高三化学教案《电化学教案》教学设计.docx

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高三化学教案《电化学教案》教学设计

高三化学教案：

《电化学教案》教学设计

　　【考点分析】

　　考纲要求

　　正确区别原电池、电解池、电镀池的不同，掌握原电池、电解规律的应用及有关计算的方法技巧

　　知识结构

　　原电池电解池

　　实质将化学能转变为电能的装置将电能转变为化学能的装置

　　主要类别干电池、蓄电池、高能电池，燃料电池

　　举例电镀、精炼铜

　　【重难点解析】

　　一、原电池正负极的确定及电极反应式的写法

　　1.确定正负极应遵循：

（1）一般是较活泼的金属充当负极，较不活泼的金属或非金属或金属氧化物作正极。

说明:

正负极的确定还与所用的电解质溶液有关,如Mg—Al—HCl溶液构成的原电池中,Mg为负极,Al为正极;若改用溶液即Mg—Al—NaOH溶液构成的原电池中,则Mg为正极,Al为负极。

（2）根据电子流向或电流方向确定：

电子流出的一极或电流流入的一极为负极;

　　（3）根据内电路中自由离子的移动方向确定：

在内电路中阴离子移向的电极为负极，阳离子移向的电极为正极。

　　（4）根据原电池反应式确定:

失电子发生氧化反应（还原剂中元素化合价升高）的一极为负极。

此外还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象（如电极溶解、减重，电极周边溶液或指示剂的变化等）来判断。

　　2.书写电极反应式应注意：

　　第一、活性电极：

负极失去电子发生氧化反应;正极上，①电解质溶液中的阳离子与活性电极直接反应时，阳离子（或氧化性强的离子）得到电子;②电解质溶液中的阳离子与活性电极不反应时，溶解在溶液中的O2得电子，发生还原反应。

　　第二、两个电极得失电子总数守恒。

　　第三、注意电极产物是否与电解质溶液反应，若反应，一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并写。

　　二、电解池阴、阳极的判断

　　根据电极与电源两极相连的顺序判断

　　阴极：

与直流电源的负极相连接的电解池中的电极。

其反应时,溶液中氧化能力强的阳离子首先在阴极上得到电子,发生还原反应。

　　阳极：

与直流电源的正极直接连接的电极。

　　①若是惰性电极（Pt、Au、C、Ti），在该极上，溶液中还原性强的阴离子首先失去电子被氧化;

　　②若是活性电极，电极材料参与反应，自身失去电子被氧化而溶入溶液中。

　　三、电解时电极产物的判断

　　1.阳极产物判断

　　首先看电极，如果是活性电极（金属活动顺序表Ag以前），则电极材料失电子，电极被溶解，溶液中的阴离子不能失电子。

如果是惰性电极（Pt、Au、石墨），则要再看溶液中的离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序判断。

　　阴离子放电顺序：

S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—

　　2.阴极产物的判断

　　直接根据阳离子得电子能力进行判断，阳离子放电顺序：

　　Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

　　3.电镀条件，由于阳极不断溶解，电镀液中阳离子保持较高的浓度，故在此条件下Zn2+先于H+放电。

　　四、原电池、电解池、电镀池之比较

　　原电池电解池电镀池

　　定义将化学能转变为电能的装置将电能转变为化学能的装置应用电解的原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置

　　形成条件活动性不同的两电极（连接）

　　电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）

　　形成闭合回路两电极接直流电源

　　两电极插入电解质溶液

　　形成闭合回路镀层金属接电源的正极;待镀金属接电源的负极

　　电镀液必须含有镀层金属的离子（电镀过程浓度不变）

　　电极名称负极：

氧化反应，金属失电子

　　正极：

还原反应，溶液中的阳离子或者O2得电子阳极：

氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子

　　阴极：

还原反应，溶液中的阳离子得电子阳极：

电极金属失电子

　　阴极：

电镀液中镀层金属的阳离子得电子（在电镀控制的条件下，水电离产生的H+、OH—一般不放电）

　　电子的流向负极导线→正极电源负极导线→阴极

　　电源正极导线→阳极同电解池

（1）同一原电池的正负极的电极反应得失电子数相等。

（2）同一电解池的阳极、阴极电极反应中得失电子数相等。

　　（3）串联电路中的各个电极反应得失电子数相等。

上述三种情况下，在写电极反应式时得失电子数相等;在计算电解产物的量时，应按得失电子数相等计算。

　　五、用惰性电极电解电解质溶液时的总结

　　类型电极反应特点电解质溶液类别实例电解对象电解质浓度PH电解质溶液复原

　　电解水型阴极：

　　4H++4e—=2H2↑

　　阳极：

4OH—-4e=O2↑—+2H2O强碱NaOH水增大增大加水

　　含氧酸H2SO4水增大减小加水

　　活泼金属的含氧酸盐Na2SO4水增大不变加水

　　分解电解质型电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电无氧酸（除HF外）、HCl电解质减小增大加氯化氢

