高中化學(xué)《電化學(xué)》教學(xué)設(shè)計(jì)

第一節(jié)原電池

一、教學(xué)目標(biāo)

進(jìn)進(jìn)一步了解原電池的工作原理，能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式。

二、教學(xué)重點(diǎn)

認(rèn)識(shí)原電池概念、原理、組成及應(yīng)用。

三、教學(xué)難點(diǎn)

原電池的工作原理，引導(dǎo)學(xué)生從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)。

四、教學(xué)過(guò)程

【引入】

播放相關(guān)錄像，幫助學(xué)生形成感性認(rèn)識(shí)。

【板書】第一節(jié)原電池

一、原電池實(shí)驗(yàn)探究

講：銅片、鋅片、硫酸都是同學(xué)們很熟悉的物質(zhì)，利用這三種物質(zhì)我們?cè)佻F(xiàn)了1799年

意大利物理學(xué)家一一伏打留給我們的歷史閃光點(diǎn)！

【實(shí)驗(yàn)探究】（銅鋅原電池）

實(shí)驗(yàn)步驟現(xiàn)象

1、鋅片插入稀硫酸

2、銅片插入稀硫酸

3、鋅片和銅片上端連接在一起插入稀

硫酸

【問(wèn)題探究】

1、鋅片和銅片分別插入稀硫酸中有什么現(xiàn)象發(fā)生？

2、鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，現(xiàn)象又怎樣？為什么？

3、鋅片的質(zhì)量有無(wú)變化？溶液中con如何變化？

4、鋅片和銅片上變化的反應(yīng)式怎樣書寫？

5、電子流動(dòng)的方向如何？

二、原電池的構(gòu)成條件

1、兩個(gè)電極

2、電解質(zhì)溶液

3、形成閉合回路（導(dǎo)線連接或直接接觸且電極插入電解質(zhì)溶液

4、自發(fā)的氧化還原反應(yīng)

思考：如何根據(jù)氧化還原反應(yīng)原理來(lái)設(shè)計(jì)原電池呢？

請(qǐng)將氧化還原反應(yīng)Zn+Cu*=Cu+Zn*設(shè)計(jì)成電池：

C11SO4溶液

硫酸銅硫酸銅

ZnSC>4CuS。.

此電池的優(yōu)點(diǎn)：能產(chǎn)生持續(xù)、穩(wěn)定的電流。

其中，用到了鹽橋

什么是鹽橋？

鹽橋中裝有飽和的KC1溶液和瓊脂制成的膠凍，膠凍的作用是防止管中溶液流出。

鹽橋的作用是什么？

可使由它連接的兩溶液保持電中性，否則鋅鹽溶液會(huì)由于鋅溶解成為Zn2+而帶上

正電，銅鹽溶液會(huì)由于銅的析出減少了Cu2+而帶上了負(fù)電。

鹽橋保障了電子通過(guò)外電路從鋅到銅的不斷轉(zhuǎn)移，使鋅的溶解和銅的析出過(guò)程得以

繼續(xù)進(jìn)行。

導(dǎo)線的作用是傳遞電子，溝通外電路。而鹽橋的作用則是溝通內(nèi)電路。

三、原電池的工作原理：

正極反應(yīng)：得到電子（還原反應(yīng)）

負(fù)極反應(yīng)：失去電子（氧化反應(yīng)）

總反應(yīng)：正極反應(yīng)+負(fù)極反應(yīng)

四、原電池中的幾個(gè)判斷

1.正極負(fù)極的判斷：

正極：活潑的一極負(fù)極：不活潑的一極

思考：這方法一定正確嗎？

2.電流方向與電子流向的判斷

電流方向：正一負(fù)電子流向：負(fù)一正

電解質(zhì)溶液中離子運(yùn)動(dòng)方向的判斷

陽(yáng)離子:向正極區(qū)移動(dòng)陰離子:向負(fù)極區(qū)移動(dòng)

