原電池與電解

1、原電池與電解 教學(xué)目標(biāo)知識技能：通過復(fù)習(xí)掌握原電池、電解、電鍍、金屬的腐蝕和防護(hù)原理。能力培養(yǎng)：根據(jù)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)培養(yǎng)總結(jié)、歸納的能力，培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力?？茖W(xué)思想：應(yīng)用電化學(xué)的知識綜合、歸納，理論聯(lián)系實際?？茖W(xué)方法：應(yīng)用實驗研究問題的方法。重點(diǎn)、難點(diǎn) 原電池與電解池的比較。 教學(xué)過程設(shè)計 教師活動一、電化學(xué)知識點(diǎn)的復(fù)習(xí)【設(shè)問】電化學(xué)中有哪些知識點(diǎn)是重點(diǎn)要掌握的呢？學(xué)生活動回答：原電池與電解池的不同點(diǎn)；原電池的工作原理以及電解池的工作原理；兩極反應(yīng)的判斷和書寫；電化學(xué)的應(yīng)用。很好，我們可以將電化學(xué)的知識歸納在網(wǎng)絡(luò)圖中，哪一個同學(xué)能夠?qū)懗?？【投影】知識點(diǎn)的歸納，網(wǎng)絡(luò)圖學(xué)生打出投影：

2、1常見的電池【設(shè)問】構(gòu)成原電池的材料是什么呢？原電池的原理是什么呢？它的原理與電解池有什么不同？常見的電池的類型？看錄像或投影：回答：原電池是由金屬與金屬或非金屬，電解質(zhì)溶液構(gòu)成的。原電池是由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它的原理與電解池不同，因為電解池是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。常見的電池有：干電池；蓄電池。幾種電池示意圖：【設(shè)問】根據(jù)示意圖你能說明電池的種類嗎？回答：鋅錳電池（干電池）、鉛蓄電池、燃燒電池（氫氧燃燒電池、甲烷燃燒電池）等?！驹O(shè)問】電池的兩極各發(fā)生了什么反應(yīng)？電池正、負(fù)兩極應(yīng)該如何確定？它的兩極與電解池的兩極有什么不同點(diǎn)？在可逆電池中，充電、放電過程是應(yīng)用了原電池的原理還是電解池的

3、原理？回答：活潑的金屬為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)。不活潑的金屬為正極，發(fā)生還原反應(yīng)。原電池與電解池的兩極不相同，表現(xiàn)在：原電池活潑金屬是負(fù)極，而電解池與電源負(fù)極相互聯(lián)結(jié)的就是負(fù)極（陰極）。原電池兩極金屬的金屬活動性必須不同，而電解池兩極可以是惰性電極，也可以是金屬電極。放電的過程是應(yīng)用了原電池的原理，而充電過程應(yīng)用了電解池的原理?！局v解】電池可以分為可逆電池和不可逆電池，比如：干電池、燃燒電池等都是不可逆電池，它們在發(fā)生反應(yīng)時有氣體或生成的物質(zhì)無法在相同的條件下返回，所以，稱為不可逆電池。【設(shè)問1】請舉例說明不可逆電池（展示學(xué)生解剖的干電池）？干電池的兩極材料是什么？電解質(zhì)溶液是什么？兩極反應(yīng)式如何

4、書寫？總反應(yīng)如何書寫？回答1：如：鋅-錳電池兩極材料是Zn、MnO2電解質(zhì)溶液是：NH4Cl負(fù)極：Zn-2e=Zn2+總反應(yīng)：Zn+2NH4=Zn2+2NH3+2H2【評價】糾正學(xué)生的錯誤，寫出正確的反應(yīng)?！驹O(shè)問2】還有什么實例呢？兩極材料是什么呢？電解質(zhì)溶液是什么呢？回答2：再如：鋅-銅電池，負(fù)極-Zn，正極-Cu。負(fù)極：Zn-2e=Zn2+，電解質(zhì)溶液稀硫酸。正極：2H+2e=2H=H2總反應(yīng)：2H+Zn=H2+Zn2+什么是可逆電池呢？（看前面的圖）誰能寫出兩極反應(yīng)式？總反應(yīng)式又如何書寫呢？（教師指導(dǎo)學(xué)生書寫）鉛蓄電池是可逆電池兩極反應(yīng)式：負(fù)極：Pb-2e=Pb2+總反應(yīng)：【練習(xí)】書寫兩