　　不活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）CuCl2电解质减小减小加氯化铜

　　放氢生碱型阴：

水放H2生碱

　　阳：

电解质阴离子放电活泼金属的无氧酸盐（氟化物除外）NaCl电解质和水生成新电解质增大加氯化氢

　　放氧生酸型阴：

电解质阳离子放电

　　阳：

水放O2生酸不活泼金属的含氧酸盐CuSO4电解质和水生成新电解质减小加氧化铜

　　六、书写燃料电池电极反应式必须遵循的原则：

（1）电池的负极一定是可燃性气体（如H2、CO、CH4）在失电子时，发生氧化反应，电池的正极一定是助燃性气体（如O2），在得电子时，发生还原反应。

（2）电极材料一般不发生化学反应，只起传导电子的作用。

　　（3）电极反应式作为一种特殊的电子反应方程式，也必须遵循原子守恒、电荷守恒的规律。

　　（4）写电极反应式时，一定要注意电解质是什么，其中的离子要和电极反应式中出现的离子相对应。

　　例如：

宇宙飞船上使用的氢氧燃料电池，电解质溶液是KOH，其中H2为负极，O2为正极，电极反应式为：

正极O2+2H2O+4e—=4OH—还原反应负极2H2+4OH——4e—=4H2O氧化反应

　　电解质溶液中的OH—和电极反应式中OH—相对应，符合原子守恒，电荷守恒。

　　七、金属的腐蚀和防护

　　金属或合金跟周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。

其本质是金属原子失去电子被氧化的过程。

　　⑴化学腐蚀与电化腐蚀

　　化学腐蚀电化腐蚀

　　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，电化腐蚀更普遍

　　⑵析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）

　　析氢腐蚀吸氧腐蚀

　　条件水膜酸性较强（pH原电池负极>化学腐蚀>原电池正极>电解池阴极

　　八、原电池、电解池、电镀池和精炼池的判断方法

　　1.单池判断：

　　Ⅰ原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源;有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池。

　　Ⅱ电解池、电镀池和精炼池的区分关键看阳极材料和电解质溶液。

　　2.多池组合判断：

　　①无外电源：

一池为原电池，其余为电解池;

　　②有外电源：

全部为电解池或电镀池、精炼池

　　【说明】：

多池组合时,一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池;若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。

　　九、电解后pH变化判断

　　先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物：

①如果只产生H2而没有O2，则pH变大;②如果只产生O2而无H2，则pH变小;③如果既产生O2又有H2，若原溶液呈酸性，则pH减小;若原溶液呈碱性，则pH增大;若原溶液呈中性，pH不变;④如果既无O2产生也无H2产生，则溶液的pH均趋于7。

　　十、电化学计算题

　　解题时要注意电极反应式的正确书写，可根据电解方程式或电极反应式列式求解;还可利用各电极，线路中转移的电子数守恒列等式求解;或者由电解方程式及电极反应式找出关系式，最后根据关系式列式计算。

　　常见微粒间的计量关系式为：

4e?

～4H+～4OH?

～4Cl?

～4Ag+～2Cu2+～2H2～O2～2Cl2～4Ag～2Cu～2H2O。

　　电化学专题测试题

　　单选题（2分×24=48分）

　　1.一定条件下，电解较稀浓度的硫酸，H2O2仅为还原产物，该原理可用于制取双氧水，其电解的化学方程式为：

3H2O+3O2O3+3H2O2。

下列有关说法正确的是（）

　　A.电解池的阳极生成双氧水，阴极生成臭氧

　　B.电解池中硫酸溶液的pH保持不变

　　C.产生臭氧的电极反应式为3H2O-6e-=O3+6H+

　　D.产生双氧水的电极反应式为2H2O-2e-=H2O2+2H+

　　2.将经过酸洗除锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡后放入如图所示装置中，

　　下列叙述正确的是：

（）

　　A.过一段时间，Ⅱ试管中的导管内水柱上升

　　B.Ⅰ试管中铁钉由于发生电解反应而被腐蚀

　　C.铁钉在该装置中被腐蚀的情况随时间的延长而加快

　　D.Ⅰ试管中铁钉发生反应的一个电极反应式为：

2Cl--2e-=Cl2↑

　　3.下图中能验证用惰性电极电解NaCl溶液（含酚酞）的电解产物的装置的是（表示直流电源，I表示电流强度，e-表示电子）（）

　　4.如下图所示两个装置，溶液体积均为200mL，开始电解质溶液的浓度均为0.1mol?

