上海高一化学教案-原电池和电解池

1、Xinhua新华教育上海新华教育教学教案学 科化学年 级高二课时计划2小时授课课题氧化还原反应练习授课日期时间2017年10月29日13时00分一15时00分教 学 目 标1、对氧化还原反应知识的掌握2、学生对疑难知识点的提问，加强对氧化还原反应知识的理解程度3、现在学生需要对知识进行总结、概括，形成自己的知识框架教 学 设 计 【复习上节课所学内容及讲解作业】（15分钟） 【同步重点知识归纳】（30分钟） 【习题精讲】（30分钟） 【专题训练】（30分钟） 【能力拓展】（分钟） 【真题训练】（分钟） 【归纳总结】（10分钟） 【布置作业】（5 分钟）作 业 评 价1、2、3、4、存在问题 和

2、解决方案学生总结：学生签名：授课教师：教务负责人：日期：年月日上海新华教育中小学一对一、小班辅导学习热线学校网址：第1页/共12页xXu）iua新华教育上海新华教育教学教案上课内容【复习上节课所学内容及讲解作业】【同步重点知识归纳】第九章知识梳理：原电池和电解池、原电池1、原电池的概念：通过氧化还原反应而产生电流的装置称为原电池，也可以说是把化学能转变成电能的装 置。原电池放电时，负极发生氧化反应，正极发生还原反应。例如铜锌原电池又称丹聂尔电 池，其正极是铜极，浸中硫酸溶液中；负极是锌板，浸在硫酸锌溶液中。两种电解质溶液用盐 桥勾通，两极用导线相连就组成原电池。平时

3、使用的干电池，是根据原电池原理制成的。2 .原电池的工作原理原电池反应属于放热的反应，一般是氧化还原反应，但区别于一般的氧化还原反应的是, 电子转移不是通过氧化剂和还原剂之间的有效碰撞完成的，而是还原剂在负极上失电子发生 氧化反应，电子通过外电路输送到正极上，氧化剂在正极上得电子发生还原反应，从而完成 还原剂和氧化剂之间电子的转移。两极之间溶液中离子的定向移动和外部导线中电子的定向 移动构成了闭合回路，使两个电极反应不断进行，发生有序的电子转移过程，产生电流，实 现化学能向电能的转化。但是，需要注意，非氧化还原反应一样可以设计成原电池。从能量转化角度看，原电池 是将化学能转化为电能的装置；从化

4、学反应角度看，原电池的原理是氧化还原反应中的还原 剂失去的电子经外接导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行。3 .原电池的形成条件上海新华教育中小学一对一、小班辅导学习热线学校网址：上海新华教育教学教案a电极材料由两种金属活泼性不同的金属或由金属与其他导电的材料（非金属或某些氧化物等）组成。b.电解质存在。1一c.两电极之间有导线连接，形成闭合回路。d.发生的反应是自发的氧化还原反应。只要具备前三个条件就可构成原电池。 而化学电源因为要求可以提供持续而稳定的电流， 所以除了必须具备原电池的三个构成条件之外，还要求有自发进行的化学反应。也就是说， 化学电

5、源必须是原电池，但原电池不一定都能做化学电池。形成前提：总反应为自发的化学反应。4 .原电池的常见电极a.活泼性不同的金属：如锌铜原电池，锌作负极，铜作正极；b.金属和非金属（非金属必须能导电）：如锌钮干电池，锌作负极，石墨作正极；c.金属与化合物如：铅蓄电池，铅板作负极，二氧化铅作正极；d.惰性电极如：氢氧燃料电池，电极均为铝。5 .原电池的电极判断负极：电子流出的一极（负极定义）；化合价升高的一极；发生氧化反应的一极；活泼 性相对较强（有时候也要考虑到电解质溶液对两极的影响）金属的一极。（仅适用于原电池）正极：电子流入的一极（正极定义）；化合价降低的一极；发生还原反应的一极；相对 不活泼（

