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（7）化學反應與電能—高考化學一輪復習大單元知識清單
一、原電池及其工作原理
1.原電池的概念和本質：把化學能轉化為電能的裝置，其反應本質是發(fā)生了氧化還原反應。
2.構成條件
①有兩個活潑性不同的電極。
②將電極插入電解質溶液中并形成閉合回路 。
③能自發(fā)進行的氧化還原反應。
注意：構成條件可概括為“兩極—液—線—反應”。
3.工作原理
①以銅鋅原電池為例構建原電池的認知模型
②圖解原電池工作原理
電極名稱 負極 正極
電極材料 Zn Cu
電極反應 Zn－2e－===Zn2＋ Cu2＋＋2e－===Cu
反應類型 氧化反應 還原反應
電子流向 由負極沿導線流向正極
電流方向 由正極沿導線流向負極
離子移向 (內電路) 陰離子向負極移動，陽離子向正極移動；鹽橋含飽和KCl溶液，K＋移向正極，Cl－移向負極
鹽橋的作用 ①連接內電路形成閉合回路。 ②平衡電荷，使電池能持續(xù)提供電流。
二、三類常見的化學電源
1.一次電池
堿性鋅錳干電池
負極材料： Zn ，電極反應式：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正極材料： MnO2 ，電極反應式：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－。
總反應：Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn(OH)2。
2.二次電池（可充電電池）
鉛蓄電池是最常見的二次電池，總反應為
Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq) 2PbSO4(s)＋2H2O(l)
3.燃料電池
①氫氧燃料電池是目前最成熟的燃料電池，可分為酸性和堿性兩種。
負極反應式 正極反應式
酸性 2H2－4e－===4H＋ O2＋4H＋＋4e－===2H2O
堿性 2H2＋4OH－－4e－===4H2O O2＋2H2O＋4e－===4OH－
熔融的金屬氧化物作介質傳導O2- H2－2e-+O2-===H2O O2+4e-===2O2-
碳酸鹽作介質 H2－2e-+C===CO2+H2O O2+4e-+2CO2===2C
②甲烷—氧氣燃料電池（只寫出負極反應式）
a.CH4 -8e-+10OH- = C+7H2O (堿性介質);
b.CH4 -8e-+2H2O = CO2+8H+ (酸性介質);
c.CH4 -8e-+4C = 5CO2+2H2O (碳酸鹽作介質);
d.CH4 -8e-+4O2- = CO2+2H2O (熔融的金屬氧化物作介質高溫下能傳導O2-)。
三、電解池及電解原理
1.電解池
①概念：電解池是將電能轉化為化學能的裝置。
②電解池構成的條件：有外接電源；有與電解質溶液或熔融電解質相接觸的兩個電極；
形成閉合回路。
2.電解原理示意圖
3.電解池的陰極、陽極的判斷方法
4.電解產物的判斷方法
5.惰性電極電解電解質溶液的規(guī)律
類型 實例 電解質 特點 電極反應特點 電解質 濃度 pH值 電解質溶液復 原方法
陰極 陽極
電解 水型 NaOH 可溶性 強堿 4H＋＋4e－=2H2↑ 4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 增大 增大 加水
H2SO4 含氧酸 增大 減小 加水
Na2SO4 活潑金屬含氧酸鹽 增大 不變 加水
電解 電解 質型 HCl 無氧酸 2H＋＋2e－=H2↑ 2Cl－－2e－=Cl2↑ 減小 增大 通氯化氫
CuCl2 不活潑 金屬無 氧酸鹽 Cu2＋＋2e－=Cu 減小 增大 加氯化銅
放H2 生堿 型 NaCl 活潑金 屬無氧 酸鹽 2H＋＋2e－=H2↑ 生成新 電解質 增大 通氯化氫
放O2 生酸 型 CuSO4 不活潑 金屬含 氧酸鹽 Cu2＋＋2e－=Cu 4OH－－4e－=2H2O＋O2↑ 生成新 電解質 減小 加氧化銅
四、電解原理的應用
1.電解飽和食鹽水
【氯堿工業(yè)的生產過程】
【注意】交換膜的分類及應用
2.電鍍
(1)電鍍是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)電鍍
陽極：鍍層金屬，電極本身發(fā)生氧化反應
陰極：待鍍金屬制品
電鍍溶液：含有鍍層金屬離子的溶液
3.電解精煉銅
(1)粗銅作陽極，主要的電極反應為Cu－2e－ = Cu2＋；粗銅作陰極，電極反應為Cu2＋＋2e－ = Cu；電解質溶液為CuSO4溶液。
(2)活潑性較強的鐵、鋅等以離子形式進入溶液，活潑性較差的Ag、Au形成陽極泥。
【注意】電鍍銅與精煉銅的比較
電鍍銅 精煉銅
能量轉變 電能轉化為化學能 電能轉化為化學能
陽極材料 純銅 粗銅(含鋅、銀、金等雜質)
陰極材料 鍍件 純銅
陽極反應 Cu－2e－=Cu2＋ Zn－2e－=Zn2＋ Cu－2e－=Cu2＋等
陰極反應 Cu2＋＋2e－=Cu Cu2＋＋2e－=Cu
電解質溶液及其變化 硫酸銅溶液保持不變 反應后硫酸銅溶液中混有Zn2＋等，Cu2＋濃度減小
4.電冶金
利用電解熔融鹽的方法來冶煉活潑金屬Na、Ca、Mg、Al等。
①冶煉鈉
2NaCl(熔融)2Na＋Cl2↑
電極反應——陽極：；陰極：。
②冶煉鋁
2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑
電極反應——陽極：；陰極：。
③冶煉Mg、Ca與鈉相似都是電解氯化物，因AlCl3是共價化合物，故電解Al2O3制Al。
五、金屬的腐蝕與防護
1.金屬腐蝕的本質：金屬原子失去電子變成陽離子而損耗。
2.金屬腐蝕的類型
①化學腐蝕和電化學腐蝕
類型 化學腐蝕 電化學腐蝕
條件 金屬與接觸到的干燥氣體或非電解質液體直接反應 不純金屬接觸到電解質溶液發(fā)生原電池反應
本質 M－ne－===Mn＋
現象 金屬被腐蝕 較活潑金屬被腐蝕
區(qū)別 無電流產生 有電流產生
聯(lián)系 兩者往往同時發(fā)生，_電化學_腐蝕更普遍
②析氫腐蝕和吸氧腐蝕
3.金屬的防護
①電化學防護
a.犧牲陽極的陰極保護法——原電池原理
負極：比被保護金屬活潑的金屬；正極：被保護的金屬設備。
b.外加電流的陰極保護法——電解原理
陰極：被保護的金屬設備；陽極：惰性金屬。
②改變金屬的內部結構，如制成合金、不銹鋼等。
③加防護層，如在金屬表面噴油漆、涂油脂、電鍍、噴鍍或表面鈍化等方法。

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