电化学

Electrochemistry

电子从易失电子的金属流向易得电子的金属时产生电流，这就是原电池的原理。用标准电极电位计算电动势，还原电位较大的一侧作还原极。电解靠外接电源强制进行非自发反应，法拉第定律可求析出质量。在这一页，你可以改变电动势，跟踪原电池中的电子流动，并与电解对比。

电子的转移产生电流

💡 类比:水车

①高处的水流向低处带动水车

②电化学中'电子'流动做功(电流)

③电子从易失电子的金属(Zn)流向易得电子的金属(Cu)

④这就是'电流' — 电池原理

⑤电池 = 原电池、电镀 = 电解

原电池(化学电池)

电动势 E° (V)1.1

🔍 追踪电池的工作原理!

①Zn电极:Zn → Zn²⁺ + 2e⁻(氧化,放出电子)

②电子经外电路流向Cu电极

③Cu电极:Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu(还原,得到电子)

④盐桥:离子迁移以保持电中性(否则电流停止)

⑤电子从氧化极(−)流向还原极(+)

标准电极电位

电动势计算

E°_cell = E°_还原极 − E°_氧化极

还原电位高的一侧为还原极(+)

主要标准还原电位

Chart标准还原电位 (25°C)

半反应	E° (V)
F₂ + 2e⁻ → 2F⁻	+2.87
Cu²⁺ + 2e⁻ → Cu	+0.34
2H⁺ + 2e⁻ → H₂ (SHE)	0.00
Zn²⁺ + 2e⁻ → Zn	-0.76
Li⁺ + e⁻ → Li	-3.04

💡 如何读电位表

①E°大 = 易被还原(易得电子)

②E°小 = 易被氧化(易失电子)

③Zn-Cu电池:E° = 0.34 − (−0.76) = 1.10V

④SHE(标准氢电极)为基准(E° = 0.00V)

电解

法拉第定律

m = MItnF

m:析出质量、M:摩尔质量、I:电流、t:时间、n:电子数、F:96500 C/mol

原电池 vs 电解

Chart两种装置的比较

项目	原电池	电解
能量转换	化学→电	电→化学
自发性	自发(E°>0)	非自发(需外电源)
氧化极	(−) 负极	(+) 正极
还原极	(+) 正极	(−) 负极
应用	电池、燃料电池	电镀、电解精炼

例题演练

例题 1

求 Zn-Cu 原电池的标准电动势 E°cell。（E°(Cu²⁺/Cu) = +0.34 V，E°(Zn²⁺/Zn) = −0.76 V）

E°cell = E°(正极) − E°(负极)。还原电位较大的 Cu 为正极（还原极）。

E°_cell = E°_还原极 − E°_氧化极

Cu 为还原极，Zn 为氧化极，代入。

E°_cell = 0.34 − (−0.76) = 1.10 V

▸ 1.10 V

还原电位较大者为还原极(+)。E°cell > 0 即自发反应 → 可作原电池。

例题 2

用 2 A 电流电解 CuSO₄ 溶液 5 分钟（300 秒），析出的 Cu 质量是多少？（Cu 摩尔质量 64，n = 2，F = 96500）

用法拉第定律 m = MIt/nF。先求电量 It = 2 × 300 = 600 C。

m = MItnF, It = 2 × 300 = 600 C

代入数值。

m = 64 × 6002 × 96500 ≈ 0.199 g

▸ 约 0.20 g

法拉第定律：析出质量与电量(It)成正比，与电子数 n 成反比。Cu²⁺ 的 n=2。

总结

核心公式

E°_cell = E°_还原极 − E°_氧化极

E°cell > 0:自发反应(原电池)

高考类型变式

关于原电池与电解，下列说法不正确的是？

①原电池将化学能转化为电能

②原电池中氧化极为(−)极

③电解是需要外电源的非自发反应

④电解中氧化极为(−)极

⑤两者都在氧化极发生氧化、还原极发生还原

▸ ④ 电解中氧化极为(−)极

电解中连接外电源(+)端的电极为氧化极 = (+)极。

电解的氧化极为(+)极，故④不正确（原电池氧化极为(−)极）。

🎯 考试重点

①E°cell = E°还原极 − E°氧化极 — 还原电位大者为(+)极

②原电池:自发反应、氧化极(−)、还原极(+)

③电解:非自发反应、氧化极(+)、还原极(−) ← 注意符号!

④法拉第定律:m = MIt/nF(析出质量)

⑤氧化 = 失去电子(OIL)、还原 = 得到电子(RIG)