量增加，說明溶液中的陽離子在該電極得電子，該電極為正極，活潑性較弱；如果某一電極質量減輕，說明該電極溶解，電極為負極，活潑性較強。
（6）根據(jù)電極上產(chǎn)生的氣體判斷：原電池工作后，如果一電極上產(chǎn)生氣體，通常是因為該電極發(fā)生了析出氫的反應，說明該電極為正極，活動性較弱。（7）根據(jù)某電極附近pH的變化判斷：析氫或吸氧的電極反應發(fā)生后，均能使該電極附近電解質溶液的pH增大，因而原電池工作后，該電極附近的pH增大了，說明該電極為正極，金屬活動性較弱。
四、電極反應式的書寫：（1）寫總式。（2）劃價、找極。
化合價升高、失電子、被氧化-負極；價降、得電子、被還原-正極。（3）看介質、寫主體。
（4）調整系數(shù)保證三大守恒（轉移電子的數(shù)目守恒、電荷守恒、質量守恒）。 另外：在酸溶液中，電極反應式中不能出現(xiàn)OH-；在堿溶液中，電極反應式中不 能出現(xiàn)H+;CH4、CH3OH等燃料電池，在堿溶液中碳（C）元素以CO32-離子形式存在，而不是放出CO2氣體。
五、原電池的設計：從理論上講，任何一個自發(fā)的氧化還原反應均可設計成原電池，而兩個電極反應相加即得總反應方程式。所以只要知道總反應方程式和其中一個電極反應，便可以寫出另一個電極反應方程式。
還原劑做負極發(fā)生氧化反應；氧化劑不一定做正極，但一定發(fā)生還原反應。例如請根據(jù)反應 2Fe3+ + Fe = 3 Fe 2+設計原電池，你有哪些可行方案？六、原電池原理的應用：原電池原理在工農業(yè)生產(chǎn)、日常生活、科學研究中具有廣泛的應用。
1. 化學電源：人們利用原電池原理，將化學能直接轉化為電能，制作了多種電池。如干電池、蓄電池、充電電池以及高能燃料電池，以滿足不同的需要。
在現(xiàn)代生活、生產(chǎn)和科學研究以及科學技術的發(fā)展中，電池發(fā)揮的作用不可代替，大到宇宙火箭、人造衛(wèi)星、飛機、輪船，小到電腦、電話、手機以及心臟起搏器等，都離不開各種各樣的電池。2. 加快反應速率：如實驗室用鋅和稀硫酸反應制取氫氣，用純鋅生成氫氣的速率較慢，而用粗鋅可大大加快化學反應速率，這是因為在粗鋅中含有雜質，雜質和鋅形成了無數(shù)個微小的原電池，加快了反應速率。
3. 比較金屬的活動性強弱：一般來說，負極比正極活潑。4. 防止金屬的腐蝕：①金屬的腐蝕指的是金屬或合金與周圍接觸到的氣體或液體發(fā)生化學反應，使金屬失去電子變?yōu)殛栯x子而消耗的過程。
②在金屬腐蝕中，我們把不純的金屬與電解質溶液接觸時形成的原電池反應而引起的腐蝕稱為電化學腐蝕。電化學腐蝕又分為吸氧腐蝕和析氫腐蝕：在潮濕的空氣中，鋼鐵表面吸附一層薄薄的水膜，里面溶解了少量的氧氣、二氧化碳，含有少量的H+和OH-形成電解質溶液，它跟鋼鐵里的鐵和少量的碳形成了無數(shù)個微小的原電池，鐵作負極，碳作正極，發(fā)生吸氧腐蝕：負極：2Fe -2*2e- =2Fe2+ 正極： O2 + 4e-+ 2H2O = 4OH- ③電化學腐蝕是造成鋼鐵腐蝕的主要原因。
因此可以用更活潑的金屬與被保護的金屬相連接，或者讓金屬與電源的負極相連接均可防止金屬的腐蝕。④防止金屬銹蝕的一般方法：改變金屬結構、涂層、犧牲陽極的陰極保護法。
3.電化學基礎知識
一、銅、銀、鋅電極的制備 ----------------------------------------------------------------------------- （1）銀電極的制備 將欲鍍之銀電極兩只用細砂紙輕輕打磨至露出新鮮的金屬光澤，再用蒸餾水洗凈。
將欲用 的兩只Pt 電極浸入稀硝酸溶液片刻，取出用蒸餾水洗凈。將洗凈的電極分別插入盛有鍍銀 液（鍍液組成為100mL 水中加1.5g 硝酸銀和1.5g 氰化鈉）的小瓶中，按圖Ⅲ 15 1 接好 線路 ，并將兩個小瓶串聯(lián)，控制電流為0.3mA，鍍1h，得白色緊密的鍍銀電極兩只。
（2）銅電極的制備 將銅電極在1∶3 的稀硝酸中浸泡片刻，取出洗凈，作為負極，以另一銅板作正極在鍍銅液 中電鍍（鍍銅液組成為：每升中含125gCuSO45H2O,25gH2SO4,50mL 乙醇）?？刂齐娏鳛?20mA，電鍍20min 得表面呈紅色的Cu 電極，洗凈后放入0.1000molkg-1CuSO4 中備用。
