高中化学 第四章 电化学导学案 新人教版选修

1、电化学课程标准体验化学能与电能的相互转化的探究过程， 理解原电池和电解池工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。了解化学电源的种类及其工作原理。认识化学能和电能相互转化的意义及其重要应用。能解释金属发生电化学腐蚀的原因，认识金属腐蚀的危害，通过实验探究防腐蚀的方法课标分解1. 能说出原电池电解池的构成条件，电极名称与反应类型，会写电极反应式2. 知道电解规律及pH变化趋势3. 根据电极反应判断金属活泼性4. 根据原电池原理认识几种新型电池的反应原理5. 有关电解产物的判断和计算6. 原电池、电解原理的应用：铜的精炼、镀铜、氯碱工业反应原理7. 金属腐蚀原理；8. 金属腐蚀快慢的比较；9. 金

2、属的防护10. 金属腐蚀的电极反应方程式的书写命题预测高考命题会继续在上述几个方面进行考查，同时也会出现涉及新能源、环境保护、工业生产等热点问题 电化学主要考查正极、负极、阳极、阴极的电极方程式的书写、总电极方程式的书写、电子转移的方向和数目及溶液的酸碱性变化等问题1原电池原电池电极的判断： 电极反应负极：发生 反应正极：发生 反应能量转换： 能转化为 能：电子、离子的移向电子由 极流向 极阴离子向 极迁移，阳离子向 极迁移原电池形成条件有 溶液, 反应有 电极构成 回路2电解池电极的连接：阴极和外加电源 极相连；阳极和外加电源 极相连阳极：发生 反应电解池电极反应阴极：发生 反应能量转换：

3、能转化为 能：电子由 极流向 极，再由 极流向 极电子、离子的移向阴离子向 极迁移，阳离子向 极迁移电极材料： 电极做阳极，电极自身发生氧化反应影响离子放电的因素阳极放电顺序：阴离子的放电顺序：3金属的腐蚀（以钢铁腐蚀为例）金属的腐蚀（ ）腐蚀（ ）腐蚀【电极反应】负极： 正极： 【环境】 析氢腐蚀吸氧腐蚀【环境】 【电极反应】负极： 正极： 4金属的防护牺牲阳极的阴极防护法（ 原理）外加电源的阴极防护法（ 原理）金属的防护电化学防护【知识精要】一、原电池原理及应用原电池是一种由 转变成 能的装置。其本质是将 反应中转移的电子 而产生电流1原电池的判定先分析有无外接电源，有外接电源者为 池，无

4、外接电源者可能为 池；再依据原电池的形成条件分析判定，主要思路是“三看”：一看电极，两极为导体且活泼性不同；二看溶液，两极插入电解质溶液中；三看回路：形成闭合回路或两极接触。2原电池正极和负极的确定（1）由两极的相对活泼性确定：在原电池中， 金属为原电池的负极， 金属或导电的 作原电池的正极。（2）由电极现象确定：在原电池中某一电极 ，该电极发生 反应，此为原电池的 极；若原电池中某一电极上 ，该电极发生 反应，此为原电池的 极。3原电池原理的应用（1）利用原电池原理可以制造出各种实用电池，即化学电源，如锌锰干电池、铅蓄电池、锂电池、新型燃料电池等。（2）原电池原理可用于解决一些实际问题，如加

5、快某些化学反应时的速率（稀硫酸与锌反应时，常滴入几滴硫酸铜溶液）；分析金属电化学腐蚀的快慢和防护方法等。 4原电池电极反应式的书写规律：（各组总结）例1：Zn-Cu-CuSO4原电池的电极反应式和总反应式例2：爱迪生蓄电池： 负极： 正极： 例3：纽扣电池： 负极： 正极： 例4；二次电池铅蓄电池负极： 正极： 总反应： 例5：一次电池碱性锌锰干电池你是否还见过其它原电池？写出电极反应式。了解两个特殊的原电池：MgAl-NaOH； FeCu浓硝酸5燃料电池电极反应式的书写注意事项：（各组总结）例1：氢氧燃料电池例2：碱性介质甲烷燃料电池你是否还见过其它燃料电池？写出电极反应式。二、电解原理及应

6、用电解池是将 能转化为 能的装置，在电解池中，阳极发生 反应、阴极发生 反应，其放电顺序一般为：阳极： 阴极： 1. 电极名称及反应、阴阳离子转移方向.2（惰性电极）电解电解质溶液的类型类型实例电极反应特点电解对象电解质浓度pH溶液复原电解水NaOH阴： 阳： H2SO4Na2SO4电解电解质HCl电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电CuCl2放H2生碱NaCl阴极： 阳极：电解质阴离子放电放O2生酸CuSO4阴极：电解质阳离子放电阳极： 3电解原理的应用（1）电解精炼铜： 作阳极， 作阴极， 作电解质溶液。电极反应式：阳极， 阴极， 阳极泥中存在 等不活泼的贵重金属， 极得到纯铜。（2）电镀