5、極反應(yīng)式。若有：（1）銅、鋅、稀硫酸（2）銅、鐵在潮濕的空氣中的腐蝕（3）鋅、鐵放在食鹽水中（4）氫、氧燃燒電池（電池的產(chǎn)物負(fù)極為H2O，正極則有大量的氫氧根生成）（5）甲烷燃燒電池（電池負(fù)極甲烷燃燒失去電子，在堿性條件下根據(jù)信息寫出（4）、（5）的電池總反應(yīng)式。板演：（1）負(fù)極：Zn-2e=Zn2+正極：2H+2e=2H=H2（2）負(fù)極：2Fe-4e=2Fe2+正極：O2+4e+2H2O=4OH-（3）負(fù)極：2Zn-4e=2Zn2+正極：O2+4e+2H2O=4OH-（4）負(fù)極：2H2+4OH-4e=4H2O正極：O2+4e+2H2O=4OH-總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O</PGN0

6、097.TXT/PGN>正極：2O2+8e+4H2O=8OH-【設(shè)問】誰能夠?qū)⑷紵姵匦〗Y(jié)一下呢？回答：在燃燒電池反應(yīng)中確定哪一極發(fā)生的是什么反應(yīng)的關(guān)鍵是：負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價升高，失去電子；總反應(yīng)式為：兩極反應(yīng)的加合；書寫反應(yīng)時，還應(yīng)該注意得失電子數(shù)目應(yīng)該守恒。【評價】回答的很好。燃燒電池反應(yīng)中確定哪一極發(fā)生的是什么反應(yīng)的關(guān)鍵是：負(fù)極：化合價升高，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極：化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。2分析電解應(yīng)用的主要方法和思路【設(shè)問】電解質(zhì)在通電前、通電后的關(guān)鍵點(diǎn)是什么呢？在電解時離子的放電規(guī)律是什么呢？電解的結(jié)果：溶液的濃度、酸堿性有無變化？回答：通電前：電解質(zhì)溶液

7、的電離（它包括了電解質(zhì)的電離也包括了水的電離）。通電后：離子才有定向的移動（陰離子移向陽極，陽離子移向陰極）。放電規(guī)律：陽極：金屬陽極S2-I-Cl-OH-含氧酸根陰極：Ag+Cu2+Pb2+Fe2+Zn2+H+Mg2+溶液的離子濃度可能發(fā)生變化如：電解氯化銅、鹽酸等離子濃度發(fā)生了變化。因為溶液中的氫離子或氫氧根離子放電，所以酸堿性可能發(fā)生改變。請同學(xué)們看下列的歸納表格。3原電池、電解池、電鍍池的判斷規(guī)律（1）若無外接電源，可能是原電池，依據(jù)原電池的形成條件判斷，主要有“三看”?！驹O(shè)問】看什么呢？回答：看電極；看溶液；看回路?！就队啊肯瓤措姌O：兩極為導(dǎo)體且活潑性不同，有一個先發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。再看

8、溶液：兩極插入電解質(zhì)溶液中?！驹O(shè)問】這樣就可以形成電池了嗎？回答：不能。對，還應(yīng)該看回路：形成閉合回路或者兩極板相接觸?！驹O(shè)問】若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液，并有回路，可能是什么池？回答：是電解池。【評價】不完全正確。（糾正后看投影）（2）若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液，可能是電解池或者是電鍍池?！驹O(shè)問】為什么呢？回答：當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的陽離子相同時，則為電鍍池，其余的情況是電解池?！驹u價】很好，根據(jù)電解液、根據(jù)陽極的電極材料，確定電解或電鍍。二、電化學(xué)的應(yīng)用1原電池原理的應(yīng)用【設(shè)問】請同學(xué)們根據(jù)已經(jīng)復(fù)習(xí)的知識回答原電池原理的應(yīng)用及依據(jù)？回答：應(yīng)用到實際中有：（1）由電極反應(yīng)現(xiàn)象

