电化学基础教材分析(课件)

选修4《化学反应原理》章《电化学基础》教材分析1《化学反应原理》的核心知识结构化学反应与能量转化化学反应的方向、限度与速率物质在水溶液中的行为化学反应的热效应电能转化为化学能—电解化学能转化为电能—电池化学反应的方向化学反应的限度化学反应的速率水溶液弱电解质的电离盐类的水解沉淀溶解平衡离子反应

2内容绪言

第一章化学反应与能量

第二章化学反应速率和化学平衡第三章水溶液中的离子平衡第四章电化学基础化学能与热能、电能的转化平衡理论及其应用引子3第一节原电池第二节化学电源第三节电解池第四节金属的电化腐蚀与防护

燃料电池发电站电化学：研究化学能与电能相互转化的装置、过程和效率的科学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5知识与技能目标：进一步了解原电池的工作原理，能写出其电极反应和电池反应方程式。了解常见的化学电源的种类及其工作原理，知道它们在生产、生活和国防中的实际应用。了解电解池的工作原理，知道电解在氯碱工业、电镀、精炼、电冶金等方面的应用。能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，知道防护金属腐蚀的方法，并能从实验探究中获得体会。6过程与方法目标：通过原电池、电解池实验的观察、比较、分析、综合、抽象、概括等思维过程，体会化学原理的形成过程。通过原电池、电解原理的探究和应用，掌握逻辑推理的方法，学会归纳化学反应原理的过程和运用相关原理解决问题的演绎过程。联系氧化还原反应的有关知识，运用对立统一的辨证思维理解相关原理。7情感态度与价值观目标：认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。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。通过同一电化学装置中两个不同电极的电极反应的相互依存关系，巩固、提升氧化还原反应的知识，强化对立统一的辨证唯物主义观点。通过课堂探究活动，发展学生的探究能力，学会与人合作与交流，共同研究、探讨科学问题。8建议课时安排：第一节原电池 1课时第二节化学电源 1课时第三节电解池 3课时第四节金属的电化学腐蚀与防护 1课时复习机动 2课时单元测验 1课时测验讲评 1课时小计 10课时9理论基础氧化还原反应金属活动顺序物理学中的电学知识质量守恒定律10几点思考：1.对于“半生不熟”的知识怎么讲？2.对于原电池和电解池中，易混淆的知识怎么讲？11

如何在必修2的基础上进一步扩展和提高?

进一步了解原电池的工作原理；要求我们能够写出电极反应式和电池总反应方程式；并且能够根据原电池的工作原理将某些氧化还原反应设计成简单的原电池。认真阅读教材，找到新、旧教材的不同，体会课标和模块学习要求，定位我们的教学目标，即：12教学建议：充分发挥实验功能，注重概念的形成过程，运用对立统一的观点进行归纳总结。2.充分利用对比，深入理解概念原理，夯实基础。3.注意科学思维的训练，教给学生思考的方法和解题的策略，提升学生思维和解题的水平。4.学科能力的培养。微粒观有序性、严密性、整体性观察能力13教学建议1：

充分发挥实验功能，注重概念的形成过程，运用对立统一的观点进行归纳总结。14电解规律阴极阳极氯气铜实例电极反应

浓度pH复原CuCl2

阳极：2Cl--2e-=Cl2↑阴极：Cu2++2e-=2Cu↓减小CuCl2CuCl2溶液

CuCl2Cu+Cl2↑电解/不要求【09东城一模】两极产生的气体能否相等e-15阳极阴极氯气氢气实例电极反应

浓度pH复原NaCl

阳极:2Cl-—2e-=Cl2↑阴极:2H++2e-=H2↑2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑

+Cl2↑电解减小增大

加HClNaCl溶液e-FeCl2？16阳极阴极氧气氢气阳极:4OH-—4e-=2H2O+O2

↑阴极:

4H++4e-=2H2↑变大不变加H2ONa2SO4溶液2H2O2H2↑+O2↑电解实例电极反应浓度pH复原Na2SO4e-17实例电极反应浓度pH值复原CuSO4阳极阴极氧气铜阳极:4OH-—4e-=2H2O+O2

