教案原电池1.docx

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教案原电池1

　原电池　化学电源教案1

最新考纲

1．了解原电池的工作原理。

2.能写出电极反应式和电池反应方程式。

3.了解常见化学电源的种类及其工作原理

　原电池的工作原理及其应用　

1．概念

把化学能转化为电能的装置。

2．构成条件

①原电池反应是自发的氧化还原反应。

②有两个活泼性不同的电极。

③将电极插入电解质溶液中。

④形成闭合回路。

3．工作原理

以锌铜原电池为例

电极名称

负极

正极

电极材料

锌片

铜片

电极反应

Zn－2e－===Zn2＋

Cu2＋＋2e－===Cu

反应类型

氧化反应

还原反应

电子流向

由Zn沿导线流向Cu

盐桥中

离子移向

盐桥中含饱和KCl溶液，

K＋移向正极，Cl－移向负极

原电池反

应方程式

Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu

4.原电池原理的应用

（1）用于金属的防护

使被保护的金属制品作原电池的正极而得到保护。

例如，要保护一个铁质的输水管道或钢铁桥梁等，可用导线将其与一块锌块相连，使锌作原电池的负极。

（2）加快氧化还原反应的速率

一个自发进行的氧化还原反应，设计成原电池时反应速率增大。

例如，在Zn与稀H2SO4反应时加入少量CuSO4溶液能使产生H2的反应速率加快。

（3）比较金属活动性强弱

两种金属分别作原电池的两极时，一般作负极的金属比作正极的金属活泼。

（4）设计制作化学电源

①首先将氧化还原反应分成两个半反应。

②根据原电池的反应特点，结合两个半反应找出正、负极材料和电解质溶液。

如：

根据反应2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2

设计的原电池为：

探究思考

1．电工操作上规定不能把铜导线与铝导线连接在一起使用，说明原因：

2．答案　铜、铝接触在潮湿的环境中形成原电池，加快了铝的腐蚀，易造成电路断路

2．原电池内部阴、阳离子如何移动？

为什么？

答案　阴离子移向负极、阳离子移向正极，这是因为负极失电子，生成大量阳离子聚集在负极附近，致使该极附近有大量正电荷，所以溶液中的阴离子要移向负极；正极得电子，该极附近的阳离子因得电子而使该极附近正电荷减少，所以溶液中阳离子要移向正极。

3.上述四套装置导线上能产生明显

电流的是________。

【例1】Mg－H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。

该电池以海水为电解质溶液，示意图如右。

该电池工作时，下列说法正确的是（　　）。

A．Mg电极是该电池的正极B．H2O2在石墨电极上发生氧化反应

C．石墨电极附近溶液的pH增大D．溶液中Cl－向正极移动

思维启迪

【例2】根据下图，下列判断中正确的是（　　）。

A．烧杯a中的溶液pH升高B．烧杯b中发生还原反应

C．烧杯a中发生的反应为2H＋＋2e－===H2↑

D．烧杯b中发生的反应为2Cl－－2e－===Cl2↑

　　　　　　　　原电池正、负极判断的“五个角度”

电极反应式书写的三个步骤

—按照负极发生氧化反应，正极发生还原反应，

判断出电极反应物和产物，找出得失电子的数量。

—电极产物在电解质溶液的环境中，应能稳定存在，如碱性介质中生成的H＋应让其结合OH－生成水。

电极反应式要遵守电荷守恒和质量守恒、得失电子守恒等，并加以配平。

—

化学电源的种类及工作原理教案2

1．分类

2．一次电池（以碱性锌锰干电池为例）

碱性锌锰干电池的工作原理如图：

3．二次电池（以铅蓄电池为例）

（1）放电时的反应：

①负极反应：

Pb＋SO42－（aq）－2e－===PbSO4（s）

②正极反应：

PbO2（s）＋4H＋（aq）＋SO42－（aq）＋2e－

===PbSO4（s）＋2H2O（l）

③总反应：

Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）===2PbSO4（s）＋2H2O（l）。

（2）充电时的反应：

①阴极反应：

PbSO4（s）＋2e－===Pb（s）＋SO42－（aq）

②阳极反应：

PbSO4（s）＋2H2O（l）－2e－===PbO2（s）＋4H＋（aq）＋SO42－（aq）

③总反应：

2PbSO4（s）＋2H2O（l）===Pb（s）＋PbO2（s）＋2H2SO4（aq）。

4．燃料电池

氢氧燃料电池是目前最成熟的燃料电池，可分酸性和碱性两种。

种类

酸性

碱性

负极反应式

2H2－4e－===4H＋

2H2＋4OH－－4e－===4H2O

正极反应式

O2＋4e－＋4H＋===H2O

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

电池总反应式

2H2＋O2===2H2O

探究思考

1．

（1）氢氧燃料电池以KOH溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将________，溶液的pH________。