L-1，工作一段时间后，测得导线上通过0.02mol电子，若不考虑盐水解和溶液体积的变化，则下列叙述正确的是（）

　　A.产生气体的体积：

①>②?

　　B.电极上析出固体的质量：

①>②?

　　C.溶液的pH变化：

①增大，②减小?

　　D.装置②的电极反应式为：

?

　　阳极：

4OH—-4e-=2H2O+O2↑

　　阴极：

2H++2e-=H2↑

　　5.下列图示中关于铜电极的连接错误的是（）

　　铜锌原电池电解精炼铜镀件上镀铜电解氯化铜溶液

　　6.右图为阳离子交换膜法电解饱和食盐水原理示意图。

　　下列说法不正确的是（）

　　A.从E口逸出的气体是H2

　　B.从B口加入含少量NaOH的水溶液以增强导电性

　　C.标准状况下每生成22.4LCl2，便产生2molNaOH

　　D.电解一段时间后加适量盐酸可以恢复到电解前的浓度

　　7.有关如右图所示原电池的叙述，正确的是（盐桥中装有含琼胶KCl饱和溶液）（）

　　A.反应中，盐桥中的K+会移向CuSO4溶液

　　B.取出盐桥后，电流计依然发生偏转

　　C.铜片上有气泡逸出

　　D.反应前后铜片质量不改变

　　8.把金属A放入盐B（NO3）2的溶液中，发生如下反应：

A+B2+=A2++B，以下叙述正确的是（）

　　A.常温下金属A一定能与水反应，B一定不能与水反应

　　B.A与B用导线连接后放入酒精中，一定形成原电池

　　C.A与B用导线连接后放入B（NO3）2的溶液中，一定有电流产生

　　D.由A与B形成的原电池，A一定是正极，B一定是负极

　　9.Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应为2Cu+H2OCu2O+H2。

下列说法正确的是（）

　　A.石墨电极上产生氢气

　　B.铜电极发生还原反应

　　C.铜电极接直流电源的负极

　　D.当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成

　　10.下列关于电解精炼铜的叙述中不正确的是（）

　　A.粗铜板体作阳极

　　B.电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为Cu2++2e-=Cu

　　C.粗铜中所含Na、Fe、Zn等杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥

　　D.电解铜的纯度可达99.95%～99.98%

　　11.电解100mL含c（H+）=0.30mol/L的下列溶液。

当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是（）

　　A.0.10mol/LAg+B.0.20mol/LZn2+C.0.20mol/LCu2+D.0.20mol/LPb2+

　　12.生物燃料电池（BFC）是以有机物为燃料，直接或间接利用酶作为催化剂的一类特殊的燃料电池，其能量转化效率高，是一种真正意义上的绿色电池，其工作原理如图所示。

已知C1极的电极反应式为：

C2H5OH+3H2O-12e-===2CO2+12H+。

下列有关说法不正确的是（）

　　A.C1极为电池负极，C2极为电池正极

　　B.C2极的电极反应式为O2+4H++4e-===2H2O

　　C.该生物燃料电池的总反应为：

C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O

　　D.电子由C2极经外电路导线流向C1极

　　13.铅蓄电池是典型的可充电池，在现代生活中有着广泛的应用，其充电、放电按下式进行：

　　Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O，有关该电池的说法正确的是（）

　　A.放电时，蓄电池内电路中H+向负极移动

　　B.放电时，每通过1mol电子，蓄电池就要消耗2molH2SO4

　　C.充电时，阳极反应：

PbSO4+2e-=Pb+SO42-

　　D.充电时，铅蓄电池的负极与外接电源的负极相连

　　14.下列说法正确的是（）