↑阴极：Cu2++2e-=

Cu减小减小

加CuOCuSO4溶液

2CuSO4+

2H2O2Cu+O2

↑+2H2SO4电解然后：H2SO4、HCl、NaOHe-18常见阴阳离子放电顺序(离子浓度接近时)阳离子放电（得电子）由难到易K+Ca2+Na+Mg2+Al3+Zn2+Fe2+

Pb2+(H+)Cu2+Fe3+Hg2+Ag+

阴离子放电（失电子）由难到易:

F-

ROmn-

OH-

Cl-Br-I-

S2-19用惰性电极电解电解质溶液的规律

电解类型举例电极反应溶液变化

溶液复原物质类别实例pHC浓度电解水含氧酸H2SO4阳极：4OH—-4e—

=O2↑+2H2O阴极：4H++4e—2H2↑减小增大H2O强碱NaOH增大增大活泼金属的含氧酸盐Na2SO4不变增大电解电解质无氧酸HCl阳极：2Cl—-2e—Cl2↑阴极：2H++2e—=H2↑增大减小HCl不活泼金属的无氧酸盐CuCl2阳极：2Cl—-2e—Cl2↑阴极：Cu2++2e—=Cu

减小CuCl2溶质和溶剂同时电解活泼金属的无氧酸盐NaCl阳极：2Cl—-2e—Cl2↑阴极：2H++2e—=H2↑增大，放出H2，生成碱生成新物质HCl不活泼金属的含氧酸盐CuSO4阳极：4OH—-4e—

=O2↑+2H2O阴极：2Cu2++4e—2Cu减小，放出O2，生成酸生成新物质CuO20【06北京-27】（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（只允许阳离子通过），其工作原理如图所示。①该电解槽的阳极反应式是

。

②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因。

③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口

（填写“A”或“B”）导出。H+放电，促进水的电离，OH—浓度增大4OH——4e-=2H2O+O2↑B阳极阴极高考怎样考21【07北京-27】（2）用石墨作电极，电解上述实验分离出的溶液（AlCl3），两极产生气泡。持续电解，在阴极附近的溶液中还可以观察到的现象是

。

解释此现象的离子方程式是

。白色沉淀生成,后沉淀逐渐溶解至消失Al3＋＋3OH－=Al(OH)3↓

Al(OH)3＋OH－=AlO2－＋2H2O顺序高考怎样考222008年理科综合（全国Ⅰ）13.电解100mL含c(H+)＝0.30mol/L的下列溶液，当电路中通过0.04mol电子时，理论上析出金属质量最大的是A．0.10mol/LAg+

B．0.02mol/LZn2+

C．0.20mol/LCu2+D．0.20mol/LPb2+Ag+全放电，增重1.08g没有金属析出Cu2+全放电，增重1.28g没有金属析出√量、顺序高考怎样考23教学建议2：

充分利用对比，深入理解概念原理，夯实基础。24什么是盐桥：饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。25盐桥的作用是什么？可使由它连接的两溶液保持电中性，盐桥保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。导线的作用是传递电子，沟通外电路。而盐桥的作用则是沟通内电路。26此电池的优点：能产生持续、稳定的电流。27原电池、电解池工作原理原电池原理：通过自发氧化还原反应把化学能转化为电能。电解原理：使电流通过电解质溶液在阴阳两极上被迫发生非自发氧化还原反应，从而把电能转化为化学能。CCH2SO4溶液阳极阴极+－e-e-电源正极负极CuZnH2SO4溶液H+SO42–H+SO42–氧化反应:

Zn-2e-=Zn2+还原反应:2H++2e-=H2↑还原反应:2H++2e-=H2↑氧化反应:

4OH–+4e-

=O2↑+2H2O原电池电解池OH–OH–e-e-28

自发性自发的氧化还原反应借助电能，非自发原电池与电解池比较原电池电解池电极名称电极材料电极反应能量转换外电路内电路电流方向：正、负极阴、阳极惰性材料或活性材料负氧正还阳氧阴还正极：不活泼金属或可导电的非金属(如C)负极：活泼金属正极负极负极正极化学能电能电能化学能正极阳极阴极负极阳极阴极29

化学腐蚀电化腐蚀条件金属跟Cl2，O2等直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触现象无电流产生有微弱的电流本质金属被氧化过程较活泼金属被氧化过程备注两者同时发生，以电化腐蚀为主30析氢腐蚀和吸氧腐蚀

析氢腐蚀

吸氧腐蚀

条件

水膜酸性较强

水膜酸性较弱或呈中性

电极反应

负极：Fe-2e-=Fe2+

正极：2H++2e-=H2↑

总：Fe+2H+=Fe2++H2↑

负极：Fe-2e-=Fe2+

正极：2H2O+O2+4e-=4OH-

总：2Fe+2H2O+O2=2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3

备注

以吸氧腐蚀为主31两池两极及其判断原电池电解池1、两极的活泼性2、电子、电流的方向3、离子移动方向4、电极的减轻与增重5、电解池的阴、阳极6、氧化还原情况7、根据现象判断1、与电池的连接情况2、电子、电流的方向3、离子移动方向4、电极的减轻与增重5、氧化还原情况6、根据产物判断7、根据现象判断8、根据进料口判断322.电解精炼金属时阳极的放电情况Zn、Fe、Ni、Cu、Ag、Au、Pt理解几个关键问题电解池1.食盐水净化操作的原则以及推广（净化KNO3溶液）3.电镀、电解精炼金属时电解质溶液的变化如：Cu2+、SO42-4.电镀金属时阴极的放电顺序如：电镀Zn33AZnCuSO42－H+H+看懂几个图343536池型

电解池电镀池（应用电解原理）铜的精炼池（应用电解原理）装置特征阳极:惰性电极Pt、C阴极:惰性、活性电极均可电解液：任意阳极:镀层金属阴极：镀件电镀液：含镀层金属离子(Mn+)阳极:

粗铜(含Zn、Fe、Ni、Ag、Pt、Au等)阴极:精铜电解液:CuSO4溶液电极反应阳极:易放电的阴离子首先放电（或电极参与反应）阴极:易放电的阳离子首先放电阳极：M－ne-=Mn+阴极：Mn++ne-=M阳极:Cu－2e-=Cu2+（Zn-2e-=Zn2+，Fe-2e-=Fe2+等）阴极:Cu2++2e-=Cu（Ag、Pt、Au以金属单质沉积于阳极，成为“阳极泥”）电解质溶液的浓度改变不变基本不变37电解池原电池

阴极阳极例、判断下列装置各属于什么池？正极负极e-38

例、请观察下列实验装置图，指出各装置的名称。电解池电镀池

NaCl溶液硫酸溶液原电池CuZnCCuFeFe粗CuCuSO4溶液精Cu精炼池ABCDCuSO4溶液精Cu39例、下列装置中的纯锌棒都浸在相同浓度的稀硫酸中，锌棒腐蚀速度从快到慢的顺序是（）A③④②①B②③①④C④②①③D③②①④D由快到慢：外接电源腐蚀＞原电池电化腐蚀＞自然腐蚀＞电化学保护40化学电池的分类一次电池（干电池）：活性物质消耗到一定程度，就不能使用；二次电池（充电电池或蓄电池）：放电后可以再充电使活性物质获得再生；燃料电池：一种连续将燃料和氧化剂的化学能直接转换成电能的化学电池。41常见的燃料电池正极反应负极反应电池总反应电池类型(1)O2+4e-+2H2O=4OH-H2-2e-+2OH-=2H2O2H2+O2==2H2O碱性燃料电池电解质40-60%的KOH(2)CO-2e-+4OH-=CO32-+2H2O2CO+O2+4OH-=2CO32+2H2O(3)CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2OCH4+2O2+2OH-=CO32-+3H2O(4)C2H6-14e-+18OH-=2CO32-+12H2O2C2H6+7O2+8OH-=4CO32-+10H2O(5)CH3OH-6e-+8OH-=CO32-+6H2O2CH3OH+3O2+4OH-=2CO32-+6H2O(6)C3H8-20e-+26OH-=3CO32-+17H2OC3H8+5O2+6OH-=3CO32-+7H2O(7)C4H10-26e-+34OH-=4CO32-+22H2O2C4H10+13O2+16OH-=8CO32-+18H2O42【08北京】据报道，我国拥有完全自主产权的氢氧燃料电池车将在北京奥运会期间为运动员提供服务。某种氢氧燃料电池的电解液为KOH溶液，下列有关该电池的叙述不正确的是A.正极反应式为：O2+2H2O+4e－=4OH－B.工作一段时间后，电解液中KOH的物质的量不变C.该燃料电池的总反应方程式为：2H2+O2=2H2OD.用该电池电解CuCl2溶液，产生2.24LCl2(标准状况)时，有0.1mol电子转移√√√2Cl-—2e-=Cl2↑43教学建议3：