（填“减小”、“增大”或“不变”）

（2）氢氧燃料电池以H2SO4溶液作电解质溶液时，工作一段时间后，电解质溶液的浓度将________，溶液的pH________。

（填“减小”、“增大”或“不变”）

答案　

（1）减小　减小　

（2）减小　增大

2．以甲烷燃料电池为例来分析在不同的环境下电极反应式的书写方法：

（1）酸性条件

燃料电池总反应式：

CH4＋2O2===CO2＋2H2O①

燃料电池正极反应式：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O②

①－②×2，得燃料电池负极反应式：

_________________________________。

（2）碱性条件

燃料电池总反应式：

CH4＋2O2＋2NaOH===Na2CO3＋3H2O①

燃料电池正极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－②

①－②×2，得燃料电池负极反应式：

_______________________________。

（3）固体电解质（高温下能传导O2－）

燃料电池总反应式：

CH4＋2O2===CO2＋2H2O①

燃料电池正极反应式：

O2＋4e－===2O2－②

科学审题

　→不产生电流

　　　　　　　　燃料电池电极反应式的书写

根据燃料电池的特点，一般在正极上发生还原反应的物质都是O2，随着电解质溶液的不同，其电极反应有所不同，其实，我们只要熟记以下四种情况：

（1）酸性电解质溶液环境下正极反应式：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O

（2）碱性电解质溶液环境下正极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

（3）固体电解质（高温下能传导O2－）环境下正极反应式：

O2＋4e－===2O2－

（4）熔融碳酸盐（如：

熔融K2CO3）环境下正极反应式：

O2＋2CO2＋4e－===

2CO32－。

（5）根据电池总反应式和正极反应式写出电池的负极反应式：

负极反应式＝总反应式－正极反应式

电解池、金属的电化学腐蚀与防护教案3

最新考纲

1．了解电解池的工作原理。

2.能写出电极反应和电池反应方程式。

3.理解金属发生电化学腐蚀的原因、金属腐蚀的危害、防止金属腐蚀的措施。

考点一　电解原理　

1．电解

在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。

2．能量转化

电能转化为化学能。

3．电解池

（1）构成条件

①有与电源相连的两个电极。

②电解质溶液（或熔融盐）。

③形成闭合回路。

（2）电极名称及电极反应式（如图）

（3）电子和离子移动方向

①电子：

从电源负极流向电解池的阴极；从电解池的阳极流向电源的正极。

②离子：

阳离子移向电解池的阴极；阴离子移向电解池的阳极。

4．电解过程的分析思路

（1）首先判断阴、阳极，分析阳极材料是惰性电极还是活泼电极，惰性电极指Pt、Au、石墨，活性电极指除Pt、Au、石墨以外的金属材料。

（2）再分析电解质水溶液的组成，找全离子并分成阴、阳两组，若为水溶液，不要忘记其中的H＋和OH－。

（3）然后排出阴、阳两极的放电顺序

阴极：

Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋（酸）>Fe2＋>Zn2＋>H＋（水）>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。

