电化学 标准一对一教案_一对一教案评分标准
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电化学
一、教学目标
1、知识传授目标：明了电化学的重点。
2、能力培养目标：能用所学的知识写出电化学反应。
3、思想教育目标：培养学生抽象思维能力，同时让学生感受由现象到本质的探索过程。
二、教材分析
1、重点：原电池、电解池、电镀池
2、难点：综合应用题
三、教学过程
理解原电池概念的 2 个方面
(1)能量转化：化学能转化为电能；(2)反应本质：氧化还原反应。
掌握原电池的两极反应类型
(1)负极：发生氧化反应；(2)正极：发生还原反应。
熟记原电池构成的3个条件
(1)两个活泼性不同的电极(常见为金属或石墨)；(2)两电极插入电解质溶液中；(3)形成闭合回路。
明确原电池原理的4个应用(1)加快氧化还原反应的速率；(2)比较金属活动性强弱；(3)用于金属的防护；(4)制作化学电源。
原电池工作原理：
说明：
①在原电池装置中，电子由负极经导线流向正极，阳离子在正极上获得电子，通过电路中的电子和溶液中的离子的移动而形成回路，传导电流，电子并不进入溶液也不能在溶液中迁移。
②原电池将一个完整的氧化还原反应分为两个半反应，负极发生氧化反应，正极发生还原反应，一般将两个电极反应中得失电子的数目写为相同，相加便得到总反应方程式。
③阴离子要移向负极，阳离子要移向正极。这是因为负极失电子，生成大量阳离子积聚在负极附近，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生成电中性的物质而使该极附近带负电荷，所以溶液中的阳离子要移向正极。
④不参与电极反应的离子从微观上讲发生移动，但从宏观上讲其在溶液中各区域的浓度基本不变。
原电池正负极的判断方法：
1．根据氧化还原反应的原理来判断
正极：接受电子发生还原反应的电极；负极：提供电子发生氧化反应的电极。如铜锌原电池中，锌失去电子，所以锌是负极。
2．由两极的相对活泼性判断 正极：一般为相对活泼性较差的金属或导电的非金属；负极：一般为相对活泼性较强的金属。能够用这种方法判断正负极的原电池，其负极材料要和电解质溶液发生反应，如Mg－Al－HCl构成的原电池中，负极为Mg，但Mg－Al－NaOH构成的原电池中，负极为Al。
3．根据电子或离子的移动方向判断
根据外电路中自由电子的运动方向判定：电子流出的为负极，流入的为正极；根据内电路中阴阳离子的运动方向判定：阳离子移向的为正极，阴离子移向的为负极。
例1 ①②③④四种金属片两两相连浸入稀硫酸中都可组成原电池。①②相连时，外电路电流从②流向①：①③相连时，③为正极：②④相连时，②上有气泡逸出：③④相连时，③的质量减少，据此判断这四种金属活动性由大到小的顺序是（）A．①③②④
B．①③④②
C．③④②①
D．③①②④
答案：B
例2 如右图所示，将镁条和铜片隔一定距离插入一个半熟的橘子中，用导线将二者与蜂鸣器连接，即构成一个水果原电池，可以听到蜂鸣器发出音乐声，则下列有关说法中不正确的是（）
－＋A．该原电池的负极反应为：Mg－2e===Mg2 B．电流方向：Mg―→蜂鸣器―→Cu C．电路上流过1 mol电子时，在铜电极上产生的气体(标准状况)为11.2 L
－＋D．若将蜂鸣器换成电源，则阳极反应为：Cu－2e===Cu2
答案：B
电极反应式的书写：
1．一般电极反应式的书写
2．复杂电极反应式的书写
复杂电极＝总反应式－较简单一极的电极反应式 反应式如CH4酸性燃料电池中，负极反应式的书写： CH4＋2O2===CO2＋2H2O……总反应式 2O2＋8H＋＋8e－===4H2O……正极反应式
CH4＋2H2O－8e－===CO2＋8H＋……负极反应式
例1[2012·四川理综，11]一种基于酸性燃料电池原理设计的酒精检测仪，负极上的反应为：－＋CH3CH2OH－4e＋H2O===CH3COOH＋4H。下列有关说法正确的是（）A．检测时，电解质溶液中的H＋向负极移动
B．若有0.4 mol电子转移，则在标准状况下消耗4.48 L氧气
C．电池反应的化学方程式为：CH3CH2OH＋O2===CH3COOH＋H2O D．正极上发生的反应为：O2＋4e－＋2H2O===4OH－
答案：C
例2 分析下图所示的四个原电池装置，其中结论正确的是（）
A．①②中Mg做负极，③④中Fe做负极
－B．②中Mg做正极，电极反应式为6H2O＋6e－===6OH＋3H2↑
C．③中Fe做负极，电极反应式为Fe－2e－===Fe2 D．④中Cu做正极，电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑
答案：B
原电池原理的应用
1．比较不同金属的活动性强弱
根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或碳棒)作正极。
若有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A极溶解，而B极上有气体放出，说明在原电池工作过程中，A被氧化成阳离子而失去电子作负极，B作正极，则金属A的金属活动性比B强。
2.加快氧化还原反应的速率 因为形成原电池后，氧化反应和还原反应分别在两个电极进行，使溶液中的离子运动时相互间的干扰减小，使反应速率增大。
如Zn与稀H2SO4反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成Cu－Zn原电池，加快反应进行。
