化學(xué)人教版選修四第四章學(xué)案(學(xué)生)匯總

張家口四中化學(xué)高二理科教學(xué)案——第四章《電化學(xué)基礎(chǔ)》編寫人：趙麗霞201PAGE15第四章電化學(xué)基礎(chǔ)第一節(jié)原電池學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.知道原電池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2.能初步根據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池。教學(xué)重點(diǎn)：原電池的工作原理。教學(xué)難點(diǎn)：根據(jù)氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)原電池。課時(shí)劃分：一課時(shí)教學(xué)過(guò)程：一、原電池工作原理[實(shí)驗(yàn)]在兩個(gè)燒杯中分別放入鋅片和鋅鹽溶液、銅片和銅鹽溶液，將兩個(gè)燒杯中的溶液用一個(gè)裝滿電解質(zhì)溶液的鹽橋（如充滿KCl飽和溶液和瓊脂制成的膠凍）連接起來(lái)，再用導(dǎo)線將鋅片和銅片聯(lián)接，并在導(dǎo)線中串聯(lián)一個(gè)電流計(jì)，觀察現(xiàn)象：[現(xiàn)象]（1）（2）。（3）取出鹽橋，指針回到零點(diǎn)，說(shuō)明鹽橋起了溝通電路的作用。鋅片：反應(yīng)；銅片：反應(yīng)總反應(yīng)式： [思考]根據(jù)銅鋅原電池的組成，如何利用一個(gè)現(xiàn)有氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成為原電池？二、設(shè)計(jì)原電池設(shè)計(jì)原理：[例題1]根據(jù)下列氧化還原反應(yīng)，設(shè)計(jì)原電池，指出正負(fù)極，寫出電極反應(yīng)。①Cu+2Fe3＋==2Fe2＋+Cu2＋②2Fe3＋+2I-==2Fe2＋+I2[例題2]在理論上不能用于設(shè)計(jì)原電池的化學(xué)反應(yīng)是A.HCl＋NaOH====NaCl＋H2O△H＜0B.2CH3OH（1）＋3O2（g）2CO2（g）＋4H2O（1）△H＜0C.4Fe（OH）2（s）＋2H2O（1）＋O2（g）====4Fe（OH）3（s）△H＜0D.2H2（g）＋O2（g）＝2H2O（1）△H＜0[課堂練習(xí)]1.家用炒菜鐵鍋用水清洗放置后，出現(xiàn)紅棕色的銹斑，在此變化過(guò)程中不發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是 A.4Fe(OH)2＋2H2O＋O2===4Fe(OH)3↓ B.2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2↓ C.2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D.Fe－3e－===Fe3＋2.隨著人們生活質(zhì)量的不斷提高，廢電池必須進(jìn)行集中處理的問(wèn)題被提到議事日程，其首要原因是 （） A.利用電池外殼的金屬材料 B.防止電池中汞、鎘和鉛等重金屬離子污染土壤和水源 C.不使電池中滲出的電解液腐蝕其他物品 D.回收其中的石墨電極3.鐵棒與石墨棒用導(dǎo)線連接后浸入0.01mol·L－1的食鹽溶液中，可能出現(xiàn)的現(xiàn)象是 A.鐵棒附近產(chǎn)生OH－ B.鐵棒被腐蝕 C.石墨棒上放出Cl2 D.石墨棒上放出O24. （） A.正極為銅，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為FeCl3溶液 B.正極為碳，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為Fe(NO3)3溶液 C.正極為鐵，負(fù)極為鋅，電解質(zhì)溶液為Fe2(SO4)3溶液 D.正極為銀，負(fù)極為鐵，電解質(zhì)溶液為CuSO4溶液5.以下現(xiàn)象與電化腐蝕無(wú)關(guān)的是 （） A.黃銅（銅鋅合金）制作的銅鑼不易產(chǎn)生銅綠 B.生鐵比軟鐵芯（幾乎是純鐵）容易生銹 C.鐵質(zhì)器件附有銅質(zhì)配件，在接觸處易生鐵銹 D.銀制獎(jiǎng)牌久置后表面變暗6. （） A.鋅為正極，空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng) B.