讲义01 电化学知识点归纳-2021年高考化学二轮专题精品讲义【电化学专题】

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讲义 01 电化学知识点归纳

一、原电池的基本概念、反应本质和工作原理

1、原电池的定义：原电池是把化学能转化为电能的装置，其反应本质是氧化还原反应

2、组成原电池的条件

(1)两个活泼性不同的电极：

① 其中一个相对较活泼，另一个相对较不活泼，如：金属与金属、金属与非金属、非金属与非金属

② 燃料电池中两极可同选石墨或铂

(2)电解质溶液 (溶液或者熔融)

(3)电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 (两个半电池要用盐桥连接)

(4)有自发进行的氧化还原反应

3、原电池的工作原理：如图是两种锌铜原电池示意图

(1)反应原理：负极(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋== (氧化反应)

正极(Cu)：Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应)

总反应：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

(2)原电池中的三个方向

①电子流动方向：负极——经导线——正极

②电流流动方向：正极——经导线——负极

③离子迁移方向：阴离子移向负极，阳离子移向正极

(3)两个装置的比较：装置Ⅰ中 Zn 在CuSO4溶液中直接接触 Cu2＋，会有一部分 Zn 与Cu2＋直接反应，该装置中既有化学能和电能

的转化，又有一部分化学能转化成了热能，装置的温度会升高，易造成能量损耗；装置Ⅱ中 Zn 和CuSO4溶液分别在两个池中，

Zn 与Cu2＋不直接接触，不存在 Zn 与Cu2＋直接反应的过程，所以仅是化学能转化成了电能，能避免能量损耗，且电流稳定，

持续时间长。II装置的原电池效率比甲装置的电池效率高，I装置电流在短时间内就会衰减

(4)盐桥的成分及作用

①成分：盐桥通常是装有饱和 KCl 或者 NH4NO3琼脂溶胶的 U形管，溶液不致流出来，但离子则可以在其中自由移动

②作用：①连接内电路，形成闭合回路；②平衡电荷，使原电池不断产生电流

5、原电池中正负极的判断方法 (三种方法最可靠)

(1)根据电极反应或总反应方程式来判断

作还原剂、失电子、化合价升高、发生氧化反应的电极是负极

作氧化剂、得电子、化合价降低、发生还原反应的电极是正极

(2)根据外电路中电子流向或电流方向来判断

电子流出或电流流入的一极负极；电子流入或电流流出的一极正极

(3)根据内电路(电解质溶液中)中离子的迁移方向来判断

阳离子向正极移动；阴离子向负极移动

6、原电池原理的“五”个基本应用

(1)加快氧化还原反应的速率：一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率加快。如：在 Zn 与稀 H2SO4反应时，

加入少量 CuSO4溶液能使产生 H2的反应速率加快，因为锌、铜(是锌与 CuSO4反应产生的)与稀硫酸构成了原电池

(2)设计制作化学电源：从理论上讲，任何自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池，还原剂在负极上发生氧化反应，失去的

电子通过导线转移到正极上，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应，从而形成闭合回路，外电路中则有电流产生

(3)比较金属活动性的强弱

① 方法：一般情况下，负极的金属活动性比正极的金属活动性强。

② 常见规律：电极质量较少，作负极较活泼，有气体生成、电极质量不断增加或不变作正极，较不活泼

(4)制造化学电源：如各种干电池、蓄电池、燃料电池

(5)用于金属的防护：使被保护的金属制品作原电池正极而得到保护。例如：要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线

将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极

7、化学电源(化学电池是将化学能转化为电能的装置)

(1)一次电池：一次电池的特点是活性物质(发生氧化还原反应的物质)消耗一定程度后，就不能再重复使用。其电解质溶液是

糊状物或制成胶状，不流动，也叫干电池。干电池是用锌制圆筒形外壳作负极，位于中央的顶盖有铜的石墨作正极，在石墨

周围填充 NH4Cl 和淀粉糊作电解质，还填有 MnO2和炭黑。Zn 参与负极反应，NH4+和MnO2参与正极反应。如：普通锌锰

电池、碱性锌锰电池、锌银电池等

(2)二次电池：可多次充电、放电的电池，如铅蓄电池、镉镍电池、锂离子电池等蓄电池等。铅蓄电池可放电亦可充电，具双重功

能。它是用橡胶或微孔塑料制成的长方形外壳，正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极板是海绵状金属 Pb，两极均浸在一定浓

度的硫酸溶液中，两极间用橡胶或微孔塑料隔开。如：铅蓄电池反应方程式如下式：

Pb (s)+ PbO2(s) +2H2SO4(aq) 2PbSO4(s) +2H2O(l)

负极： Pb-2e-+SO42-=PbSO4

正极： PbO2+4H++2e-+SO42-=PbSO4+2H2O

(3)燃料电池：燃料电池是一种持续地将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。它与一般的化学电源不同，一般

化学电池的活性物质储存在电池内部，故而限制了电池的容量，而燃料电池的电极本身不包括活性物质，只是一个催化转化

元件。工作时燃料和氧化剂连续地由外部供给，在电极上不断地进行反应，生成物不断地被排除，于是电池就连续不断地提

供电能。常见的燃料电池有：氢氧燃料电池，甲烷燃料电池

8、废旧电池中含有汞、镉、铬、铅等大量的重金属和酸碱等有害物质，随处丢弃会给土壤、水源等造成严重的污染

二、电极反应的书写技巧

1、书写规则：

沿导线

① 得失电子守恒：

② 电荷守恒：电极反应左、右两边的正电荷和负电荷数相等

③ 原子守恒(质量守恒)：电极反应两边同种原子的原子个数相等

常见规律：若为酸性介质，先补 H+，另一边补 H2O；若为碱性介质，先补 OH—，另一边补 H2O

2、常见燃料电池的电极反应书写

(1)氢氧燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

②碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

(2)甲烷燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

②碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极：；正极：

总反应：

④固体电解质(高温下能传导O2－)：　负极：；正极：

总反应：

(3)甲醇燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

②碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极：；正极：

总反应：

④固体电解质(高温下能传导O2－)：　负极：；正极：

总反应：

(4)乙烷燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

②碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极：；正极：

总反应：

④固体电解质(高温下能传导O2－)：　负极：；正极：

总反应：

(5)丙烷燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

②碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极：；正极：

总反应：

④固体电解质(高温下能传导O2－)：负极：；正极：

总反应：

(6)乙醇(二甲醚)燃料电池

① 酸性介质(如H2SO4)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

②碱性介质(如KOH)，电极反应：负极：；正极：

总反应：

③熔融碳酸盐(如熔融 K2CO3)环境下：负极：；正极：

总反应：

④固体电解质(高温下能传导O2－)：　负极：；正极：

三、电解和电解池

1、电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。在此过程中，电能转化为化学能

2、电解池：把电能转化为化学能的装置，叫做电解池，也叫电解槽

3、电解池的构成条件：(1)有与电源相连的两个电极 (2)两个电极插入电解质溶液(或熔融盐)中 (3)形成闭合回路

4、电极名称及电极反应式：以用惰性电极电解 CuCl2溶液为例

5、电解池中电子、电流和离子的移动方向

(1)电子：负极→阴极，阳极→正极

(2)电流：正极→阳极，阴极→负极

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