电化学反应

引入

电化学反应要解决的问题是：化学反应和电流之间为什么能相互转化？

电池能放电，是因为自发的氧化还原反应把化学能转化成电能。电解能发生，是因为外加电流强行推动不容易自发发生的反应。

所以电化学反应的核心不是“有电线”或“有电极”，而是电子转移被安排成了有方向的电流。

定义

电化学反应是指在电极和电解质界面上发生、伴随电子转移，并实现化学能和电能相互转化的化学反应。

电化学反应主要有两类：

类型	能量转化	典型装置	例子
原电池反应	化学能转化为电能	原电池	锌铜原电池
电解反应	电能转化为化学能	电解池	电解水、电解氯化铜溶液

这两类反应方向不同，但本质都离不开氧化还原。

原电池利用自发的氧化还原反应产生电流。

以锌铜原电池为例：

Zn + Cu X^{2 +} = Zn X^{2 +} + Cu

可以拆成两个电极反应：

Zn Zn X^{2 +} + 2 e X^{-}

Cu X^{2 +} + 2 e X^{-} Cu

锌失电子，是负极；铜离子得电子，在正极被还原。电子通过外电路移动，就形成了电流。

电解池用外加电源推动氧化还原反应。

例如电解水：

2 H X_{2} O 2 H X_{2} ↑ + O X_{2} ↑ (通电)

这个反应在普通条件下不会自动明显进行，需要外加电能。电能被转化为氢气和氧气中的化学能。

电化学最容易混乱的是正负极、阴阳极和氧化还原的对应关系。

体系	发生氧化的电极	发生还原的电极	记忆重点
原电池	负极	正极	自发反应放电
电解池	阳极	阴极	外电源强迫反应

更稳定的记法是：氧化总在阳极，还原总在阴极。

但原电池中负极是阳极，正极是阴极；电解池中阳极接电源正极，阴极接电源负极。不要把“正负极”和“阴阳极”混成一套固定对应。

电化学反应一定涉及电子转移，所以它属于氧化还原反应。

区别在于：普通氧化还原反应可以让电子在反应物之间直接转移，而电化学反应把氧化和还原分开到两个电极上，让电子通过外电路移动。

这就是电化学反应能够产生电流或被电流推动的原因。

电化学反应继续往下，会引出原电池、电解池、电极反应式、金属腐蚀、电镀和电池设计。

学习时最实用的线索是：先找氧化和还原，再判断电子从哪里出来、流向哪里。