7、铜： 作阳极， 作阴极， 溶液作电解质溶液，从理论上讲电镀时电解质溶液组成、浓度和质量不变化。电极反应：阳极 ，阴极 。（3）氯碱工业：阳极 ， 阴极 总反应 (反应条件：直流电)（4）冶炼金属：电解熔融电解质，可炼得活泼金属。如：K、Na、Ca、Mg、Al等金属可通过电解其熔融的氯化物或氧化物制得。电源的负极使活泼金属的阳离子得电子。如电解冶炼铝：阳极反应 ，阴极反应 总反应式为： 重点提醒（1）电化学计算的基本方法原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下

8、列三种方法：根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算。根据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。（2）电化学试题的命题点归纳二次电池的充电和放电：放电时原电池，充电时电解池；电极名称：原电池的电极名称是正和负极，电解池是阳极和阴极；反应类型：负极和阳极发生氧化反应，失电子被氧化，正极和阴极发生还原反应，得电子被氧化；电极反应：负极的反向是阴极，正极的反向是阳极。酸性电池中不能出现OH，碱性电池中

9、不能出现H+，非溶液电池不会出现H+和；溶液和电极附近溶液酸碱性变化：总反应消耗酸（碱），溶液PH增大（减小）。电极反应式中H+（）放电云集（H+），电极溶液显碱性（酸性）。电极反应消耗H+（），酸性（碱性）减弱，生成H+（），酸性（碱性）增强。浓度复原：消耗什么补充什么，消耗多少补多少三、金属腐蚀与保护1吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件正极反应负极反应总反应方程式腐蚀作用主要的腐蚀类型，具有广泛性发生在某些局部区域内2金属的防护方法：改变金属的内部组织结构。合金钢中含有合金元素，使组织结构发生变化，耐腐蚀。如：不锈钢。在金属表面覆盖保护层。常见方式有：涂油脂、油漆或覆

10、盖搪瓷、塑料等；使表面生成致密氧化膜；在表面镀一层有自我保护作用的另一种金属。电化学保护法：外加电源的阴极保护法:接上外加直流电源构成电解池，被保护的金属作阴极。牺牲阳极的阴极保护法：外加负极材料，构成原电池，被保护的金属作正极。3.不同环境中的金属腐蚀快慢顺序： 考点一：考查原电池的基本概念例1：在盛有稀H2SO4的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是( )A.正极附近的SO42 离子浓度逐渐增大 B.电子通过导线由铜片流向锌片C.正极有O2逸出 D.铜片上有H2逸出【变式训练1】某原电池总反应的离子方程式为：，不能实现该反应的电池是( )A正极为Cu，负极为Fe，电解质为Fe

11、Cl3溶液B正极为Cu，负极为Fe，电解质为Fe(NO3)3溶液C正极为Cu，负极为Zn，电解质为Fe2(SO4)3溶液D正极为Ag，负极为Fe，电解质为CuSO4溶液【变式训练2】科学家近年来研制出一种新型细菌燃料电池，利用细菌将有机物转化为氢气，氢气进入以磷酸为电解质的燃料电池发电。电池负极反应为 ( )A. B.C. D.考点二：电极反应和总反应的书写，常见化学电源例2:镍氢电池是近年来开发出来的可充电电池,它可以取代会产生镉污染的镍镉电池,镍氢电池的总反应是: H2 + 2NiO(OH)=2Ni(OH)2,根据此反应式判断,下列叙述中正确的是 ( )A.电池放电时, 电池负极周围溶液的

12、PH值不断增大 B.电池放电时, 镍元素被氧化C. 电池充电时,氢元素被还原 D. 电池放电时,H2是负极【变式训练3】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点,因而得到广泛应用。锌锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液, 电池总反应式为:Zn(s)+2MnO2(s)+H2O(l)=Zn(OH)2(s)+Mn2O3(s) 下列说法错误的是 ( )A.电池工作时,锌失去电子B.电池正极的电极反应式为: 2MnO2 + H2O(l) +2e- = Mn2O3(s) + 2OH-(aq)C.电池工作时, 电子由正极通过外电路流向负极D. 外电路中每通过0.2mol电子,锌的质量理论上减小6.5g【变式训练4】

13、(1)将锌片和银片浸入稀硫酸中组成原电池，两电极间连接一个电流计。锌片上发生的电极反应：_；银片上发生的电极反应：_。(2)若该电池中两电极的总质量为60 g，工作一段时间后，取出锌片和银片洗净干燥后称重，总质量为47 g，试计算：产生氢气的体积(标准状况)；通过导线的电量。(已知NA = 6.021023 /mol，电子电荷为1.601019 C)考点三：电解原理（能量转化，电极反应，活泼电极，惰性电极，浓度变化，恢复，PH变化等。）例3：如图所示，下列叙述正确的是( )A.Y为阴极，发生还原反应ZnSO4溶液隔膜(只允许SO42 通过)CuSO4溶液滤纸(滴加了Na2SO4、酚酞溶液)表面