9、確定原電池的正極和負(fù)極，用來判斷電極金屬活動性強(qiáng)弱。（2）分析判斷金屬腐蝕的快慢程度。（3）由電池反應(yīng)分析判斷新的化學(xué)能源的變化，判斷放電、充電。【投影】【評價】學(xué)生總結(jié)的很好，看以下歸納。根據(jù)學(xué)生的回答小結(jié)：原電池原理的三個應(yīng)用和依據(jù)：（1）電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷正極和負(fù)極，以確定金屬的活動性。其依據(jù)是：原電池的正極上現(xiàn)象是：有氣體產(chǎn)生，電極質(zhì)量不變或增加；負(fù)極上的現(xiàn)象是：電極不斷溶解，質(zhì)量減少。（2）分析判斷金屬腐蝕的速率，分析判斷的依據(jù)，對某一個指定金屬其腐蝕快慢順序是：作電解池的陽極作原電池的負(fù)極非電池中的該金屬作原電池的正極作電解池的陰極。判斷依據(jù)：（1）根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象原電池中溶解的一方為負(fù)

10、極，金屬活動性強(qiáng)。（2）根據(jù)反應(yīng)的速度判斷強(qiáng)弱。（3）根據(jù)反應(yīng)的條件判斷強(qiáng)弱。</PGN0100.TXT/PGN>（3）由電池反應(yīng)分析判斷新的化學(xué)能源的變化，分析的思路是先分析電池反應(yīng)有關(guān)物質(zhì)化合價的變化，確定原電池的正極和負(fù)極，然后根據(jù)兩極的變化分析其它指定物質(zhì)的變化?！揪毩?xí)】1下列五個燒杯中均有天然水鐵被腐蝕由快到慢的順序是：_?；卮穑簭膱D和復(fù)習(xí)歸納的方法可以分析，有外接電源時鐵放在電源的正極，鐵被腐蝕的最快；若放在負(fù)極腐蝕的最慢；原電池中，兩極的金屬活動性差別越大，反應(yīng)越快，但若有活動性強(qiáng)于鐵的金屬存在則鐵不被腐蝕（保護(hù)了鐵），所以此題的答案是：（4）、（2）、（1）、（3）

11、、（5）。2電解規(guī)律的應(yīng)用【設(shè)問】電解規(guī)律的應(yīng)用有什么內(nèi)容？回答：主要應(yīng)用是：依據(jù)電解的基本原理分析判斷電解質(zhì)溶液?！驹O(shè)問】如何恢復(fù)電解液的濃度呢？（舉例說明）回答：電解液應(yīng)先看pH的變化，再看電極產(chǎn)物。欲使電解液恢復(fù)一般是：電解出什么物質(zhì)就應(yīng)該加入什么，如：電解飽和食鹽水在溶液中減少的是氯氣和氫氣，所以應(yīng)該加入的是氯化氫。</PGN0101.TXT/PGN>【設(shè)問】如果電解硫酸銅時，要恢復(fù)原來的濃度應(yīng)該加入什么呢？回答：因為電解硫酸銅時，生成的是銅和氧氣，所以應(yīng)該向溶液中加入氧化銅?！驹O(shè)問】電解在應(yīng)用中還應(yīng)該注意什么呢？回答：在分析應(yīng)用問題中還應(yīng)該注意：一要：不僅考慮陰極、陽極放