以新带旧加强联系，提高学生综合能力。44氯碱工业■目的：电解饱和NaCl溶液，制取NaOH、H2、Cl2、并以它们为原料生产一系列化工产品■技术上必须考虑的问题：1.NaCl溶液的精制2.Cl2对NaOH溶液的影响3.H2与空气、Cl2的安全问题■解决：粗盐水中的主要杂质：SO42-、CO32-、Ca2+、Mg2+、Fe3+①BaCl2(aq)②Na2CO3(aq)③NaOH(aq)④HCl(aq)⑤阳离子交换膜45粗盐的成份：

泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42－杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜精制食盐水杂质的除去过程：粗盐水含少量Ca2+、Mg2+精制盐水46氯碱工业-电解原理示意阳离子交换膜电解食盐水原理示意图47－+Cl2Cl2Cl—H2Na+H+OH—淡盐水NaOH溶液精制饱和NaCl溶液H2O（含少量NaOH）离子交换膜阳极金属钛网阴极碳钢网阳极室阴极室48氯碱工业-阳离子交换膜■阳离子交换膜的特点：只允许阳离子通过阻止阴离子和气体分子通过■作用：（1）阻止了H2、Cl2混合，避免了爆炸；（2）阻止了Cl2与NaOH反应；（3）极大地降低了碱液中NaCl的含量。49钠的冶炼原料：NaCl电极反应：阴极：2Na++2e-=2Na阳极：2Cl--2e-=Cl2电池反应：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。电冶金50镁的冶炼原料：MgCl2电极反应：阴极：Mg2++2e-=Mg 阳极：2Cl--2e-=Cl2遇到的主要问题：如何得到无水的MgCl2？电池反应：MgCl2Mg+Cl2↑51铝的冶炼原料：Al2O3电极反应阴极：4Al3++12e-=4Al阳极：6O2--12e-=3O2遇到的主要问题：如何得到含有Al3+的熔融的电解质？Al2O3的熔点2045℃冰晶石Na3AlF6将Al2O3的熔点降低到大约1000℃电池反应：2Al2O34Al+3O2↑52教学建议4：

注意科学思维的训练，教给学生思考的方法和解题的策略，提升学生思维和解题的水平。53【思考】原电池的设计设计中需要关注的问题：1、有一个自发进行的氧化还原反应2、要有电极材料3、电解质溶液4、组成闭合回路5、装置作图能力54请将氧化还原反应Cu+2Ag+

=Cu2++2Ag设计成一个能产生稳定电流的原电池装置，并写出两个电极上的电极反应。（1）装置可采用烧杯和盐桥（2）注明原电池的正极和负极（3）注明外电路中电子的流向（4）写出两个电极上的电极反应提示与要求55

