高中化學《電化學》教學設計

第一節(jié)原電池

一、教學目標

進進一步了解原電池的工作原理，能夠寫出電極反應式和總反應方程式。

二、教學重點

認識原電池概念、原理、組成及應用。

三、教學難點

原電池的工作原理，引導學生從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質。

四、教學過程

【引入】

播放相關錄像，幫助學生形成感性認識。

【板書】第一節(jié)原電池

一、原電池實驗探究

講：銅片、鋅片、硫酸都是同學們很熟悉的物質，利用這三種物質我們再現了1799年

意大利物理學家一一伏打留給我們的歷史閃光點！

【實驗探究】（銅鋅原電池）

實驗步驟現象

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

【問題探究】

1、鋅片和銅片分別插入稀硫酸中有什么現象發(fā)生？

2、鋅片和銅片用導線連接后插入稀硫酸中，現象又怎樣？為什么？

3、鋅片的質量有無變化？溶液中con如何變化？

4、鋅片和銅片上變化的反應式怎樣書寫？

5、電子流動的方向如何？

二、原電池的構成條件

1、兩個電極

2、電解質溶液

3、形成閉合回路（導線連接或直接接觸且電極插入電解質溶液

4、自發(fā)的氧化還原反應

思考：如何根據氧化還原反應原理來設計原電池呢？

請將氧化還原反應Zn+Cu*=Cu+Zn*設計成電池：

C11SO4溶液

硫酸銅硫酸銅

ZnSC>4CuS。.

此電池的優(yōu)點：能產生持續(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，否則鋅鹽溶液會由于鋅溶解成為Zn2+而帶上

正電，銅鹽溶液會由于銅的析出減少了Cu2+而帶上了負電。

鹽橋保障了電子通過外電路從鋅到銅的不斷轉移，使鋅的溶解和銅的析出過程得以

繼續(xù)進行。

導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電路。

三、原電池的工作原理：

正極反應：得到電子（還原反應）

負極反應：失去電子（氧化反應）

總反應：正極反應+負極反應

四、原電池中的幾個判斷

1.正極負極的判斷：

正極：活潑的一極負極：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：正一負電子流向：負一正

電解質溶液中離子運動方向的判斷

陽離子:向正極區(qū)移動陰離子:向負極區(qū)移動

練習：下列哪些裝置能構成原電池？

稀硫酸

CuSC4溶液

AD

Cu

<

稀硫酸、解破賴/

H

G

第二節(jié)化學電源

--教學重點：一次電池、二次電池和燃料電池的反應原理、性能及其應用。

二.教學難點：化學電池的反應原理。

三.相關考題和練習

例1.（2000年全國高考理綜題）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，C0為陽極燃氣，空氣與COz的混合氣體為

陰極助燃氣，制得在650℃下工作的燃料電池，完成有關的電池反應式：

陽極反應式：2C0+2c（V--4e==4coz

陰極反應式：,

電池總反應式：o

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

會產生污染的銅銀電池。氫銀電池的總反應式是：

（l/2）H+Ni0（0H）.放電.Ni（0H）

2充電2

根據此反應式判斷下列敘述中正確的是（）

A.電池放電時，電池負極周圍溶液的pH不斷增大B.電池放電時，銀元素被氧化

C.電池充電時，氫元素被還原D.電池放電時，上是負極

例3.有人設計出利用CH4和0z的反應，用鈉電極在K0H溶液中構成原電池。電池的總反應

類似于CHq在02中燃燒，則下列說法正確的是（）

①每消耗lmolCH,可以向外電路提供8mole「

-z

②負極上CH4失去電子，電極反應式CH4+100H-8e=C03+7H20

-

③負極上是Oz獲得電子，電極反應式為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電極是負極B.b電極的電極反應為：40H-4e==2H20+02t

C.氫氧燃料電池是一種具有應用前景的綠色電源

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

+

解析：分析氫氧燃料電池原理示意圖，可知a極為負極，其電極反應為：2H2-4e==4H,

-

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

劑，。2為氧化劑，上、不需全部儲藏在電池內。故答案為B項。

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

廣泛應用。鋅一鎰堿性電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為：

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

下列說法錯誤的是()

A.電池工作時，鋅失去電子

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

C.電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極

D.外電路中每通過0.2mol電子，鋅的質量理論上減小6.5g

第三節(jié)電解池

一、教學目標：

1.理解電解原理，初步掌握一般電解反應產物的判斷方法

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、教學重點：

電解原理及應用

三、教學過程：

我們知道化學能可以轉變?yōu)闊崮埽捶磻獰??；瘜W能也能轉變?yōu)殡娔埽迷姵匮b置。

今天這節(jié)課我們就來學習電能如何轉化為化學能。

~?、電解原理

講：首先我們來比較金屬導電和電解質導電的區(qū)另！I。

金屬電解質

導電粒子

導電狀態(tài)