6、有时候也要考虑到电解质溶液对两极的影响）的金属或其它导体的一极。（仅适用 于原电池）阳极：发生氧化反应的电极（阳极定义）阴极：发生还原反应的电极（阴极定义）在原电池中，外电路为电子导电，电解质溶液中为离子导电。6 .原电池的表示方法为书写简便，原电池的装置常用方便而科学的符号来表示。其写法习惯上遵循如下几点 规定：（1） 一般把负极（如Zn棒与Zn2+离子溶液）写在电池符号表示式的左边，正极（如 Cu棒 与Cu2聪子溶液）写在电池符号表示式的右边。（2）以化学式表示电池中各物质的组成，溶液要标上活度或浓度（ mol/L）,若为气体物质 应注明其分压（Pa）,还应标明当时的温度。如不写出，则温度

7、为 298.15K,气体分压为 101.325kPa,溶液浓度为 1mol/L。（3）以符号”表示不同物相之间的接界，用I ”表示盐桥。同一相中的不同物质之间用”隔开。（4）非金属或气体不导电，因此非金属元素在不同氧化值时构成的氧化还原电对作半电池 时，需外加惰性导体（如原电池铝或石墨等）做电极导体。其中，惰性导体不参与电极反应， 只起导电（输送或接送电子）的作用，故称为“惰性”电极。按上述规定，Cu Zn原电池可用如下电池符号表示：（-）Zn（s） I Zn2+（C） | C2+ （C） I Cu（s） （+）上海新华教育中小学一对一、小班辅导学习热线学校网址：第

8、3页/共12页X4Q）iua新华教育上海新华教育教学教案理论上，任何氧化还原反应都可以设计成原电池，例如反应：Cl2+ 2H- 2Cl- +H2此反应可分解为两个半电池反应： 负极：2H- H2+ 2e-（氧化反应）正极：Cl2+2e- 2C1-（还原反应）该原电池的符号为：（-）Pt I I2（s） I I-（C） II Cl-（C） I C2（PCL2） I Pt （+）应用1、直接转换成电能输出的装置。又称化学电池。由于各种型号的原电池氧化还原反应的可逆性很差，放 完电后，不能重复使用，故又称一次电池。它通常由正电极、负电极、电解质、隔离物和壳体构成，可 制成各种形状和不同尺寸，使用方便

9、。广泛用于工农业、国防工业和通信、照明、医疗等部门,并成为日常生活中收音机、录音机、照相机、计算器、电子表、玩具、助听器等常用电器的电源。原电池一般按负极活性物质（如锌、镉、镁、锂等）和 正极活性物质（如镒、汞、二氧化硫、氟化碳等）分为锌镒电池、锌空气电池、锌银电池、锌汞电池、镁镒电池、锂氟化碳电池、锂二氧化硫电池等。锌镒电池产量最大，常按 电解质分为氯化钱型和 氯化锌型，并按其 隔离层分为糊式电池和低极电池。以 氢氧化钾为 电解质的锌镒电池，由于其负极（锌）的构造与其他锌镒电池不同而习惯上另作一类，称为碱性锌镒电池，简称碱镒电池，俗称碱性电池。2、金属的腐蚀与防护改变金属内部结构（如把钢中加

10、Cr、Ni制成不锈钢）在金属表面覆盖保护层a、在钢铁表面涂矿物性油脂、油漆或覆盖搪瓷、塑料等物质。b、用电镀、热镀、喷镀的方法，在钢铁表面镀上一层不易被腐蚀的金属。c、用化学方法使钢铁表面生成一层致密而稳定的氧化膜。（表面钝化）上海新华教育中小学一对一、小班辅导学习热线学校网址：上海新华教育教学教案电化学保护法a外加电流的阴极保护法（把被保护的设备与外接电源的负极相连 ）b牺牲阳极的阴极保护法（被保护的设备与活泼的金属相连接）3、判断金属的活泼性4、加快反应速率2常见电池锌镒干电池锌-镒电池具有原材料来源丰富、工艺简单，价格便宜、使用方便等优点，成为人们使用最多、最

11、广泛的电池品种。锌一镒电池以锌为负极，以二氧化镒 为正极。按照基本结构，锌一镒电池可制成圆筒形、扣式和扁形，扁形电池不能单个使用，可组合叠层电池（组）。按照所用电解液的差别将锌一镒电池分为三个类型：（1）俊型锌镒电池：电解质以氯化俊为主，含少量氯化锌。电池符号：（-）Zn NH4C1 ZnCl2 MnO2 C （石墨）（+）总电池反应：Zn+2NH 4cl+2MnO 2=Zn（NH 3）2Cl2+Mn 2O3+H2O（2）锌型锌-镒电池：又称高功率锌-镒电池，电解质为氯化锌，具有防漏性能好，能大功率放电及能量密度较高等优点，是锌一镒电池的第二代产品，20世纪70年代初首先由德国推出。与钱甘原电

