人教版高中化学选修4第4章电化学基础说课名师公开课省级获奖课件

1电化学基础1电化学基础2综合运用微粒观与氧化还原原理建立解决电化学问题的核心观念2综合运用微粒观与氧化还原原理3基本理论元素化合物基本概念电化学3基本理论元素化合物基本概念电化学4氧化还原反应原电池化学电源化学能转变为电能，自发进行电解池金属的电化学腐蚀与防护电解饱和食盐水电镀和铜的精炼电冶金制活泼金属电能转变为化学能，由外界输入能量推动本章知识的逻辑关系4氧化还原反应原电池化学电源化学能转变为电能，自发进行电解池5必修阶段简单了解铜锌原电池的工作原理电镀、牺牲阳极保护法、外加电流阴极保护法等金属防护的方法更是站在电化学的高度将电池和电解融会贯通在书写氢氧燃料电池等电池的电极反应式时，能从反应物质所处的溶液环境等多方面考虑有盐桥的铜锌原电池的工作原理及电极反应式的书写，并会写电池的总反应式电解原理和电解应用微粒观氧化还原观化学能与电能转化新教材思路5必修阶段简单了解铜锌原电池的工作原理电镀、牺牲阳极保护法、6应用的观点元素观微粒观氧化还原观化学反应与能量观6应用的观点元素观微粒观氧化还原观化学反应与能量观7学生对电化学知识有较强的兴趣并具有一定的学科思维能力学生已经学习了氧化还原反应原理，离子反应，初步建立了氧化还原观、微粒观及能量观学生学过无盐桥原电池原理及相应电极反应，生活中接触过干电池、充电电池、燃料电池学情分析7学生已经学习了学生学过无盐桥原电池学情分析8知识与技能过程与方法情感态度价值观了解原电池和电解池的工作原理，了解电化学在生活生产中的应用。综合运用微粒观与氧化还原原理，建立解决电化学问题的核心观念。通过化学电源、电镀、金属腐蚀等与生产、生活实际相联系的内容，增强学生学习兴趣。学习目标8知识与技能过程与方法情感态度了解原电池和电解池的工作原理，9化学学习的三重表征必须要熟练书写电极反应式从宏观、微观和符号三种表征水平上认识和理解化学知识，并建立三者之间的内在联系，是化学学习特有的思维方式，我们称之为三重表征思维方式。运用三重表征思维方式学习化学，能增进学生对化学知识的理解，提高学生分析和解决化学问题的能力。9化学学习的三重表征必须要熟练书写电极反应式从宏观、微观和符10实现能量转化靠电极上的电子得失电池里的氧化还原反应一定有电子得失认识腐蚀、电解的本质需要了解电极反应设计化学电源要掌握电极反应必须要熟练书写电极反应式10实现能量转化靠电极上的电子得失必须要熟练书写电极反应式11电解原理及其应用从微粒观和氧化还原角度理解两个关键问题原电池原理的应用11电解原理及其应用从微粒观和氧化还原角度理解两个关键问题原12Zn-Mn干电池Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2（1）Zn为活泼金属作负极反应，兼作电极材料和装置外形的支撑物。（2）硫酸溶液不能作电极材料，以惰性但导电的石墨为电极材料

另外硫酸溶液提供H+，但液体使用不方便，改用糊状NH4Cl：

2NH4+＋2e-＝2NH3↑＋H2↑

问题：H2、NH3的生成使电池鼓胀。（3）Zn2+会吸收NH3：Zn2+＋4NH3=Zn(NH3)42+（4）H2具有还原性，可加入固体氧化剂，例如MnO2将其吸收：

2MnO2＋H2=Mn2O3（固体）＋H2O（液体）尚遗留问题：反应中水的生成会使电池漏液。常见电源工作原理12Zn-Mn干电池常见电源工作原理13碱性锌-锰干电池负极：正极：电池反应：电解质：

KOH外壳是钢壳——Zn——MnO2Zn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH -Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)213碱性锌-锰干电池负极：正极：电池反应：电解质：KOH14放电过程负极：氧化反应Pb+SO42--2e-=PbSO4正极：还原反应PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O二次电池（铅蓄电池）总反应：

Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O放电充电14放电过程负极：氧化反应Pb+SO42--2e-=PbSO15燃料电池氢氧燃料电池碱性电解质负极:2H2-4e-+4OH-=4H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2H2+O2=2H2O酸性电解质负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O15燃料电池氢氧燃料电池碱性电解质酸性电解质负极：2H16甲醇燃料电池电极反应式：负极：正极：3O2+12e-+6H2O

=12OH-电池总方程式：2CH3OH–12e-+16OH-=2CO32-+12H2O2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O原理：2CH3OH+5O2=2CO2+8H2O电解质：KOH16甲醇燃料电池电极反应式：负极：正极：3O2+12e17负极：

