高中化学 · 化学反应与热能、电能：从盖斯定律到电解池

电

化学反应与热能、电能：从盖斯定律到电解池

Thermo & Electrochemistry · 能量的两种搬法

必修一学过放热吸热的定性认识，选必一定量它：用热化学方程式写 ΔH，用盖斯定律绕路算反应热。再把化学能与电能互相互换——原电池让人身上有了电（电池），电解池让反着的反应也能发生（电镀、氯碱）。

①

热化学

ΔH 与盖斯定律

②

原电池

化学能→电能

③

电解池

电能→化学能

④

金属腐蚀

原电池原理防护

开场场景：把锌片和铜片用导线连起来插进稀硫酸，电流计指针偏转——化学老师没接电源，电流自己来了。这就是原电池：氧化还原反应被强制走上两条路，电子被迫走导线，就成了电。

卡必背方程式 / 概念

热化学方程式：标明聚集状态 (s/l/g/aq) 和 ΔH；ΔH<0 放热、ΔH>0 吸热，单位 kJ/mol

盖斯定律：反应热只与始态终态有关，与路径无关；方程式相加减，ΔH 也相加减

原电池：负极失电子氧化（较活泼金属），正极得电子还原；电子经外电路负极→正极

铜锌原电池：负极 Zn−2e⁻=Zn²⁺；正极 2H⁺+2e⁻=H₂↑（或 Cu²⁺+2e⁻=Cu）

常见电池：干电池（Zn-C）、蓄电池（铅酸）、锂电池（可充放电）

电解池：外接电源，阳极接正极失电子氧化，阴极接负极得电子还原

电解饱和食盐水（氯碱工业）：2NaCl+2H₂O --电解--> 2NaOH+H₂↑+Cl₂↑

金属腐蚀：化学腐蚀 vs 电化学腐蚀（钢铁吸氧腐蚀为主）；防护：涂漆、牺牲阳极（锌块）、外加电流

口诀：原电池负氧正还；电解池阳氧阴还；盖斯定律绕路算。

义是什么

原电池为什么能发电：把氧化还原反应拆成两个半反应，负极 Zn 失电子，电子只能经外电路跑到正极给 H⁺。两个电极必须用导线相连、插入电解质溶液形成闭合回路，否则只是普通化学反应不发电。

电解池是被迫的反应：外接电源把电子强行抽给阴极，又从阳极抽走电子，让本来不能发生的反应（如 NaCl 溶液分解）发生。电镀时待镀件作阴极、镀层金属作阳极、含镀层金属离子的溶液作电解液。

路怎么学 / 怎么想

判断电极套路：原电池——较活泼金属是负极；电解池——看电源正负极，接正极是阳极。阳极放电顺序：活性电极（金属）>S²⁻>I⁻>Br⁻>Cl⁻>OH⁻；阴极：Ag⁺>Cu²⁺>H⁺>...>Na⁺。

钢铁吸氧腐蚀：水膜溶 O₂ 时，负极 Fe−2e⁻=Fe²⁺，正极 O₂+2H₂O+4e⁻=4OH⁻，Fe²⁺+2OH⁻=Fe(OH)₂，再氧化成 Fe(OH)₃ 脱水得铁锈。牺牲阳极法：船底嵌锌块，锌比铁活泼先腐蚀，铁被保护。

典型例题：三道

例1：已知 C(s)+O₂(g)=CO₂(g) ΔH₁=−393.5；CO(g)+½O₂(g)=CO₂(g) ΔH₂=−283.0。求 C(s)+½O₂(g)=CO(g) 的 ΔH。

审题：盖斯定律。

两式相减：ΔH=ΔH₁−ΔH₂=−393.5−(−283.0)=−110.5 kJ/mol。

例2：铜锌原电池工作时，下列叙述正确的是？A 铜是负极 B 正极反应 Zn−2e⁻=Zn²⁺ C 电子从锌经导线流向铜 D 铜片逐渐溶解

审题：原电池。

选 C。Zn 比 Cu 活泼，Zn 是负极失电子溶解；Cu 是正极，H⁺（或 Cu²⁺）在上面得电子。

例3：电解精炼铜，粗铜和纯铜各作什么极？

审题：电解应用。

粗铜作阳极（不断溶解），纯铜作阴极（Cu²⁺ 在上面析出），电解质 CuSO₄ 溶液。金银等贵金属掉阳极泥里回收。

用途与案例

生活：锂电池

手机电池靠 Li⁺ 在正负极间嵌入脱出，能量密度高、可充电。

工业：氯碱工业

电解饱和食盐水同时得到 NaOH、Cl₂、H₂，是基础化工三产品。

展往哪儿长

必修衔接：必修学过化学能与热能的定性；选必一定量 ΔH、定量电化学。

大学：电极电势 E°、能斯特方程、燃料电池、电解的法拉第定律。

防坑警示

原电池与电解池电极判断混淆：原电池负氧正还，电解池阳氧阴还——氧化永远发生在阳极（原电池叫负极，电解池叫阳极）。另外电镀时电解液浓度基本不变（阳极溶多少阴极析多少），但电解精炼铜时 Cu²⁺ 浓度会略下降（粗铜里比铜活泼的杂质先放电）。