12、池型电池相比锌型电池长时间 放电不产生水，因此电池不易 漏液。电池符号：(-)Zn ZnC2 MnO2 (+)总电池反应（长时间放电）：上海新华教育中小学一对一、小班辅导学习热线学校网址：第7页/共12页x4）iua新华教育上海新华教育教学教案Zn+2Zn(OH)Cl+6MnO(OH尸ZnCl2 2ZnO 4H 2O+2Mn 3O4(3)碱性锌-镒电池：这是锌-镒电池的第三代产品，具有大功率放电性能好、能量密度高和低温性 能好等优点。电池符号：(-)Zn KOH MnO2 (+)总电池反应：Zn+2H 2O+MnO 2=Mn(OH) 2+Zn(OH) 2锌一镒电池额

13、定开路电压为1.5V,实际开路电压1.5 1.8V ,其工作电压与放电负荷有关，负荷越重或放电电阻越小，闭路电压越低。用于手电筒照明时，典型终止电压为0.9V,某些收音机允许电压降至0.75V。锂原电池又称锂电池，是以金属锂为负极的电池总称。锂的电极电势最负相对分子质量最小，导电性良好，可制成一系列贮存寿命长，工作温度范围宽的高能电池。根据电解液和正极物质的物理状态，锂电池有三种 不同的类型，即：固体正极一有机电解质电池、液体正极一液体电解质电池、 固体正极一固体电解质 电池。 Li (CF)n的开路电压为3.3V ,比能量为480W-h L-1,工作温度在-5570 c间，在20c下可贮存1

14、0年 之久！它们都是研制的新产品，主要用于军事、空间技术等特殊领域，在心脏起搏器等微、小功率场合也 有应用。锂电池与锂离子电池不同。前者是一次电池，后者可反复充电。蓄电池蓄电池在放电过程中属于原电池反应。这类电极反应都有电解质溶液参与，如果能分析清楚电解质溶液是否参与电极反应，那么 负极的电极反应式 和正极的电极反应式的书写就可迎刃而解了。现以铅酸蓄电池为例来分析电极反应式的书写方法。铅酸蓄电池的总反应为：Pb+ PbO 2+2H2SO4=2PbSO 4+2H2O根据原电池的工作原理分析，负极失去电子发生氧化反应，可知：PbNe-=Pb2+，生成的Pb2+进入电解质溶液中，Pb2+与溶液中的S

15、O 42-不能共存，要继续反应生成 PbSO4,即：Pb2+SO42-=PbSO 4, 因此在原电池的负极反应式为+即：Pb -2e-+SO42-=PbSO 4；正极是得电子发生还原反应的一极，则有:PbO2+2e-=Pb2+2O2-，Pb2+和O2-进入溶液中，由于电解质溶液是 H2SO4溶液，O2-在酸性环境中， 不能单独存在，可供 O2-结合的微粒有 H +和H2O, O2-在酸性环境中优先结合 H+生成H2O,这样在正极 发生的反应有：4H+2O2-=2H2O；Pb2+SO 42-=PbSO 4根据以上分析可知正极反应式为+即：PbO2+2e-+SO42-+4H+=PbSO 4+2H2

16、O。(注意：在 电极反应式 中应遵循 电荷守恒 和质量守恒；在负极反 应式与正极反应式相加求总反应时要注意得失电子数要相等。)上海新华教育中小学一对一、小班辅导学习热线学校网址：上海新华教育教学教案再如：AgZn高能电池（钮扣电池）由 Ag2O、Zn及KOH溶液组成。总反应为：Zn+Ag 2O+H2O=Zn（OH） 2+2Ag根据原电池原理可知：Zn做负，Ag2O做正极，电解质溶液为 KOH溶液。负极极失去电子发生 氧化 反应，则负极反应为：Zn -2e-=Zn 2+, Zn2+进入溶液后又与溶液中的 OH-反应Zn2+2OH -=Zn（OH） 2。所以负极反应为：

