化学第四章电化学基础全章教案.docx

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化学第四章电化学基础全章教案

第四章第一节原电池

教学目标

知识与技能：

进一步了解原电池的工作原理，了解设计原电池、选用正负极的原则，以及电极反应的概念。

过程与方法：

1.通过分组实验让学生体验化学能与电能相互转化的探究过程，培养学生观察能力与分析思维能力；

2.实验引导学生掌握以问题为中心的学习方法，学会发现问题、解决问题的方法.

情感态度与价值观：

使学生进一步从能量的角度理解化学科学对人类生活的重要贡献。

教学重点：

原电池的工作原理，写电极反应式和电池反应式。

教学难点：

原电池的工作原理。

教学方法：

实验探究法。

课时安排：

1课时

教学过程：

[问题情境]

1.同学们在化学必修2关于《化学能与电能》章节中，学习了原电池的基本原理和形成条件，那如果有下列两个装置能形成原电池吗？

2.为什么⑵不能形成原电池？

（是⑵不能形成闭合回路。

）

3.如何能使⑵构成闭合回路，形成原电池呢？

（依据学生的方案，肯定切实可行的方

案，如在两烧杯间搭建盐桥。

）

[实验探究]

在⑵装置中使用盐桥。

观察装置⑶的实验内容实验现象。

[学生]通过观察，记录并讲述实验现象。

[教师]归纳并板书实验现象：

①电流计指针偏转，并指示电子是由锌片流向铜片；

②锌片溶解质量减少；③铜片上有红色物质析出。

[结论]Cu-Zn-CuSO4溶液构成了原电池，发生了原电池反应，并且锌为原电池的负极，铜为正极。

问题：

1.如何设法阻止溶液中的Cu2+在负极锌表面还原以及能使⑶装置原电池得到持续、稳定的电流呢？

2.若把装置⑶中左烧杯中的CuSO4溶液换成ZnSO4溶液可以吗？

实验4-1

观察，记录并讲述实验现象。

①盐桥存在时电流计指针偏转，且指针偏转角度随时间的延续几乎保持不变；②Zn片溶解，无红色物质析出，Cu片上有红色物质析出；③取出盐桥电流计指针回到零点。

[结论]Zn—Cu—ZnSO4溶液—CuSO4溶液—盐桥构成了原电池，且能产生持续、稳定的电流；取出盐桥时没有电流产生，不能形成原电池。

板书：

1、构造特点：

双液原电池由两个半电池组成，每个半电池中的电极与电解质溶液互不反应，电池反应的还原剂与氧化剂分别位于两个半电池中，中间通过盐桥连接形成闭合回路。

2、电极反应：

负极（Zn）：

Zn-2e-=Zn2+（氧化反应）

正极（Cu）：

Cu2++2e-=Cu（还原反应）

3、电池反应：

Zn+Cu2+=Zn2++Cu

4、外电路：

电子由负极（Zn片）流向正极（Cu片）；

电流由正极（Cu片）流向负极（Zn片）；

内电路：

阳离子移向正极（Cu片）；阴离子移向负极（Zn片）。

5、盐桥的作用：

通过阴、阳离子的定向移动，在内电路形成电流回路而不中断电流。

6、意义：

随开随用，并能长时间产生持续、稳定的电流。

[小结并板书]原电池的原理及形成条件。

1、原电池的定义：

化学能转变为电能的装置。

2、构成原电池的条件：

两极一液闭合电路，自发的氧化还原反应

3、原电池的电极：

①材料种类：

金属—金属（活泼性不同）；金属—非金属；金属—金属氧化物等。

②负极：

还原剂发生氧化反应的一极；正极：

氧化剂发生还原反应.③正、负极的判断方法：

电流计指针的偏转方向（电子流出或电流流入的一极为负极，电子流入或电流流出的一极为正极）；池中实验现象（电极本身溶解的为负极，电极上有金属或气体析出的为正极）。

[作业]教材P72，习题1-6。

第四章第二节化学电源

教学目标

知识与技能：

了解化学电源的分类，常用电池的构成工作原理，加深对原电池原理的认识。

过程与方法：

培养学生运用对比法和理论联系实际的能力及收集整理、分析资料的能力

情感态度与价值观：

增强学生的环境保护意识和可持续发展意识。

教学重点：

一次、二次电池和燃料电池的反应式的书写、性能及其应用

教学难点：

化学电池的反应原理

教学过程

复习：

请同学以铜—锌原电池为例，叙述原电池组成和工作原理

板书：

第二节化学电源

举例或实物展示：

常见化学电源

锌—锰干电池、铅蓄电池、镍—铬可充电电池、银—锌钮扣电池的标本或模型

板书：

化学电池——将化学能变成电能的装置

讲述：

电池分类：

一次电池、二次电池、燃料电池

板书：

一、一次电池

投影：

1.电池反：

Zn+2MnO2+2H2O

2MnO（OH）+Zn（OH）2.找出电池的正、负极（电池的正、负极反应方程式看教材，不要求）

