电化学专题复习与探究
宝威体育（中国）集团有限公司化学组 农能干
内容摘要：电化学知识在高中教材中占有十分重要的地位。人教版教材中，电化学分布在高二第四章第四节（原电池原理及其应用）、高三第四单元（共3节内容）。通过解读新旧大纲，电化学教学和高考中的要求难度没有丝毫降低。历年全国各省市的高考题都必有一题是电化学的相关题目。
关键词：电化学 电解池 原电池 大纲
在新课程改革的背景下，电化学内容因为与人类的生产生活密切相关，所以应用广泛。既可与溶液相关知识综合，可与元素化合物内容综合。我们在进行电化学复习时可按基础知识、相关综合内容分类、精选例题习题三个环节进行。如此复习可改变只重知识不重过程，只重演练不重能力培养的复习模式，真正在解题中抓住切入口和关键，改变思维定势和只会欣赏不会做的现象。
这几年广西理综高考题中均有涉及电化学内容，以选择题和填空题的形式考查，常常结合化学平衡、元素化合物、电解质、氧化还原反应等部分的知识来考查。故此，电化学在高考中占据着很大的比重和十分重要的地位。在能力考查上独有新意，可见搞好电化学专题复习是很重要的，同时也是培养学生解题能力的有效途径之一。
一、 重视基础，形成知识规律
复习中，一定要让学生先学会分析什么是原电池，什么是电解池。然后再根据两个池的差异找出两个电极，写出相应的电极方程式，熟悉以后就可以根据转移电子进行有关的计算了。
1、原电池、电解池、电镀池判定规律
若无外接电源，可能是原电池，然后依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”。先看电极：两极为导体且活泼性不同；再看溶液：两极插入电解质溶液中；后看回路：形成闭合回路或两极接触。
若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池。当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池，其余情况为电解池。
如复习这个知识点的时候可以叫学生把课本上的Cu-Zn(稀硫酸)原电池、电解食盐水的电解池、粗铜精炼的电镀池三个模型图详细分析透，把各池中的阴阳离子的移动方向、金属导线中电子的移动方向、各个电极上发生的反应（牢记阴阳离子的放电顺序）搞清楚再去做题，效果会更加好。
2、酸、碱、盐溶液电解规律（惰性电极）
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类型 |
电极反应特点 |
实例 |
电解对象 |
电解质浓度 |
pH |
电解质溶液复原 |
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电解水型 |
阴：2H+ + 2e- == H2↑
阳：2OH- - 4e- == 2H2O + O2↑ |
NaOH |
水 |
增大 |
增大 |
水 |
|
H2SO4 |
水 |
增大 |
减小 |
水 |
||
|
Na2SO4 |
水 |
增大 |
不变 |
水 |
||
|
分解电解质型 |
电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电 |
HCl |
电解质 |
减小 |
增大 |
氯化氢 |
|
CuCl2 |
电解质 |
减小 |
|
氯化铜 |
||
|
放H2生碱型 |
阴极：H2O放H2生碱
阳极：电解质阴离子放电 |
NaCl |
电解质和水 |
生成新电解质 |
增大 |
氯化氢 |
|
放O2生酸型 |
阴极：电解质阳离子放电
阳极：H2O放O2生酸 |
CuSO4 |
电解质和水 |
生成新电解质 |
减小 |
氧化铜 |
3、电解有关计算的方法规律
有关电解的计算通常是求电解后某产物质量、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。解答此类题的方法有两种：一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解；二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒等式求解。以电子守恒较为简便，注意运用。
4、电化学基础知识的应用
（1） 析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以钢铁为例）：