練習(xí)：下列哪些裝置能構(gòu)成原電池？

稀硫酸

CuSC4溶液

AD

Cu

<

稀硫酸、解破賴/

H

G

第二節(jié)化學(xué)電源

--教學(xué)重點(diǎn)：一次電池、二次電池和燃料電池的反應(yīng)原理、性能及其應(yīng)用。

二.教學(xué)難點(diǎn)：化學(xué)電池的反應(yīng)原理。

三.相關(guān)考題和練習(xí)

例1.（2000年全國(guó)高考理綜題）熔融鹽燃料電池具有高的發(fā)電效率，因而受到重視，

可用Li￡03和Na2c。3的熔融鹽混合物作電解質(zhì)，C0為陽(yáng)極燃?xì)?，空氣與COz的混合氣體為

陰極助燃?xì)?，制得?50℃下工作的燃料電池，完成有關(guān)的電池反應(yīng)式：

陽(yáng)極反應(yīng)式：2C0+2c（V--4e==4coz

陰極反應(yīng)式：,

電池總反應(yīng)式：o

例2.（1999年全國(guó)高考化學(xué)題）氫鎮(zhèn)電池是近年開發(fā)出來(lái)的可充電電池，它可以取代

會(huì)產(chǎn)生污染的銅銀電池。氫銀電池的總反應(yīng)式是：

（l/2）H+Ni0（0H）.放電.Ni（0H）

2充電2

根據(jù)此反應(yīng)式判斷下列敘述中正確的是（）

A.電池放電時(shí)，電池負(fù)極周圍溶液的pH不斷增大B.電池放電時(shí)，銀元素被氧化

C.電池充電時(shí)，氫元素被還原D.電池放電時(shí)，上是負(fù)極

例3.有人設(shè)計(jì)出利用CH4和0z的反應(yīng)，用鈉電極在K0H溶液中構(gòu)成原電池。電池的總反應(yīng)

類似于CHq在02中燃燒，則下列說(shuō)法正確的是（）

①每消耗lmolCH,可以向外電路提供8mole「

-z

②負(fù)極上CH4失去電子，電極反應(yīng)式CH4+100H-8e=C03+7H20

-

③負(fù)極上是Oz獲得電子，電極反應(yīng)式為02+2H20+4e=40ff

④電池放電后，溶液PH不斷升高

A.①②B.①③C.①④D.③④

例4.（2004年天津高考理綜題）下圖為氫氧燃料電池原理示意圖，按照此圖的提示，

下列敘述不正確的是（）

A.a電極是負(fù)極B.b電極的電極反應(yīng)為：40H-4e==2H20+02t

C.氫氧燃料電池是一種具有應(yīng)用前景的綠色電源

D.氫氧燃料電池是一種不需要將還原劑和氧化劑全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)的新型發(fā)電裝置

+

解析：分析氫氧燃料電池原理示意圖，可知a極為負(fù)極，其電極反應(yīng)為：2H2-4e==4H,

-

b極為正極，其電極反應(yīng)為：02+2H20+4e==40H,電池總反應(yīng)式為：2H2+02==2H20o壓為還原

劑，。2為氧化劑，上、不需全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)。故答案為B項(xiàng)。

例5.(2004年江蘇高考化學(xué)題)堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到

廣泛應(yīng)用。鋅一鎰堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為：

Zn(s)+2MnO2(s)+H20(l)==Zn(0H)2(s)+Mn203(s)

下列說(shuō)法錯(cuò)誤的是()

A.電池工作時(shí)，鋅失去電子

B.電池正極的電極反應(yīng)式為：2Mn0z(s)+H2()(l)+2e-==Mn2()3(s)+20H「(aq)

C.電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極

D.外電路中每通過(guò)0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減小6.5g

第三節(jié)電解池

一、教學(xué)目標(biāo)：

1.理解電解原理，初步掌握一般電解反應(yīng)產(chǎn)物的判斷方法

2.了解氯堿工業(yè)，電鍍，冶金的原理

3.掌握電解電極方程式的書寫。

二、教學(xué)重點(diǎn)：

電解原理及應(yīng)用

三、教學(xué)過(guò)程：

我們知道化學(xué)能可以轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，即反?yīng)熱?；瘜W(xué)能也能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，用原電池裝置。