2.银锌电池的电极分别是Ag2O和Zn，电解质是KOH，发生氧化还原反应后生成Ag和ZnO，请写出该电池的电极反应式和电池反应方程式。

分析、讨论得结论

讲述：

锂电池的优点：

锂具有密度小，还原性强的特性。

以及锂电池重量轻、电能高、寿命长、用途广的特点。

板书：

二、二次电池—铅蓄电池

投影：

铅锑合金的格板，格板上填充的正极、负极材料，两极之间注入硫酸的质量分数（30%）和密度等内容。

总反应Pb（s）+PbO2（s）+2H2SO4（aq）2PbSO4（s）+2H2O（l）

找出放电时（原电池）正负极材料与电极反应方程式及反应类型，计算当转移0.5NA个电子时，蓄电池消耗硫酸的物质的量。

并分析充电的反应。

分析、讨论得结论：

板书：

三、燃料电池

投影：

请写出氢氧燃料电池在酸性及碱性电解质下的正负极反应、总反应，并由此理解此类电池名称的来源。

板书：

酸性电解质：

负极：

2H2-4e-==4H+

正极：

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

总反应：

2H2+O2==2H2O

碱性电解质

负极:

2H2-4e-+4OH-==4H2O正极:

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

总反应:

2H2+O2==2H2O

讨论、归纳：

1.燃料电池的规律

①燃料做负极，助燃剂氧气为正极。

②书写方程式要考虑产生的离子是否与电解质溶液反应。

③电极材料一般不参加化学反应，只起传导电子的作用。

④电极反应式必须遵循原子守恒与电苛守恒。

2.燃料电池与前几种电池的差别：

①氧化剂与还原剂在工作时不断补充；

②反应产物不断排出③能量转化率高（超过80%），普通的只有30%，有利于节约能源。

［阅读］科学视野：

燃料电池具有能量利用率高，可连续使用和污染小等优点，已成为一种发展前景广阔的化学电源。

作业：

1.燃料电池是燃料（如H2，CO，CH4等）跟氧气或空气反应，将化学能转变为电能的装置，电解液为强碱溶液。

下列关于甲烷燃料电池的说法中正确的是：

（答案A、C）

A.负极反应为：

CH4+10OH--8e-==CO32-+7H2OB.负极反应为：

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

C.随着放电进行，溶液中的阴离子向负极移动

D.随着放电进行，溶液的PH值不变

2.氢镍电池是近年开发出来的可充电电池，它可以取代会产生污染的铜镍电池。

氢镍电池的总反应是（答案是C、D）

H2+NiO（OH）Ni（OH）2，根据此反应判断，下列叙述正确的是电池放电时，

A.电池负极周围溶液的OH-浓度不断增大

B.电池放电时，镍元素被氧化

C.电池充电时，氢元素被还原D.电池放电时，H2是负极

教学反思：

本节内容应联系生活实际，向综合性、应用性和实践性转化。

因此本节课的设计应注意：

挖掘原电池的原理和组成条件，使学生认识到化学知识与工农业生产、科学发展、日常生活有密切的联系，以激发学生学习化学的兴趣。

更重要的是启发学生运用化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。

第四章第三节　电解池

教学目标

知识与技能：

1.掌握电解的基本原理。

初步掌握一般电解反应产物的判断方法。

2.使学生了解电解原理的应用。

3.通过对比、分析、明确原电池与电解池的区别和联系。

过程与方法：

通过电解氯化铜水溶液的实验，加深对电解原理的理解和应用。

培养学生观察现象、分析、推理、归纳和总结、探究等能力。

情感态度与价值观：

（1）指导学生主动参与教学过程，激发其主动探究的意识。

（2）对学生进行唯物辩证法教育和环境保护教育，加深学生对“理论来源于实践，又反过来指导实践”，这一认识规律的认识。

教学重点：

电解原理。

教学难点：

离子放电实质。

课时分配：

第一课时，电解原理；第二课时，电解原理的应用。

教学方法：

实验探究与启发讨论法

教学过程：

教师活动

学生活动

设计意图

【引入】

1.生活中常用的充电电池，充电的过程是怎样的？

2.人们用的银制餐具，是纯银的吗？

又是怎么制作的？

3．1807年，当英国化学家戴维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹终于发生了，在阴极附近产生一种银白色金属，随即形成紫色的火焰，这就是发现钾元素的主要过程当时在社会上引起了轰动。