阳极：

活泼电极>S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根离子

注意　①阴极不管是什么材料，电极本身都不反应，都是溶液（或熔融电解质）中的阳离子放电。

②电解水溶液时，应注意放电顺序中H＋、OH－之后的离子一般不参与放电。

（4）分析电极反应，判断电极产物，写出电极反应式，要注意遵循原子守恒和电荷守恒。

（5）最后写出电解反应的总化学方程式或离子方程式。

探究思考

1．电解时电子通过电解质溶液吗？

答案　电解质溶液通电电解时，在外电路中有电子通过，而电解质溶液中是依靠离子定向移动形成了电流。

2．电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？

答案　一定有化学反应发生，因为在电解池的两极有电子转移，发生了氧化还原反应，生成了新物质，所以一定有化学反应发生。

3．按要求书写有关的电极反应式及总方程式。

（1）用惰性电极电解AgNO3溶液：

阳极反应式_______________________________________________________；

阴极反应式_______________________________________________________；

总反应离子方程式_________________________________________________。

（2）用惰性电极电解MgCl2溶液

阳极反应式_______________________________________________________；

阴极反应式________________________________________________________；

总反应离子方程式_________________________________________________。

（3）用铁作电极电解NaCl溶液

阳极反应式_______________________________________________________；

阴极反应式______________________________________________________；

总化学方程式______________________________________________________。

（4）用铜作电极电解盐酸

阳极反应式_______________________________________________________；

阴极反应式_______________________________________________________；

总反应离子方程式_________________________________________________。

答案　

（1）4OH－－4e－===O2↑＋2H2O

4Ag＋＋4e－===4Ag

4Ag＋＋2H2O

4Ag＋O2↑＋4H＋

（2）2Cl－－2e－===Cl2↑　2H＋＋2e－===H2↑

Mg2＋＋2Cl－＋2H2O

Mg（OH）2↓＋Cl2↑＋H2↑

（3）Fe－2e－===Fe2＋　2H＋＋2e－===H2↑

Fe＋2H2O

Fe（OH）2＋H2↑

（4）Cu－2e－===Cu2＋　2H＋＋2e－===H2↑

Cu＋2H＋

Cu2＋＋H2↑

科学审题

审题干：

①左侧溶液变蓝⇒

②阴离子交换膜

OH－进入左侧，发生3I2＋6OH－===IO3－＋5I－＋3H2O

IO3－进入右侧。

　　　　　　　　电极反应式的书写——“二判二析一写”

以惰性电极电解电解质溶液的类型和规律

类型

电极反应特点

实例

电解

对象

电解质

浓度

pH

电解质

溶液

复原

电解水型

阴：

2H＋＋2e－===H2↑（或2H2O＋2e－===2OH－＋H2↑）

阳：

4OH－－4e－===2H2O＋O2↑（或2H2O－4e－===4H＋＋O2↑）

NaOH

水

增大

增大

加水

H2SO4

水

增大

减小

加水

Na2SO4

水

增大

不变

加水

电解

电解质型

电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电

HCl

电解质

减小

增大

通氯

化氢

CuCl2

电解质

减小

加氯

化铜

放H2

生碱

型

阴极：

H2O放H2生碱

阳极：

电解质阴离子放电

NaCl

电解质

和水

生成新

电解质

增大

通氯

化氢

放O2

生酸

型

阴极：

电解质阳离子放电

阳极：

H2O放O2生酸

CuSO4

电解质和水

生成新

电解质

减小

加氧

化铜

或碳

酸铜

电解原理的应用　教案4

1．氯碱工业

（1）概念：

用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、H2和Cl2，并以它们为原料生产一系列化工产品的工业，称为氯碱工业。

（2）原理

2．铜的电解精炼

（1）电极反应阳极（电极材料为粗铜）：

阴极（电极材料为精铜）：

Cu2＋＋2e－===Cu。

（2）溶液中各离子浓度的变化

①阴离子浓度不变；②阳离子中Cu2＋浓度变小，Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋等浓度变大。

（3）阳极泥的成分：

含有Ag、Pt、Au等贵重金属。

3．电镀

（1）阳极：

镀层金属；

（2）阴极：

镀件；

（3）电镀液：

一般用含有镀层金属阳离子的电解质溶液作电镀液；

（4）电镀液浓度：

保持不变。

4．电冶金

利用电解熔融盐或氧化物的方法来冶炼活泼金属Na、Ca、Mg、Al等。

（1）冶炼钠：

2NaCl（熔融）

2Na＋Cl2↑

电极反应：

阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极：

2Na＋＋2e－===2Na。

（2）冶炼铝：

2Al2O3（熔融）

4Al＋3O2↑

电极反应：

阳极：

6O2－－12e－===3O2↑，阴极：

4Al3＋＋12e－===4Al。

（3）冶炼镁：

MgCl2（熔融）

Mg＋Cl2↑

电极反应：

阳极：

2Cl－－2e===Cl2↑，阴极：

Mg2＋＋2e－===Mg。

探究思考

1．如何检验电解NaCl溶液的产物？

答案　阳极产物Cl2可以用湿润的淀粉－KI试纸检验，阴极产物H2可以通过点燃检验，NaOH可以用酚酞试剂检验。

2．Cu的还原性比H2弱，能否采取一定措施使Cu将酸中的H＋置换出来？

采用什么措施？

答案　能。

采用电解的方法，用Cu做阳极，电解稀H2SO4。

阳极反应为

Cu－2e－===Cu2＋，阴极反应为2H＋＋2e－===H2↑。

电解反应总方程式：

Cu＋H2SO4

CuSO4＋H2↑。

　　电解原理应用中的注意要点

1．阳离子交换膜（以电解NaCl溶液为例），只允许阳离子（Na＋）通过，而阻止阴离子（Cl－、OH－）和分子（Cl2）通过，这样既能防止H2和Cl2混合爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液作用生成NaClO影响烧碱质量。