不纯金属
水膜
A． 溶有O2，溶液呈弱酸性或中性——吸氧腐蚀
负极（Fe）：Fe – 2e- == Fe2+
正极（C）：2H2O + O2 + 4e- == 4OH-
B． 溶有CO2，溶液呈较强酸性——析氢腐蚀
负极（Fe）：Fe – 2e- == Fe2+
正极（C）：2H+ + 2e- == H2↑
吸附
形成微电池
（2） 金属的防护，主要有下面几种情况：
改变金属的内部结构，例如把Ni、Cr等加入普通钢里制成不锈钢；覆盖保护层，例如涂油层、油漆、搪瓷、熟料等，另外还有电镀耐腐蚀的金属（Zn、Sn、Cr、Ni等）；电化学保护法，多采用牺牲阳极保护法，如在船只的螺旋桨附近的船体上镶嵌活泼金属锌块，另外可采用与电源负极相连接的保护方法，例如大型水坝船闸的保护就是让铁闸门和电源负极相连。
（3） 电解原理的应用
氯碱工业（电解饱和食盐水）：2NaCl + 2H2O == 2NaOH + H2↑ + Cl2↑；活泼金属Na、Mg、Al的制取，例如，电解熔融的NaOH制金属Na，4NaOH == 4Na +2H2O + O2↑（其中Na为阴极区产物而 H2O和 O2则为阳极区产物）；金属的精炼，例如铜的精炼，以粗铜为阳极，精铜为阴极，含铜离子的溶液作电解质溶液；电镀,待镀金属制品作阴极，镀层金属作阳极，含有镀层金属离子的溶液作电镀液，阳极反应：M – ne- == Mn+（进入溶液），阴极反应Mn+ + ne- == M（在镀件上沉积）。
二、 熟悉常见例题，掌握做题技巧
作为高三复习，做必要量的题目是绝不可少的，但是教师需要给学生整理归类出常见的题型、典型例题和近几年的高考题，让学生复习能达到事半功倍的效果。研究这几年各省市的高考题，发现电化学考查的形式有：
（1）以最新的电池特别是燃料电池为背景考查原电池的相关知识；
（2）以电解原理的最新应用为背景考查电解池的相关知识；
（3）考查金属的防腐、电解精炼、电镀、电解饱和食盐水、电解冶炼金属等。着重考查电极反应的书写、电极的判断及反应类型的判断、电子的转移方向和数目计算、离子的转移方向和电解质溶液的PH的变化、反应现象等。
解决此类题目的一般方法和步骤：
（1）判断装置类型。是电解池还是原电池，必须判断清楚。
（2）确定电极类型（正负极或是阴阳极）；确定电解质溶液中的阴阳离子的移动方向。值得一提的是，若为电解池则需先看阳极材料，若为金属材料（除Pt/Au外），则电极本身失电子被氧化。
直流电源
a
b
c
d
（3）按放电顺序的强弱顺序写出电极反应及总反应方程式，解答相关问题。
【例1】右图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨
电极。则下列有关判断正确的是 （ ）
A． a为负极，b为正极
B． a为阳极，b为阴极
C． 电解过程中，d电极质量增加
D． 电解过程中，氯离子浓度不变
【解析】据电流方向判断a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极。
电解CuCl2溶液电极反应式为：阳极（c电极）2Cl- - 2e- == Cl2↑,
阴极（d电极）Cu2+ + 2e- == Cu ,故C正确。
【例2】将Mg片、Al片用导线连接，平行插入盛有NaOH溶液的烧杯中，形成原电池，写出电池工作时的电极反应及总反应。
【解析】原电池工作时，负极→失电子→发生氧化反应，正极→得电子→发生还原反应，即还原剂→作负极，氧化剂→作正极。Mg不与NaOH溶液反应，Al与NaOH溶液反应生成NaAlO2，即Al失电子，发生氧化反应，生成的Al3+与OH-溶液反应生成AlO2-，所以Al作负极，Mg作正极，电极反应为：
负 极：2Al + 8OH- - 6e- == 2AlO2- + 4H2O
正 极：6H+ + 6e- == 3H2↑
负极反应 + 正极反应 == 总反应
总反应：2Al + 2OH-+ 2H2O == 2AlO2- + 3H2↑
【例3】熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作为电解质，CO为阳极燃气，空气和CO2的混合气体为阴极助燃气，制得6500C以下工作的燃料电池，完成下列反应：
阴 极：
阳 极：2CO + 2CO32- - 4e- == 4CO2