（3）鋅電極的制備 將鋅電極在稀硫酸溶液中浸泡片刻，取出洗凈，浸入汞或飽和硝酸亞汞溶液中約10s，表面 上即生成一層光亮的汞齊，用水沖洗晾干后，插入0.1000molkg-1ZnSO4 中待用。 二、鹽橋的制備 ------------------------------------------------------------------------------ 1、瓊酯-飽和KCl 鹽橋： 燒杯。
一、銅、銀、鋅電極的制備 ----------------------------------------------------------------------------- （1）銀電極的制備 將欲鍍之銀電極兩只用細砂紙輕輕打磨至露出新鮮的金屬光澤，再用蒸餾水洗凈。將欲用 的兩只Pt 電極浸入稀硝酸溶液片刻，取出用蒸餾水洗凈。
將洗凈的電極分別插入盛有鍍銀 液（鍍液組成為100mL 水中加1.5g 硝酸銀和1.5g 氰化鈉）的小瓶中，按圖Ⅲ 15 1 接好 線路 ，并將兩個小瓶串聯(lián)，控制電流為0.3mA，鍍1h，得白色緊密的鍍銀電極兩只。 （2）銅電極的制備 將銅電極在1∶3 的稀硝酸中浸泡片刻，取出洗凈，作為負極，以另一銅板作正極在鍍銅液 中電鍍（鍍銅液組成為：每升中含125gCuSO4??5H2O,25gH2SO4,50mL 乙醇）。
控制電流為 20mA，電鍍20min 得表面呈紅色的Cu 電極，洗凈后放入0.1000mol??kg-1CuSO4 中備用。 （3）鋅電極的制備 將鋅電極在稀硫酸溶液中浸泡片刻，取出洗凈，浸入汞或飽和硝酸亞汞溶液中約10s，表面 上即生成一層光亮的汞齊，用水沖洗晾干后，插入0.1000mol??kg-1ZnSO4 中待用。
二、鹽橋的制備 ------------------------------------------------------------------------------ 1、瓊酯-飽和KCl 鹽橋： 燒杯中加入瓊酯3 克和97ml 蒸餾水，在水浴上加熱至完全溶解。 然后加入30 克KCl 充分攪拌，KCl 完全溶解后趁熱用滴管或虹吸將此溶液加入已事先彎好 的玻璃管中，靜置待瓊酯凝結后便可使用。
瓊酯-飽和KCl 鹽橋不能用于含Ag+、Hg2 2+等 與Cl-作用的例子或含有ClO4-等與K+作用的物質的溶液。 2、3%瓊酯-1mol??dm-3 K2SO4鹽橋：適用于與作用的溶液，在該溶液中可使用Hg―Hg2SO4― 飽和K2SO4 電極。
3、3%瓊酯-1mol??dm-3 NaCl 或LiCl 鹽橋：適用于含高濃度的ClO4-的溶液，在該溶液 中可使用汞-甘汞-飽和NaCl 或LiCl 電極。 4、NH4NO3 鹽橋和KNO3 鹽橋在許多溶液中都能使用，但它與通 常的各種電極無共同離子， 因而在共同使用時會改變參考電極的濃度和引入外來離子，從而可能改變參考電極的電勢 。
另外在含有高濃度的酸、氨的溶液中不能使用瓊酯鹽橋。 5、（1）簡易法 用滴管將飽和KNO3（或NH4NO3）溶液注入U型管中，加滿后用捻緊的濾紙塞緊U型管兩端 即 可，管中不能存有氣泡。
（2） 凝膠法 稱取瓊脂1g 放入50mL 飽和KNO3 溶液中，浸泡片刻，再緩慢加熱至沸騰，待瓊脂全部溶 解后 稍冷，將洗凈之鹽橋管插入瓊脂溶液中，從管的上口將溶液吸滿（管中不能有氣泡）， 保持 此充滿狀態(tài)冷卻到室溫，即凝固成凍膠固定在管內。取出擦凈備用。
三、電鍍常識 ------------------------------------------------------------------------------- 電鍍常識 表面處理的基本過程大致分為三個階段：前處理，中間處理和后處理。 1 前處理 零件在處理之前，程度不同地存在著毛刺和油污，有的嚴重腐蝕，給中間處理帶來很大困 難，給化學或電化學過程增加額外阻力，有時甚至使零件局部或整個表面不能獲得鍍層或 膜層，還會污染電解液，影響表面處理層的質量。
