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高中化学特例8,电化学特例
高中化学特例8,电化学特例同学们，今天咱们讲下一个方向——电化学特例。电化学这块，规律性很强，但特例也不少。你光背“活泼金属作负极”，一遇到铝在浓硝酸里、镁铝在氢氧化钠里，就全乱了。咱们分几块说，你拿本子跟着记。 一、电极判断特例 原电池里，一般活泼金属作负极，但这不是铁律。 镁铝氢氧化钠溶液原电池：镁比铝活泼，但镁不与NaOH反应，铝能反应，所以铝作负极，镁作正极。 铝铜浓硝酸原电池：铝在浓硝酸中钝化，铜与浓硝酸反应，所以铜作负极，铝作正极。 铁铜浓硝酸原电池：铁钝化，铜反应，铜作负极，铁作正极。 燃料电池：通燃料的一极是负极，通氧化剂的一极是正极，跟电极材料活泼不活泼没关系。 铅蓄电池放电时：Pb作负极，PbO2作正极。 锂离子电池放电时：锂脱出的一极是负极，嵌入的一极是正极。 电解池里，阳极接电源正极，阴极接电源负极。活性电极作阳极时，电极本身放电；惰性电极作阳极时，溶液中的阴离子放电。阴极不管什么材料，一般阳离子放电，电极不参与反应。 二、离子放电顺序特例 阴极，阳离子得电子。一般顺序： Ag⁺ > Fe³⁺ > Cu²⁺ > H⁺ > Fe²⁺ > Zn²⁺ > H⁺（水） > Al³⁺ > Mg²⁺ > Na⁺ > Ca²⁺ > K⁺ 注意，Fe³⁺先得电子变成Fe²⁺，然后Fe²⁺再得电子变成Fe。电解CuSO₄溶液，阴极先析出Cu，然后H⁺放电生成H₂。 阳极，阴离子失电子。一般顺序： S²⁻ > I⁻ > Br⁻ > Cl⁻ > OH⁻ > 含氧酸根 > F⁻ 但如果阳极是活性电极，比如Cu、Ag、Zn，电极本身失电子，溶液中的阴离子不放电。 电解CuCl₂溶液，用铜作阳极，阳极铜溶解，阴极析出铜，相当于电镀。 用石墨作阳极，阳极氯离子放电生成Cl₂。 电解水溶液时，若阳极是惰性电极，OH⁻放电生成O₂；若阳极是活性电极，电极溶解。 电解熔融盐时，没有水，离子直接放电。 三、原电池特例 浓差电池：两个相同电极插入不同浓度的同种电解质溶液中，形成浓差电池。比如两个Ag电极分别插入浓AgNO₃和稀AgNO₃溶液，用盐桥连接，浓溶液中的Ag⁺得电子，稀溶液中的Ag失电子。浓度大的作正极，浓度小的作负极。 燃料电池：酸性条件下，H₂作燃料，负极：H₂ - 2e⁻ = 2H⁺；正极：O₂ + 4H⁺ + 4e⁻ = 2H₂O。 碱性条件下，负极：H₂ + 2OH⁻ - 2e⁻ = 2H₂O；正极：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ = 4OH⁻。 介质不同，电极反应完全不同，这是高频考点。 铅蓄电池：放电时，Pb作负极，PbO₂作正极，电解质是稀硫酸。 总反应：Pb + PbO₂ + 2H₂SO₄ ⇌ 2PbSO₄ + 2H₂O。 充电时，Pb接电源负极作阴极，PbO₂接电源正极作阳极。 注意，放电时正极PbO₂变成PbSO₄，负极Pb变成PbSO₄。 锂离子电池：充电时锂离子从正极脱出，嵌入负极；放电时相反。 注意，“锂离子电池”不是锂金属电池，负极是石墨，不是锂单质。 四、电解池特例 电解水：阴极产生H₂，阳极产生O₂，体积比2:1。 电解饱和食盐水：阴极H₂，阳极Cl₂，体积比1:1，溶液变碱，生成NaOH。 电解熔融氧化铝：冰晶石作助熔剂，阳极石墨，阴极石墨。阳极产生O₂，阴极产生Al。阳极石墨会被O₂氧化生成CO₂，需要定期更换。 电解熔融氯化钠：阳极产生Cl₂，阴极产生Na。 电解氯化钠水溶液：阳极Cl₂，阴极H₂，溶液变碱，生成NaOH。 电解硫酸铜溶液：阴极Cu，阳极O₂，溶液变酸，生成H₂SO₄。 电解盐酸：阴极H₂，阳极Cl₂，相当于电解HCl。 电解NaOH溶液：实质电解水，阴极H₂，阳极O₂，NaOH浓度增大。 