他随后用电解法又相继发现了钠钙锶钡镁等元素，成为发现化学元素最多的人，这其中的奥妙是什么呢？

积极思考

创设情境，让学生觉得将要学习的内容既熟悉又有趣。

【实验探究】这就是我们今天要学习的内容——电解原理，首先，我们通过一个实验，将CuCl2水溶液通电，仔细观察实验现象并记录，描述分析实验现象。

做实验，记录现象

①与电源的负极相连的碳棒上有一层红色的固体析出，说明有铜生成。

②与电源的正极相连的碳棒上有气泡产生，并有刺激性气味，用湿润的ＫＩ淀粉试纸变蓝，说明有氯气生成。

③电流计指针发生偏转，说明电解质溶液导电。

④溶液的颜色逐渐变浅，说明Ｃｕ２＋的浓度逐渐减小。

①培养实验能力和合作精神。

②提供直接经验。

③处理信息，得出结论。

【讨论问题】针对实验中的现象讨论以下问题

1.通电前，氯化铜溶液里有哪些离子?

这些离子的运动情况怎样?

2.通电时，这些离子的运动情况有什么变化?

为什么?

离子的浓度有什么变化？

3.当离子定向移动到电极表面时，发生的是什么类型的反应?

4.电子的流动方向如何?

外电路上电流方向怎样?

5.构成电解池的条件？

电子从电源的负极沿导线流入碳棒（与负极相连），又从碳棒（与正极相连）流出，沿着导线流回电源正极，所以，外电路上的电流方向是由电源正极出发→碳棒（与正极相连）→碳棒（与负极相连）→回到电源负极。