17、Zn 2e-+2OH-=Zn（OH） 2；正极为Ag2O得到电子发生还原反应，即 Ag2O+2e-=2Ag+O 2-;O2-在中性或碱性环境中也不能单独存在，只能结合H2O生成OH-,故在中性或碱性条件下O2-+H2O=2OH -,所以正极反应式为：Ag2O+2e-+H2O=2Ag+20H -。原电池腐蚀原电池腐蚀亦称电偶腐蚀或双金属腐蚀。是由相互接触的两种不同金属材料与周围导电溶液组成原电池而 引起的电化学腐蚀（见腐蚀类型）。其中作为阳极的金属发生溶解，造成蚀损；作为阴极的金属，则往往得到保 护。海洋开发中的机械设备和各种构筑物经常是用不同金属材料制造的，周围海水又是导电性良好的电解质 溶液

18、，所以，原电池腐蚀颇为常见。原电池腐蚀与不同金属材料在海水中的自然电势之差，以及它们的相对 面积之比和距离有关。电势相差越大，阴极面积越大，阳极极化越小，回路电阻越小，则阳极腐蚀情况越严 重；反之亦然。在海洋大气带，原电池腐蚀一般只局限在不同金属连接处附近，属于局部原电池腐蚀。在海水 全浸条件下，原电池作用可以远至百米，例如青铜螺旋桨和船体裸露钢板之间，可以构成大型原电池而造成 船体腐蚀。控制或减轻原电池腐蚀的措施有：1、在设计和施工中尽量避免或消除形成原电池的可能因素，例如选用相同材料或自然电势相近的材料制做整体结构；2、避免不同金属材料，特别是自然电势相差较大的材料直接接触，必要时应使两者

19、之间保持良好的绝缘；3、尽量减小阴极区的相对面积，包括在阴极区面上涂漆覆盖；4、设计阳极区部件时可考虑便于更换或加大余量；5、适当选用缓蚀剂（见缓蚀剂）；6、施加阴极保护（见阴极保护）等。3上海新华教育中小学一对一、小班辅导学习热线学校网址：第9页/共12页新华教育上海新华教育教学教案电极反应负极：活泼金属失电子，看阳离子能否在电解液中大量存在。如果金属阳离子不能与电解液中的离子共存，则进行进一步的反应。例：甲烷燃料电池中，电解液为KOH负极甲烷失8个电子生成CO2ffi H2Q 1 CO讣能与OH共存，要进一步反应生成碳酸根。正极：当负极材料能与电解液直接反应时，

20、溶液中的阳离子得电子。例：锌铜原电池中，电解液为HCl,正极H+m电子生成H2当负极材料不能与电解液反应时，溶解在电解液中 的02得电子。如果电解液呈酸性，O2+4e-+4H+=2H2O如果电解液呈中性或碱性，O2+4e-+2H2O=4OH-特殊情况：Mg-Al-NaOH,极。负极：Al-3e-+4OH-=AlO2-+2H2O;正极：2H2O+2e-=H2+20H-Cu-Al-HNO3 Cu作负极。注意：Fe作负极时，氧化产物是Fe2+M不可能是Fe3+;月# ( N2H4和NH3B勺电池反应产 物是H20ffi N2无论是总反应，还是电极反应，都必须满足电子守恒、电荷守恒、质量守恒。pH变化

21、规律电极周围：消耗OH-(H+),则电极周围溶液的pH减小(增大)；反应生成 OH-(H+),则 电极周围溶液的pH增大(减小)。切记，电极周围只要消耗 0H-, PH就减小，不会受“原电 池中0H-(阴离子)向负极移动”的影响。溶液：若总反应的结果是消耗 OH-(H+),则溶液的pH减小(增大)；若总反应的结果是 生成OH-(H+),则溶液的pH增大(减小)；若总反应消耗和生成 OH-(H+)的物质的量相等， 则溶液的pH由溶液的酸碱性决定，溶液呈碱性则 pH增大，溶液呈酸性则pH减小，溶液呈中 性则pH不变。1 . C厂H 2SO4 Zn原电池正极：2H+2e-H 2 T负极：Zn-2e