負(fù)極反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋ C.正極發(fā)生氧化反應(yīng) D.電解液肯定不是強(qiáng)酸7.如右圖所示的裝置，在盛有水的燒杯中，鐵圈和銀圈的連接處吊著一根絕緣的細(xì)絲，使之平衡。小心地從燒杯中央滴入CuSO4溶液。（1）片刻后可觀察到的現(xiàn)象是（指懸吊的金屬圈）。A.鐵圈和銀圈左右搖擺不定B.保持平衡狀態(tài)不變C.鐵圈向下傾斜D.銀圈向下傾斜（2）產(chǎn)生上述現(xiàn)象的原因是。第二節(jié)化學(xué)電源學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.通過(guò)查閱資料知道常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理。2.認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的實(shí)際意義及其重要應(yīng)用。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：知道常見(jiàn)化學(xué)電源的種類及其工作原理。課時(shí)劃分：一課時(shí)教學(xué)過(guò)程：[學(xué)與問(wèn)]在日常生活中，你用過(guò)那些電池？你知道電池的其它應(yīng)用嗎？[交流結(jié)果]干電池、蓄電池、紐扣電池、燃料電池，電池可用于照明、電動(dòng)車動(dòng)力、手機(jī)電源、手表電源等?；瘜W(xué)電池是?；瘜W(xué)電源的分類：。電池與其他能源相比，其優(yōu)點(diǎn)有那些？圖4-2電池及其用途[問(wèn)題]面對(duì)許多原電池，我們?cè)鯓优袛嗥鋬?yōu)劣或適合某種需要？一、一次電池1、堿性鋅錳干電池：負(fù)極（鋅筒）：Zn+2OH－—2e—=Zn（OH）2；正極（石墨）：2MnO2+2H2O+2e－=2MnOOH+2OH－電池的總反應(yīng)式為：Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn（OH）2優(yōu)點(diǎn)：比普通鋅錳干電池好，比能量和儲(chǔ)存時(shí)間有所提高，適用于大電流和連續(xù)放電，是民用電池更新?lián)Q代產(chǎn)品。2、銀鋅電池：負(fù)極：Zn+2OH－—2e—=Zn（OH）2；正極：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH-銀鋅電池充電和放電的總化學(xué)方程式為：Zn+Ag2O+H2O2Ag+Zn（OH）2正極殼填充Ag2O和石墨，負(fù)極蓋填充鋅汞合金，電解質(zhì)溶液KOH。優(yōu)點(diǎn)：比能量大、電壓穩(wěn)定、儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)，適用于小電流和連續(xù)放電，常制成微型電池或紐扣電池等，如電子表或計(jì)算器上的電池。[練習(xí)1]鋰電池是新一代的高能電池，它以質(zhì)輕、高能而受到普遍重視．目前已經(jīng)研制成功了多種鋰電池．某種鋰電池的總反應(yīng)可表示為：Li＋MnO2＝LiMnO2．若該電池提供5庫(kù)侖(C)電量(其他損耗忽略不計(jì))，則消耗的正極材料的質(zhì)量約為(相對(duì)分子質(zhì)量和相對(duì)原子質(zhì)量Li：7，MnO2：87，電子電量取1.60×10－19CA．3.5×103gB．7×10-4gC．4.52×10-3g D．[練習(xí)2]1958年世界上第一個(gè)心臟起搏器在瑞典植入人體成功，使用壽命長(zhǎng)達(dá)10年之久．這種能源起搏器中安裝了壽命最長(zhǎng)、可靠性最高的鋰—碳電池．這種電池容量大，電壓穩(wěn)定，能在－56.7～71.1℃溫度范圍內(nèi)正常工作，現(xiàn)已在火箭、移動(dòng)電話、筆記本電腦中廣泛使用．它采用鋰和石墨作電極，四氯化鋁鋰(LiAlCl4)溶解在亞硫酰氯中(SOCl2)組成電解質(zhì)溶液．電池總反應(yīng)為：8Li＋3SOCl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S（1）此電池中________作負(fù)極，電極反應(yīng)為_(kāi)_______，________作正極．（2）該電池用于心臟起搏器時(shí)，在生理上的作用是_______。