总反应：
【解析】熔融盐作电解质和其他电解质一样作导电介质，此处阳极发生了氧化反应，即我们所讲的负极，故阴极相当于所讲的正极，正极桑O2得电子，配电荷守恒只能用CO32-,所以阴极：O2 + 2CO2 + 4e- == 2CO32- 总反应：2CO + O2 == 2CO2
【例4】图中A是一种无色液体，G是极易溶于水的碱性气体，Y是胃酸的主要成分，K是不溶于稀硝酸的白色沉淀，发应⑤是工业制X的主要反应之一。
A
C
D
E
F
B
G
A
H
I
A
J
X
K
电解
①
②
③
④
X
⑤
⑥
Y
⑦
试填空：（1）写出下列物质的化学式A ，E ，F ，Y 。
（2）反应⑤的化学方程式为 。
（3）1molB通过②得到1molF，B中F的质量分数为72%，则B的化学式为 。
【分析】该题涉及电解、合成氨工业、AgN3的推断和性质、元素及化合物中氮族元素内容等，综合性强，难度较大，是一道立意较好的推理能力题。该题切入点是G、Y两种物质性质和⑤的工业生产反应，G是极易溶于水的碱性气体应是NH3，反应⑤是工业制X的主要反应之一，则X为HNO3，反应⑤为4NH3 + 5O2 === 4NO + 6H2O,则C为O2，A为H2O，J为NO，Y是胃酸主要成分应是盐酸，K为不溶于稀HNO3的白色沉淀，则K为AgCl，I为AgNO3 ，H为NO2，E为N2，B为AgxNy（x、y为正整数），由108x/(108x+14y)*100%=72%，可得x/y=1/3，故B的化学式为AgN3。
本题答案：（1）A．H2O，E．N2，F．Ag，Y．HCl。
（2）4NH3 + 5O2 === 4NO + 6H2O
（3）AgN3
三、举一反三，拿下易混、易错题目。
1.不活泼电极可能作负极 Mg Al
(1)镁、铝作电极与NaOH溶液构成的原电池 。
Zn
C2
Cu
C1
A
B
CuSO4溶液
NaCl酚酞溶液
正 极：6 H2O + 6e— = 3H2↑ + 6OH— NaOH溶液
总反应：2Al + 2OH— + 2 H2O = 2AlO2— + 3H2↑
Cu Fe
负 极：Cu-2e- = Cu2+
正 极：NO3-+e-+2H+=NO2 ↑+H2O 浓HNO3
总反应：Cu+4H++2NO3-= Cu2+ +2NO2↑+2H2O
从上两例中我们可以看出原电池电极的确定还与电解质溶液有关，由于电解质溶液的不同可能使电极性质也不同。如上述装置改用酸性稀溶液做介质，则活性强的镁、铝分别做负极。
2.不能反应的两物质可以通过电解来实现。
一般认为反应Cu/H2SO4、Ag/HCl不反应。 但在电解池中可以进行。以Cu/Ag作阳极，其它电极作阴极电解稀硫酸\稀盐酸溶液。其电极反应为阳极：
Cu - 2e- = Cu2+ 或（Ag-e-=Ag+） 阴极：2H+ + 2e- = H2 ↑
值得一提的是，随着电解的进行 C(H+) 逐渐减小,C(Cu2+)或Ag+逐渐增大，电解的后阶段变为电镀。电极反应变为：
阳极：Cu - 2e- = Cu2+ （或Ag-e-=Ag+） 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu （或Ag++e-=Ag）
3.燃料电池（或固体燃料电池）牢固掌握书本上的氢氧燃料电池（浓KOH溶液做电解质溶液）的模型，弄清工作原理，在写电极方程式的时候一定要考虑电解质溶液的酸碱性。其他的燃料电池便可以此类推了。
四、学会总结和反思
通过以上实例分析，对电化学专题知识要把握以下内容：电极材料和电化学反应：判断电极是活性还是惰性，判断是电解还是原电池反应；电解质：判断熔融还是水溶液状态；书写：电池充电、放电时的反应，各类电池反应（如燃料电池）；中学涉及的电化学归类（如NaCl），电镀、电解精炼，析氢腐蚀、吸氧腐蚀反应类型，电解H2SO4、NaOH、Na2SO4、AgNO3、CuCl2、盐酸、CuSO4、AgNO3等水溶液。在教学过程中必要时可使用多媒体手段，比如像氯碱工业的工业流程；原电池、电解池、电镀池的对比等，这样可以使知识变得更生动有趣，加深学生的理解和记忆。
总之，在整个电化学教学过程中应重视学科双基的回归，认真抓好主干知识和核心内容的复习，分清主次，形成知识网络。在教学过程中要注重思维能力的培养，善于总结各种方法和技巧，控制难度，加强规范化教学和训练，这样学生学习起来也会慢慢的得心应手起来。