一枚金幣教學設計

高一化學教案：《化學能與電能》教學設計。

老師在新授課程時，一般會準備教案課件，大家在用心的考慮自己的教案課件。寫好教案課件工作計劃，才能使接下來的工作更加有序！你們清楚有哪些教案課件范文呢？下面是小編為大家整理的“高一化學教案：《化學能與電能》教學設計”，希望能為您提供更多的參考。

高一化學教案：《化學能與電能》教學設計

一、教學內容分析

本節(jié)課教學是人教版高中化學必修Ⅱ中第二章《化學反應與能量》第二節(jié)《化學能與電能》的第一課時。與元素化合物的知識相比，化學反應原理部分內容更注重學科知識的應用、整合以及學生的思維的有序性和縝密性的培養(yǎng)。本章是學生第一次接觸到化學反應與能量之間的相互關系，是化學理論知識在工業(yè)生產(chǎn)中的重要應用。而本節(jié)內容則是側重于化學能轉化為電能的研究，從知識上說則是氧化還原反應的重要應用之一，也是實現(xiàn)氧化還原反應這一主干知識的螺旋式上升的一個重要環(huán)節(jié)。因此本節(jié)課的重心是實現(xiàn)通過氧化還原反應將化學能轉變成電能的裝置的研究。

二、學生情況分析

1.知識基礎

學生通過必修I的學習，已經(jīng)了解了氧化還原反應的實質是電子的得失或偏移，通過初中物理的學習已經(jīng)知道帶電粒子的定向移動形成電流，知道電流的形成的基本條件：有電源，形成閉合回路。但是學生對于將一個氧化還原反應分為兩個半反應在兩個不同場所發(fā)生這種情況是第一次接觸，因此在本節(jié)課教學中設置了“將鋅粉和稀硫酸直接接觸進行反應”這一演示實驗和“如何檢驗是否有電流產(chǎn)生？”這一問題，淡化了其中相對于他們知識水平而言較為難以理解的電極電勢的知識，而從實際需要出發(fā)，實現(xiàn)氧化劑和還原劑分開的設計思想，然后通過實驗事實的直觀材料去分析原電池的工作原理，降低難度，符合學生的認知規(guī)律。

2.實驗技能基礎

經(jīng)過幾個月的高中學習訓練，學生已經(jīng)具備一定動手能力和實驗設計能力，且由于物理課上的訓練，學生也已經(jīng)具備一定的電路組裝能力。因此本節(jié)課主要采用學生實驗獲得大量的感觀材料之后加以分析的方法來進行學習。

三、教學設計總體思路

基于以上分析，我采取了以下的設計思路：

設計出一套可以將化學能轉變成電能的裝置的必要性→設計出一套可以將化學能轉變成電能的裝置的可行性（氧化還原反應的實質的分析）→設計出一套原電池→分析原電池的形成條件→研究原電池的工作原理（氧化還原反應的實際應用）。本節(jié)課的內容主要由“能否實現(xiàn)直接將化學能直接轉變成電能？”、“如何實現(xiàn)直接將化學能直接轉變成電能？”、“如何確保實現(xiàn)直接將化學能直接轉變成電能？”和“化學能是如何直接轉變成電能的？”這四個問題貫穿起來，學生在思考這些問題的過程中，思維的發(fā)散性和縝密性都得到了一定程度的鍛煉，同時也加深了對氧化還原反應的理解，了解了氧化還原反應和原電池裝置之間的聯(lián)系。而在實施過程中，在實驗用品的選擇上，我提供了多樣化的實驗用品，讓學生可以積累到盡可能多的實驗素材，獲取更多的感觀材料，然后從眾多的材料中找出共性、規(guī)律，從而使學生的思維的有序性得到一定程度的鍛煉，與此同時，對原電池的形成條件這一知識的理解也就順理成章了。

四、教學目標設計

1.基本目標

知識與技能目標

了解原電池的形成條件；了解銅鋅稀硫酸原電池的工作原理；了解原電池的形成條件。

過程與方法目標

能分析氧化還原反應與原電池之間的聯(lián)系；學會根據(jù)簡單的氧化還原反應設計出一套原電池，并分析其工作原理。

情感、態(tài)度、價值觀目標

通過對設計出原電池裝置的必要性的研究，激發(fā)學生的環(huán)保意識；通過對設計原電池裝置的可行性及其實現(xiàn)條件的思考與交流，培養(yǎng)學生解決問題的意識和加強學生解決問題的能力。通過對原電池的形成條件的研究，提高歸納總結和分類處理信息的能力。

2.發(fā)展性目標

知識與技能目標

能從本質上理解原電池的形成條件和工作原理，加強對氧化還原反應和原電池原理之間的聯(lián)系的理解。

過程與方法目標

能有序的思考方案設計的可行性原則，能從眾多的感觀材料中提取分析出共性和規(guī)律。

情感、態(tài)度、價值觀目標

體會思維的快樂和思維得到實驗肯定的成功的喜悅。

3.教學重點的分析與確定

本節(jié)課是學生初次接觸原電池的知識，而在后面的選修模塊中還會詳細介紹原電池原理的不同應用，加深對原電池原理的充分理解。因此我將本節(jié)課的重點定位為：理解氧化還原反應與原電池原理之間的聯(lián)系，了解原電池的形成條件和簡單原電池原理的分析。

4.教學難點的分析與確定

學生此時對于氧化還原反應的知識已經(jīng)有一定程度的儲備，但是化學反應原理的實際應用卻是第一次接觸，而對于將一個氧化還原反應分為兩個半反應在兩個不同場所發(fā)生也十分陌生，因此我將本節(jié)課的難點定位為：原電池裝置的設計。

五、教學過程設計

1.教學流程圖

2.教學資源的開放性措施

本節(jié)課所選用和開發(fā)的教學資源主要體現(xiàn)在兩個方面：

一是學生實驗：本節(jié)課提供給學生探究原電池的形成條件的用品有：稀硫酸、硫酸銅溶液、酒精、鋅片2個、銅片兩個、鎂條兩根、碳棒兩個、電流計、電解槽兩個、導線若干。這就要求學生能用控制變量的思想將實驗方案進行分類→組裝實驗用品進行實驗→通過實驗確定是否有電流產(chǎn)生→確定原電池的形成條件。這是一次開放性較大的實驗，而我設計這一環(huán)節(jié)的目的主要是培養(yǎng)學生思維的有序性和嚴謹性。學生在這一環(huán)節(jié)若不進行有序實驗，他得到的信息將會十分繁雜，規(guī)律的提取將十分困難，相反，若是進行了有序思維后進行實驗，他得到的實驗信息將十分有條理，規(guī)律的得出也就順理成章了。

二是數(shù)字化的工具和媒體。在探究原電池的形成條件這一環(huán)節(jié)，在學生匯報自己的實驗信息時，我選用了Excel表格來記錄，再利用Excel表格的篩選功能，對信息進行重置，這樣設計的主要原因是：探究原電池的形成條件這一環(huán)節(jié)的設置主要的目的是培養(yǎng)學生思維的有序性，但是學生本身的思維水平參差不齊，有一部分學生并不能做到有序實驗，因此他們在規(guī)律的得出上存在一定的障礙，而我用Excel表格處理的方法可使他們無序的實驗信息變得有序，從而實現(xiàn)幫助他們得出實驗結論這一目的。

3.問題情境的開放性措施

整節(jié)課是圍繞著化學能直接轉變成電能的裝置這一核心用幾個問題貫穿而成，我認為在本節(jié)課中開放性較大的問題情境有：

問題

設計的目的和作用

①我們能不能利用某一類型的反應，將化學能直接轉變成電能？如果可以，該反應是屬于什么類型的反應?

迅速復習鞏固各種基本反應類型的特點，強化對氧化還原反應實質的認識，體現(xiàn)新課程理念中“螺旋式上升”這一特點。

②以Zn+2H+=Zn2++H2↑為例分析，如何能檢測到反應中是否有電流產(chǎn)生？請設計一套簡易裝置來驗證你的猜想。

讓學生初步認識原電池中，氧化還原反應被分成兩個半反應在兩個不同場所中發(fā)生，為后面的原電池原理的研究打下基礎，通過對裝置的設計，培養(yǎng)學生解決問題的能力。

③電極材料除了鋅、銅可否是別的材料？反應液除了稀硫酸可否是別的液體？設計實驗方案探究原電池的形成條件。

用控制變量的思想，讓學生自行安排實驗的順序，讓學生體會到有序思維的優(yōu)越性

④以鋅、銅、稀硫酸原電池為例，分析電池的正負極，并分析兩極上可能發(fā)生的變化。

讓學生根據(jù)實驗現(xiàn)象分析原電池的原理，強化對原電池中，氧化還原反應被分成兩個半反應在兩個不同場所中發(fā)生的理解，使學生感受知識從感性到理性的提升。

4.學生活動的開放性措施

本節(jié)課在學生活動的安排上，主要包括理論探究（上表問題②）和實驗探究（上表問題③）兩個部分，有一定的開放程度，能充分調動學生的探究欲望發(fā)揮其積極性，讓知識的生成變成學生自發(fā)自覺的一種行為。在理論探究活動中，有些學生可綜合考慮各方面因素，得出正確的結論，而有些同學考慮并不全面，設計的裝置圖或多或少有些缺憾；在實驗探究中，有的同學能很好地運用控制變量的思想，進行方案設計后進行實驗，獲得較多的有序的實驗信息，規(guī)律的得出相對輕松，而有一部分同學動手比動腦快，需要一定的提示才能獲得規(guī)律，在這兩種探究活動中，體現(xiàn)出了學生的個體差異。

5.教學進程

教學環(huán)節(jié)

教師活動

學生活動

設計意圖

情境引入

【講述】2008年年初的雪災中，大雪阻礙了交通，造成煤供應不上，使得許多火力發(fā)電廠的供電能力大大降低。因此造成了許多南方省市的大面積停電，給國家?guī)砹司薮蟮慕?jīng)濟損失。沒有了電，人民的生活也很不方便。由于原料來源豐富，建廠占地面積小，成本和技術要求都比較低，火力發(fā)電目前在我國的電力結構中居首位，占了總電量的80%以上。那么，儲存在煤中的化學能是如何轉變成電能的呢？

【展示】火力發(fā)電的工作原理示意圖

【提問】根據(jù)圖示分析其中發(fā)生的能量形式的轉換。

【講述】從儲存在煤中的化學能到最終轉變成電能，經(jīng)歷了多個環(huán)節(jié)，每一個環(huán)節(jié)的轉化，能量都不可能是100%利用的，那么必將造成大量能源的損耗，實際上目前我國火力發(fā)電中，能源的利用率僅為30%~40%。而且，煤作為一種不可再生資源，終將會有用完的一天，因此我們不得不思考以下問題：