二、二次電池鉛蓄電池可放電亦可充電，它是用硬橡膠和透明塑料制成長(zhǎng)方形外殼，在正極板上有一層棕褐色的PbO2，負(fù)極是海棉狀的金屬鉛，兩極均浸入硫酸溶液中，且兩極間用橡膠或微孔塑料隔開(kāi)。1、鉛蓄電池負(fù)極：Pb-2e-+SO42－=PbSO4正極：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O蓄電池充電和放電的總化學(xué)方程式為：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O當(dāng)放電進(jìn)行到硫酸的濃度降低，溶液的密度達(dá)到1.18g/cm3時(shí)應(yīng)停止使用，需充電，充電時(shí)起電解池的作用。資料：隨著人們生活水平的提高和現(xiàn)代化通信業(yè)的發(fā)展，人們使用電池的機(jī)會(huì)愈來(lái)愈多，手機(jī)、尋呼機(jī)、隨身聽(tīng)、袖珍收音機(jī)等都需要大量的二次電池作電源?？芍貜?fù)充電使用的二次電池市場(chǎng)主要包括鎳鎘、鎳氫、鋰離子和鋁箔包裝的鋰高分子電池等4種。三、燃料電池按電解質(zhì)劃分，燃料電池大致上可分為五類：堿性燃料電池（AFC）、磷酸型燃料電池（PAFC）、固體氧化物燃料電池（SOFC）、熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）和質(zhì)子交換膜燃料電池（PEMFC）。氫氧燃料電池。（堿性）電極反應(yīng)：負(fù)極：2H2+4OH——4e—=4H2O正極：O2+2H2O+4e—=4OH—電池的總反應(yīng)為：2H2+O2=2H2O[練習(xí)3]新型燃料電池：該電池用金屬鉑片插入KOH溶液中作電極，又在兩極上分別通甲烷和氧氣。寫出電極反應(yīng)式：廢舊電池中含有汞、鉛、鎘、鎳等重金屬及酸、堿等電解質(zhì)溶液，對(duì)人體及生態(tài)環(huán)境有不同程度的危害。如當(dāng)成資源，加以回收利用，即可減少對(duì)環(huán)境污染，又可節(jié)約能源。[課堂練習(xí)]1．據(jù)報(bào)道，美國(guó)正在研究的鋅電池可能取代目前廣泛使用的鉛酸蓄電池，鋅電池具有容量大，污染少等優(yōu)點(diǎn)，電池反應(yīng)為2Zn＋O2＝2ZnO，原料為鋅粒、電解液和空氣．下列敘述正確的是A．鋅為正極，空氣進(jìn)入負(fù)極反應(yīng)B．負(fù)極反應(yīng)為：Zn－Ze-＝Zn2+C．正極發(fā)生氧化反應(yīng)D．電解質(zhì)溶液肯定不是酸溶液2．化學(xué)電池在通訊、交通及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用（1）目前常用的鎳（Ni）鎘（Cd）電池，其電池總反應(yīng)可表示為：已知均難溶于水但溶于酸，以下說(shuō)法正確的是①以上反應(yīng)是可逆反應(yīng)②以上反應(yīng)不是可逆反應(yīng)③充電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能④放電時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能A．①③B．②④C．①④D．②③（2）廢棄的鎳鎘電池已成為重要的環(huán)境污染物，有資料表明一節(jié)廢鎳電池可以使一平方米面積耕地失去使用價(jià)值。在酸性土壤中這種污染尤為嚴(yán)重。這是因?yàn)開(kāi)____________。（3）另一種常用的電池是鋰電池（鋰是一種堿金屬元素，其相對(duì)原子質(zhì)量為7），由于它的比容量（單位質(zhì)量電極材料所能轉(zhuǎn)換的電量）特別大而廣泛應(yīng)用于心臟起搏器，一般使用時(shí)間可達(dá)十年。它的負(fù)極用金屬鋰制成，電池總反應(yīng)可表示為：試回答：鋰電池比容量特別大的原因是_____________。鋰電池中的電解質(zhì)溶液需用非水溶劑制，為什么這種電池不能使用電解質(zhì)的水溶液？請(qǐng)用化學(xué)方程式表示其原因。第三節(jié)電解池學(xué)習(xí)目的1.知道電解池的工作原理，能寫出電極反應(yīng)和電池反應(yīng)方程式。2.學(xué)生記住氯堿工業(yè)、電鍍工業(yè)、電冶金工業(yè)的化學(xué)原理。教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)：電解原理課時(shí)劃分：兩課時(shí)教學(xué)過(guò)程 第一課時(shí)一、電解原理1、電解原理［實(shí)驗(yàn)４—2］（將Ｕ型管改為小燒杯），并觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象?