包括除油、浸蝕，磨光、拋光、滾光、吹砂、局部保護、裝掛、加輔助電極等。 2 中間處理 是賦予零件各種預期性能的主要階段，是表面處理的核心，表面處理質量的好壞主要取決 于這一階段的處理。
3 后處理 是對膜層和鍍層的輔助處理。 電鍍過程中的基本術語 ------------------------------------------------------------------ 1 分散能力 在特定條件下，一定溶液使電極（通常是陰極）鍍層分布比初次電流分布所獲得的結果更 為均勻的能力。
亦稱均鍍能力。 2 覆蓋能力 鍍液在特定條件下凹槽或深孔處沉積金屬的能力。
亦稱深鍍能力。 3 陽 極 能夠接受反應物所給出電子的電極，即發(fā)生氧化反應的電極。
4 不溶性陽極 在電流通過時，不發(fā)生陽極溶解反應的電極。 5 陰 極 反應于其上獲得電子的電極，即發(fā)生還原反應的電極。
6 電流密度 單位面積電極上通過的電流強度，通常以 A/dm2 表示。 7 電流密度范圍 能獲得合格鍍層的電流密度區(qū)間。
8 電流效率 電極上通過單位電量時，其一反應形成之產(chǎn)。
4.電化學基礎
電解池的電極反應符合異性相吸的原理，陽極連著電源的正極帶正電性，所以能吸引溶液中的陰離子到電極上反應，而陰極連著電源的負極帶負電性，能吸引溶液中的陽離子到電極上反應。
參加電極反應的離子有一定的順序：陽離子一般以金屬活動性順序表為基準，排在H+后面的金屬陽離子先得電子，如果是活潑金屬的陽離子則輪到水電離出來的H+先得電子；陰離子看組成，如果是簡單陰離子如 Cl-、Br-、S2-等，那么就是它們先失電子，如果酸根陰離子是硫酸根離子、碳酸根離子、硝酸根離子這些復雜原子團時，那么就輪到水電離出來的OH-先失電子了如： 電解NaCl溶液：陽離子是H+在陰極得電子，陰離子就是Cl-在陽極失電子；電解Na2SO4溶液：陽離子是H+在陰極得電子，陰離子就是OH-在陽極失電子；電解CuSO4溶液：陽離子是Cu2+在陰極得電子，陰離子就是OH-在陽極失電子；電解CuCl2溶液：陽離子是Cu2+在陰極得電子，陰離子就是Cl-在陽極失電子；。
5.化學電化學常識
1、原電池、電解池、電鍍池判定規(guī)律
若無外接電源，可能是原電池，然后依據(jù)原電池的形成條件分析判定，主要思路是“三看”。先看電極：兩極為導體且活潑性不同；再看溶液：兩極插入電解質溶液中；后看回路：形成閉合回路或兩極接觸。
若有外接電源，兩極插入電解質溶液中，則可能是電解池或電鍍池。當陽極金屬與電解質溶液中的金屬陽離子相同則為電鍍池，其余情況為電解池。
2、酸、堿、鹽溶液電解規(guī)律（惰性電極）
3、關計算的方法規(guī)律
有關電解的計算通常是求電解后某產(chǎn)物質量、氣體的體積、某元素的化合價以及溶液的pH、物質的量濃度等。解答此類題的方法有兩種：一是根據(jù)電解方程式或電極反應式列比例式求解；二是利用各電極、線路中轉移的電子數(shù)目守恒等式求解。以電子守恒較為簡便，注意運用。
3、電化學基礎知識的應用
(1)析氫腐蝕與吸氧腐蝕（以鋼鐵為例）：
(2)的防護，主要有下面幾種情況：
改變金屬的內部結構，例如把Ni、Cr等加入普通鋼里制成不銹鋼；覆蓋保護層，例如涂油層、油漆、搪瓷、熟料等，另外還有電鍍耐腐蝕的金屬（Zn、Sn、Cr、Ni等）；電化學保護法，多采用犧牲陽極保護法，如在船只的螺旋槳附近的船體上鑲嵌活潑金屬鋅塊，另外可采用與電源負極相連接的保護方法，例如大型水壩船閘的保護就是讓鐵閘門和電源負極相連。
(3)電解原理的應用
氯堿工業(yè)（電解飽和食鹽水）：2NaCl + 2H2O ==（電解） 2NaOH + H2↑ + Cl2↑；活潑金屬Na、Mg、Al的制取，例如，電解熔融的NaOH制金屬Na,4NaOH ==（電解） 4Na +2H2O + O2↑（其中Na為陰極區(qū)產(chǎn)物而 H2O和 O2則為陽極區(qū)產(chǎn)物）；金屬的精煉，例如銅的精煉，以粗銅為陽極，精銅為陰極，含銅離子的溶液作電解質溶液；電鍍，待鍍金屬制品作陰極，鍍層金屬作陽極，含有鍍層金屬離子的溶液作電鍍液，陽極反應：M – ne-== Mn+（進入溶液），陰極反應Mn++ ne-== M（在鍍件上沉積）。