2C4H10-52e-

+26CO32-＝34CO2＋10H2O正极：

13O2＋26CO2+52e-=26CO32-某燃料电池以熔融的K2CO3（其中不含O2-和HCO3-）为电解质，以丁烷为燃料，以含少量CO2的空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。总方程式：2C4H10＋13O2=8CO2＋10H2O17负极：某燃料电池以熔融的K2CO3（其中不含O2-和HC18Fe2O3·nH2O钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性负极反应式Fe-2e-=Fe2+正极反应式2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-总反应式Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)318Fe2O3·nH2O钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀19电源还原反应阴极阳极氧化反应与电源负极相连与电源正极相连阴离子移动阳离子移动NaCl溶液惰性电极2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑电解原理及应用e-19电源还原反应阴极阳极氧化反应与电源负极相连与电源正极相连20电子的流向

电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。离子定向移动的方向

阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。离子放电规律看溶液中离子得失电子能力定阴阳极产物：易放电的阳离子在阴极上发生还原反应，除活性电极外还原性强的阴离子在阳极先发生氧化反应。20电子的流向离子定向移动的方向离子放电规律21离子放电顺序Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+

>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+阳极阴极>S

2->I

->Br

->Cl

->OH

->高价含氧酸根离子>F-活性金属注：当离子浓度相差较大时或特定条件下，放电顺序会发生变化Ag+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+

>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+21离子放电顺序Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+22电解的应用→钠的冶炼原料：NaCl电极反应：阴极：2Na++2e-=2Na阳极：2Cl--2e-=Cl2电解池总反应：2NaCl

2Na+Cl2↑注意：该方法只可延伸到Li，但K、Rb、Cs都不是用电解法制得。22电解的应用→钠的冶炼原料：NaCl电解池总反应：2Na23电解的应用→金属的电解精炼粗铜含杂质(ZnFeNiAgAu等)纯铜粗铜阳极：

Zn→Zn2+＋2e-Fe→Fe2+＋2e-

Ni

→Ni2+＋2e-Cu→Cu2+＋2e-

ZnFeNiCuAgAu阴极:

Cu2++2e-→Cu阳极泥CuSO4溶液23电解的应用→金属的电解精炼粗铜含杂质(Zn24冶炼金属阳极金属成分阳极泥成分铜Zn、Fe、Ni、Cu、Ag、AuAg、Au银Zn、Fe、Ni、Cu、Ag、AuAu镍Zn、Fe、Ni、Cu、Ag、AuCu、Ag、Au电解的应用→金属的电解精炼24冶炼金属阳极金属成分阳极泥成分铜Zn、Fe、Ni、Cu、25工业上处理含Cr2O72—的酸性工业废水用以下方法：①往工业废水中加入适量的NaCl，搅拌均匀；②用Fe为电极进行电解，经过一段时间有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀产生；③过滤回收沉淀，废水达到排放标准。电解的应用→处理废水阴极：2H++2e-＝H2↑阳极：Fe-2e-＝Fe2+6Fe2++Cr2O72-+14H+＝6Fe3++2Cr3++7H2O25工业上处理含Cr2O72—的酸性工业废水用以下方法：①往26知识与技能学会过程与方法会学情感态度价值观爱学建立化学观念：从微观本质角度认识问题26知识与技能学会过程与方法会学情感态度爱学建立化学观念：从27敬请批评指正27敬请批评指正28电化学基础1电化学基础29综合运用微粒观与氧化还原原理建立解决电化学问题的核心观念2综合运用微粒观与氧化还原原理30基本理论元素化合物基本概念电化学3基本理论元素化合物基本概念电化学31氧化还原反应原电池化学电源化学能转变为电能，自发进行电解池金属的电化学腐蚀与防护电解饱和食盐水电镀和铜的精炼电冶金制活泼金属电能转变为化学能，由外界输入能量推动本章知识的逻辑关系4氧化还原反应原电池化学电源化学能转变为电能，自发进行电解池32必修阶段简单了解铜锌原电池的工作原理电镀、牺牲阳极保护法、外加电流阴极保护法等金属防护的方法更是站在电化学的高度将电池和电解融会贯通在书写氢氧燃料电池等电池的电极反应式时，能从反应物质所处的溶液环境等多方面考虑有盐桥的铜锌原电池的工作原理及电极反应式的书写，并会写电池的总反应式电解原理和电解应用微粒观氧化还原观化学能与电能转化新教材思路5必修阶段简单了解铜锌原电池的工作原理电镀、牺牲阳极保护法、33应用的观点元素观微粒观氧化还原观化学反应与能量观6应用的观点元素观微粒观氧化还原观化学反应与能量观34学生对电化学知识有较强的兴趣并具有一定的学科思维能力学生已经学习了氧化还原反应原理，离子反应，初步建立了氧化还原观、微粒观及能量观学生学过无盐桥原电池原理及相应电极反应，生活中接触过干电池、充电电池、燃料电池学情分析7学生已经学习了学生学过无盐桥原电池学情分析35知识与技能过程与方法情感态度价值观了解原电池和电解池的工作原理，了解电化学在生活生产中的应用。综合运用微粒观与氧化还原原理，建立解决电化学问题的核心观念。通过化学电源、电镀、金属腐蚀等与生产、生活实际相联系的内容，增强学生学习兴趣。学习目标8知识与技能过程与方法情感态度了解原电池和电解池的工作原理，36化学学习的三重表征必须要熟练书写电极反应式从宏观、微观和符号三种表征水平上认识和理解化学知识，并建立三者之间的内在联系，是化学学习特有的思维方式，我们称之为三重表征思维方式。运用三重表征思维方式学习化学，能增进学生对化学知识的理解，提高学生分析和解决化学问题的能力。9化学学习的三重表征必须要熟练书写电极反应式从宏观、微观和符37实现能量转化靠电极上的电子得失电池里的氧化还原反应一定有电子得失认识腐蚀、电解的本质需要了解电极反应设计化学电源要掌握电极反应必须要熟练书写电极反应式10实现能量转化靠电极上的电子得失必须要熟练书写电极反应式38电解原理及其应用从微粒观和氧化还原角度理解两个关键问题原电池原理的应用11电解原理及其应用从微粒观和氧化还原角度理解两个关键问题原39Zn-Mn干电池Zn＋H2SO4＝ZnSO4＋H2（1）Zn为活泼金属作负极反应，兼作电极材料和装置外形的支撑物。（2）硫酸溶液不能作电极材料，以惰性但导电的石墨为电极材料