12、電的先后順序，還應(yīng)該注意電極材料（特別是陽極）的影響；二要：熟悉用惰性電極電解各類電解質(zhì)溶液的規(guī)律?！揪毩?xí)】用石墨電極電解1mol/L的下列溶液，溶液的pH不變的是_。（1）HCl （2）NaOH（3）Na2SO4 （4）NaCl回答：鹽酸溶液電解產(chǎn)生氯氣和氫氣，溶液的pH升高。氫氧化鈉溶液電解產(chǎn)生氫氣和氧氣，溶液的pH升高。硫酸鈉溶液電解產(chǎn)生氫氣和氧氣，溶液的pH不變。氯化鈉溶液電解產(chǎn)生氫氧化鈉、氫氣和氯氣，溶液的pH升高。所以（1）、（2）、（4）溶液的pH都增大。答案：pH不變的是（3）。以上的四種溶液電解后，如何使其濃度恢復(fù)到原來的濃度呢？回答：在（1）中應(yīng)該加入氯化氫。在（2）中應(yīng)該

13、加入一定量的水。在（3）中應(yīng)該加入一定量的水。在（4）中應(yīng)該加入一定量的氯化氫。3綜合利用實用電池與可逆電池常見的電池應(yīng)用是：干電池（Zn-Mn電池）日常生活和照明。鉛蓄電池應(yīng)用于國防、科技、交通、化學(xué)電源等。鋰電池密度小，壽命長應(yīng)用于電腦、手表、心臟起搏器、火箭、導(dǎo)彈的電源。燃燒電池污染小、能量轉(zhuǎn)化高，應(yīng)用于高科技研究。其它電池鋁電池：能量高、不污染環(huán)境應(yīng)用于照明、野營作業(yè)?；卮穑簯?yīng)用在手電、心臟起搏器、海洋照明、航標(biāo)電源。今后我們還可以根據(jù)原理設(shè)計出更多更好的實用電池。三、典型習(xí)題分析【投影】例題1如圖2-17，E為沾有Na2SO4溶液的濾紙，并加入幾滴酚酞。A，B分別為Pt片，壓在濾紙兩

14、端，R、S為電池的電極。M、N是用多微孔的Ni的電極材料，它在堿溶液中可以視為惰性電極。G為電流計，K為開關(guān)。C、D和電解池中都充滿濃KOH溶液。若在濾紙中央點(diǎn)上一滴紫色的KMnO4溶液，K打開，接通電源一段時間后，C、D中有氣體產(chǎn)生。（1）外電源的正、負(fù)極分別是R為_，S為_。（2）A附近溶液的現(xiàn)象是_，B附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為_。（3）濾紙上的紫色點(diǎn)向哪方移動_。（4）當(dāng)C、D里的氣體產(chǎn)生到一定量時，切斷外電源并接通開關(guān)K，經(jīng)過一段時間，C、D中氣體逐漸減少，主要因為_，有關(guān)的反應(yīng)式為_。根據(jù)圖分析回答：（1）C、D產(chǎn)生氣體的體積是不相同的，由此可以判斷C端的氣體是氫氣，D端產(chǎn)生的氣體是氧

15、氣，所以確定R為負(fù)極而S端是正極。（2）A附近的變化是變?yōu)榧t色，因為D端放氧氣，N端為陽極，而A端為陰極，吸引陽離子，陽離子放電2H+-2e=H2。因為，電解破壞了水的電離平衡，所以，此處OH-濃度增大，溶液顯紅色。而在B端發(fā)生OH-放電，其反應(yīng)為：4OH-4e=2H2O+O2。（4）氫氣和氧氣在堿的環(huán)境下發(fā)生的是電池反應(yīng)，（類似燃燒電池），消耗了氫氣和氧氣。（-）2H2+4OH-4e=4H2O（+）O2+2H2O+4e=4OH-【評價】此題是一道比較綜合的題，它考察了電化學(xué)知識的大部分內(nèi)容。此題的突破點(diǎn)是，示意圖中的兩種氣體的體積，由此確定電源的正、負(fù)極，使題中所有問題迎刃而解。這位同學(xué)分析

