電化學(xué)基礎(chǔ)(普及讀物)

10第四章電化學(xué)根底Ⅰ原電池教學(xué)目標(biāo)學(xué)問與技能讓學(xué)生體驗(yàn)化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)化的探究過程；使學(xué)生進(jìn)一步了解原電池的工作原理和構(gòu)成原電池的條件；能夠?qū)懗鲭姌O反響式和電池反響方程式.過程與方法通過分組試驗(yàn)培育學(xué)生觀看力量與分析思維力量。試驗(yàn)引導(dǎo)學(xué)生以問題為中心的學(xué)習(xí)方法，學(xué)會(huì)覺察問題、解決問題的方法。加深理解實(shí)踐→生疏→再實(shí)踐→再生疏的辨證唯物主義的思維方法情感態(tài)度與價(jià)值觀向。教學(xué)重點(diǎn)：進(jìn)一步了解原電池的工作原理和構(gòu)成條件；能夠?qū)懗鲭姌O反響式和電池反響方程式.教學(xué)難點(diǎn)：原電池的工作原理教學(xué)方法：試驗(yàn)探究法教學(xué)過程：引入、介紹電化學(xué)學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)換裝置、過程和效率的科學(xué)。1、電化學(xué)——爭論化學(xué)能與電能相互轉(zhuǎn)換的裝置、過程和效率的科學(xué)2、電化學(xué)過程〔及其裝置〕的分類：產(chǎn)生電流的裝置——原電池借助電流而發(fā)生的反響——電解池2P32—37化學(xué)能與電能演示試驗(yàn)：后浸入盛有硫酸銅溶液的燒杯中?，F(xiàn)象：銅片外表明顯有銅析出，電流計(jì)指示無電流通過。計(jì)指示無電流通過？無電流通過，可能與銅片與鋅片直接接觸有關(guān)。問題：假設(shè)要證明以上裝置就是原電池，確實(shí)鑿現(xiàn)了化學(xué)能與電能之間的轉(zhuǎn)換，就必需證明銅片與鋅片之間有電流流過，如何證明？再同時(shí)浸入盛有硫酸銅溶液的燒杯中?，F(xiàn)象：電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，有電子有鋅片流向銅片，銅片外表有紅色的銅析出。問題：由于鋅片與硫酸銅溶液直接接觸，不行避開地有銅離子在鋅片外表直接被當(dāng)鋅片被銅完全掩蓋，反響終止，就再無電流產(chǎn)生。作為原電池，上述負(fù)極的反響必定影響原電池的供電效果，如何阻擋反響的發(fā)生呢？試驗(yàn)三：課本P704-1現(xiàn)象：改進(jìn)后的裝置能持續(xù)、穩(wěn)定地產(chǎn)生電流。3、原電池：、功能：將化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能、組成：電極材料、電解質(zhì)溶液、鹽橋、導(dǎo)線、電子流向：外電路：負(fù)極——導(dǎo)線——正極內(nèi)電路：鹽橋中陰離子移向負(fù)極的電解質(zhì)溶液，、電極反響：以鋅銅原電池為例：負(fù)極：氧化反響：Zn—2e—==Zn2+〔較活潑金屬〕

+2e—

==Cu↓〔較不活潑金屬〕總反響式：Zn+Cu2+==Zn2++Cu↓非金屬為正極。思考：P72科學(xué)探究Ⅱ化學(xué)電池教學(xué)目標(biāo)學(xué)問與技能1.一次電池與二次電池的不同 2.一次電池、二次電池電極反響式的書寫3.明確充電與放電電極反響式的書寫過程與方法緊緊抓隹“化合價(jià)”這一主線，明確正極反響、負(fù)極反響留意與生活化學(xué)相聯(lián)系、特別是鉛蓄電池等情感態(tài)度與價(jià)值觀通過學(xué)習(xí)，進(jìn)一步生疏到一次電池、二次電池在工業(yè)、國防、生活中的重要應(yīng)用，特別是氫氧燃料電池，既供給了能源又不污染環(huán)境，同時(shí)應(yīng)留意對其它電池的回收，保護(hù)環(huán)境教學(xué)重點(diǎn)：一次電池、二次電池和燃料電池的反響原理、性能和應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn)：化學(xué)電池的反響原理教學(xué)方法：啟發(fā)誘導(dǎo)法、爭論法等教學(xué)過程：2P37—39進(jìn)展中的化學(xué)電源思考：P73學(xué)與問1、電池的分類：化學(xué)電池、太陽能電池、原子能電池2、化學(xué)電池：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置3、化學(xué)電池的分類：一次電池、二次電池、燃料電池一、一次電池〔發(fā)生氧化復(fù)原反響的物質(zhì)〕消耗到肯定程度，就不能使用的電池，也叫干電池。2、常見一次電池：鋅錳干電池、堿性鋅錳電池、鋅銀電池、鋰電池等3、電極反響：堿性鋅錳電池負(fù)極：鋅：Zn+2OH—–2e—==Zn(OH)2正極：氧化錳：2MnO2+2H2O2e—2MnOOH2OH—總反響式：Zn+2MnO2+2H2O==2MnOOH+Zn(OH)2二、二次電池充電電池或蓄電池。2、電極反響：鉛蓄電池