　　A.1L1mol/LFeCl3溶液中含有Fe3+的数目为阿伏加德罗常数的值

　　B.与Al反应生成H2的无色溶液中，一定可以大量存在Na+、NO3―、Cl―、NH4+

　　C.用铂电极电解CuSO4溶液片刻，停止通电，若加入一定质量Cu（OH）2可得初始溶液

　　D.1molCH4在反应①与②中，转移的电子数相同

　　①CH4+4NO2=4NO+CO2+2H2O

　　②CH4+4NO=2N2+CO2+2H2O

　　15.Z为浸透饱和食盐水和酚酞试液的滤纸，水槽中盛有足量CuSO4溶液，X、Y为石墨电极。

接通电路后，发现Z上的d点显红色。

下列说法正确的是（）

　　A.接通电路后，水槽中溶液的pH不变

　　B.b是正极，Y电极上发生氧化反应

　　C.同温同压F，X、Y两电极上产生气体的体积相等

　　D.d点显红色是因为接通电路后OH-向d点移动

　　16.已知氧元素有16O、18O两种核素，按中学化学知识要求，下列说法正确的是（）

　　A.Na2O2与H218O反应时生成产生18O2气体

　　B.向2SO2（g）+O2（g）2SO3（g）的平衡体系中加入18?

O2，结果18?

O2只出现在产物中

　　C.CH?

3?

COOH和CH3CH?

218?

OH发生酯化反应时，产物中分子式为H218?

O

　　D.用惰性电极电解含有H218?

O的普通水时，阳极可能产生三种相对分子质量不同的氧分子

　　17.将AsO43ˉ+2Iˉ+2H+AsO33ˉ+I2+H2O设计成如右图

　　所示的电化学装置，其中C1、C2均为石墨棒。

甲、

　　乙两组同学分别进行下述操作：

　　甲组：

向B烧杯中逐滴加入浓盐酸

　　乙组：

向B烧杯中逐滴加入40%NaOH溶液

　　下列描述中，正确的是（）

　　A.甲组操作过程中，C1做正极

　　B.乙组操作过程中，C2做负极，电极反应式为：

AsO33ˉ+2eˉ+2OHˉ=AsO43ˉ+H2O

　　C.两次操作过程中，微安表（G）指针的偏转方向相反

　　D.甲组操作时该装置为原电池，乙组操作时该装置为电解池

　　18.高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池时间保持稳定的放电电压。

高铁电池的总反应为：

3Zn+2K2FeO4+8H2O3Zn（OH）2+2Fe（OH）3+4KOH。

下列叙述不正确的是（）

　　A.放电时负极反应为：

Zn-2e-+2OH-===Zn（OH）2

　　B.充电时阳极反应为：

Fe（OH）3-3e-+5OH-===FeO2-4+4H2O

　　C.放电时每转移3mol电子，正极有1molK2FeSO4被氧化

　　D.放电时正极附近溶液的碱性增强

　　19.普通水泥在固化过程中自由水分子减少并形成碱性溶液。

根据这一物理化学特点，科学家发明了电动势法测水泥的初凝时间。

此法的原理如图所示，反应的总方程式为：

　　2Cu+Ag2O=Cu2O+Ag下列有关说法正确的是（）

　　A.工业上以黏土、石灰石和石英为主要原料来制造普通水泥

　　B.负极的电极反应式为2Cu+2OH--2e-==Cu2O+H2O

　　C.测量原理示意图中，电流方向从Cu经过导线流向Ag2O

　　D.电池工作时，溶液中OH-向正极移动

　　20.使用氢氧燃料电池的公共汽车已在北京街头出现。

下列有关某种以30%KOH溶液为电解质的氢氧燃料电池的说法中，不正确的是（）

　　A.正极反应：

O2+2H2O+4e-===4OH-

　　B.负极反应：

H2-2e-==2H+

　　C.当正极消耗11.2LO2时，负极消耗22.4LH2

　　D.氢氧燃料电池不仅能量转化率高，而且产物是水，属于环境友好电池

　　21.铜的冶炼大致可分为：

　　①富集：

将硫化物矿进行浮选;

　　②焙烧，主要反应为：

2CuFeS2+4O2=Cu2S+3SO2+2FeO（炉渣）;

　　③制粗铜，在1200℃发生的主要反应为：

2Cu2S+3O2=2Cu2O+2SO2;2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑;