16、得非常好，我們應(yīng)該認(rèn)真的讀題，抓住題中的突破口?！就队啊坷}2 用石墨電極電解100mLH2SO4和CuSO4混合溶液，通電一段時間后，兩極各出現(xiàn)氣體2.24L（標(biāo)準(zhǔn)狀況），求原來溶液中CuSO4的濃度。請同學(xué)們分析后給出答案。回答：陽極產(chǎn)生的氧氣為2.24L，陰極產(chǎn)生的氫氣為2.24L。由CuSO4電解時放出的氧氣為0.05mol，計算是：2Cu2+O22/y=1/0.05 y=0.1molc（Cu2+）=0.1/0.1=（mol/L）【評價】此題的突破口是根據(jù)題意分析出兩極各產(chǎn)生的氣體為2.24L；根據(jù)得失電子守恒。同學(xué)們的分析是非常正確的?！就队啊坷}3 人工生成鋁表面的氧化鋁保護(hù)膜的方

17、法是將表面光潔的鋁制品作為陽極放入盛18H2SO4溶液的電解槽。通電一定時間，設(shè)陽極氧氣全部與鋁反應(yīng)。思考后回答：通過的電量為1A×3600s=3600C（庫侖）。由3600C/96500C/mol等于0.037mol的電子。今有表面積約1.0dm2的鋁制品，放入電解槽，通入1A的電流1h（小時），已知氧化鋁膜的密度為2.67g/cm3，則生成均勻的氧化膜的厚度是多少？請同學(xué)們分析：在從2molAl與1.5mol氧氣反應(yīng)產(chǎn)生氧化鋁可知，得失電子為6mol。根據(jù)此反應(yīng)計算出氧化鋁的物質(zhì)的量，再根據(jù)氧化鋁的密度和表面求出氧化膜的厚度。此題的答案是：24m（微米）。【評價】同學(xué)們分析的比較

18、清楚，在作此題時應(yīng)該抓住時間、表面積、電量、物質(zhì)的量的相互關(guān)系，應(yīng)用數(shù)學(xué)方法得到正確的答案。請同學(xué)們通過練習(xí)鞏固復(fù)習(xí)的知識，提高解題的能力，以適合生活、生產(chǎn)、科技的需要。 精選題 一、選擇題1銀鋅電池廣泛應(yīng)用各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為：反應(yīng)的物質(zhì)是 AAgBZn（OH）2CAg2ODZn2應(yīng)用惰性電極插入500mLAgNO3溶液中，通電電解，當(dāng)電解溶液的pH從6變?yōu)?時（設(shè)陰極沒有H2析出，電解前后的溶液體積不變），電極上析出銀的質(zhì)量是 A27mgB54mgC108mgD216mg二、非選擇題離子組成符合下列情況的電解質(zhì)，進(jìn)行電解（各離子只能使用一次）。（1）以碳棒為電極

19、進(jìn)行電解，電解質(zhì)的含量減少，水量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積相同，則該電解質(zhì)的化學(xué)式為_，電解的電極反應(yīng)_，電解的總方程式是_。（2）以鉑絲為電極進(jìn)行電解，水量減少，電解質(zhì)的含量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積為21，則該電解質(zhì)的化學(xué)式為_，電極反應(yīng)式為_。（3）惰性電解，電解質(zhì)的含量減少，水的含量也減少，pH下降，則電解質(zhì)的化學(xué)式為_，電解總的方程式_。4正在研究應(yīng)用鋅頂替鉛的電池，它可以減少環(huán)境污染容量又很大，其電池反應(yīng)為2Zn+O2=ZnO，其原料為鋅和電解質(zhì)溶液、空氣。請寫出：（1）電極反應(yīng)_，_。（2）估計該電解質(zhì)溶液應(yīng)該用_（強(qiáng)的酸或強(qiáng)的堿）。5定溫下，將一定量飽和Na2SO4溶液用鉑電極通電電解。當(dāng)陽極逸出amol氣體時，同時從溶液中析出mgNa2SO4