+SO

2—4 〔aq〕

—2e—==PbSO44s正極：氧化鉛PbO2s +4H+aq

+SO2—aq

+2e—==PbSO4s +2H2Ol〔〕 〔〕

4 〔〕

〔〕 〔〕總反響式：Pb〔s〕+PbO2〔s〕+2H2SO4〔aq〕==2PbSO4〔s〕+2H2O〔l〕充電：陰極：PbSO4s +2e— ==Pbs

+SO2—aq〔〕 〔〕

4 〔〕陽極：PbSO4s +2H2Ol

—2e— ==PbO2s +4H+aq

+SO2—aq〔〕

〔〕 〔

4 〔〕總反響式：2PbSO4〔s〕+2H2O〔l〕==Pb〔s〕+PbO2〔s〕+2H2SO4〔aq〕兩式可以寫成一個(gè)可逆反響：Pbs +PbO2s

+2H2SO4aq 放電2PbSO4s

+2H2Ol〔〕 〔〕三、燃料電池

〔 〕 充電

〔〕 〔〕1、燃料電池：連續(xù)地將燃料和氧化劑的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換成電能的化學(xué)電池。負(fù)極：通入氫氣：H2—2e—2H+正極：通入氧氣：1/2O2 +2H++2e—==H2O總反響式：H2+1/2O2==H2O四、廢棄電池的處理：回收利用Ⅲ電解池教學(xué)目的：學(xué)問與技能使學(xué)生理解電解原理，初步把握一般電解反響產(chǎn)物的推斷方法。使學(xué)生了解銅的電解精煉和電鍍銅的原理。培育學(xué)生的試驗(yàn)操作力量、團(tuán)結(jié)協(xié)作力量、觀看力量、分析力量、歸納總結(jié)力量以及運(yùn)用學(xué)問解決問題的力量。通過電鍍工業(yè)廢水處理的簡潔介紹，增加學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)。過程與方法將離子放電挨次與陰極反響嚴(yán)密結(jié)合起來，正確寫出電極反響式和總化學(xué)方程式情感、態(tài)度與價(jià)值觀教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：電解原理及其應(yīng)用教學(xué)方法：試驗(yàn)分析法、爭論法等教學(xué)過程：一、電解原理試驗(yàn)：P794-22〔1UCuCl2

溶液中，觀看現(xiàn)象現(xiàn)象：碳棒外表無明顯現(xiàn)象2、將兩根碳棒用導(dǎo)線相連后，浸入U(xiǎn)型管內(nèi)的CuCl2

溶液中，觀看現(xiàn)象現(xiàn)象：碳棒外表無明顯現(xiàn)象2、將兩根碳棒分別跟直流電源的正、負(fù)極相連接，浸入U(xiǎn)型管內(nèi)的CuCl2溶液中，接通電流，觀看現(xiàn)象碳棒外表有氣泡產(chǎn)生〔產(chǎn)生氯氣〕2結(jié)論：在直流電的作用下，溶液中CuCl2

的被分解了，在陰極、陽極分〔1、通電前，溶液中存在哪些離子，它們?nèi)绾芜\(yùn)動(dòng)？〔由于電離，溶液中存在著Cu2+、Cl—、H+、OH—，在溶液中做自由運(yùn)動(dòng)〕、通電后，電子運(yùn)動(dòng)有什么變化？〔電子由自由運(yùn)動(dòng)改作定向運(yùn)動(dòng)，陰離子移向陽極，陽離子移向陰極〕、當(dāng)離子定向移到電極外表時(shí)，發(fā)生什么變化？〔離子在電極外表放電，發(fā)生氧化復(fù)原反響〕1、電解池：電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置，也叫電解槽2、電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極發(fā)生氧化復(fù)原反響的過程3、放電：當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化復(fù)原反響的過程4、電子流向〔電源〕負(fù)極——〔電解池〕陰極——〔離子定向運(yùn)動(dòng)〕液——〔電解池〕陽極——〔電源〕正極5、電極名稱及反響：陽極：與直流電源的正極相連的電極，發(fā)生氧化反響陰極：與直流電源的負(fù)極相連的電極，發(fā)生復(fù)原反響26CuCl2