14、皿YZnCu铜丝XB.X为正极，发生氧化反应C.Y与滤纸接触处有氧气生成D.X与滤纸接触处变红【变式训练5】三氧化二镍(Ni2O3)可用于制造高能电池，其电解法制备过程如下：用NaOH调NiCl2溶液pH至7.5，加放适量硫酸钠后进行电解。电解过程中产生的Cl2在弱碱性条件下生成，把二价镍氧化为三价镍。以下说法正确的是( )A.可用铁作阳极材料B.电解过程中阳极附近溶液的pH升高C.阳极反应方程式为：22eCl2D.1 mol二价镍全部转化为三价镍时，外电路中通过了1 mol电子。考点四：电解的有关计算(电解液浓度,电解后的PH,两极产物)例4：某溶液中含有两种溶质NaCl和H2SO4，它们的

15、物质的量之比为31，用石墨电极电解该混合液。下列叙述不正确的是A阴极自始至终均析出H2 B阳极先析出Cl2，后析出O2C电解最后阶段为电解水 D溶液pH不断增大，最后为7【变式训练7】在100mlH2SO4与CuSO4的混合液中，用石墨作电极电解一段时间，两极上均收集到2.24L气体（标准状况），则原溶液中Cu2+物质的量浓度为（） A1molL-1 B2molL-1 C3molL-1 D4molL-1【变式训练8】蓄电池反应如下：负极：Pb+=PbSO4+2e-正极：PbO2+4H+ +2e=PbSO4+2H2O，若用其电解饱和食盐水制Cl20.05mol，则电池内消耗H2SO4至少是 （

16、）A. 0.025mol B. 0.05mol C. 0.1mol D. 0.2mol考点五：电解的运用(氯碱工业,电解精炼铜,电镀等)例5：下列描述中，不符合生产实际的是A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极 B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极 D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极【变式训练10】工业上对海水资源综合开发利用的部分工艺流程如下图所示。(1)电解饱和食盐水常用离子膜电解槽和隔膜电解槽。离子膜和隔膜均允许通过的分子或离子是_。电解槽中的阳极材料为_。(2)本工艺流程中先后制得Br2、CaSO4和Mg(OH)2，能否按Br2、Mg(OH)2、

17、CaSO4顺序制备？_原因是 。(3)溴单质在四氧化碳中的溶解度比在水中大得多，四氧化碳与水不互溶，故可用于萃取溴，但在上述工艺中却不用四氯化碳，原因是_ 。 考点六：金属腐蚀原理例6.下列关于金属腐蚀的叙述正确的是 （ ） A.金属在潮湿情况下的腐蚀实质是M+nH2O=M(OH)n+H2B.金属的化学腐蚀实质是M-ne-Mn+，电子直接转移给氧化剂C.金属的化学腐蚀必须在酸性条件下进行D.在潮湿的中性环境中，金属的电化学腐蚀主要是吸氧腐蚀【变式训练11】下列叙述不正确的是 （ ）A.金属的电化学腐蚀比化学腐蚀更普通 B.钢铁在干燥空气里不易被腐蚀C.用铝质铆钉铆接铁板，铝铆钉易被腐蚀 D.原

18、电池中电子由正极流入负极【变式训练12】下列说法正确的是（） A.钢铁因含杂质而容易发生电化学腐蚀，所以合金都不耐腐蚀 B.原电池反应是导致金属腐蚀的主要原因，故不能用来减缓金属的腐蚀 C.钢铁电化学腐蚀的两种类型主要区别于水膜的 pH不同，引起的正极反应不同 D.无论哪种类型的腐蚀，其实质都是金属被氧化 考点七：金属腐蚀快慢的比较例7：取6根铁钉，6支干净的试管及其他材料，准备如下图 试管（1）放入一根铁钉，再注入蒸馏水，使铁钉和空气及水接触； 试管（2）的试管底放入硅胶（是一种干燥剂），再放入铁钉，用棉花团堵住试管口，使铁钉和干燥空气接触。 试管（3）先放入一根铁钉，趁热倒入煮沸的蒸馏水（赶出原先溶解在蒸馏水中的空气）浸没铁钉，再加上一层植物油，使铁钉不能跟空气接触。 试管（4）中放入铁钉注入食盐水，使铁钉和空气及食盐水接触。 试管（5）放入相连的铁钉和锌片，注入自来水，浸没铁钉和锌片。 试管（6）放入相连的铁钉和铜丝，注入自来水浸没铁钉和铜丝。 把6支试管放在试管架上，几天后观察铁钉被腐蚀的情况。其中 试管内的铁钉未被腐蚀。从铁钉被腐蚀的情况可知引起和促进铁钉腐蚀的条件是 。 【变式训练13】如图各容器中盛有海水，铁在其中腐蚀时由快到慢的顺序是 A B CD