1．能不能找到一類物質來代替煤發(fā)電？

2．能不能減少中間的能量轉化環(huán)節(jié)而將化學能直接變?yōu)殡娔埽?/p>

分析火力發(fā)電的過程中的能量形式的轉換。

化學能轉變?yōu)闊崮埽?/p>

熱能轉變成機械能；

機械能轉變成電能；

進入情境，激發(fā)興趣和思考

創(chuàng)設問題情境，激發(fā)興趣

從生活情境引入，說明設計一套從化學能轉化成電能的裝置的必要性

原電池裝置的設計

【提問】我們能不能利用某一類型的反應，將化學能直接轉變成電能？如果可以，該反應是屬于什么類型的反應？

【觀察學生反應情況可適當予以提示】

1.電流的實質是什么？

2.我們已經(jīng)學過那些類型的化學反應？這些反應類型的特點是什么？

3.哪種類型的反應最有可能實現(xiàn)將化學能轉變成電能的設想？

思考、交流后回答：要想產(chǎn)生電能，需要有電流產(chǎn)生，而電流的實質是帶電粒子的定向移動，我們所學過的反應中，只有氧化還原反應具備這一特征，即電子從還原劑轉移至氧化劑。

加強氧化還原反應與原電池原理之間的聯(lián)系，讓學生深刻理解氧化還原反應是原電池形成的前提條件這一事實。實現(xiàn)對設計一套從化學能轉化成電能的裝置的可行性的研究

【演示實驗】鋅粉與稀硫酸反應

【提問】是否觀察到電流產(chǎn)生？為什么？

【提問】通過同學們剛才的分析，我們知道化學能轉化成電能則一定有電流產(chǎn)生，而剛才的實驗中我們并沒有觀察到電流的產(chǎn)生，那么我們如何檢測反應中是否有電流產(chǎn)生呢？請以反應Zn+2H+=Zn2++H2↑為例分析，設計一套實驗裝置，來驗證你的猜想。并用實驗證明之。

【板書】化學能與電能

一、原電池

1．定義：將化學能轉變成電能的裝置。

觀察現(xiàn)象：有無色氣體產(chǎn)生；沒有觀察到電流產(chǎn)生，因為沒有外電路，沒有電流計。

思考、交流后畫出裝置簡圖；用實驗驗證是否有電流產(chǎn)生。匯報實驗信息。

生1：實驗裝置

實驗現(xiàn)象：無電流產(chǎn)生

生2：實驗裝置

實驗現(xiàn)象：無電流產(chǎn)生

生3：實驗裝置

實驗現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生生4：實驗裝置：

實驗現(xiàn)象：有電流產(chǎn)生

讓學生更深刻理解原電池將氧化還原反應分為氧化反應和還原反應在兩個不同場所反應發(fā)生

原電池形成條件的探究

【講述】通過實驗我們知道銅-鋅-稀硫酸可以形成原電池，但是剛才大家所設計的裝置中，不是所有的裝置都產(chǎn)生了電流，這說明原電池的形成需要一定的條件，請大家分析剛才的幾個裝置圖，找出原電池的形成必須滿足哪些條件？

分析，交流后回答：

(1)形成閉合回路。

進行階段性總結，讓學生對充分認識到原電池裝置的基本要素之一：形成閉合回路，對后面探究原電池形成的其他條件時的實驗起指導作用，節(jié)約試驗時間。

【板書】2.形成條件

(1)形成閉合回路

筆記

【提問】電極材料除了鋅、銅可否是別的材料？反應液除了稀硫酸可否是別的液體？設計實驗方案探究原電池形成的其他條件。

【用excel表格記錄學生匯報的實驗信息，提問選擇該實驗順序的理由】

實驗

整理記錄，匯報

培養(yǎng)學生思維的有序性及實驗能力和口頭表達能力

【根據(jù)學生要求用excel表格篩選功能整理實驗信息】

【提問】對剛才產(chǎn)生電流和沒有產(chǎn)生電流的實驗裝置進行分析，并總結出原電池的形成條件？

【板書】

(2)有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應

(3)有兩種活潑性不同的金屬做電極；

(4)有電解質溶液。

根據(jù)實驗信息的匯總總結原電池形成的其他條件：

(2)有自發(fā)發(fā)生的氧化還原反應

(3)有兩種活潑性不同的金屬做電極；

(4)有電解質溶液。

根據(jù)試驗信息總結出共性、規(guī)律，加強對原電池形成條件的認識，培養(yǎng)學生的信息處理能力

原電池的工作原理分析

【提問】我們已經(jīng)設計出了一套完整的原電池裝置，成功的實現(xiàn)了化學能直接向電能的轉變，那么原電池是如何實現(xiàn)這一轉變的呢？以寫出Zn-Cu-稀硫酸原電池為例分析電池的正負極，并分析兩極上可能發(fā)生的化學變化，說明是氧化反應還是還原反應，并嘗試寫出兩極上的電極反應式。

【板書】

3．工作原理

負極 Zn Zn-2e-=Zn2+ 氧化反應

正極 Cu 2H++2e-=H2↑ 還原反應

分析

交流

寫電極反應方程式

筆記

提高學生分析問題的能力和邏輯思維能力

反饋練習

分析下列原電池裝置中，正極上可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。

分析后回答：碳棒上附著一層紅色物質。

課堂信息反饋，作為學習效果評價的一個方面。

課后思考

【作業(yè)】原電池裝置的被設計出來給我們的生活帶來了巨大的便利，我們生活中的各種化學電源（干電池、充電電池等）都是以原電池裝置為雛形的，那么從簡單的原電池到各種各樣的化學電源，我們還有多遠的路要走呢？請大家選擇一種自己感興趣的化學電源，查閱相關資料，了解其化學原理。

查閱資料，了解一種或多種原電池的化學原理

進一步強化對原電池原理的認識；從知識的實用性出發(fā)，激發(fā)學習興趣；為下一節(jié)課化學電源做準備。

六、教學評價設計

1.學生學習效果評價

根據(jù)課堂實時反饋和學案完成情況我統(tǒng)計和分析了學生的學習效果：(1)從知識層面上，都了解了原電池與氧化還原反應之間的關系，認可原電池的形成條件，會判斷簡單原電池的正負極，書寫相應的電極反應式，一小部分同學了解了有關鹽橋的簡單知識。(2)從過程與方法層面，所有同學都能根據(jù)裝置圖進行驗證性實驗，得出相關實驗信息，并詳細記錄，一部分同學能有條理的設計出相應的實驗方案，進行驗證，分析試驗信息，得出規(guī)律。

2.教師教學效果評價

在本節(jié)課中，我通過設計原電池這一裝置的可行性研究這一環(huán)節(jié)，為基礎較好的同學搭建一個較好的平臺，實現(xiàn)學科內以及學科間知識的綜合以及對氧化還原反應相關知識的提升，而同時也復習了各種基本反應類型特別是氧化還原反應的特征；通過設置原電池裝置的設計這一環(huán)節(jié)，實現(xiàn)不同層次學生之間的相互交流和合作，讓基礎較好的同學在設計過程中充分體會到思維的快樂和成功的體驗，而基礎較差同學也可在其他同學的知道和啟發(fā)下進行思維與理解。而通過設計原電池形成條件探究這一環(huán)節(jié)，基礎好的同學可通過有序思維，用控制變量的思想指導自己的實驗，從而快速得出實驗結論，而讓基礎較差同學積累較多的實驗現(xiàn)象這樣的直觀素材，并在此基礎上嘗試找出共性，與此同時同時也通過“你是如何決定選取這些材料進行實驗的？”這一問題的啟發(fā)，實現(xiàn)對思維的有序性的培養(yǎng)。

七、教學反思

本節(jié)課的內容始終圍繞著化學轉變成電能這一核心問題展開，與以往的教學設計相比，更注重氧化還原反應與原電池原理之間的聯(lián)系，讓學生更深刻認識到原電池是氧化還原反應知識的應用，真正體現(xiàn)了對氧化還原反應這一主干知識的理解的螺旋式上升，符合新課程理念。起初，有的老師表示這節(jié)課的有些環(huán)節(jié)對于高一學生來說有些難，比如裝置的設計環(huán)節(jié)，可能對學生來說就是一個障礙，但是根據(jù)實施情況來看，還是有一部分學生能夠綜合考慮各方面因素，設計出合適的裝置，而其他的同學也能理解這種被設計出來的裝置，也實現(xiàn)了不同層次的學生的不同程度的發(fā)展，讓不同層次的學生得到不同程度的發(fā)展也是這節(jié)課的特點之一。經(jīng)過這節(jié)課，我更加相信學生的潛力是無窮的，我們不能因為教學大綱的條條框框就限制了學生思維的發(fā)展，而應該利用不同的課型來給他們更多的鍛煉機會。

但是遺憾的是如果我們在某些環(huán)節(jié)上過多的給學生探究的機會的話往往就會造成學時的不夠，在這節(jié)課實施的過程中，我曾幾次精簡教案，都發(fā)現(xiàn)完很難在40分鐘之內完成，因此如果時間更充裕一些，我想完成效果會更好一些。

擴展閱讀

高一化學教案：《化學能與電能探究式復習課》教學設計

一名愛崗敬業(yè)的教師要充分考慮學生的理解性，教師要準備好教案，這是教師的任務之一。教案可以讓學生更好地進入課堂環(huán)境中來，讓教師能夠快速的解決各種教學問題。關于好的教案要怎么樣去寫呢？下面是小編為大家整理的“高一化學教案：《化學能與電能探究式復習課》教學設計”，相信能對大家有所幫助。

高一化學教案：《化學能與電能探究式復習課》教學設計

授課題目

化學能

與電能

課 型

復習課

課時

第一課時

教

學

設

計

思

路

本課程以化學電源在生活生產(chǎn)中的應用視頻作為引入，引起學生對《化學能與電能》相關知識點復習的熱情，并以此為線索，設計層層實驗和問題情境，在問題——實驗——觀察——討論——推測——驗證的過程中，學習和理解原電池的概念和原理。在此基礎上，通過實驗探索和討論組成原電池的條件。然后，讓學生自己設計一個原電池以檢驗學生對所學知識的實際應用能力，最后，適當拓展課本知識，以學生探究實驗形式探究原電池的簡單應用，增強學生的研究性思維能力。整個過程按照從易到難，從實踐到理論再到實踐的順序，根據(jù)學生的知識結構、心理特點和教學內容的實際需要，采取了啟發(fā)、討論、實驗探究等教學方法，并結合多媒體進行教學。讓學生在自主實驗、積極思考和相互討論中自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題。

教學環(huán)節(jié)