溶液的電極反響：2陽極：2Cl——2e—==Cl↑ 〔氧化反響〕2陰極：Cu2++2e—==Cu 〔復(fù)原反響〕2總反響式：Cu2++ 2Cl— 電解 Cu+Cl↑27、電解本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液的電解過程思考：P82思考與溝通電離電解條件電離電解條件電解質(zhì)溶于水或熔化狀態(tài)電解質(zhì)電離后，再通直流電過程 電解質(zhì)電離成為自由移動(dòng)的離子電舉例舉例CuCl==Cu2++2Cl—電解2CuClCu+Cl↑22特點(diǎn)只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子發(fā)生氧化復(fù)原反響，形成物質(zhì)聯(lián)系電解必需建立在電離的根底上2、原電池與電解池的比較舉例

原電池鋅銅原電池1、活潑性不同的兩電極〔用導(dǎo)線相連〕〔電極插入其中電極自發(fā)反響〕3、形成閉合回路負(fù)極：較活潑金屬〔或能導(dǎo)電的非金屬〕〔由電極本身打算〕

電解池電解氯化銅溶液1、兩電極接直流電源2、兩電極插入電解質(zhì)溶液中3、形成閉合回路〔由外加電源打算〕陽極：氧化反響，溶液中的陰

負(fù)極：氧化反響，金屬失電子 離子失電子，或電極金屬失電子正極：復(fù)原反響，溶液中的陽 反響，溶液中的陽離子得電子 離子得電子

負(fù)極——導(dǎo)線——正極

電源負(fù)極 陰極電源正極 陽極能量轉(zhuǎn)變主要應(yīng)用

化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能 電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能反響能夠自發(fā)進(jìn)展 反響不能夠自發(fā)進(jìn)展1、金屬電化腐蝕分析 1、電解食鹽水〔氯堿工業(yè)〕2、金屬犧牲陽極的陰極保護(hù)法2、冶煉活潑金屬3、制造多種化學(xué)電源 3、電解精練實(shí)質(zhì)二、電解原理的應(yīng)用

使氧化復(fù)原反響中的電子

程思考及試驗(yàn)：P82科學(xué)探究，〔1、通電前，飽和食鹽水中存在哪些離子？它們的運(yùn)動(dòng)狀況如何？〔自由移動(dòng)的離子：H+、OH—、Cl—、Na+2HO H++OH—，NaCl==Na++Cl—〕2、在電解裝置中，可否選用銅作陰、陽極的電極材料，為什么？〔可以用銅做陰極，不能用銅做陽極，否則，陽極溶解〕、通電后，溶液中的離子發(fā)生了什么變化？向陰極，在電極外表放電〕、溶液中的Na+是否可能被復(fù)原為金屬鈉，為什么？〔不能，放電的離子有肯定的挨次，金屬越活潑，越難放電，溶液中的H+Na+〕、電解后，在陰極區(qū)和陽極區(qū)分別得到的產(chǎn)物是什么？如何證明？〔陰極：氫氣，收集后在火焰上產(chǎn)生爆鳴；陽極：氯氣，產(chǎn)生刺激性氣味陰極區(qū)的溶液變紅〕1、電解飽和食鹽水以制造燒堿、氯氣和氫氣H+、OH—、Cl—、Na+H+、Cl—優(yōu)先放電2陽極：2H++2e—==H↑22陰極：2Cl——2e— ==Cl↑222