，F(xiàn)象陰極：。陽(yáng)極：。兩極產(chǎn)物陰極——陽(yáng)極——［小結(jié)］電解質(zhì)溶液在導(dǎo)電過(guò)程中有新物質(zhì)產(chǎn)生，是化學(xué)變化。叫做電解池或電解槽。２、電解池的兩極電解池的兩極是由與之相連的電源電極決定的。陰極：。（發(fā)生還原反應(yīng)）陽(yáng)極：。（發(fā)生氧化反應(yīng)）３、電解池中的電子的移動(dòng)方向電源負(fù)極→電解池陰極→電解液中的陽(yáng)離子（被還原）電解池中陰離子（被氧化）→電解池陽(yáng)極→電源正極［提問(wèn)］CuCl2溶液中存在的離子有哪些？［設(shè)疑］為什么電解時(shí)，只有Cu２＋和Cl－放電呢？離子的放電順序陽(yáng)離子：Ag+＞Hg2＋＞Cu2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞H＋＞Al3＋＞Na＋＞K＋陰離子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根電解電解質(zhì)溶液時(shí)，在陰陽(yáng)兩極上首先發(fā)生放電反應(yīng)的離子分別是溶液里氧化性最強(qiáng)的陽(yáng)離子和還原性最強(qiáng)的陰離子。原電池和電解池知識(shí)總結(jié)比較表內(nèi)容原電池電解池電極規(guī)定電極反應(yīng)電子移動(dòng)方向能量轉(zhuǎn)變 第二課時(shí)練習(xí)：一、用惰性電極電解下列電解質(zhì)溶液，請(qǐng)你分析下列問(wèn)題（注意得失電子的順序）1、CuCl2陰極：陽(yáng)極總方程式：電解質(zhì)濃度，pH電解對(duì)象：，要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，加。HCl:陰極：陽(yáng)極總方程式：電解質(zhì)濃度，pH電解對(duì)象：，要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，加。小結(jié)：經(jīng)過(guò)總方程式發(fā)現(xiàn)以上兩個(gè)電解池反應(yīng)的電解對(duì)象都是，這一類電解反應(yīng)稱為電解電解質(zhì)型NaCl：陰極：陽(yáng)極總方程式：電解質(zhì)濃度，pH電解對(duì)象：，要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，加。小結(jié)：經(jīng)過(guò)總方程式發(fā)現(xiàn)該電解池反應(yīng)的電解對(duì)象是，這一類電解反應(yīng)稱為放H2生堿型。4、CuSO4陰極：陽(yáng)極總方程式：電解質(zhì)濃度總方程式：電解質(zhì)濃度，pH電解對(duì)象：，要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，加。小結(jié)：經(jīng)過(guò)總方程式發(fā)現(xiàn)該電解池反應(yīng)的電解對(duì)象是，這一類電解反應(yīng)稱為放O2生酸型。NaOH:陰極：陽(yáng)極總方程式：電解質(zhì)濃度，pHH2SO4:陰極：陽(yáng)極總方程式：電解質(zhì)濃度，pHNa2SO4:陰極：陽(yáng)極總方程式：電解質(zhì)濃度，pH小結(jié)：經(jīng)過(guò)總方程式發(fā)現(xiàn)以上三個(gè)電解池反應(yīng)的電解對(duì)象都是，要把電解質(zhì)溶液復(fù)原，加。這一類電解反應(yīng)稱為電解水型。二、電解原理的應(yīng)用：1、氯堿工業(yè)：電解制、和。電極反應(yīng)方程式：陽(yáng)極：陰極：總方程式該電解池中陽(yáng)極用電極（金屬、惰性）2、電鍍：電鍍時(shí)，通常把作陰極，把作陽(yáng)極，用含有作電鍍液。銅的精煉電解時(shí)，通常把作陰極，把作陽(yáng)極，用含有作電鍍液。粗銅中的多數(shù)雜質(zhì)沉積在電解槽底部，形成電冶金對(duì)于、、、這樣活潑的金屬，工業(yè)上用電解法冶煉。工業(yè)上用電解的方法制取金屬鈉，方程式工業(yè)上用電解的方法制取金屬鎂，方程式工業(yè)上用電解的方法制取金屬鋁，方程式練習(xí)：電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。