教師活動

學生活動

設計意圖

環(huán)節(jié)1

創(chuàng)設

情景

引入

【多媒體】化學電源在生活生產(chǎn)中的具體應用與工作原理。

【引入】化學電源的應用在我們生活中非常普遍，有許多優(yōu)點。

【傾聽】

了解化學與生活的緊密聯(lián)系，形成自主評價能源優(yōu)缺點的觀點。

環(huán)節(jié)2

激發(fā)學生

思考

尋求探究思路

【設疑】如何實現(xiàn)化學能與電能的轉化？需要哪些必要條件？

【推進】現(xiàn)在帶這這個問題，我們今天實驗入手，同學們利用桌面上提供的儀器與藥品，自己動手探究——化學能與電能的轉化需要哪些必要條件？

【同學間討論】

通過自己的分析形成概念，自主的根據(jù)已有知識進行實驗的設想。

環(huán)節(jié)3

探究原電池的原理

【探究實驗1】以鐵片、鋅片、銅片、石墨棒、稀硫酸、無水乙醇、電流計等為材料，探究構建原電池的條件。

【教師巡視】從電極的選擇，電路

的連接，電流的檢測等角度引導學

生自主組裝裝置。引導學生自主歸

納構成原電池必備的條件。

【小結】

實驗成功可能的組合有

實驗裝置

實驗

現(xiàn)象

能否構成原電池

Fe-Zn

Cu-Fe

Cu-Zn

C-Fe

C-Zn +H2SO4+ 電流計

電流

計發(fā)

生偏

轉

能

電流表指針偏轉→有電流產(chǎn)生→產(chǎn)生電能→化學能轉化為電能的裝置→原電池。

如何實現(xiàn)化學能與電能的轉化？需要哪些必要條件？

【提問】大家總結實現(xiàn)化學能與電能的轉化需要哪些必要條件？

【思考、動手實驗、觀察、思考、記錄】

以學習小組為單位，自主進行討論、設計、構建實驗裝置。

【組內交流、討論、分析原電池的原理】

【總結、回答】

構成原電池需要4個條件：

（1）必須有能夠自發(fā)的氧化還原反應發(fā)生；

（2）有活動順序不同的金屬或者金屬與非金屬作為電極材料；

（3）電解質溶液

（4）電極、電解質溶液、導線共同構成一個閉合電路。

培養(yǎng)學生大膽推測猜想和理論結合實踐的能力，以及動手實驗和觀察能力。層層深入，體會科學探究的過程

建立全新的思維模型。

從實驗現(xiàn)象抽象出現(xiàn)象的本質的能力，從而理解原電池的概念。

從微觀角度進一步認識原電池的原理，使學生丟原電池有完整的理解

環(huán)節(jié)4

知識應用

【過渡】上面我們通過實驗探究了原電池的工作原理，初步形成了原電池的概念，下面我們看一道練習？

【例題1】以下裝置能形成原電池的是 。

【拓展】

（1）在以上的原電池中電子的流向如何？

（2）你能否寫出這些原電池的電極方程式（學生活動），有什么規(guī)律可循嗎？

【動畫模擬】原電池中外電路電子移動方向與內電路離子移動方向。

【指導書寫】

負極（鋅片）

Zn+2e-=Zn2+(氧化反應)

正極（銅片）

2H++2e-=H2↑（還原反應）

電池總反應式：Zn＋2H+=Zn2++H2↑

【設疑】原電池正負極如何判斷？

【自主思考后，組

內交流、討論】

【學生活動】

1.各學習小組獨立完成練習，派代表到黑板上書寫。

2．在教師引導下，學生集體判斷學生代表書寫的正誤，指出典型錯誤，進行指正。

【思考、交流、討

論得出結論】

【結論1】原電池的電極方程式書寫的一般規(guī)律為：負極直接失去電子，溶液中的陽離子在正極上獲取電子

【結論2】原電池正負極的判斷方法

（1）以電流計判斷：指針偏向的一極為 極，指針偏離的一極為負極。

（2）以電極材料判斷：一般活潑的金屬為負極，活潑性較弱的金屬或能導電的非金屬為正極。

（3）以反應類型判斷：發(fā)生氧化反應的為負極，發(fā)生還原反應的為正極。

培養(yǎng)學生處理化學事實的能力。初步學會控制實驗條件的方法。進一步理解原電池的原理

環(huán)節(jié)5

理論與實踐聯(lián)系

【過渡】那么如何根據(jù)原電池現(xiàn)象來判斷金屬活動順序呢？

【探究實驗2】有標號為（1）（2）（3）的三種未知金屬，利用稀硫酸、導線、電流計等原材料你能否判斷這幾種金屬的活動順序？

【教師巡視】

從裝置的構建，原材料的選擇等

角度引導學生自主組裝裝置。引導

學生根據(jù)原電池反應現(xiàn)象來判斷

金屬活動順序。

【小結】

實驗裝置

實驗現(xiàn)象

結論

將金屬兩兩相連與稀硫酸構成原電池

電流計發(fā)生偏轉

通過電流計發(fā)生偏轉方向, 可判定

活動性(1)

【展示習題】

【例題2】 X、Y、Z都是金屬，把X浸入Z的硝酸鹽溶液中，X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時，Y為電池的負極。X、Y、Z三種金屬的活動性順序為（ ）。

A．X＞Y＞Z B．X＞Z＞Y

C．Y＞X＞Z D．Y＞Z＞X

【思考、動手實驗、觀察、思考、記錄】

以學習小組為單位，自主進行討論、設計、構建實驗裝置。

【組內交流、討論】

【一個小組代表給出結論】

通過將未知金屬兩兩構成原電池裝置，根據(jù)裝置中電流計偏轉方向了來判斷金屬正負極。電流計偏向的為正極，偏離的為負極，作為負極的是活潑金屬，作為正極的為不活潑金

【獨立思考，學生代表回答】

本題需要將金屬兩兩比對，X能把Z置換出來說明活動性：X＞Z，X與Y組成原電池時，Y為電池的負極，說明活動性：Y＞X，所以C正確。

將習題冊上理論化的知識變化為實驗的形式，通過學生自主的探究去將已有知識應用的實際中去，提高學生學習化學的興趣，加強動手操作能力，以及理論聯(lián)系實際的能力。

【過渡】那么原電池反應速率與普通反應速率有什么區(qū)別呢？

【探究實驗3】小明和小勇兩位同學準備在實驗室收集一定量的H2 。小明采用的是純鋅與稀硫酸反應的方案，小勇的方案與小明類似，只是實驗的過程中他卻向溶液中滴加了幾滴硫酸銅溶液，稱這樣反應速率更快，他的做法和結論是否正確呢？試用實驗來證明。

【教師巡視】

【小結】

實驗裝置

實驗現(xiàn)象

結論

①Zn+稀H2SO4

② Zn+稀H2SO4 +幾滴CuSO4

② 中產(chǎn)生氣泡的速率比①更快

Fe, Cu構成原電池可以加快負極反應的速率

【例題3】如圖所示，各燒杯中均盛有海水，鐵在其中被腐蝕由快到慢的順序為 ( )

A. ②①③④ B. ④③①② C. ④②①③ D. ③②④①

【重復試驗】

【一個小組代表給出結論】

小勇的實驗方案中，鋅將銅置換出來，構成銅鋅原電池，本反應放出氣體的速率更快，說明原電池反應確實能加快反應的速率。

學生一般會對這個實驗提出質疑，通過自己動手驗證，原電池反應確實能加快反應速率，加深學生做題的印象。

【介紹】化學電池的發(fā)現(xiàn)史

【傾聽、思考、體會】

了解知識與生活聯(lián)系的緊密性

【課堂小結】

通過本節(jié)課，你學到了什么？你印象最深的是什么？你還想知道什么？

【課堂自我評價】

內容

原電池

定義

形成條件

如何判斷兩極

電子流向

【反思與交流】

【獨立完成課堂自我評價】

激發(fā)化學學習興趣，回顧知識的能進一步加深對知識的理解，達到熟練應用的目的。

【反饋練習】

完成課堂練習

促進學生的提升

【作業(yè)】完成學案練習

獨立完成

鞏固提高

板

書

設

計

化學能與電能復習

高一必修2《化學能與電能》教學設計

高一必修2《化學能與電能》教學設計

【課程目標】

1、舉例說明化學能與電能的轉化關系及其應用。

2、會應用生活中的材料制作簡易原電池。

【教材分析】

生活在現(xiàn)代社會，學生對“電”有著豐富而強烈的感性認識。當學生了解了化學反應中的能量轉化的原因，并感受了探究化學能與熱能的相互轉化過程后，會對化學能與電能之間的轉化問題產(chǎn)生濃厚的興趣。從能量轉換角度看，本節(jié)課程內容是對前一節(jié)課中“一種能量可以轉化為另一種能量，能量是守恒的；化學能是能量的一種形式，它同樣可以轉化為其他形式的能量，如熱能和電能等”論述的補充和完善。從反應物之間電子轉移角度看，原電池概念的形成是氧化還原反應本質的拓展和應用。從思維角度看，“將化學能直接轉化為電能”的思想，是對“化學能——熱能——機械能——電能”思維方式的反思和突破。

【學情分析】

中學生對“電”的內容的認識不僅來源于生活經(jīng)驗，而且來源于學科學習。在生活經(jīng)驗方面，不僅接觸了火力發(fā)電(或水利發(fā)電)，而且接觸了干電池等化學電源；在學科學習方面，學生不僅接觸了摩擦起電，而且還從能量轉化的角度認識了電能，此外還學習了關于電的初步知識(如電源的正負極、電壓和電流等內容)，因此對電并不陌生。此外，高中《化學1》已較為系統(tǒng)的學習了氧化還原反應的本質，也學習了鈉、鎂、鋁、鐵等有關的金屬知識，以及電解質溶液的內容。這些經(jīng)驗基礎為本課的教學提供了必要的基礎。為本節(jié)的學習做了知識、能力上的準備。

同時原電池是高中化學學科體系的核心知識之一，它的教學是氧化還原反應原理的延伸與應用，也是后續(xù)電化學知識的基礎。原電池的教學是體現(xiàn)學科交叉，科學理論聯(lián)系實際，培養(yǎng)學生思維能力和探究能力的好素材。學生在第一節(jié)學習了化學能與熱能的轉化關系，本節(jié)課則學習化學能轉化為另外一種能量即電能，由于電化學知識是學生首次接觸的新領域，存在著強烈的好奇心和陌生感，因此一個好的開端十分重要。