电解H₂SO₄溶液：实质电解水，阴极H₂，阳极O₂，H₂SO₄浓度增大。 电解Na₂SO₄溶液：实质电解水，阴极H₂，阳极O₂，Na₂SO₄浓度增大。 电解精炼铜：粗铜作阳极，纯铜作阴极，CuSO₄溶液作电解质。 阳极粗铜溶解，其中比铜活泼的金属（Zn、Fe、Ni）也溶解，但不如铜活泼的金属（Ag、Au、Pt）形成阳极泥。 阴极只有Cu²⁺放电析出纯铜。电解质溶液中Cu²⁺浓度基本不变。 电镀：镀层金属作阳极，待镀金属作阴极，含镀层金属离子的溶液作电镀液。 电镀液浓度基本不变。 五、金属腐蚀与防护特例 钢铁吸氧腐蚀：中性或弱酸性条件下，负极Fe失电子，正极O₂得电子。 总反应：2Fe + O₂ + 2H₂O = 2Fe(OH)₂，进一步氧化成Fe(OH)₃，脱水成铁锈Fe₂O₃·xH₂O。 析氢腐蚀：酸性较强条件下，正极H⁺得电子生成H₂。 牺牲阳极法：用锌或镁连接钢铁，锌镁作负极被腐蚀，钢铁作正极被保护。比如船体上焊锌块。 外加电流法：钢铁接电源负极，惰性电极接正极，钢铁作阴极被保护。 镀锡铁（马口铁）：锡层破损后，铁作负极，锡作正极，铁腐蚀更快。 镀锌铁（白铁皮）：锌层破损后，锌作负极，铁作正极，铁被保护。 不锈钢：加入Cr、Ni等，改变金属内部结构，耐腐蚀。 六、电化学计算特例 电子守恒：串联电路中，各电极转移电子数相等。计算时先算一个电极的电子转移，再算其他。 电量公式：Q = It，n(e⁻) = Q/F，F = 96500 C/mol。 气体体积：标准状况下，1 mol e⁻ 对应 H₂ 0.5 mol（11.2 L），O₂ 0.25 mol（5.6 L），Cl₂ 0.5 mol（11.2 L）。 注意，电解过程中，若阳极是活性电极，电极质量减少；阴极质量增加。 若阳极是惰性电极，阳极质量不变，阴极质量增加。 电解后溶液pH变化： 电解水型：Na₂SO₄溶液pH不变，H₂SO₄溶液pH减小，NaOH溶液pH增大。 电解电解质型：HCl溶液pH增大，CuCl₂溶液pH增大（浓度减小，酸性减弱）。 电解CuSO₄溶液：生成H₂SO₄，pH减小。 电解NaCl溶液：生成NaOH，pH增大。 电解后溶液恢复： 电解CuCl₂溶液，加CuCl₂固体恢复。 电解CuSO₄溶液，加CuO或CuCO₃恢复。 电解NaCl溶液，加HCl气体恢复。 电解水型，加水恢复。 七、特殊电池 浓差电池：如上。 燃料电池：如上。 锌锰干电池：负极Zn，正极石墨，电解质NH₄Cl和MnO₂。 总反应：Zn + 2MnO₂ + 2NH₄Cl = ZnCl₂ + Mn₂O₃ + 2NH₃ + H₂O。 纽扣电池：Zn-HgO，Zn-Ag₂O。 锂离子电池：正极LiCoO₂，负极石墨，电解质含锂盐。 太阳能电池：不是原电池，是光电转换。 生物电池：酶作催化剂。 八、电化学易错点 原电池中，电子从负极经外电路流向正极，电流相反。 溶液中阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。 电解池中，电子从电源负极流向阴极，从阳极流回电源正极。 溶液中阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。 盐桥作用：连接内电路，平衡电荷，减少液接电位。 电极反应式书写：注意介质酸碱性，酸性用H⁺，碱性用OH⁻，中性用H₂O。 燃料电池电极反应：先写总反应，再写正极，负极=总-正极。 电解池电极反应：先判断阳极，再判断阴极，注意放电顺序。 电镀和精炼铜的区别：电镀液含镀层金属离子，精炼铜电解质含CuSO₄，阳极粗铜，阴极纯铜。 同学们，电化学特例，核心就一句话：别死记活泼性，要看谁跟电解质反应。原电池看自发反应，电解池看放电顺序。你把这些整理成一张表，左边写装置，右边写电极反应，中间写总反应。考前翻一遍，电化学题就不慌了。 好了，这个方向就讲到这儿。下一个方向咱们讲有机化学特例。