右圖表示一個(gè)電解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：（1）若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，同時(shí)在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則①電解池中X極上的電極反應(yīng)式為。在X極附近觀察到的現(xiàn)象是。②Y電極上的電極反應(yīng)式為，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是。（2）如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則①X電極的材料是，電極反應(yīng)式是。②Y電極的材料是，電極反應(yīng)式是。（說(shuō)明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出）[課堂練習(xí)]1.如下圖所示兩個(gè)裝置中，溶液體積均為200mL，開(kāi)始時(shí)電解質(zhì)溶液的濃度均為0.1mol·L－1，工作一段時(shí)間后，測(cè)得導(dǎo)線上通過(guò)0.02mol電子，若不考慮鹽水解和溶液體積的變化，則下列敘述正確的是A.產(chǎn)生氣體的體積：①＞②B.電極上析出固體的質(zhì)量：①＞②C.溶液的pH變化：①增大，②減小D.電極反應(yīng)式：①陽(yáng)極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑②陰極：2H＋＋2e－===H2↑2.甲、乙兩個(gè)電解池均以Pt為電極，且互相串聯(lián)，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某鹽溶液，通電一段時(shí)間后，測(cè)得甲池中電極質(zhì)量增加2.16g，乙池中電極上析出0.64g金屬，則乙池中溶質(zhì)可能是A.CｕSO4 B.MgSO4C.Al（NO3）3 D.Na2SO43.用石墨電極電解100mLH2SO4與CuSO4的混合溶液，通電一段時(shí)間后，兩極均收集到2.24L氣體（標(biāo)準(zhǔn)狀況），則原混合溶液中Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為A.1mol·L－1 B.2mol·L－1C.3mol·L－1 D.4mol·L－14.用惰性電極電解VLＭSO4的水溶液，當(dāng)陰極上有mｇ金屬析出(陰極上無(wú)氣體產(chǎn)生)時(shí)，陽(yáng)極上產(chǎn)生ｘL氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，同時(shí)溶液的pH由原來(lái)的6.5變?yōu)?.0(設(shè)電解前后溶液體積不變)。則M的相對(duì)原子質(zhì)量的表示式為A. B.C. D.5.用Pt電極電解CｕCl2溶液，當(dāng)電流強(qiáng)度為aA，通電時(shí)間為ｔｍｉｎ時(shí)，陰極質(zhì)量增加ｍｇ，陽(yáng)極上生成標(biāo)準(zhǔn)狀況下純凈氣體VL，電極上產(chǎn)生的氣體在水中的溶解忽略不計(jì)，且以ｑ表示1個(gè)電子的電量，Ｍ表示銅的相對(duì)原子質(zhì)量，則阿伏加德羅常數(shù)可表示為A. B.C. D.不能確定第四節(jié)金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.能解釋金屬發(fā)生電化學(xué)腐蝕的原因，認(rèn)識(shí)金屬腐蝕的危害。2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究防止金屬腐蝕的措施。教學(xué)重點(diǎn)：電化腐蝕的原因．教學(xué)難點(diǎn)：析氫腐蝕和吸氧腐蝕的電極反應(yīng)方程式．課時(shí)劃分：一課時(shí) 教學(xué)過(guò)程金屬腐蝕金屬腐蝕：的過(guò)程。金屬腐蝕分化學(xué)腐蝕和電化學(xué)腐蝕1、化學(xué)腐蝕：特點(diǎn)：無(wú)電流生成，生活中少見(jiàn)。2、電化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕：不純的金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，會(huì)發(fā)生原電池反應(yīng)，比較活潑的金屬失電子被氧化的