【教學目標】

1、知識與技能

（1）理解原電池的概念、工作原理和構成條件，同時掌握原電池正負極的判斷方法。

（2）通過學生設計完成原電池構成條件的實驗，學習實驗研究的方法。

（3）能舉例說明化學能與電能的轉化關系及其運用。

2、過程與方法

（1）分析火力發(fā)電的原理及利弊，建立“將化學能直接轉化為電能”的新思路，通過對氧

化還原反應的本質的分析，提出實現(xiàn)新思路的各種推測和猜想等，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。

（2）通過實驗和科學探究，對比、歸納，培養(yǎng)學生科學探究精神和分析、歸納的能力。

3、情感、態(tài)度與價值觀

（1）通過化學能與電能轉化的學習，使學生認識化學能轉化為電能對現(xiàn)代化的重大意義，

發(fā)展學生學習化學的興趣，樂于探究物質變化的奧秘。

（2）通過原電池形成條件的探究，培養(yǎng)學生自主探究的科學態(tài)度和方法，體會實驗在化學

研究中的重要作用。

【教學重難點】

教學重點初步認識原電池的概念、工作原理及形成條件

教學難點通過對原電池實驗的研究，引導學生從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的

本質，以及這種轉化的綜合利用價值。

【教學方法】

利用實驗探究、問題討論、啟發(fā)、對比、歸納等教學方法，采用多媒體手段，調動學生多種感官一起參與學習，充分調動學生學習的主動性和積極性，發(fā)揮學生的主體作用。

【教學過程】

教學環(huán)節(jié)

教師活動

學生活動

設計意圖

導入新課

PPT展示火力發(fā)電示意圖。

情境引發(fā)的系列問題：

【問題1】燃煤發(fā)電過程中伴隨著怎樣的能量轉換關系？

【問題2】火力發(fā)電有哪些優(yōu)缺點？

在火力發(fā)電的過程中，化學能要經(jīng)過一系列能量轉換環(huán)節(jié)才能轉化為電能。由于轉換環(huán)節(jié)多，能源利用率低，造成能源的極度浪費。那么，能否將化學能直接轉化為電能，提高能量的利用率？

提出問題：能否將化學能直接轉化為電

能？

分組討論，交流發(fā)言。

創(chuàng)設情景

引發(fā)思考

原電池概念引入

【過渡】

問題：在導線中產(chǎn)生電流的本質是么？

問題：有電子轉移的反應是什么反應？

只有氧化還原反應才能夠實現(xiàn)化學能轉化為電能。

【板書】原電池概念

分析討論得出：

電子的定向移動產(chǎn)生電流，而氧化還原反應中有電子的轉移。

可以利用氧化還原反應實現(xiàn)化學能到電能的轉化。

復習氧化還原反應的相關理論，初步讓學生認識到原電池是實現(xiàn)化學能轉化為電能的裝置。

原電池工作原理探究

【過渡】只有氧化還原反應才能夠實現(xiàn)化學能轉化為電能，那么，氧化還原反應如何實現(xiàn)化學能直接轉化為電能呢？

學生分組實驗，完成實驗內容，并總結原電池的工作原理

【實驗一】

問題：實驗現(xiàn)象是什么？

問題：發(fā)生的離子反應方程式是什么？

問題：分析電子的轉移情況，誰失電子？誰得電子？

問題：根據(jù)已有的經(jīng)驗，化學能轉化成什么形式的能量？

問題：要使氧化還原反應釋放的能量不通過熱能而直接轉化為電能，所要解決的第一個問題是什么？

【實驗二】探究原電池的工作原理：

問題：鋅片上有什么現(xiàn)象？

問題：銅片上有什么現(xiàn)象？

問題：使銅片表面產(chǎn)生氫氣的電子是誰提供的？

問題：怎樣知道所架設的橋梁中有電子流過？

【實驗三】將鋅片和銅片用導線相連并接上電流計，插入稀硫酸。

問題：電流計轉動說明什么問題？

問題：電子如何流動？

問題：導線中電子定向移動產(chǎn)生電流，溶液中的電流怎么產(chǎn)生的？

【板書】原電池的工作原理。

【動畫展示】銅鋅原電池工作原理。

【小結】

1、將化學能直接轉化為電能，必須將氧化反應和還原反應放在不同的區(qū)域進行，同時架設橋梁，讓電子從氧化反應區(qū)域轉移到還原反應區(qū)域，形成原電池。

2、銅鋅原電池的工作原理本質上是氧化還原反應，得電子和失電子是同時進行的，距離不但可以產(chǎn)生美，還可以產(chǎn)生電。

學生分組實驗，完成實驗報告單的內容

【實驗一】

鋅片逐漸溶解，鋅片周圍有氣泡產(chǎn)生；

Zn+2H+==Zn2++H2↑

鋅失電子，H+得電子；

化學能轉化為熱能。

必須使氧化反應（失電子）和還原反應（得電子）在兩個不同區(qū)域進行。

【實驗二】

鋅片：鋅片逐漸溶解

銅片：銅片上有氣泡產(chǎn)生

鋅提供給溶液中H+的電子

電流計

【實驗三】

導線中有電流產(chǎn)生；鋅片負極，銅片正極。

外電路電子流動方向：

鋅→銅

內電路：陽離子→正極

陰離子→負極

鋅片（負極）：氧化反應

Zn－2e－=Zn2+

銅片（正極）：還原反應

2H+＋2e－=H2↑

學生觀看視頻

加深學生對原電池工作原理的理解

學生通過實驗得出鋅與稀硫酸反應，銅不與稀硫酸反應，；認清氧化還原反應中電子的轉移方向，為下一步實驗做鋪墊。

通過指針的偏轉，結合實驗二，得出電子的流動方向。同時讓學生意識到如何利用電流計判斷電極的正負。

原電池構成條件探究

教師引導過渡，提出以下問題，引導學生完成實驗探究。

問題：如果兩極的材料相同和不同時，將會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

問題：如果溶液的導電性強弱不同時，將會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

問題：如果兩個電極在同一容器和在不同容器中，將會產(chǎn)生什么現(xiàn)象？

【實驗探究】學生分組實驗，探究原電池的構成條件，并完成實驗報告單的內容。

教師引導，學生總結原電池的構成條件？

學生分組實驗，并完成實驗報告單的內容。

學生歸納構成原電池的構成條件：

必須有兩個活潑性不同的電極；

兩電極必須插入電解質溶液中；

必須形成閉合回路；

必須發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應。

通過學生分組實驗探究原電池的構成條件，鍛煉學生的動手操作、合作學習、歸納總結的能力。

原電池正負極的判斷

【師】根據(jù)原電池的構成條件，請同學們思考判斷原電池正負極的方法都有哪些？

學生嘗試著總結判斷原電池正負極的方法

學生思考總結，更深入的理解原電池

課堂小結

教師：請同學們思考本節(jié)課重點學習了哪些內容？

學生思考，總結

本節(jié)課的重點。

評價反饋

課堂練習

思考并回答

及時鞏固

學以致用

根據(jù)本節(jié)課內容查閱相關資料，

自制水果電池。

學生課后完成

鍛煉動手操作能力

【板書設計】

第二節(jié)化學能與電能

一、原電池概念：將化學能轉化為電能的裝置。

二、原電池的工作原理：

鋅片（負極）：Zn－2e－=Zn2+氧化反應

銅片（正極）：2H+＋2e－=H2↑還原反應

三、原電池的構成條件

（1）必須有兩個活潑性不同的電極；

（2）兩電極必須插入電解質溶液中；

（3）必須形成閉合回路；

（4）必須發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應。

四、原電池正負極的判斷方法

化學能與電能

必修2第二章化學反應與能量
第二節(jié)化學能與電能
一．教材分析
原電池原理是中學化學重要基本理論之一，從能量轉換角度看，本節(jié)課程內容是對前一節(jié)課中“一種形式的能量可以轉化為另一種形式的能量……能量也是守恒的；化學能是能量的一種形式，可以轉化為其他形式的能量，如熱能和電能等”論述的豐富和完善。
從反應物之間電子轉移的角度看，原電池概念的形成是氧化還原反應本質的拓展和應用；從思維角度看，“將化學能直接轉化為電能”的思想，是對火力發(fā)電的原理“化學能→熱能→機械能→電能”思維方式的反思和突破。
二．教學目標
1．知識與技能目標：
（1）知道原電池是一種化學能轉化為電能的裝置，知道原電池的本質是氧化還原反應。
（2）掌握原電池的組成條件，會判斷正負極，會判斷電流、電子、溶液中離子流動的方向。會書寫銅鋅原電池的電極反應式。
（3）能用日常生活中的材料制作簡易水果電池。
（4）能舉例說明化學能與電能的轉化關系及其應用。初步認識傳統(tǒng)干電池、二次電池及常見的新型電池。
2．過程與方法目標：
（1）通過分析火力發(fā)電的原理及利弊，建立“將化學能直接轉化為電能”的新思路，通過對氧化還原反應的本質的分析，提出實現(xiàn)新思路的各種推測和猜想等，培養(yǎng)創(chuàng)新思維能力。
（2）通過實驗2-4（改進）的層層推進，培養(yǎng)學生在實驗中觀察現(xiàn)象、分析現(xiàn)象解決問題的能力，從而自己歸納、概括形成“原電池”的概念，并根據(jù)已有電學知識生成跟原電池相關的概念（正負極、離子移動方向判斷等）。
（3）通過科學探究，讓學生根據(jù)實驗2-4的已有知識設計實驗，并初步學會控制實驗條件的方法。
（4）通過思考與交流，讓學生學會聯(lián)系實驗和已有知識，學會用比較歸納的方法認識事物的本質特征。
（5）利用氧化還原反應的知識分析常見化學電源，學會用基本理論指導實際應用。
3．情感態(tài)度與價值觀目標
（1）通過科學探究和實踐活動——水果電池的制作，體驗科學探索的樂趣。
（2）通過化學電源的發(fā)展和新型化學電源開發(fā)利用的介紹，讓學生體會化學的實用性和創(chuàng)造性，通過認識化學電源可能會引起的環(huán)境問題，初步形成較為客觀、正確的能源觀。
三．教學重點：
初步認識原電池概念、原理、構成及應用。認識化學能轉化為電能對現(xiàn)代化的重要意義。
四．教學難點：
通過對原電池實驗的探究、引導學生從電子轉移角度理解化學能向電能轉化的本質。
五．教學主線：（第一課時）