　　④电解精炼。

　　下列说法正确的是（）

　　A.上述灼烧过程的尾气均可直接排入空气

　　B.由6molCuFeS2生成6molCu，反应共消耗18molO2

　　C.反应2Cu2O+Cu2S=6Cu+SO2↑中，氧化剂只有Cu2O

　　D.电解精炼时，粗铜应与外电源正极相连

　　22.市场上经常见到的标记为Li-ion的电池称为“锂离子电池”。

它的负极材料是金属锂和碳的复合材料（碳作为金属锂的载体），电解质为一种能传导Li+的高分子材料。

这种锂离子电池的电池反应式为：

Li+2Li0.35NiO22Li0.85NiO2。

下列说法不正确的是（）

　　A.放电时，负极的电极反应式：

Li-e-Li+

　　B.充电时，Li0.85NiO2既发生氧化反应又发生还原反应

　　C.该电池不能用水溶液作为电解质

　　D.放电过程中Li+向负极移动

　　23.出土的锡青铜（铜锡合金）文物常有Cu2（OH）3Cl覆盖在其表面。

下列说法正确的是（）

　　A.锡青铜的熔点比纯铜高

　　B.在自然环境中，锡青铜中的锡对铜起保护作用

　　C.锡青铜文物在潮湿环境中的腐蚀比干燥环境中慢

　　D.生成Cu2（OH）3Cl覆盖物是电化学腐蚀过程，但不是化学反应过程

　　24.可用于电动汽车的铝-空气燃料电池，通常以NaCl溶液或NaOH溶液为电解质溶液，铝合金为负极，空气电极为正极。

下列说法正确的是（）

　　A.以NaCl溶液或NaOH溶液为电解液时，正极反应都为：

O2+2H2O+4e-=4OH-

　　B.以NaOH溶液为电解液时，负极反应为：

Al+3OH--3e=Al（OH）3↓

　　C.以NaOH溶液为电解液时，电池在工作过程中电解液的pH保持不变

　　D.电池工作时，电子通过外电路从正极流向负极

　　非选择题

　　25.（8分）Na与S反应可以生成多种产物：

Na2S，Na2S2……Na2S5。

已知Na2S2的电子式为则S32-的电子式为。

已知Na2S3+2HCl=2NaCl+H2S↑+2S↓，试写出Na2S5与醋酸反应的离子方程式：

。

工业上常用电解熔融NaCl制Na，事实上电解许多熔融的钠的化合物也能制备Na，如NaOH、Na2CO3。

试写出电解熔融NaOH的反应方程式：

，若电解熔融Na2CO3时有CO2气体产生，则阳极电极反应式为。

　　26.（6分）右图是一套电化学实验装置，图中C、D均为铂电极，U为盐桥，G是灵敏电流计，其指针总是偏向电源正极。

　　⑴As（砷）位于元素周期表中第四周期VA族，则Na3AsO4溶液的pH__________（填“>7”“7（1分）⑵无色溶液变成蓝色（1分）AsO43-+2H++2e-=AsO33-+H2O（2分）

　　⑶I2+AsO33-+H2O=2H++2I-+AsO43-或I2+AsO33-+2OH-=H2O+2I-+AsO43-（2分）

　　27.（6分）

（1）2H++2e-===H2↑（或2H2O+2e-===H2↑+2OH-）（1分）

　　2Cl-+2H2O电解Cl2↑+H2↑+2OH（2分）-②④（2分）

（2）Fe-2e-=Fe2+（1分）

　　28.（6分）⑴Cu（1分）Fe3++e-=Fe2+（1分）Ag（1分）⑵MnO42――e-=MnO4―（1分）⑶15.5（2分）

　　29.（6分）

（1）CO、CO2（1分）

（2）Na2O+H2O==2NaOH（1分）

　　（3）试纸先变红，随后红色区域扩大，后被漂白褪色（2分）

　　2H++2e-=H2↑（2H2O+2e-=H2↑+2OH-）（1分）

　　（4）NaCl（1分）

　　30.（12分）

（1）正（1分）

（2）Ag（1分）2.16（2分）

　　（3）2∶1/2∶1（2分）

　　（4）不变（1分）不变（1分）增大（1分）减小（1分）

　　（5）45.18（2分）。

　　31.（11分）

（1）负极（1分）逐渐变浅（1分）氢氧化铁胶体粒子带正电荷（1分）

（2）1∶2∶2∶2（2分）

　　（3）镀件（1分）AgNO3（1分）5.4g（2分）变小（1分）

　　（4）Fe+Cu2+电解Cu+Fe2+（1分）

　　32.（9分）

（1）为了防止亚铁化合物被氧化（1分）

（2）CO2H2ONH3（2分）

　　（3）Fe+H2PO4-+Li+-2e-====LiFePO4+2H+（2分）

　　（4）（2分）

　　（5）FePO4+Li++e-====LiFePO4（2分）

　　33.（8分）

（1）锂（1分）（1分）

（2）（2分）

　　（3）出现白雾，有刺激性气体生成（1分）（1分）

　　（4）锂是活泼金属，易与、反应;也可与水反应（2分）