今天這節(jié)課我們就來(lái)學(xué)習(xí)電能如何轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。

~?、電解原理

講：首先我們來(lái)比較金屬導(dǎo)電和電解質(zhì)導(dǎo)電的區(qū)另！I。

金屬電解質(zhì)

導(dǎo)電粒子

導(dǎo)電狀態(tài)

溫度影響

導(dǎo)電實(shí)質(zhì)電子定向移動(dòng)

過(guò)渡：電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)是什么呢？一起看實(shí)驗(yàn)。

實(shí)驗(yàn)：現(xiàn)象一一極有氣泡，檢驗(yàn)為氯氣；另一極有紅色的物質(zhì)析出，分析為銅。

講：要分析此現(xiàn)象我們得研究此裝置，首先看電極。

1.電極

陽(yáng)極一與電源正極相連

陰極一與電源負(fù)極相連

隋性電極一只導(dǎo)電,不參與氧化還原反應(yīng)（C/Pt/Au）

活性電極一既導(dǎo)電又參與氧化還原反應(yīng)（Cu/Ag）

問(wèn)：通電前和通電時(shí)分別發(fā)生了怎樣的過(guò)程？

2++-

通電前：CuCl2=Cu+2CrH20-H+OH

通電中：陽(yáng)離子（Cu*,H+）向陰極移動(dòng)被還原；

陰離子（Cl；0H'）向陽(yáng)極移動(dòng)被氧化

講：即在電極上分別發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，稱電極反應(yīng)。

2.電極反應(yīng)（陽(yáng)氧陰還）

陽(yáng)極：2CF-2e-=Cl2（氧化）

陰極：Cu*+2e-=Cu（還原）

總電極方程式：____________________

放電：陰離子失去電子或陽(yáng)離子得到電子的過(guò)程叫放電。

3.電解：電流（外加直流電）通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)（被動(dòng)的不是

自發(fā)的）的過(guò)程叫電解。

講：所以電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)便是一一電解

電解池：借助電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置，即把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置叫電解池

或電解槽。

問(wèn)：構(gòu)成電解池的條件是什么？

電源、電極、電解質(zhì)構(gòu)成閉和回路。

思考：

電解CuCL水溶液為何陽(yáng)極是cr放電而不是OF放電，陰極放電的是Cu"而不是H+?

4.離子的放電順序

陰極：(陽(yáng)離子在陰極上的放電順序(得e-))

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸電離的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

陽(yáng)極⑴是惰性電極時(shí)：陰離子在陽(yáng)極上的放電順序(失e-)

-2--

S2->r>Br->C「>0IT>N03->S0廣(等含氧酸根離子)>F(S037Mn04>0H)

(2)是活性電極時(shí)：電極本身溶解放電

問(wèn)：放電能力弱于H*和的物質(zhì)在水溶液中放電嗎？

否，但亞鐵離子濃度遠(yuǎn)大于氫離子濃度時(shí)，亞鐵離子放電。

問(wèn)：電解水時(shí)為了增強(qiáng)水的導(dǎo)電性常常需加入氫氧化鈉或稀硫酸，為什么？可以加食鹽嗎？

練習(xí)：電解碘化汞、硝酸銅、氯化鋅、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉的電極方程式。