六．教學流程：
【引導】經(jīng)過上節(jié)課的學習，我們知道了化學反應的能量變化通常表現(xiàn)為熱量的變化，同時了解了化學能與熱能的相互轉化。而電能是現(xiàn)代社會中應用最廣泛、使用最方便、污染最小的二次能源，化學能在什么條件下能轉化為電能，又是如何轉化，這是我們今天要學習的主要內容。
【過渡】通過圖2-7，我們可以了解到我國目前發(fā)電總量構成中，火電仍居榜首。結合圖2-8燃煤發(fā)電過程中能量是如何轉化的？
【學生回答】化學能熱能機械能電能
【提問】上述能量轉化過程有何弊端？
【小結】環(huán)境污染，轉化步驟多、損失大。
【提問】要將化學能直接轉化成電能，必須要選擇合適類型的化學反應。電流是電子的定向移動引起的，在前面學過的哪種反應類型有電子的轉移？
【學生回答】氧化還原反應。
【過渡】要想使氧化還原反應釋放的能量不通過熱能直接轉變?yōu)殡娔埽鸵O計一種裝置，使氧化反應和還原反應分別在兩個不同的區(qū)域進行，并使其間的電子轉移，在一定條件下形成電流。
【學生活動】分組實驗（實驗2-4改進）
實驗操作實驗現(xiàn)象教師引導
①將銅片插入稀硫酸中，觀察銅片表面有何變化。Cu和稀硫酸能反應嗎？
②將鋅片與銅片并排插入稀硫酸中，觀察銅片、鋅片表面有何變化。寫出相應離子方程式
③將銅片和鋅片用導線連接起來，再次觀察銅片、鋅片表面有何變化。以下問題依次展開：
①銅片表面的氣泡可能是什么？
②該氣體是如何產(chǎn)生的？
③電子從何而來，如何流動？
④該過程有電流產(chǎn)生嗎？如何證明？
④在銅片和鋅片之間連接電流表（或小燈泡）以下問題依次展開：
①這個過程實現(xiàn)了哪些能量之間的轉化？（引出原電池的概念）
②如何判斷該原電池的正負極？
③如何用式子表示正負極表面的變化過程？
④在內電路中，溶液離子的流動方向如何？
實驗改進：學生分組實驗可以改成“小試管+鋅粒+銅棒+稀硫酸”原電池，現(xiàn)象更明顯，而且能明顯觀察到銅片表面產(chǎn)生氣泡速率的變快。
【過渡】原電池的發(fā)明實現(xiàn)了化學能和電能的直接轉化，怎么判斷一個類似的裝置能否組成原電池？（能否有電流產(chǎn)生或使用電器能夠運行）
【學生活動】P41“科學探究”，學生自行從給定的用品中選擇組成原電池，畫出電池裝置示意圖。根據(jù)小組畫出的示意圖進行實驗，討論哪些裝置可以形成原電池。（使學生學會控制實驗條件的方法，探究原電池的組成條件）
實驗用品：鋅片、銅片、鐵片、石墨電極各兩套，導線、金屬夾、靈敏電流表、果汁、酒精、250mL燒杯。
【講解】根據(jù)學生實驗結果Cu-Zn、Cu-Fe、Cu-C、Cu-Cu、Zn-Fe、Zn-C、Zn-Zn、Fe-C、Fe-Fe、C-C等可能組合進行分析，得出可形成原電池的裝置。
【思考與交流】通過以上實驗，原電池應由哪幾部分構成，各起什么作用？構成一個原電池需要哪些條件？
【小結】原電池應由有兩種活動性不同的金屬（或一種是非金屬導體）作電極；電解質溶液作反應介質，提供離子移動；導線，使兩極相連形成閉合電路。
【課外作業(yè)】
1．制作水果電池，并畫出水果電池的構造示意圖，下節(jié)課作交流展示。
2．從課本、商場、網(wǎng)上等了解化學電源的發(fā)展，了解干電池、充電電池、燃料電池的組成、工作原理，使用中應注意的問題。下載相關圖片、錄像、制作簡單的演示文稿。以備下節(jié)課交流。

第二課時：
教學流程：
【引導】將上節(jié)課介紹的原電池真正應用到生活中是很不方便的，但是真正要改造成化學電源給予應用也經(jīng)歷了漫長的時間。今天我們一起來了解一下幾種有代表性的化學電源。
【展示】一粒鋅錳電池
【投影】圖2-11（省去電子轉移方向）
【提問】①圖片中幾種物質的作用；②電子移動方向；③負極電極方程式
【學生回答】
【思考與交流】P42“思考與交流”，分析鋅錳電池為何失效，如何改進？
【過渡】鋅錳電池、堿性鋅錳電池的最大弊端是什么？（一次電池，電池垃圾，引出二次電池）
【投影】圖2-12（略去正負極的標注）
【提問】①圖片中幾種物質的作用；②電子移動方向
【學生回答】
【過渡】現(xiàn)代社會對耗電量高的便攜式電器需求量越來越大，因此對封閉式體積小的充電電池更加青睞。
【投影】展示一系列新型充電電池，包括鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池
【講解】每種電池優(yōu)勢
【過渡】燃料燃燒的本質也是氧化還原反應，但是直接燃燒轉化成的熱能再轉化成電能時轉化率不高，燃料電池的面世正是解決了這個問題。
【投影】圖2-15（略去電子移動方向、正負極標注和H+移動方向）
【提問】①判斷正負極；②電子移動方向；③負極電極方程式；④H+移動方向；⑤該電池總反應；⑥與干電池或蓄電池的不同之處
【小結】化學電源的發(fā)展歷程和發(fā)展趨勢。

第二課時：發(fā)展中的化學電源
【教師】請同學們展示你們制作的水果電池，并分組討論，推出最優(yōu)秀的作品。
【學生】交流與展示自己作品，并講解制作過程。
【教師】原電池轉化成技術產(chǎn)品就是化學電源，最早使用的化學電池是干電池。下面請我們的同學展示有關三種化學電源工作原理的演示文稿。并講解。
【學生】交流與展示。（①干電池：鋅錳電池的組成、工作原理，使用過程中應注意的問題。②充電電池：鉛蓄電池、鎳鎘電池、鋰電池的組成、工作原理，使用過程中應注意的問題。③燃料電池：氫氧燃料電池的組成、工作原理，使用過程中應注意的問題。）
【教師】組織學生討論：
1．為什么要回收廢電池？廢電池如何處理？
2．為什么說燃料電池是綠色能源？

高二化學教案：《化學能與電能的轉化學案》教學設計

每個老師不可缺少的課件是教案課件，規(guī)劃教案課件的時刻悄悄來臨了。需要我們認真規(guī)劃教案課件工作計劃，這樣我們接下來的工作才會更加好！你們會寫適合教案課件的范文嗎？請您閱讀小編輯為您編輯整理的《高二化學教案：《化學能與電能的轉化學案》教學設計》，歡迎大家閱讀，希望對大家有所幫助。

本文題目：高二化學教案：化學能與電能的轉化學案

第二單元 化學能與電能的轉化

第1課時　原電池的工作原理

[目標要求]　1.理解原電池的工作原理，能夠寫出電極反應式和電池反應方程式。2.了解半反應、鹽橋、內電路、外電路等概念。3.會判斷原電池的正、負極，能夠利用氧化還原反應設計簡單的原電池。

一、原電池

1.原電池定義：將化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置。

2.實質：將氧化還原反應的電子轉移變成電子的定向移動。即將化學能轉化成電能。

3.簡單原電池的構成條件：

①活潑性不同的兩個電極，②電解質溶液，③形成閉合回路，④能自發(fā)進行的氧化還原反應。

二、原電池的工作原理

工作原理：利用氧化還原反應在不同區(qū)域內進行，以適當方式連接起來，獲得電流。

以銅鋅原電池為例：

1.在ZnSO4溶液中，鋅片逐漸溶解，即Zn被氧化，鋅原子失電子，形成Zn2+進入溶液，從鋅片上釋放的電子，經(jīng)過導線流向銅片;

CuSO4溶液中，Cu2+從銅片上得電子，還原成為金屬銅并沉積在銅片上。

鋅為負極，發(fā)生氧化反應，電極反應式為Zn-2e-===Zn2+;

銅為正極，發(fā)生還原反應，電極反應式為Cu2++2e-===Cu。

總反應式為Zn+Cu2+===Zn2++Cu，反應是自發(fā)進行的。

2.閉合回路的構成：

外電路：電子從負極到正極，電流從正極到負極，

內電路：溶液中的陰離子移向ZnSO4溶液，陽離子移向CuSO4溶液。

3.鹽橋

鹽橋中通常裝有含瓊膠的KCl飽和溶液。當其存在時，隨著反應的進行，Zn棒中的Zn原子失去電子成為Zn2+進入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2+過多，帶正電荷。Cu2+獲得電子沉積為Cu，溶液中Cu2+過少，SO2-4過多，溶液帶負電荷。當溶液不能保持電中性時，將阻止放電作用的繼續(xù)進行。鹽橋的存在就避免了這種情況的發(fā)生，其中Cl-向ZnSO4溶液遷移，K+向CuSO4溶液遷移，分別中和過剩的電荷，使溶液保持電中性，反應可以繼續(xù)進行。

知識點一　原電池

1.下列裝置中能構成原電池產(chǎn)生電流的是()

答案　B

解析　A、D項中電極與電解質溶液之間不發(fā)生反應，不能構成原電池;B項符合原電池的構成條件，兩電極發(fā)生的反應分別是Zn-2e-===Zn2+，2H++2e-===H2↑;C項中酒精不是電解質，故不能構成原電池。

2.在圖中的8個裝置中，屬于原電池的是()

A.①②③⑤⑧ B.③④⑥⑦ C.④⑤⑥⑦ D.③⑤⑦

答案　D

知識點二　原電池的原理

3.用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導線和鹽橋(裝有瓊脂-KNO3的U型管)構成一個原電池。以下有關該原電池的敘述正確的是()

①在外電路中，電流由銅電極流向銀電極

②正極反應為Ag++e-===Ag

③實驗過程中取出鹽橋，原電池仍能繼續(xù)工作

④將銅片浸入AgNO3溶液中發(fā)生的化學反應與該原電池反應相同

A.①② B.②③ C.②④ D.③④

答案　C

解析　該原電池中Cu作負極，Ag作正極，負極反應式為Cu-2e-===Cu2+，正極反應式為Ag++e-===Ag，因此②對;在外電路中，電子由Cu電極流向Ag電極，而電流方向與電子流向相反，所以①錯;沒有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，所以③錯;無論是否為原電池，反應實質相同，均為氧化還原反應，所以④對。

4.下圖是Zn和Cu形成的原電池，某實驗興趣小組做完實驗后，在讀書卡片上記錄如下：在卡片上，描述合理的是()