2．电解或电镀时，电极质量减少的电极必为金属电极——阳极；电极质量增加的电极必为阴极，即溶液中的金属阳离子得电子变成金属吸附在阴极上。

3．电解精炼铜，粗铜中含有的Zn、Fe、Ni等活泼金属失去电子，变成金属阳离子进入溶液，其活泼性小于铜的杂质以阳极泥的形式沉积。

电解过程中电解质溶液中的Cu2＋浓度会逐渐减小。

4．电镀时，阳极（镀层金属）失去电子的数目跟阴极镀层金属离子得到电子的数目相等，因此电镀液的浓度保持不变。

金属的腐蚀与防护教案5

1．金属腐蚀的本质

金属原子失去电子变为金属阳离子，金属发生氧化反应。

2．金属腐蚀的类型

（1）化学腐蚀与电化学腐蚀

类型

化学腐蚀

电化学腐蚀

条件

金属跟非金属单质直接接触

不纯金属或合金跟电解质溶液接触

现象

无电流产生

有微弱电流产生

本质

金属被氧化

较活泼金属被氧化

联系

两者往往同时发生，电化学腐蚀更普遍

（2）析氢腐蚀与吸氧腐蚀

以钢铁的腐蚀为例进行分析：

类型

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

水膜酸性较强（pH≤4.3）

水膜酸性很弱或呈中性

电极反应

负极

Fe－2e－===Fe2＋

正极

2H＋＋2e－===H2↑

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

总反应式

Fe＋2H＋===Fe2＋＋H2↑

2Fe＋O2＋2H2O===2Fe（OH）2

联系

吸氧腐蚀更普遍

铁锈的形成：

4Fe（OH）2＋O2＋2H2O===4Fe（OH）3，2Fe（OH）3===Fe2O3·xH2O（铁锈）＋（3－x）H2O。

3．金属的防护

（1）电化学防护

①牺牲阳极的阴极保护法——原电池原理

a．负极：

比被保护金属活泼的金属；

b．正极：

被保护的金属设备。

②外加电流的阴极保护法——电解原理

a．阴极：

被保护的金属设备；

b．阳极：

惰性金属。

（2）改变金属的内部结构，如制成合金、不锈钢等。

（3）加防护层，如在金属表面喷油漆、涂油脂、电镀、喷镀或表面钝化等方法。

探究思考

1．影响金属腐蚀的因素有哪些？

答案　影响金属腐蚀的因素包括金属的本性和介质两个方面。

就金属本性来说，金属越活泼，就越容易失去电子而被腐蚀。

介质对金属的腐蚀的影响也很大，如果金属在潮湿的空气中，接触腐蚀性气体或电解质溶液，就容易被腐蚀。

2．如图所示，各烧杯中盛有海水，铁在其中被腐蚀的速度由快到慢的顺序为________。

答案　⑤④②①③⑥

【例5】下列金属防腐的措施中，使用外加电流的阴极保护法的是（　　）。

A．水中的钢闸门连接电源的负极

B．金属护栏表面涂漆

C．汽车底盘喷涂高分子膜

D．地下钢管连接镁块

解析　A项，水中钢闸门连接电源的负极，即作为电化学保护装置的阴极，使其不发生失电子反应而被保护，正确；B项和C项都属于外加防护层的防腐方法，B、C两项不符合题意，错误；D项，属于牺牲阳极的阴极保护法，错误。

答案　A

【例6】下列与金属腐蚀有关的说法正确的是（　　）。

A．图a中，插入海水中的铁棒，越靠近底端腐蚀越严重

B．图b中，开关由M改置于N时，Cu－Zn合金的腐蚀速率减小

C．图c中，接通开关时Zn腐蚀速率增大，Zn上放出气体的速率也增大

D．图d中，Zn－MnO2干电池自放电腐蚀主要是由MnO2的氧化作用引起的

解析　图a中，铁棒发生电化学腐蚀，靠近底端的部分与氧气接触少，腐蚀程度较轻，A项错误；图b中开关由M改置于N，Cu－Zn作正极，腐蚀速率减小，B项正确；图c中接通开关时Zn作负极，腐蚀速率增大，但氢气在Pt上放出，C项错误；图d中干电池自放电腐蚀是Zn与C活动性不同形成原电池，与MnO2性质无关，MnO2的作用是原电池放电过程中吸收H元素防止电池溶胀，D项错误。

答案　B

1．对同一种金属来说，腐蚀的快慢：

强电解质溶液＞弱电解质溶液＞非电解质溶液。

2．活动性不同的两金属：

活动性差别越大，活动性强的金属腐蚀越快。

3．对同一种电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快，且氧化剂的浓度越高，氧化性越强，腐蚀越快。