2NaCl+2HO

電解 2NaOH+H2↑+Cl↑補(bǔ)充試驗(yàn)：鐵釘電鍍銅。鐵釘處理：水洗、堿洗除油污、酸除鐵銹、水洗，馬上進(jìn)展電鍍、鐵定做陰極，銅棒做陽極，電解質(zhì)溶液：銅氨溶液藍(lán)色，即為銅氨溶液〕10〔通電時(shí)用玻璃棒輕輕攪拌〕即可見到鐵釘外表光亮的紫紅色、電鍍應(yīng)用電解原理在某些金屬外表鍍上一薄層其他金屬或合金的方法、電極、電解質(zhì)溶液的選擇：陽極：鍍層金屬，失去電子，成為離子進(jìn)入溶液M—ne—==Mn+陰極：待鍍金屬〔鍍件成為金屬原子，附著在金屬外表Mn++ ne—==M電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的溶液做電鍍液、電鍍應(yīng)用之一：銅的精煉4陽極：粗銅；陰極：純銅；電解質(zhì)溶液：CuSO4電鍍銅電解氯化銅溶液能量轉(zhuǎn)換電鍍銅電解氯化銅溶液能量轉(zhuǎn)換將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能陽極材料鍍層金屬——銅石墨陰極材料待鍍金屬石墨陽極反響 銅溶解電Cl放出2鍍陰極反響液中的Cu2+在陰極析出 液中的Cu2+在陰極析出時(shí)電解質(zhì)溶液CuSO溶液，電鍍過 CuCl溶液，電解過程中4 2及其變化程中溶液濃度不變 溶液濃度漸漸減小3、電冶金、電冶金：使礦石中的金屬離子獲得電子，從它們的化合物中復(fù)原出來用于冶煉活潑金屬，如鈉、鎂、鈣、鋁、電解氯化鈉：通電前，氯化鈉高溫下熔融：NaClNa+Cl—+—==2Na2陰極：2Cl——2e==Cl↑2Ⅳ金屬的電化學(xué)腐蝕與防護(hù)教學(xué)目的：學(xué)問與技能化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕析氫腐蝕和吸氧腐蝕金屬的防護(hù)方法過程與方法將原電池反響、電解反響與金屬的腐蝕與防護(hù)結(jié)合起來，理論聯(lián)系實(shí)際情感、態(tài)度與價(jià)值觀通過本節(jié)書的學(xué)習(xí)，了解金屬的腐蝕給工業(yè)生產(chǎn)，人民生活帶來的害，同時(shí)更需要利用電化學(xué)知識(shí)去防止金屬腐蝕，增加保護(hù)金屬、儀器設(shè)備的意識(shí)教學(xué)重點(diǎn)：金屬的電化學(xué)腐蝕及金屬的電化學(xué)防護(hù)教學(xué)難點(diǎn)：金屬發(fā)生吸氧腐蝕的電化學(xué)原理教學(xué)方法：試驗(yàn)分析法、爭論法等教學(xué)過程一、金屬的電化學(xué)腐蝕試驗(yàn)：P854-3金屬腐蝕的本質(zhì)：都是金屬原子失去電子而被氧化的過程金屬腐蝕的分類：化學(xué)腐蝕——金屬跟接觸到的枯燥氣體〔如O、Cl、SO

等〕或非電解質(zhì)液體2 2 2〔如石油〕等直接發(fā)生化學(xué)反響而引起的腐蝕。電化學(xué)腐蝕——不純的金屬跟電解質(zhì)溶液接觸時(shí)，會(huì)發(fā)生原電池反響，比較活潑的金屬失去電子而被氧化?；瘜W(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕化學(xué)腐蝕電化學(xué)腐蝕條件金屬跟氧化性物質(zhì)直接接觸不純金屬或合金跟電解質(zhì)溶液及氧化劑接觸質(zhì)溶液及氧化劑接觸現(xiàn)象無電流產(chǎn)生有微弱的電流產(chǎn)生本質(zhì)金屬被氧化的過程較活潑的金屬被氧化的過程化學(xué)腐蝕與電化學(xué)腐蝕往往同時(shí)發(fā)生，但電化學(xué)相互關(guān)系腐蝕比化學(xué)腐蝕要普遍得多，腐蝕速度也快得多。、電化學(xué)腐蝕的分類：析氫腐蝕——腐蝕過程中不斷有氫氣放出①、條件：潮濕空氣中形成的水膜〔水膜中溶解有CO2、SO2、H2S等氣體〕Fe—2e—==Fe2+〔氧化反響〕—總反響式：Fe+2H2O==Fe〔OH〕2+H2↑③、生成的Fe〔OH〕2被空氣中的O2氧化，生成Fe(OH)3Fe(OH)2O2+2H2O4Fe(OH)3④、Fe(OH)3脫去一局部水就生成Fe2O3·xH2O〔鐵銹主要成分〕⑤、鐵銹不能阻擋鋼鐵連續(xù)腐蝕吸氧腐蝕——反響過程吸取氧氣①、條件：水膜的酸性很弱或中性②、電極反響：負(fù)極：2Fe4e—2Fe2+〔氧化反響〕正極：2H2OO2+4e—4OH—〔復(fù)原反響〕總反響式：2Fe+O2+2H2O==2Fe〔OH〕2③、生成的Fe(OH)2被空氣中的O2氧化，生成Fe(OH)3，再形成鐵銹思考：鋼鐵的析氫腐蝕和吸氧腐蝕的比較：析氫腐蝕析氫腐蝕吸氧腐蝕條件水膜酸性較強(qiáng)水膜呈弱酸性或中性正極反響2HO+2e—==H↑+2OH—2222負(fù)極反響Fe—2e—==Fe2+二、金屬的電化學(xué)