例、

根据金属活动顺序表，Cu不能发生如下反应：

Cu+2H2O=Cu(OH)2↓+H2↑。但选择恰当电极材料和电解液进行电解，这个反应就能变为现实。下列四种电极材料和电解液中，能实现该反应最为恰当的是ABCD阳极石墨CuCuCu阴极石墨石墨FePt电解液CuSO4溶液Na2SO4溶液H2SO4溶液H2OB56规律：原电池或电解池的两电极反应式之和即为总反应式，对于较复杂的、陌生的反应可用该方法解题并检验。写法：总反应式减去一电极反应式即为另一个电极反应式。书写注意事项：一看电极材料；二看环境介质；三看附加条件与信息。电极反应的书写57氢氧燃料电池介质电池反应：2H2+Ｏ２=2H2O

酸性负极正极中性负极

正极碱性负极正极2H2-4e-=4H+

O2+2H2O+4e-=4OH-2H2-4e-=4H+

O2+4H++4e-=4H2O2H2+4OH--4e-=4H2O

O2+2H2O+4e-=4OH-58如何书写充电电池的电极反应式？充电电池电极反应式书写的关键是要弄清电解液是酸性还是碱性(H+和OH-)，不可乱用，然后是反应方向判断。例、已知铅蓄电池充放电的电池反应式如下：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O试写出放电时的正、负极,充电时的阴、阳极的电极反应式。放电时：负极：Pb-2e－+SO42-=PbSO4

正极：PbO2+2e－+SO42-+4H+=PbSO4+2H2O充电时：阴极：PbSO4+2e－=Pb+SO42-

阳极：PbSO4+2H2O-2e－=PbO2+SO42-+4H+P-7659★原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源；有外加电源的装置一定是电解池，无外加电源的装置一定是原电池。★电解池、电镀池和精炼池的区分关键看阳极材料和电解质溶液。

【说明】多池组合时，一般是含有活泼金属的池为原电池，其余都是在原电池带动下工作的电解池；若最活泼的电极相同时，则两极间活泼性差别较大的是原电池，其余为电解池。怎样区分原电池、电解池、电镀池和精炼池？1.单池判断：2.多池组合判断：①无外电源：一池为原电池，其余为电解池；②有外电源：全部为电解池或电镀池、精炼池60【09朝阳一模8】下列装置中，a5是铁电极，其余为石墨电极,烧杯中液体体积均为100mL，放置一段时间后，有关叙述不正确的是（不考虑溶液体积变化）A．a2电极上有亮红色固体B．a1、a3电极上产生的物质，物质的量比是1:2C．丙中的SO42-向a6电极移动D．当装置电路中有6.02×1021个电子通过时，乙中溶液的pH是13Fe61例、德国人哈伯发明了合成氨技术而获得1918年诺贝尔化学奖，但该方法须在高温高压催化剂条件下，否则难以自发进行。2000年希腊化学家斯佳在《科学》杂志上公布了他的新发明在常压下把氢气与氮气通入一加热到570℃的电解池（如图）氢氮在电极上合成氨，而且转化率高于哈伯法的五倍，达到80%。该电解池采用了能传导某种离子（H+、Li+、F-、O2-）的固体复合氧化物为电解质（简称SCY），吸附在SCY内外侧表面的金属钯多孔多晶薄膜为电极。写出上文中电解池的阴阳极反应式和电解池总反应式。固体复合氧化物62阴极：N2+6H++6e-

==2NH3通电电解反应

：3H2+N22NH3阳极：3H2－6e-==6H+63近几年高考电化学考题回放题型考点掌握原电池的概念、工作原理与构成条件金属电极在原电池、电解池、电镀池中的作用分析掌握常见电池电极的判断、电极反应式和电池总反应式的书写可逆、环保电池工作原理的分析原电池工作中现象的观察与判断利用电子转移的守恒进行计算新型电池燃料电池电化学腐蚀、废电池集中处理能源的开发与利用及电池的评价64(07海南化学卷14)依据氧化还原反应：2Ag+(aq)+Cu(s)=Cu2+(aq)+2Ag(s)设计的原电池如图所示。请回答下列问题：(1)电极X的材料是