5.電解規(guī)律：

(1)電解含氧酸、強(qiáng)堿溶液及活潑金屬的含氧酸鹽，實(shí)質(zhì)上是電解水，電解水型。

問(wèn)：初中電解水時(shí)加硫酸或氫氧化鈉增強(qiáng)導(dǎo)電性，影響水的電解嗎？

電解硫酸和氫氧化鈉時(shí)為何不和Oz之比大于2?氧氣溶解度大于氫氣

又為何硫酸一定大于2,而氫氧化鈉可能等于2?硫酸根可能放電。

(2)電解不活潑金屬的含氧酸鹽，陽(yáng)極產(chǎn)生氧氣，陰極析出不活潑金屬，放氧生酸型。

練習(xí)：電解硫酸銅方程式。加入下列哪些物質(zhì)可以恢復(fù)到硫酸銅原來(lái)的溶液：氧化銅、氫

氧化銅、銅、碳酸銅。

(3)電解不活潑金屬無(wú)氧酸鹽，實(shí)際上是電解電解質(zhì)本身，分解電解質(zhì)型。

(4)電解活潑金屬(K/Ca/Na)的無(wú)氧酸鹽，陰極產(chǎn)生氫氣，陽(yáng)極析出非金屬，放氫生堿

型。

6.電解中電極附近溶液pH值的變化。

(1)電極區(qū)域A.陰極放電產(chǎn)生為，陰極區(qū)域pH變大。

B.陽(yáng)極0IT放電產(chǎn)生陽(yáng)極區(qū)域pH變小。

(2)電解質(zhì)溶液中A.電解過(guò)程中，既產(chǎn)生玲,又產(chǎn)生02,則原溶液呈酸性的pH變小,原溶

液呈堿性的pH變大，原溶液呈中性的pH不變(濃度變大)。

B.電解過(guò)程中，無(wú)Hz和。產(chǎn)生，pH幾乎不變。但象CuCL變大

C.電解過(guò)程中，只產(chǎn)生應(yīng)pH變大。

D.電解過(guò)程中，只產(chǎn)生0%pH變小。

過(guò)渡：如果把陽(yáng)極換成銅棒，陽(yáng)極發(fā)生的反應(yīng)就是銅自身溶解，如果電解質(zhì)是硫酸，陰極

析出的是什么？也是銅，這就是我們的銅的電解精煉法。

二、電解原理的應(yīng)用

1.銅的電解精煉

陽(yáng)極：粗銅棒

陰極：精銅棒

電解質(zhì)：含銅電解質(zhì)

問(wèn)：精煉中硫酸銅的濃度怎樣？基本不變，但變小。

過(guò)渡：若把陰極精銅棒換成鐵棒，電解過(guò)程變嗎？

不變，但不是精煉銅了，而叫電鍍銅。

2.電鍍銅

陽(yáng)極：鍍層金屬

陰極：待鍍金屬(鍍件)

電鍍液：含鍍層金屬的電解質(zhì)。

3.電解飽和食鹽水一一氯堿工業(yè)

問(wèn)：1、電解飽和食鹽水的陰極產(chǎn)物、陽(yáng)極產(chǎn)物分別是什么？

2、轉(zhuǎn)移的電子數(shù)和氫氧化鈉的物質(zhì)的量的關(guān)系？

3、從CF-----ACL一定需要加氧化劑嗎？

4、陰極產(chǎn)物和陽(yáng)極產(chǎn)物能接觸嗎？

5、飽和食鹽水為何需要精制？如何精制？

精制：步驟一、1）先加過(guò)量的BaCL和過(guò)量的NaOH（順序可換），再加入過(guò)量的NazCOs

2）過(guò)濾

3）加鹽酸調(diào)節(jié)pH為7

步驟二、送入陽(yáng)離子交換塔除去Ca"、Mg/等。

4.電冶金

電解熔融氯化鈉：2NaCl（熔融）=（電解）2Na+CL

適用范圍：活潑金屬1rAi

第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)

--教學(xué)重點(diǎn)金屬的電化學(xué)腐蝕

二.教學(xué)難點(diǎn)電極反應(yīng)式的寫法

教學(xué)過(guò)程

【學(xué)生看書討論】

1.什么是金屬的腐蝕?金屬腐蝕的本質(zhì)是什么？

2.化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的共同點(diǎn)和不同點(diǎn)是什么？

一、金屬腐蝕的本質(zhì)：M-xe~=Mx+

二、化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕的區(qū)別

化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕

共同點(diǎn)M-xe-=Mx+M-xe-=Mx+

不同點(diǎn)(1)金屬與氧化劑直接得失電子利用原電池原理得失電子

(2)反應(yīng)中不伴隨電流的產(chǎn)生反應(yīng)中伴隨電流的產(chǎn)生

(3)金屬被氧化活潑金屬被氧化

三、電化學(xué)腐蝕(以鋼鐵為例)

1.析氫腐蝕(酸性較強(qiáng)的溶液)

負(fù)極：Fe-2e「=