NO.28Date：2009.11.8

實驗后的記錄：

①Zn為正極，Cu為負極。

②H+向負極移動。

③電子流動方向Zn―→Cu。

Cu極上有H2產(chǎn)生。

⑤若有1 mol電子流過導線，則產(chǎn)生H2為0.5 mol。

⑥正極的電子反應式為：Zn―→Zn++2e-。

A.①②③ B.③④⑤ C.④⑤⑥ D.②③④

答案　B

解析　本題考查了鋅、銅和稀H2SO4構成的原電池的基本工作原理。Zn比Cu活潑，Zn為負極，電極反應為：Zn-2e-===Zn2+，Cu為正極，電極反應為2H++2e-===H2↑，每轉移1 mol電子，產(chǎn)生H2 0.5 mol，電子由Zn流出，經(jīng)導線流向銅片，溶液中H+向正極移動，SO2-4向負極移動，故選B。

5.把A、B、C、D四塊金屬泡在稀H2SO4中，用導線兩兩相連可以組成各種原電池。A、B相連時，A為負極;C、D相連時，D上有氣泡逸出;A、C相連時，A極減輕;B、D相連時，B為正極。則四種金屬的活動性順序由大到小排列為()

A.A>B>C>D B.A>C>B>D C.A>C>D>B D.B>D>C>A

答案　C

解析　金屬組成原電池，相對活潑的金屬失去電子作負極，相對不活潑的金屬作正極。負極被氧化，質量減輕，正極發(fā)生還原反應，有物質析出，由題意得活動性A>B、A>C、C>D、D>B，故正確答案為C。

知識點三　原電池的應用

6.已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁;電解質溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答下列問題：

(1)電工操作上規(guī)定：不能把銅導線和鋁導線連接在一起使用。請說明原因

________________________________________________________________________。

(2)若電極材料選銅和石墨，電解質溶液選硫酸鐵溶液，外加導線，能否構成原電池?________。若能，請寫出電極反應式，負極：___________，正極：_____________。(若不能，后兩空不填)

(3)設計一種以鐵和稀硫酸反應為原理的原電池，要求畫出裝置圖(需標明電極材料及電池的正、負極)。

答案　(1)二者連接在一起時，接頭處在潮濕的空氣中形成原電池而被腐蝕

(2)能　Cu-2e-===Cu2+　2Fe3++2e-===2Fe2+

(3)

解析　(1)當Cu、Al導線連接時，接觸到潮濕的空氣就易形成原電池而被腐蝕。

(2)因為FeCl3能與Cu發(fā)生反應：2FeCl3+Cu===2FeCl2+CuCl2，因此根據(jù)給出的條件可以設計成原電池，其負極為Cu，反應為Cu-2e-===Cu2+，正極為石墨，電極反應式為2Fe3++2e-===2Fe2+。

(3)因為總反應式為Fe+H2SO4===FeSO4+H2↑，所以負極為Fe，正極可為Cu、Ag或石墨，電解質為稀硫酸，即可畫出裝置圖。

7.利用反應Fe3++Zn===Fe2++Zn2+設計一個帶鹽橋的原電池，并在下面方框內畫出實驗裝置圖，并指出正極為________，電極反應式為_______________________________。

負極為________，電極反應式為____________________________________________。

此裝置中鹽橋的作用為___________________________________________________。

答案　Pt　2Fe3++2e-===2Fe2+

Zn　Zn-2e-===Zn2+

使兩個半電池連成一個通路;使兩溶液保持電中性

解析　根據(jù)反應Zn+2Fe3+===Zn2++2Fe2+知該反應中的氧化反應為Zn-2e-===Zn2+，故應采用Zn片作負極，還原反應為2Fe3++2e-===2Fe2+，故應選擇比Zn不活潑的金屬或非金屬石墨等作正極，根據(jù)應選擇與電極材料相同的陽離子的電解質溶液作電解液，故負極區(qū)應選含Zn2+的鹽溶液如ZnSO4溶液，正極區(qū)選含F(xiàn)e3+的溶液作電解液如FeCl3、Fe2(SO4)3溶液等。

練基礎落實

1.在理論上不能用于設計原電池的化學反應是()

A.H2SO4(aq)+BaCl2(aq)===2HCl(aq)+BaSO4(s)　ΔH

B.2CH3OH(l)+3O2(g)―→2CO2(g)+4H2O(l)　ΔH

C.4Fe(OH)2(s)+2H2O(l)+O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH

D.3Cu(s)+8HNO3(aq)===3Cu(NO3)2(aq)+2NO(g)+4H2O(l)　ΔH

答案　A

2.有關原電池的下列說法中正確的是()

A.在外電路中電子由正極流向負極

B.在原電池中，只有金屬鋅作為負極

C.原電池工作時，陽離子向正極方向移動

D.原電池工作時，陽離子向負極方向移動

答案　C

解析　在原電池中，電子從負極流向正極;原電池中活潑的金屬作負極，而不一定是Zn;隨著反應的進行，陽離子在正極被還原，所以電解質溶液中的陽離子向正極移動，而陰離子向負極移動。答案為C。

3.鋅銀電池廣泛用作各種電子儀器的電源，它的電池反應是Zn+Ag2O+H2O===2Ag+Zn(OH)2，則負極上發(fā)生反應的物質是()

A.Ag B.Zn(OH)2 C.Ag2O 　D.Zn

答案　D

解析　判斷原電池的正、負極，要根據(jù)總反應式確定失電子物質和得電子物質，然后根據(jù)在原電池中失去電子的物質作負極作出判斷。由題給總方程式得Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2，故Zn為負極。

4.根據(jù)反應：2Ag++Cu===Cu2++2Ag，設計如圖所示原電池，下列說法錯誤的是()

A.X可以是銀或石墨

B.Y是硫酸銅溶液

C.電子從銅電極經(jīng)外電路流向X電極

D.X極上的電極反應式為Ag++e-===Ag

答案　B

解析　根據(jù)題意，銅應為負極，X為正極，則X應為活潑性比銅弱的金屬或導電的非金屬，A項正確;電解質溶液應含Ag+，B項錯;在原電池中，電子從負極經(jīng)外電路流向正極，Ag+在正極X上得電子，Ag++e-===Ag，故C、D項正確。

5.控制適合的條件，將反應2Fe3++2I- 2Fe2++I2設計成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()

A.反應開始時，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應

B.反應開始時，甲中石墨電極上的Fe3+被還原

C.電流計讀數(shù)為零時，反應達到化學平衡狀態(tài)

D.電流計讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負極

答案　D

解析　由反應2Fe3++2I- 2Fe2++I2可知，反應開始時，甲中Fe3+發(fā)生還原反應，乙中I-發(fā)生氧化反應;當電流計讀數(shù)為零時，則反應達到了平衡狀態(tài)，此時在甲中溶入FeCl2固體，平衡向逆反應方向移動，乙中I2發(fā)生還原反應，則乙中石墨電極為正極;故選D。

6.科學家正在研究高鐵可充電電池，據(jù)研究人員推測，這種電池具有容量大、放電電流大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點，將有廣泛的應用前景。高鐵電池放電時，鋅、K2FeO4分別在兩極上發(fā)生反應，以KOH溶液為電解液，電池總反應為3Zn+2K2FeO4+8H2O===3Zn(OH)2↓+2Fe(OH)3↓+4KOH，下列說法中錯誤的是()

A.電池工作時，鋅失去電子

B.電池正極的電極反應式為 2FeO2-4+8H2O+6e-===2Fe(OH)3↓+10OH-

C.電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極

D.外電路中每通過1.204×1023個電子，鋅的質量理論上減少6.5 g

答案　C

練方法技巧

7.以鋅片和銅片為兩極，以稀硫酸為電解質溶液組成原電池，當導線中通過2 mol電子時，下列說法正確的是()

A.鋅片溶解了1 mol，銅片上析出1 mol H2

B.兩極上溶解和析出的物質質量相等

C.鋅片溶解31 g，銅片上析出1 g H2

D.鋅片溶解了1 mol，硫酸消耗0.5 mol

答案　A

解析　在涉及原電池的有關計算中，關鍵是要把握住一點，即兩極得、失電子數(shù)相等。利用這一特點，我們從電極反應看：負極：Zn-2e-===Zn2+;正極：2H++2e-===H2↑。當溶解1 mol鋅時失去2 mol電子，銅片上析出1 mol氫氣也得到 2 mol電子，得失電子守恒，這樣即可推出A正確。

8.下列關于實驗現(xiàn)象的描述不正確的是()

A.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現(xiàn)氣泡

B.用鋅片作負極，銅片作正極，在CuSO4溶液中，銅片質量增加

C.把銅片插入三氯化鐵溶液中，在銅片表面出現(xiàn)一層鐵

D.把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速率加快

答案　C

解析　銅片和鐵片緊靠并浸入稀H2SO4中，銅片上的H+獲得由鐵片傳遞過來的電子2H++2e-===H2↑，所以可觀察到銅片表面出現(xiàn)氣泡;鋅片作負極，銅片作正極，發(fā)生反應：Zn+Cu2+===Zn2++Cu，生成的Cu在銅片上析出使其質量增加;銅片插入FeCl3溶液，發(fā)生的反應是Cu+2Fe3+===Cu2++2Fe2+，并沒有單質鐵的析出;向盛有鋅粒和鹽酸的試管中，滴入幾滴CuCl2溶液，發(fā)生反應：Zn+Cu2+===Zn2++Cu，置換出的Cu與剩余的Zn接觸，置于鹽酸中，構成了原電池，加速2H++2e-===H2↑的反應，可觀察到氣泡放出速率加快。

9.銀器皿日久表面會逐漸變成黑色，這是由于生成硫化銀，有人設計用原電池進行“拋光”，其處理方法是：將一定濃度的食鹽溶液放入一鋁制容器中，再將變黑的銀器浸入溶液中，放置一段時間后，黑色會褪去而銀恢復光澤，且不會損失，試回答：

(1)食鹽的作用是

________________________________________________________________________。

(2)在此原電池反應中，負極發(fā)生的電極反應為

________________________________________________________________________，

正極發(fā)生的電極反應為

________________________________________________________________________。

(3)反應過程中產(chǎn)生臭雞蛋氣味的氣體，溶液中發(fā)生的反應為

________________________________________________________________________，

原電池總反應方程式為

________________________________________________________________________。

(4)實際操作中，配制食鹽水時，通常還加入一定量的小蘇打，其主要作用是

________________________________________________________________________，

這一反應的化學方程式是

________________________________________________________________________。

答案　(1)作電解質起導電作用

(2)2Al-6e-===2Al3+

3Ag2S+6e-===6Ag+3S2-

(3)2Al3++3S2-+6H2O===2Al(OH)3↓+3H2S↑

2Al+3Ag2S+6H2O===2Al(OH)3+3H2S↑+6Ag

(4)除去生成的H2S，防止污染空氣

H2S+NaHCO3===NaHS+H2O+CO2↑

解析　(1)形成原電池需要電解質導電，因此NaCl是作電解質起導電作用。

(2)根據(jù)題給信息“黑色褪去而銀不會損失”，必然發(fā)生Ag2S―→Ag變化。

鋁比銀活潑，為負極，失電子變成Al3+，反應為：Al-3e-===Al3+。Ag2S變?yōu)锳g和S2-，得電子，是原電池的正極，反應為：Ag2S+2e-===2Ag+S2-。