培养分析推理，归纳总结的能力。

【实验探究】

当电解一个电解质溶液，在阴阳两极上会发生什么样的反应？

有什么规律？

我们来电解两个混合溶液（CuCl2＋FeCl2和KCl＋KI）探讨一下？

做实验

记录实验现象

描述现象

培育实验探究能力

【讨论问题】

1在两个混合溶液（CuCl2＋FeCl2和KCl＋KI）中分别存在哪些阴阳离子？

2根据实验现象，是哪些阴阳离子在放电？

3有什么规律可寻？

【总结】

①阳离子放电能力与金属活动性顺序有关，越不活动的金属，其离子越易得电子。

②阴离子放电能力与其还原性有关，离子的还原性越强，放电能力越强

培育归纳总结能力

在水溶液中的放电顺序：

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2＋

[特别提示]K+、Ca2+、Na+、Mg2+、Al3+等活泼金属的阳离子在水溶液中不放电。

S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根

[特别提示]含氧酸的酸根离子在水溶液中不放电

加强理解

【巩固练习】以石墨为电极，电解下列物质的水溶液，写出有关电极反应式和电解总反应式：

①氯化氢②硫酸③氢氧化钠④硫酸铜⑤硫酸钠⑥氯化钾

学生练习

巩固知识，使理论联系实际。

【课下探索性练习】

1.用惰性电极电解下列物质的水溶液时，两极均能放出气体，且溶液的PH值增大的是A氯化氢B硫酸铜C硫酸钠D氢氧化钠

2.假如要将一根铁钉镀上铜，应如何设计电解池，请画出装置图。

3.比较电解池和原电池。

课后练习

为下节内容做下铺垫

板书设计

一、电解原理

构成电解池的条件

第二课时电解原理的应用

教师活动

学生活动

设计意图

【问题讨论】如果电极一个用铁，一个用石墨，电解质溶液用CuCl2，一个制成原电池，一个制成电解池，请指出电子移动方向和电极反应，以及区分正负极和阴阳极。

讨论，比较

比较原电池和电解池的不同。

【引入】大家都知道生活中使用的银制餐具不是纯银的，而是镀银的，和我们上节课布置的让大家在铁钉上镀铜的原理类似，属于电解池的应用，请大家展示自己设计的电解池。

投影学生设计的装置图

并进行评定。

承上启下，对上节内容的巩固和引出本节内容。

【问题讨论】

1.有些同学采用惰性电极做阳极，有些采用铜做阳极，哪种方法好，为什么？

2.这种方法也可以应用在铜的精炼上，比如用纯铜板做阴极，粗铜板做阳极，CuSO4做电解液，两极上分别发生了什么反应？

3.如果粗铜中含有锌镍银金等杂质，那么在两个电极上又将发生什么变化？

思考并讨论

深化电解原理这个概念。

【归纳总结】以上是电解原理的应用——电镀，可以使金属增强抗腐蚀能力，增加美观和表面硬度。

增强理解

【实验探究】我们来看电解原理的另一个应用，电解饱和食盐水，这是氯碱工业的基础，下面大家来做这个实验，检验产物。

做实验，记录，讨论

培养实验能力和团体协作能力。

【介绍】上节课我们提到过英国化学家戴维发现钾钠钙锶钡镁等元素的过程，一般金属的冶炼有加热分解法，热还原法，但是对于这些活泼的金属，由于很难有还原剂将它们从其化合物中还原出来，所以只能采用电解法这种“最强有力的氧化还原手段”。

理解

承上启下，呼应重要知识点。

【练习】请写出电解NaCl和Al2O3的电极方程式和总方程式。

练习

巩固电极反应的书写。

【板书设计】二、电解原理的应用

电解饱和食盐水制造烧碱、氯气和氢气。

作业：

1.用两根碳棒为电极，电解氯化钠、溴化钠、碘化钠的混和溶液（假设三者浓度相等），一开始两极上的产物为（A）

A.碘和氢气B.氯气和氢气

C.氧气和氢气D.溴气和氢气

2.以Pt作电极,用电源串联电解分装在两个烧杯里的200mL0.3mol/LNaCl溶液和300mL0.1mol/L的AgNO3溶液,过一段时间后取出电极,将两杯混合,则混合溶液的pH值（C）

A.＜7B.＞7C.＝7D.≥7

第四章第四节金属的电化学腐蚀与防护

教学目标

知识与技能：

1.学会书写吸氧腐蚀的电极反应式，巩固"析氢腐蚀"的电极反应式。

2.了解电化学防护的原理及方法。

过程与方法：

视频图片引入，紧密结合原电池和电解池原理，设问讨论，引导学生讨论研究，归纳小结，重点培养学生理论联系实际，学以致用的能力。

情感、态度与价值观：

防止腐蚀，任重道远。

培养学生努力学习，用科学知识武装自己，提高分析问题、解决问题的能力，造福社会。

教学重点：

金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护

教学难点：

金属发生吸氧腐蚀的电化学原理

课时安排:

2课时

教学

内容

教学

环节

教学活动

设计意图

教师活动

学生活动

引入

展示图像和学生收集到的音像、资料（事先布置安排）等，由学生介绍金属腐蚀给社会和生活带来的巨大损失。

事先收集相关腐蚀的图片和录像

强化学生的直观感受，激发学生探究金属腐蚀的兴趣和欲望

讲解介绍

讨论：

1、金属腐蚀的实质

金属与周围的气体或液体物质发生氧化还原反应而引起损耗的现象。

2、金属腐蚀分类：

化学腐蚀和电化学腐蚀

化学腐蚀：

金属跟接触到的干燥气体（如O2、Cl2、SO2等）或非电解质液体（如石蜡）等直接发生化学反应而引起的腐蚀。

在生产和日常生活中比较普遍而且危害加大的，是金属的电化学腐蚀。

那么电化学腐蚀到底是怎么一回事呢？

提出电化学腐蚀概念

一、金属的电化

学腐蚀

板书

实验

实验1Fe—C—稀硫酸溶液原电池中电流计有偏转。

试一试将稀硫酸溶液换为NaCl溶液，回路中会有电流产生吗？

学生讨论，并分正反方辩论

知识铺垫，逐步推进

学生实验

安排反方代表实验证明。

现象：

有电流产生。

实验证明

设问

问题：

1.正负极参加反应的物质是什么？

2.你能写出电极反应方程式吗？

学生思考讨论

讨论思考

学生讨论

负极反应的物质是铁，电极反应式：

Fe－2e－＝Fe2＋

正极：

实验2课本实验4—3

（建议：

把试管的水中滴入几滴红色品红，利于观察。

注意观察点有可能是玻璃管末端水柱是从无到有。

）

学生观察现象：

有水柱产生。

实验为基础

设问

问题:

有水柱产生,你能得出什么结论？

学生讨论

得出实验结论

小结

参与反应的氧化剂为氧气

板书

正极反应的物质是氧气，电极反应式：

O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

总反应为：

2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe（OH）2

小结板书

电化学腐蚀定义：

像这样不纯的金属跟电解质溶液接触时，会发生原电池反应，比较活泼的金属失去电子而被氧化。

1、吸氧腐蚀

板书黑体

一般情况下，钢铁（含碳合金）在潮湿的空气中表面会形成一薄层水膜，水膜回溶解来自大气中的二氧化碳、二氧化硫、硫化氢等气体，使水膜含有一定的氢离子。

比如：

H2O≒H＋＋OH－H2O＋CO2≒H2CO3≒H＋＋HCO3－

正因为如此，可形成铁—碳－水膜原电池，但一般情况下，水膜酸性很弱或呈中性，但溶有一定量的氧气。

所以发生“吸氧腐蚀”

小结

生成的Fe（OH）2具有还原性，又可以继续被氧气氧化，形成Fe（OH）3，

Fe（OH）2＋O2＋2H2O＝2Fe（OH）3

Fe（OH）3脱去一部分水就生成Fe2O3•xH2O，这就是铁锈的成份。

铁锈疏松地覆盖在铁钉表面，一定程度上可以阻止铁定的继续腐蚀。

练习相关电极方程式和化学方程式

知识小结联系生活

板书

1.吸氧腐蚀

负极：

Fe－2e－＝Fe2＋

正极：

O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

总反应为：

2Fe＋O2＋2H2O＝2Fe（OH）2

Fe（OH）2＋O2＋2H2O＝2Fe（OH）3

Fe（OH）3→Fe2O3•xH2O（脱水）

2.析氢腐蚀

2、析氢腐蚀

讲述

与“吸氧腐蚀”相对应的是：

如果水膜或电解质溶液呈强酸性，水膜或电解质溶液中就会有大量的氢离子，此时原电池反应就会有氢气放出，称之为“析氢腐蚀”，与我们必修中原电池形成原理相似。

电极反应式：

负极：

Fe-2e－=Fe2+

正极：

2H+＋2e－=H2

总反应：

Fe＋2H+＝Fe2+＋H2

介绍巩固析氢腐蚀

完成板书

负极：

Fe－2e－＝Fe2＋

正极：

2H＋＋2e－＝H2

总反应式：

Fe＋2H＋＝Fe2＋＋H2

讲述

比较化学腐蚀和电化学腐蚀。

见附表在日常生产和生活中，主要发生吸氧腐蚀。

因其速度快，又具普遍性，所以危害极大。

引出下部分学习内容作铺垫。

二、金属的电化学防护

引入

根据上节引入部分强调保护金属的重要性和必要性

设问

问题：

你知道哪些办法可以较好地保护金属，不被腐蚀吗？

学生讨论

换个角度理解所学知识，用于解决实际问题

1、保护层，2、改变金属结构……

切入

我们研究电化学保护法

回顾电化学知识

问题

1.在两种金属作极棒形成的原电池中，哪种极棒消耗？

哪种极棒没有消耗（受到保护）？

2.在两种金属作极棒组成的电解池中，哪种消耗？

哪种极棒没有消耗（受到保护）？

学生讨论

小结

1.正极（较不活泼金属）受到保护

2.阴极受到保护

小结

科学探究

P87《科学探究》

实验验证

引导学生小结

小结板书

1、牺牲阳极的阴极保护法

2、外加电流的阴极保护法

例题

现有一块白铁和一块马口铁，你能否预测哪种铁板更耐腐蚀？

解决问题

小结

略

作业

P87-1T-8T

教

学

反

思

金属的腐蚀及其防护是日常生活中非常普遍、非常常见的现象，也是急待解决的问题。

所以本节课应在科学知识的综合性、应用性、实践性上入手，密切联系生活实际，挖掘原电池的原理和组成条件（即金属腐蚀的原理），以及金属的腐蚀防护的重要意义，使学生认识到化学知识与工农业生产、科学实验、日常生活有密切的联系，以激发学生学习化学的兴趣，更重要的是启发学生运用化学知识解决实际问题，从而培养学生的创新精神。

附表一化学腐蚀与电化学腐蚀