3．用于金属的防护 要保护一个铁制闸门，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极，铁制闸门作正极。
4．设计制作化学电源
设计原电池时要紧扣构成原电池的条件。
(1)首先要将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；
(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料(负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属或导电的非金属如石墨)及电解质溶液。
①电解质溶液的选择
电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应，或者电解质溶液中溶解的其他物质能与负极发生反应(如空气中的氧气)。但如果两个半反应分别在两个容器中进行(中间连接盐桥)，左右两个容器中的电解质溶液应选择与电极材料相同的阳离子。如在铜－锌－硫酸铜构成的原电池中，负极金属锌浸泡在含有Zn2＋的电解质溶液中，而正极铜浸泡在含有Cu2＋的溶液中。
②电极材料的选择
在原电池中，选择还原性较强的物质作为负极，氧化性较强的物质作为正极。并且，原电池的电极必须导电。电池中的负极必须能够与电解质溶液反应，容易失去电子，因此负极一般是活泼的金属材料(也可以是还原性较强的非金属材料如H2、CH4等)。(3)举例
根据以下反应设计原电池：
＋
例1[2011·北京卷，8]结合下图判断，下列叙述正确的是（）
A．Ⅰ和Ⅱ中正极均被保护
＋B．Ⅰ和Ⅱ中负极反应均是Fe－2e－===Fe2
－－C．Ⅰ和Ⅱ中正极反应均是O2＋2H2O＋4e===4OH
D．Ⅰ和Ⅱ中分别加入少量K3[Fe(CN)6]溶液，均有蓝色沉淀
答案：A
例2 某校化学研究性学习小组欲设计实验验证Fe、Cu的金属活动性，他们提出了以下两种方案。请你帮助他们完成有关实验项目：
方案I：有人提出将大小相等的铁片和铜片，分别同时放入稀硫酸(或稀盐酸)中，观察产生气泡的快慢，据此确定它们的活动性。该原理的离子方程式为__________________。方案Ⅱ：有人利用Fe、Cu作电极设计成原电池，以确定它们的活动性。试在下面画出原电池装置图，标出原电池的电极材料和电解质溶液，并写出电极反应式。
正极：________________________________________； 负极：______________________________________。
介质对原电池影响的错例分析：
某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液。下列有关该电池的叙述不正确的是（D)A．正极反应式：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
B．工作一段时间后，电解液中的KOH的物质的量不变 C．该燃料电池的总反应方程式：2H2＋O2===2H2O D．用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24 L Cl2(标准状况)时，有0.1 mol电子转移
易错分析
易错选A，注意碱性条件下和酸性条件下氢氧燃料电池的正极反应式是不相同的，碱性条件下该式是正确的。
电解池：
熟记 2个概念(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：把电能转化为化学能的装置。
把握电解池的2个电极的判断
(1)阳极：与电源正极相连，发生氧化反应。(2)阴极：与电源负极相连，发生还原反应。
牢记电解过程中两极的放电顺序(1)阳极
－－2－－
－＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Fe2＋>Zn2＋(2)阴极：Ag活性电极Fe、Cu、Ag：电极材料失电子惰性电极Pt、Au、石墨：S>I>Br>Cl>OH>含氧酸根
正确书写种电化学腐蚀中的正极反应
＋－(1)析氢腐蚀(强酸性条件)：2H＋2e===H2↑。
－－(2)吸氧腐蚀(弱酸性或中性条件)：O2＋2H2O＋4e===4OH。
电极产物的判断及电极反应方程式的书写 1．电解时电极产物的判断
2．电解池中电极反应式的书写(1)根据装置书写 ①根据电源确定阴、阳两极―→确定阳极是否是活性金属电极―→据电极类型及电解质溶液中阴、阳离子的放电顺序写出电极反应式。
②在确保阴、阳两极转移电子数目相同的条件下，将两极电极反应式合并即得总反应式。
(2)由氧化还原反应方程式书写电极反应式
①找出发生氧化反应和还原反应的物质―→两极名称和反应物―→利用电子守恒分别写出两极反应式。
②若写出一极反应式，而另一极反应式不好写，可用总反应式减去已写出的电极反应式即得另一电极反应式。
例1 [2012·安徽理综，11]某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生：一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是（）A．断开K2，闭合K1时，总反应的离子方程式为：
通电
2H＋＋2Cl－=====Cl2↑＋H2↑
B．断开K2，闭合K1时，石墨电极附近溶液变红 C．断开K1，闭合K2时，铜电极上的电极反应式为： Cl2＋2e－===2Cl－