(3)溶液中

2Al3++3S2-+6H2O===2Al(OH)3↓+3H2S↑

因此，總反應為：

2Al+3Ag2S+6H2O===6Ag+2Al(OH)3+3H2S↑

(4)硫化氫有毒，需除去，因此，NaHCO3的作用是除去生成的H2S，防止污染空氣，反應為：H2S+NaHCO3===NaHS+H2O+CO2↑。

練綜合拓展

10.依據(jù)氧化還原反應：2Ag+(aq)+Cu(s)===Cu2+(aq)+2Ag(s)設計的原電池如下圖所示。

請回答下列問題：

(1)電極X的材料是________;電解質溶液Y是________;

(2)銀電極為電池的__________極，發(fā)生的電極反應為______________________;

X電極上發(fā)生的電極反應為________________________________________________;

(3)外電路中的電子是從__________電極流向__________電極。

答案　(1)銅　AgNO3溶液

(2)正　Ag++e-===Ag　Cu-2e-===Cu2+

(3)Cu　Ag

解析　根據(jù)所給氧化還原反應的化學方程式，結合原電池反應原理以及所給原電池裝置，Cu應作負極，AgNO3溶液為電解質溶液，從而推知：

(1)X的材料為銅，Y是AgNO3溶液。

(2)銀為原電池的正極，發(fā)生的電極反應式為Ag++e-===Ag。X電極上發(fā)生的電極反應式為Cu-2e-===Cu2+。

(3)外電路中的電子從銅(負)電極流向銀(正)電極。

11.某探究活動小組想利用原電池反應檢測金屬的活動性順序，有甲、乙兩位同學均使用鎂片與鋁片作電極，但甲同學將電極放入6 mol?L-1的稀H2SO4中，乙同學將電極放入6 mol?L-1的NaOH溶液中，如圖所示。

(1)寫出甲池中發(fā)生的有關電極反應的反應式：

負極_________________________________________________________________，

正極__________________________________________________________________。

(2)寫出乙池中發(fā)生的有關電極反應的反應式：

負極___________________________________________________________________，

正極___________________________________________________________________。

總反應離子方程式為____________________________________________________。

(3)如果甲與乙兩位同學均認為“構成原電池的電極材料若是金屬，則構成負極材料的金屬應比構成正極材料的金屬活潑”，則甲會判斷出________活動性更強，而乙會判斷出________活動性更強(填寫元素符號)。

(4)由此實驗，可得到如下哪些結論?________。

A.利用原電池反應判斷金屬活動性順序應注意選擇合適的介質

B.鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強

C.該實驗說明金屬活動性順序表已過時，已沒有實用價值

D.該實驗說明化學研究對象復雜、反應條件多變，應具體問題具體分析

(5)上述實驗也反過來證明了“利用金屬活動性順序表直接判斷原電池中正、負極”的做法________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，則請你提出另一個判斷原電池正、負極可行的實驗方案______________________________________________________________。

答案　(1)Mg-2e-===Mg2+　2H++2e-===H2↑

(2)2Al+8OH--6e-===2AlO-2+4H2O

6H2O+6e-===6OH-+3H2↑

2Al+2OH-+2H2O===2AlO-2+3H2↑

(3)Mg　Al　(4)AD

(5)不可靠　將兩種金屬電極連上電流表而構成原電池，利用電流表檢測電流的方向，從而判斷電子的流動方向，再來確定原電池的正、負極

解析　(1)甲池中電池總反應方程式為Mg+H2SO4===MgSO4+H2↑，Mg作負極，電極反應式為Mg-2e-===Mg2+，Al作正極，電極反應式為2H++2e-===H2↑。

(2)乙池中電池總反應方程式為2Al+2NaOH+2H2O===2NaAlO2+3H2↑，負極上為Al被氧化生成Al3+后與OH-反應生成AlO-2，電極反應式為2Al-6e-+8OH-===2AlO-2+4H2O;正極產(chǎn)物為H2，電極反應式為6H2O+6e-===6OH-+3H2↑。

(3)甲池中Mg為負極，Al為正極;乙池中Al為負極，Mg為正極，若根據(jù)負極材料金屬比正極活潑，則甲判斷Mg活動性強，乙判斷Al活動性強。

(4)選AD。Mg的金屬活動性一定比Al強，金屬活動性順序表是正確的，應用廣泛。

(5)判斷正、負極可根據(jù)回路中電流方向或電子流向等進行判斷，直接利用金屬活動性順序表判斷原電池的正、負極是不可靠的。

第2課時　化學電源

[目標要求]　1.了解依據(jù)原電池原理開發(fā)的技術產(chǎn)品——化學電池。2.了解一次電池、二次電池、燃料電池的基本構造、工作原理、性能和適用范圍。3.正確書寫原電池的電極反應式和電池反應方程式。

一、化學電池

1.電池的分類

化學電池?化學能轉變?yōu)殡娔?一次電池：如普通鋅錳干電池、　堿性鋅錳電池、銀鋅鈕扣電池二次電池：如鉛蓄電池等燃料電池：如氫氧燃料電池

2.一次電池與二次電池的不同點

(1)一次電池的活性物質(發(fā)生氧化還原反應的物質)消耗到一定程度就不能使用了，如普通的鋅錳干電池、堿性鋅錳干電池。

(2)二次電池又稱充電電池或蓄電池。放電后可以再充電使活性物質獲得再生。這類電池可以多次重復使用，如鉛蓄電池等。

二、一次電池

1.鋅銀電池

鋅銀電池負極是Zn，正極是Ag2O，電解質是KOH溶液，其電極反應如下：

負極：Zn+2OH--2e-===Zn(OH)2;

正極：Ag2O+2e-+H2O===2Ag+2OH-;

電池總反應式：Zn+Ag2O+H2O===Zn(OH)2+2Ag。

2.堿性鋅錳電池

堿性鋅錳電池的負極是Zn，正極是MnO2，電解質是KOH溶液，其電極反應為：

負極：Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2;

正極：2MnO2+2e-+2H2O===2MnOOH+2OH-;

電池總反應式：Zn+2MnO2+2H2O===2MnOOH+Zn(OH)2。

三、燃料電池

1.概念

燃料電池是利用燃料和氧化劑之間發(fā)生的氧化還原反應，將化學能直接轉化為電能的化學電池。燃料電池的氧化劑和還原劑不是全部儲藏在電池內，而是在工作時不斷從外界輸入，同時將電極反應產(chǎn)物不斷排出電池，因此，燃料電池能連續(xù)不斷地提供電能。

2.氫氧燃料電池

(1)結構(如圖所示)

氫氧燃料電池示意圖

(2)工作原理

電解質溶液為KOH溶液時：

負極?石墨?：2H2+4OH--4e-===4H2O正極?石墨?：O2+2H2O+4e-===4OH-

電池總反應式：2H2+O2===2H2O

四、鉛蓄電池

鉛蓄電池是最常見的二次電池，鉛蓄電池由兩組柵狀極板交替排列而成，正極板上覆蓋有PbO2，負極板上覆蓋有Pb，電解質是H2SO4溶液，如圖所示。

鉛蓄電池的構造

工作原理：負極：Pb(s)+SO2-4(aq)-2e-===PbSO4(s)(氧化反應);正極：PbO2(s)+SO2-4(aq)+4H+(aq)+2e-===PbSO4(s)+2H2O(l)(還原反應);總反應：Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)+2H2O(l)。鉛蓄電池充電的反應是上述反應的逆過程：陰極：PbSO4(s)+2e-===Pb(s)+SO2-4(aq)(還原反應);陽極：PbSO4(s)+2H2O(l)-2e-===PbO2(s)+4H+(aq)+SO2-4(aq)(氧化反應);總反應：2PbSO4(s)+2H2O(l)===Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)。

可以把上述反應寫成一個可逆反應方程式：

Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O。

知識點一　化學電池

1.堿性電池具有容量大、放電電流大的特點，因而得到廣泛應用。堿性鋅錳電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應式為Zn+MnO2+H2O===ZnO+Mn(OH)2

下列說法中，錯誤的是()

A.電池工作時，鋅失去電子

B.電池正極的電極反應式為

MnO2+2H2O+2e-===Mn(OH)2+2OH-

C.電池工作時，電子由正極通過外電路流向負極

D.外電路中每通過0.2 mol電子，鋅的質量理論上減少6.5 g

答案　C

解析　本題要求利用原電池的原理，分析堿性鋅錳電池：鋅為負極，在反應中失去電子，故A正確;電池工作時，電流由正極通過外電路流向負極，而電子定向移動方向與電流方向相反，故C錯誤;由電子守恒知D項正確;由該電池反應的總反應式和原電池的原理寫出正極反應式知B正確。

2.最近，科學家研制出一種紙質電池，這種“軟電池”采用薄層紙片作為載體和傳導體，在一邊附著鋅，在另一邊附著二氧化錳。電池總反應為Zn+2MnO2+H2O===ZnO+2MnOOH。下列說法不正確的是()

A.該電池Zn為負極，MnO2為正極

B.該電池的正極反應為

MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-

C.導電時外電路電子由Zn流向MnO2，內電路電子由MnO2流向Zn

D.電池工作時水分子和OH-都能通過薄層紙片

答案　C

解析　原電池反應中Zn失電子、MnO2得電子，因此該電池負極為Zn，正極為MnO2。由電池總反應式減去負極反應式：Zn-2e-+2OH-===ZnO+H2O即得正極反應式：MnO2+e-+H2O===MnOOH+OH-。電子只能由Zn經(jīng)外電路流向MnO2，而不能通過內電路。

知識點二　二次電池

3.生產(chǎn)鉛蓄電池時，在兩極板上的鉛、銻合金棚架上均勻涂上膏狀的PbSO4，干燥后再安裝，充電后即可使用，發(fā)生的反應是 2PbSO4+2H2O PbO2+Pb+2H2SO4 下列對鉛蓄電池的說法錯誤的是()

A.需要定期補充硫酸

B.工作時鉛是負極，PbO2是正極

C.工作時負極上發(fā)生的反應是Pb-2e-+SO2-4===PbSO4

D.工作時電解質的密度減小

答案　A

解析　鉛蓄電池放電時相當于原電池，Pb是負極，PbO2是正極，負極發(fā)生的反應是Pb失去電子生成Pb2+，Pb2+與溶液中的SO2-4生成PbSO4沉淀，放電時消耗的硫酸與充電時生成的硫酸相等，在電池制備時，PbSO4的量是一定的，制成膏狀，干燥后再安裝，說明H2SO4不用補充;放電時，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物質的量濃度減小，所以溶液的密度也隨之減小。