4．电解原理引起的腐蚀＞原电池原理引起的腐蚀＞化学腐蚀＞有防护措施的腐蚀。

5．从防腐措施方面分析，腐蚀的快慢为：

外接电源的阴极保护法防腐<牺牲阳极的阴极保护法防腐<有一般防护条件的防腐<无防护条件的防腐

　应对电化学定量计算的三大技巧

原电池和电解池的定量计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数的计算，以及与转移电子关系的定量计算等。

[方法规律]

（1）根据电子守恒计算

用于串联电路中电解池阴阳两极产物、原电池正负两极产物、通过的电量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。

（2）根据总反应式计算

先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列出比例式计算。

新型化学电源教案6

考点一　新型燃料电池的分析判断　

【分析建模】

【方法技能】理顺书写燃料电池电极反应式的三大步骤

1．先写出燃料电池总反应式

虽然可燃性物质与氧气在不同的燃料电池中电极反应不同，但其总反应方程式一般都是可燃物在氧气中的燃烧反应方程式。

由于涉及电解质溶液，所以燃烧产物还可能要与电解质溶液反应，然后再写出燃烧产物与电解质溶液反应的方程式相加，从而得到总反应方程式。

2．再写出燃料电池正极的电极反应式

由于燃料电池正极都是O2得到电子发生还原反应，由于电解质溶液的酸碱性不同电池正极的电极反应也不相同。

当电解质为碱性环境时，正极的电极反应式为：

O2＋4e－＋2H2O===4OH－

当电解质为酸性环境时，正极的电极反应式为：

O2＋4e－＋4H＋===2H2O

3．最后写出燃料电池负极的电极反应式

由于原电池是将氧化还原反应中的氧化反应和还原反应分开在两极（负、正两极）上发生，故燃料电池负极的电极反应式＝燃料电池总反应式－燃料电池正极的电极反应式。

在利用此法写出燃料电池负极的电极反应式时一要注意消去总反应和正极反应中的O2，二要注意两极反应式和总反应式电子转移相同。

考点二　可充电电池的分析判断　

电池电极反应式和总反应方程式

1．铝—镍电池（负极—Al，正极—Ni，电解液—NaCl溶液、O2）

负极：

4Al－12e－===4Al3＋；正极：

3O2＋6H2O＋12e－===12OH－；

总反应式：

4Al＋3O2＋6H2O===4Al（OH）3。

2．镁—铝电池（负极—Al，正极—Mg，电解液—KOH溶液）

负极：

2Al＋8OH－－6e－===2AlO2－＋4H2O；正极：

6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－；

总反应离子方程式：

2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑。

3．锂电池（负极—Li，正极—石墨，电解液—LiAlCl4—SOCl2）

已知电池总反应式：

4Li＋2SOCl2===SO2↑＋4LiCl＋S。

试写出正、负极反应式：

负极：

4Li－4e－===4Li＋；正极：

2SOCl2＋4e－===SO2↑＋S＋4Cl－。

4．铁—镍电池（负极—Fe，正极—NiO2，电解液—KOH溶液）

已知Fe＋NiO2＋2H2OFe（OH）2＋Ni（OH）2，则：

负极：

Fe－2e－＋2OH－===Fe（OH）2；

正极：

NiO2＋2H2O＋2e－===Ni（OH）2＋2OH－。

阴极：

Fe（OH）2＋2e－===Fe＋2OH－；

阳极：

Ni（OH）2－2e－＋2OH－===NiO2＋2H2O。

5．高铁电池（负极—Zn，正极—石墨，电解质为浸湿的固态碱性物质）

已知：

3Zn＋2K2FeO4＋8H2O

3Zn（OH）2＋2Fe（OH）3＋4KOH，则：

负极：

3Zn－6e－＋6OH－===3Zn（OH）2；

正极：

2FeO42－＋6e－＋8H2O===2Fe（OH）3＋10OH－。

阴极：

3Zn（OH）2＋6e－===3Zn＋6OH－；

阳极：

2Fe（OH）3－6e－＋10OH－===2FeO42－＋8H2O。

6．氢氧燃料电池

（1）电解质溶液是KOH溶液（碱性电解质）

负极：

2H2－4e－＋4OH－===4H2O；正极：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－；

总反应方程式：

2H2＋O2===2H2O。

（2）电解质溶液是H2SO4溶液（酸性电解质）

负极：

2H2－4e－===4H＋；正极：

O2＋4H＋＋4e－===2H2O；

总反应方程式：

2H2＋O2===2H2O。

（3）电