另外硫酸溶液提供H+，但液体使用不方便，改用糊状NH4Cl：

2NH4+＋2e-＝2NH3↑＋H2↑

问题：H2、NH3的生成使电池鼓胀。（3）Zn2+会吸收NH3：Zn2+＋4NH3=Zn(NH3)42+（4）H2具有还原性，可加入固体氧化剂，例如MnO2将其吸收：

2MnO2＋H2=Mn2O3（固体）＋H2O（液体）尚遗留问题：反应中水的生成会使电池漏液。常见电源工作原理12Zn-Mn干电池常见电源工作原理40碱性锌-锰干电池负极：正极：电池反应：电解质：

KOH外壳是钢壳——Zn——MnO2Zn+2OH--2e-=Zn(OH)22MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH -Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)213碱性锌-锰干电池负极：正极：电池反应：电解质：KOH41放电过程负极：氧化反应Pb+SO42--2e-=PbSO4正极：还原反应PbO2+4H++SO42-+2e-=PbSO4+2H2O二次电池（铅蓄电池）总反应：

Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O放电充电14放电过程负极：氧化反应Pb+SO42--2e-=PbSO42燃料电池氢氧燃料电池碱性电解质负极:2H2-4e-+4OH-=4H2O正极:O2+2H2O+4e-=4OH-总反应:2H2+O2=2H2O酸性电解质负极：2H2-4e-=4H+正极：O2+4H++4e-=2H2O总反应：2H2+O2=2H2O15燃料电池氢氧燃料电池碱性电解质酸性电解质负极：2H43甲醇燃料电池电极反应式：负极：正极：3O2+12e-+6H2O

=12OH-电池总方程式：2CH3OH–12e-+16OH-=2CO32-+12H2O2CH3OH+3O2+4KOH=2K2CO3+6H2O原理：2CH3OH+5O2=2CO2+8H2O电解质：KOH16甲醇燃料电池电极反应式：负极：正极：3O2+12e44负极：

2C4H10-52e-

+26CO32-＝34CO2＋10H2O正极：

13O2＋26CO2+52e-=26CO32-某燃料电池以熔融的K2CO3（其中不含O2-和HCO3-）为电解质，以丁烷为燃料，以含少量CO2的空气为氧化剂，以具有催化作用和导电性能的稀土金属材料为电极。总方程式：2C4H10＋13O2=8CO2＋10H2O17负极：某燃料电池以熔融的K2CO3（其中不含O2-和HC45Fe2O3·nH2O钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀吸氧腐蚀条件水膜呈酸性水膜呈弱酸性或中性负极反应式Fe-2e-=Fe2+正极反应式2H++2e-=H2↑O2+2H2O+4e-=4OH-总反应式Fe+2H+=Fe2++H2↑2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+2H2O+O2=4Fe(OH)318Fe2O3·nH2O钢铁的析氢腐蚀和吸氧腐蚀析氢腐蚀46电源还原反应阴极阳极氧化反应与电源负极相连与电源正极相连阴离子移动阳离子移动NaCl溶液惰性电极2Cl--2e-=Cl2↑2H++2e-=H2↑电解原理及应用e-19电源还原反应阴极阳极氧化反应与电源负极相连与电源正极相连47电子的流向

电子从外加电源的负极流出，流到电解池的阴极，再从阳极流回电源正极。离子定向移动的方向

阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。离子放电规律看溶液中离子得失电子能力定阴阳极产物：易放电的阳离子在阴极上发生还原反应，除活性电极外还原性强的阴离子在阳极先发生氧化反应。20电子的流向离子定向移动的方向离子放电规律48离子放电顺序Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+

>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+阳极阴极>S

2->I

->Br

->Cl

->OH

->高价含氧酸根离子>F-活性金属注：当离子浓度相差较大时或特定条件下，放电顺序会发生变化Ag+>Fe3+>Cu2+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+

>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca+>K+21离子放电顺序Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+49电解的应用→钠的冶炼原料：NaCl电极反应：阴极：2Na+