；电解质溶液Y是

；(2)银电极为电池的

极，发生的电极反应为

；X电极上发生的电极反应为

；(3)外电路中的电子是从

电极流向

电极。CU铜银正AgNO3溶液Ag+e=AgCu-2e=Cu+--2+练习365电化学综合-KIO3的制备近年来，加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO3)，碘酸钾在工业上可用电解法制取。以石墨和不锈钢为电极，以KI溶液为电解液，在一定条件下电解，反应方程式为：下列有关说法正确的是A．电解时，石墨作阴极，不锈钢作阳极B．电解时，阳极反应是：I--6e-+3H2O＝IO3-+6H＋C．溶液调节至强酸性，对生产有利D．电解前后溶液的pH几乎不变答案：BDKI＋3H2OKIO3＋3H2↑。66电化学综合-KMnO4的制备工业上用MnO2和KOH为原料制取KMnO4。主要生产过程可以分为两步进行，第一步将MnO2和固体KOH粉碎，混合均匀，在空气中加热到熔化，并连续不断地搅拌，以制取K2MnO4；第二步将K2MnO4的浓溶液电解以制取KMnO4（1）制取K2MnO4的化学方程式是_____________________________________（2）电解K2MnO4的浓溶液时，阴极电极反应式为_______________________阳极电极反应式为_______________________总反应为：_____________________________________2H++2e-=H2↑2K2MnO4＋2H2O2KMnO4＋H2↑＋2KOH2MnO42--2e-=2MnO4-2MnO2+O2+4KOH2K2MnO4+2H2O67电解：Na+Cl2NaCl放出能量吸收能量联想·质疑

电能电解原理电解熔融氯化钠交流·研讨

反应原理装置构成电极反应追根寻源

水的电离与电解实际应用追根寻源

离子放电顺序电解饱和食盐水活动·探究

铜的电解精炼铁钉镀铜活动·探究

简单到复杂鲁科版教材部分电化学内容的教学思路68电化学的核心原理：氧化还原反应氧化还原反应的实质：电子的转移电化学问题解决的关键：电子流动的方向、量、顺序、快慢复习方法：两个原型

原电池原型：Cu-Zn-稀H2SO4组成的原电池电解池原型：电解饱和食盐水的电解池69教学中同时注意：1.方程式的熟悉2.用好课本3.目标选的用4.搜集、整理资料，做各区的题5.基础薄弱的学生早抓70谢谢大家！71

4、教学必须从学习者已有的经验开始。——杜威

5、构成我们学习最大障碍的是已知的东西，而不是未知的东西。——贝尔纳

6、学习要注意到细处，不是粗枝大叶的，这样可以逐步学习摸索，找到客观规律。——徐特立

7、学习文学而懒于记诵是不成的，特别是诗。一个高中文科的学生，与其囫囵吞枣或走马观花地读十部诗集，不如仔仔细细地背诵三百首诗。——朱自清

8、一般青年的任务，尤其是共产主义青年团及其他一切组织的任务，可以用一句话来表示，就是要学习。——列宁

9、学习和研究好比爬梯子，要一步一步地往上爬，企图一脚跨上四五步，平地登天，那就必须会摔跤了。——华罗庚

10、儿童的心灵是敏感的，它是为着接受一切好的东西而敞开的。如果教师诱导儿童学习好榜样，鼓励仿效一切好的行为，那末，儿童身上的所有缺点就会没有痛苦和创伤地不觉得难受地逐渐消失。——苏霍姆林斯基

11、学会学习的人，是非常幸福的人。——米南德

12、你们要学习思考，然后再来写作。——布瓦罗14、许多年轻人在学习音乐时学会了爱。——莱杰

15、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基

16、我们一定要给自己提出这样的任务：第一，学习，第二是学习，第三还是学习。——列宁

17、学习的敌人是自己的满足，要认真学习一点东西，必须从不自满开始。对自己，“学而不厌”，对人家，“诲人不倦”，我们应取这种态度。——毛泽东

18、只要愿意学习，就一定