溫度影響

導電實質電子定向移動

過渡：電解質導電的實質是什么呢？一起看實驗。

實驗：現象一一極有氣泡，檢驗為氯氣；另一極有紅色的物質析出，分析為銅。

講：要分析此現象我們得研究此裝置，首先看電極。

1.電極

陽極一與電源正極相連

陰極一與電源負極相連

隋性電極一只導電,不參與氧化還原反應（C/Pt/Au）

活性電極一既導電又參與氧化還原反應（Cu/Ag）

問：通電前和通電時分別發(fā)生了怎樣的過程？

2++-

通電前：CuCl2=Cu+2CrH20-H+OH

通電中：陽離子（Cu*,H+）向陰極移動被還原；

陰離子（Cl；0H'）向陽極移動被氧化

講：即在電極上分別發(fā)生了氧化還原反應，稱電極反應。

2.電極反應（陽氧陰還）

陽極：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離子得到電子的過程叫放電。

3.電解：電流（外加直流電）通過電解質溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應（被動的不是

自發(fā)的）的過程叫電解。

講：所以電解質導電的實質便是一一電解

電解池：借助電流引起氧化還原反應的裝置，即把電能轉化為化學能的裝置叫電解池

或電解槽。

問：構成電解池的條件是什么？

電源、電極、電解質構成閉和回路。

思考：

電解CuCL水溶液為何陽極是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+

陽極⑴是惰性電極時：陰離子在陽極上的放電順序(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：電極本身溶解放電

問：放電能力弱于H*和的物質在水溶液中放電嗎？

否，但亞鐵離子濃度遠大于氫離子濃度時，亞鐵離子放電。

問：電解水時為了增強水的導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：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、強堿溶液及活潑金屬的含氧酸鹽，實質上是電解水，電解水型。

問：初中電解水時加硫酸或氫氧化鈉增強導電性，影響水的電解嗎？

電解硫酸和氫氧化鈉時為何不和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，陽極產生氧氣，陰極析出不活潑金屬，放氧生酸型。

練習：電解硫酸銅方程式。加入下列哪些物質可以恢復到硫酸銅原來的溶液：氧化銅、氫

氧化銅、銅、碳酸銅。

(3)電解不活潑金屬無氧酸鹽，實際上是電解電解質本身，分解電解質型。

(4)電解活潑金屬(K/Ca/Na)的無氧酸鹽，陰極產生氫氣，陽極析出非金屬，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.陰極放電產生為，陰極區(qū)域pH變大。

B.陽極0IT放電產生陽極區(qū)域pH變小。

(2)電解質溶液中A.電解過程中，既產生玲,又產生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.電解過程中，無Hz和。產生，pH幾乎不變。但象CuCL變大

C.電解過程中，只產生應pH變大。

D.電解過程中，只產生0%pH變小。

過渡：如果把陽極換成銅棒，陽極發(fā)生的反應就是銅自身溶解，如果電解質是硫酸，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、電解原理的應用

1.銅的電解精煉

陽極：粗銅棒

陰極：精銅棒

電解質：含銅電解質

問：精煉中硫酸銅的濃度怎樣？基本不變，但變小。

過渡：若把陰極精銅棒換成鐵棒，電解過程變嗎？

不變，但不是精煉銅了，而叫電鍍銅。

2.電鍍銅

陽極：鍍層金屬

陰極：待鍍金屬(鍍件)

電鍍液：含鍍層金屬的電解質。

3.電解飽和食鹽水一一氯堿工業(yè)

問：1、電解飽和食鹽水的陰極產物、陽極產物分別是什么？

2、轉移的電子數和氫氧化鈉的物質的量的關系？

3、從CF-----ACL一定需要加氧化劑嗎？

4、陰極產物和陽極產物能接觸嗎？

5、飽和食鹽水為何需要精制？如何精制？

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

2）過濾

3）加鹽酸調節(jié)pH為7

步驟二、送入陽離子交換塔除去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)金屬的電化學腐蝕與防護

--教學重點金屬的電化學腐蝕

二.教學難點電極反應式的寫法

教學過程

【學生看書討論】

1.什么是金屬的腐蝕?金屬腐蝕的本質是什么？

2.化學腐蝕與電化學腐蝕的共同點和不同點是什么？

一、金屬腐蝕的本質：M-xe~=Mx+

二、化學腐蝕與電化學腐蝕的區(qū)別

化學腐蝕電化學腐蝕

共同點M-xe-=Mx+M-xe-=Mx+

不同點(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)反應中不伴隨電流的產生反應中伴隨電流的產生

(3)金屬被氧化活潑金屬被氧化

三、電化學腐蝕(以鋼鐵為例)

1.析氫腐蝕(酸性較強的溶液)

負極：Fe-2e「=