D．断开K1，闭合K2时，石墨电极作正极
答案：D
例2.用惰性电极电解物质的量浓度为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有（）通电①2Cu2＋＋2H2O=====2Cu＋4H＋＋O2↑ 通电②Cu＋2Cl=====Cu＋Cl2↑ 2＋－通电③2Cl＋2H2O=====2OH－＋H2↑＋Cl2↑ －通电④2H2O=====2H2↑＋O2↑
A.①②③
B.①②④
C.②③④
D.②④ 答案：C
电解规律及相关计算
1．以惰性电极电解电解质溶液的类型
2.电解池中有关量的计算或判断
电解池中有关量的计算或判断主要包括以下方面：根据直流电源提供的电量求产物的量(析出固体的质量、产生气体的体积等)、溶液的pH、相对原子质量或某元素的化合价、化学式等。解题依据是得失电子守恒，解题方法有：(1)根据电子守恒法计算
用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电量等类型的计算，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，最后根据总反应式计算。(3)根据关系式计算
根据得失电子守恒关系，在已知量与未知量之间，建立计算所需的关系式。
例1．[2012·福建理综，9]将下图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（）A．Cu电极上发生还原反应
B．电子沿Zn→a→b→Cu路径流动
－C．片刻后甲池中c(SO24)增大
D．片刻后可观察到滤纸b点变红色
答案：A
例2串联电路中的四个电解池分别装有0.05 mol·L－1的下列溶液，用惰性电极电解，连接直流电源一段时间后，溶液的pH最小的是（）A.KNO
3B.NaCl C.AgNO3
D.CuCl2
答案C
化学腐蚀和电化学腐蚀
1．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。
2．同一金属在不同电解质溶液中的腐蚀速率 强电解质>弱电解质>非电解质
3．原电池原理引起的腐蚀速率：两电极金属活动性相差越大，越易腐蚀。
4．对于同一电解质溶液来说，电解质溶液浓度越大，腐蚀越快。
例1 [2012·山东理综，13]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
答案：B
例2 钢铁工业是国家工业的基础，请回答钢铁腐蚀与防护过程中的有关问题。
(1)生产中可用盐酸来除铁锈。现将一生锈的铁片放入盐酸中，当铁锈被除尽后，溶液中发生的化合反应的化学方程式为______________________________________。(2)下列哪些装置可防止铁棒被腐蚀________。
(3)在实际生产中，可在铁件的表面镀铜防止铁被腐蚀。装置如图：
①A电极对应的金属是________(写元素名称)，B电极的电极反应式是__________________________________。
②若电镀前A、B两金属片质量相同，电镀完成后将它们取出洗净、烘干、称量，二者质量差为5.12 g，则电镀时电路中通过的电子为________mol。
③镀层破损后，镀铜铁比镀锌铁更容易被腐蚀，请简要说明原因__________________________________________。
答案：(1)2FeCl3＋Fe===3FeCl2(2)B、D(3)①铜 Cu2＋＋2e－===Cu ②0.08 ③铁比铜活泼，镀层破坏后，在潮湿环境中形成原电池，铁为负极，加速铁的腐蚀(叙述合理即可)。
电化学原理的理解和应用
某同学按如图所示的装置进行实验，A、B为常见金属，它们的硫酸盐可溶于水。
－当K闭合时，阴离子交换膜处的SO24从右向左移动。下列分析正确的是（）
A．溶液中c(A2＋)减小
－＋B．B的电极反应：B－2e===B2
C．Y电极上有H2产生，发生还原反应
D．反应初期，X电极周围出现白色胶状沉淀，不久沉淀溶解
答案D
做题方法：
步骤1：仔细审题，由题意判断题目所给的是原电池还是电解池。步骤2：写电极反应式。
(1)如果是原电池，依据原电池原理写电极反应式。活泼金属作负极，失电子发生氧化反应，较不活泼的金属或非金属导体(石墨)作正极。溶液中的阳离子得电子，发生还原反应，阳离子放电顺序为Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋。燃料电池中还原性较强的物质(如甲烷、甲醇等)失电子，发生氧化反应，氧化性气体(O2)得电子，发生还原反应。
(2)如果是电解池，阴极电极反应式按阴极上阳离子放电顺序书写，阴极上阳离子放电顺序为Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Fe2＋>Zn2＋。而阳极电极反应式的书写还要看阳极的电极材料是惰性电极(Pt、Au、石墨)还是活性电极(活泼性在Ag之前的金属)。若是惰性电极，则溶液中的阴离子在阳极放电，阴离子放电顺序为S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根；若是活性电极，则阳极金属本身失电子，其失电子顺序为Mg>Al>Zn>Fe>Sn>Pb>Cu>Hg>Ag(注意电解时Fe－2e－===Fe2＋)。依据上述规则写出电极反应式。
步骤3：针对各选项的具体问题进行正确解答。