22、- f Zn 2+总反应式：Zn+2H - Zn2+H2 T2 . Cu- FeCl3 C 原电池正极：2F e3+ + 2e- 2Fe2+负极：Cu-2e-Cu2+总反应式：2Fe3+ +Cu-2Fe 2+ +Cu 2+上海新华教育中小学一对一、小班辅导学习热线学校网址：第#页/共12页Xinhua新华教育上海新华教育教学教案3 .钢铁在潮湿的空气中发生吸氧腐蚀正极：O2+2H 2O+4e - f 4OH -负极：2Fe-4e-2Fe 2+总反应式：2Fe+O 2+2H 2g2Fe（OH） 24 .氢氧燃料电池（碱性介质）正极：O2+2H 2O+4e - f 4O

23、H -负极：2H 2-4e - +4OH - -4H 2 O总反应式：2H2+O2- 2H2O5 .氢氧燃料电池（酸性介质）正极：O2+4H+ + 4e-f 2H 2O负极：2H 2-4e-4H +总反应式：2H2+O2-2H2O6 .氢氧燃料电池（中性介质）正极：O2+2H2O+4e- f 4OH -负极：2H 2-4e-4H +总反应式：2H2+O2- 2H2O7 .铅蓄电池（放电）正极（PbO2）:PbO 2+2e - +SO 42- +4H + - PbSO 4+2H 20负极（Pb） : Pb-2e - +S0 42- - PbSO 4总反应式：Pb+PbO 2+4H +2S0 42

24、- =2PbSO 4+2H 20Pb+PbO 2+4H+2SO 42-=2PbSO 4+2H2O8 . Al NaO+ Mg 原电池正极：6H 2O+6e- 3H 2 T+60H上海新华教育中小学一对一、小班辅导学习热线学校网址：上海新华教育教学教案负极：2Al-6e - +8OH - -2AlO 2-+4H 2O总反应式：2A1+2OH - +2H2O=2AlO 2- + 3H 2 T9 . CH4燃料电池（碱性介质）正极：2O2+4H2O+8e- -8OH-负极：CH4-8e- +10OH -CO32-+7H2O总反应式：CH 4+2O 2 +2OH -=CO

25、32-+3H 2O11 .银锌纽扣电池（碱性介质）正极（Ag2O） : Ag2O+H2O+2e-2Ag+20H -负极（Zn） : Zn+20H -2e- Zn0+H20总反应式：Zn+Ag 20=Zn0+2Ag12 .碱性锌镒电池（KOH介质）正极（MnO2）: 2MnO2+2H2O+2e- 2MnOOH+2OH -负极（Zn）: Zn+20H -2e-Zn（0H） 2总反应式：Zn+2MnO 2+2H282MnOOH+Zn（OH） 2【习题精讲】【专题训练】【归纳总结】【布置作业】家长留言意见:日期:家长签名:上海新华教育中小学一对一、小班辅导学习热线学校网址：

26、第13页/共12页X$£hua新华教育上海新华教育教学教案备注：1；碘酒：又称为碘酊，为红棕色的液体，主要成分为碘、碘化钾。有碘与乙醇特臭。色泽随浓度增加而变深。适应症为用于皮肤感染和消毒。2:漂白粉和漂白精：两者还是有很大区别的。首先要明确一点，这两种都是粉末状固态混合物，虽然主要有 效成分都是次氯酸钙，但二者中的氯化钙含量有很大区别。漂白粉的制备相对简单，就是将氯气与消石灰混合，根据这个化学反应知道，其中氯化 钙含量是很高的。氯化钙粉末的存在会导致一个很大的问题，就是它很容易吸水潮解，从而 使漂白粉失效。所以为了使其中的有效成分次氯酸钙不容易失效，就必须降低其中的氯化钙 含量。降低氯化钙含量的方法有很多，包括物理分离，化学转化等。这样得到的氯化钙含量 相对较低的混合物就是漂粉精。高中化学课本中所谓的“氯气与消石灰充分反应”是一种简上海新华教育中小学一对一、小班辅导学习热线学校网址：上海新华教育教学教案化的说法，这里的“充分”代表了一系列的物理，化学过程。有兴趣的话可查找一下“漂粉 精生产原理”。3:红宝石：是指颜色呈红色的刚玉，它是刚玉的一种，主要成分是氧化铝（Al?O）。4;氯气,液氯,氯水区别？液氯和氯气都是纯净物，仅有氯分子，氯水则是混合物，含有多种分子和离子（主