4.某新型可充電電池，能長時間保持穩(wěn)定的放電電壓。該電池的總反應式為3Zn+2K2FeO4+8H2O 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH，以下說法不正確的是()

A.放電時負極反應式為Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2

B.放電時正極反應式為FeO2-4+4H2O+3e-===Fe(OH)3+5OH-

C.放電時每轉移3 mol電子，正極有1 mol K2FeO4被氧化

D.充電時陽極附近的溶液的堿性減弱

答案　C

解析　選項A，放電時，在堿性條件下，Zn失去電子為電池的負極：Zn-2e-+2OH-===Zn(OH)2;選項B，根據(jù)放電時總電池反應式減去負極反應式(電子數(shù)需相等)可得放電時正極反應式為FeO2-4+4H2O+3e-===Fe(OH)3+5OH-;選項C，放電時，K2FeO4被還原;選項D，充電是放電的逆向反應，所以充電時，陽極消耗OH-，導致陽極附近的溶液的堿性減弱。

知識點三　燃料電池

5.固體氧化物燃料電池是以固體氧化鋯—氧化釔為電解質，這種固體電解質在高溫下允許氧離子(O2-)在其間通過。該電池的工作原理如下圖所示，其中多孔電極a、b均不參與電極反應。

下列判斷正確的是()

A.有O2參加反應的a極為電池的負極

B.b極的電極反應式為H2-2e-+O2-===H2O

C.a極對應的電極反應式為O2+2H2O+4e-===4OH-

D.該電池的總反應式為2H2+O2=====高溫2H2O

答案　D

解析　因為電子從b電極流向a電極，所以b電極為負極，H2在該極發(fā)生氧化反應;a電極為正極，O2在該極發(fā)生還原反應。由此推斷該原電池的負極反應式為H2-2e-===2H+，正極電極反應式為12O2+2e-===O2-，則電池總反應式為2H2+O2=====高溫2H2O。

6.一種新型燃料電池，它以多孔鎳板為電極插入KOH溶液中，然后分別向兩極通入乙烷和氧氣，則有關此電池推斷正確的是()

A.通入乙烷的電極為正極

B.參加反應的乙烷與氧氣的物質的量之比為7∶2

C.放電一段時間后，KOH的物質的量濃度減少

D.負極反應式為C2H6+6H2O-14e-===2CO2-3+18H+

答案　C

解析　乙烷燃燒的化學方程式為2C2H6+7O2―→4CO2+6H2O，在該反應中氧氣得電子，乙烷失電子，因此通入氧氣的電極為正極，而通入乙烷的電極為負極，故A答案錯誤;反應中參加反應的乙烷與氧氣的物質的量之比應為2∶7，故B答案錯誤;考慮到該電池是以KOH為電解質溶液的，生成的CO2會和KOH反應轉化成K2CO3，反應中消耗KOH，KOH的物質的量濃度減少，故C答案正確;由于該電池是以KOH溶液為電解液的，D答案中負極生成的H+顯然在溶液中是不能存在的，故D答案錯誤?？紤]到電解質溶液的影響，此時該電池的總反應式應為2C2H6+8KOH+7O2―→4K2CO3+10H2O，正極反應式為14H2O+7O2+28e-===28OH-(正極氧氣得電子，理論上形成O2-，但該粒子在水中不穩(wěn)定，必須以OH-形式存在)，負極反應式可用總反應式減去正極反應式得到：2C2H6+36OH--28e-===4CO2-3+24H2O。

練基礎落實

1.電池是人類生產(chǎn)和生活中的重要能量來源，各式各樣電池的發(fā)明是化學對人類的一項重大貢獻。下列有關電池的敘述正確的是()

A.鋅錳干電池工作一段時間后碳棒變細

B.氫氧燃料電池可將熱能直接轉變?yōu)殡娔?/p>

C.氫氧燃料電池工作時氫氣在負極被氧化

D.太陽能電池的主要材料是高純度的二氧化硅

答案　C

解析　因為鋅錳干電池中鋅棒為負極，鋅棒變細，碳棒不變，故A錯;原電池是將化學能直接轉變?yōu)殡娔?，所以B錯;氫氧燃料電池負極反應為H2-2e-===2H+，所以C正確;太陽能電池采用硅材料制作，故D錯。

2.下列有關電池的說法不正確的是()

A.手機上用的鋰離子電池屬于二次電池

B.銅鋅原電池工作時，電子沿外電路從銅電極流向鋅電極

C.甲醇燃料電池可把化學能轉化為電能

D.鋅錳干電池中，鋅電極是負極

答案　B

解析　鋰離子電池可以充電后再次使用，屬于二次電池，A項正確;銅鋅原電池中銅為正極，故外電路中電流為銅流向鋅，而電子是由鋅流向銅，B項錯誤;電池的實質是把化學能轉化成電能，C項正確;Zn失去電子生成Zn2+，故作為負極，D項正確。

3.氫氧燃料電池用于航天飛機，電極反應產(chǎn)生的水經(jīng)冷凝后可作為航天員的飲用水，其電極反應式如下：

負極：2H2+4OH--4e-===4H2O

正極：O2+2H2O+4e-===4OH-

當?shù)玫?.8 L飲用水時，電池內轉移的電子數(shù)約為()

A.1.8 mol B.3.6 mol C.100 mol D.200 mol

答案　D

解析　n(H2O)=1.8×103 g18 g?mol-1=100 mol

即每生成1 mol H2O則轉移2 mol e-，當生成100 mol H2O時，轉移200 mol e-。

4.蓄電池在放電時起原電池的作用，在充電時起電解池的作用。下面是愛迪生蓄電池分別在充電和放電時發(fā)生的反應：

Fe+NiO2+2H2O Fe(OH)2+Ni(OH)2

下列有關愛迪生蓄電池的推斷錯誤的是()

A.放電時，F(xiàn)e是負極，NiO2是正極

B.蓄電池的電極可以浸入某種酸性電解質溶液中

C.放電時，負極上的電極反應為Fe+2OH--2e-===Fe(OH)2

D.放電時，電解質溶液中的陰離子向負極方向移動

答案　B

5.如圖是甲醇燃料電池的結構示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質子(H+)和電子，電子經(jīng)外電路、質子經(jīng)內電路到達另一極與氧氣反應，電池總反應式為2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O。下列說法正確的是()

A.左電極為電池的正極，a處通入的物質是甲醇

B.右電極為電池的負極，b處通入的物質是空氣

C.負極反應式為CH3OH+H2O-6e-===CO2↑+6H+

D.正極反應式O2+2H2O+4e-===4OH-

答案　C

解析　據(jù)圖知，在左電極有電子流出，應為電池的負極，被氧化的物質是甲醇，在酸性電解液中產(chǎn)生CO2，故A錯誤，C正確;右電極有電子流入，應為電池的正極，B錯誤;由于氫離子通過質子交換膜進入正極區(qū)，所以正極反應式得到OH-是錯誤的。

6.LiFePO4電池具有穩(wěn)定性高、安全、對環(huán)境友好等優(yōu)點，可用于電動汽車。電池反應為FePO4+Li LiFePO4，電池的正極材料是LiFePO4，負極材料是石墨，含Li+導電固體為電解質。下列有關LiFePO4電池說法正確的是()

A.可加入硫酸以提高電解質的導電性

B.放電時電池內部Li+向負極移動

C.充電過程中，電池正極材料的質量增加

D.放電時電池正極反應為：FePO4+Li++e-===LiFePO4

答案　D

解析　由于Li能和稀H2SO4、H2O反應，因此電解質不能用硫酸;放電過程為原電池原理，在原電池中，陰離子向著負極移動，陽離子向著正極移動;充電過程是電解的過程，電解池的陽極失電子，即LiFePO4-e-===Li++FePO4，因此陽極材料(LiFePO4)質量會減少;將電解池陽極反應倒過來就是原電池的正極反應。綜合上述分析可知D正確。

練方法技巧

7.在下圖裝置中，通電后可觀察到Cu極溶解，則下列說法中不正確的是 ( )?

A.直流電源中，A是正極?

B.兩池內CuSO4溶液濃度均不改變?

C.兩鐵極上最初析出物相同?

D.P池內溶液的質量逐漸減小

答案 B

解析 由于Li能和稀H2SO4、H2O反應，因此電解質不能用硫酸;放電過程為原電池原理，在原電池中，陰離子向著負極移動，陽離子向著正極移動;充電過程是電解的過程，電解池的陽極失電子，即LiFePO4-e-=== Li++FePO4，因此陽極材料(LiFePO4)質量會減少;將電解池陽極反應倒過來就是原電池的正極反應。綜合上述分析可知D正確。

8.乙醇燃料電池中采用磺酸類質子溶劑，在200℃左右時供電，電池總反應式為C2H5OH+3O2===2CO2+3H2O，電池示意圖，下列說法中正確的是()

A.電池工作時，質子向電池的負極遷移

B.電池工作時，電流由b極沿導線流向a極

C.a極上發(fā)生的電極反應是 C2H5OH+3H2O+12e-===2CO2+12H+

D.b極上發(fā)生的電極反應是 2H2O+O2+4e-===4OH-

答案　B

解析　通入乙醇的一極(a極)為負極，發(fā)生氧化反應;通入氧氣的一極(b極)為正極，發(fā)生還原反應。電池工作時，陽離子(質子)向電池的正極遷移，A項不正確;電流方向與電子流向相反，電流由b極沿導線流向a極，B項正確;a極上乙醇應該失電子被氧化，所以C項不正確;因為電池中使用的是磺酸類質子溶劑，所以電極反應式中不能出現(xiàn)OH-，D項不正確。

練綜合拓展

9.科學家預言，燃料電池將是21世紀獲得電力的重要途徑，美國已計劃將甲醇燃料電池用于軍事。一種甲醇燃料電池是采用鉑或碳化鎢作為電極催化劑，在稀硫酸電解質中直接加入純化后的甲醇，同時向一個電極通入空氣?；卮鹣铝袉栴}：

(1)這種電池放電時發(fā)生的化學反應方程式：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)此電池的正極發(fā)生的電極反應：

________________________________________________________________________，

負極發(fā)生的電極反應：

________________________________________________________________________。

(3)電解液中H+向________極移動，向外電路釋放電子的電極是________。

(4)使用該燃料電池的另一個好處是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O

(2)3O2+12H++12e-===6H2O

2CH3OH+2H2O-12e-===2CO2+12H+

(3)正　負極　(4)對環(huán)境無污染

解析　(1)燃料電池的電池反應為燃料的氧化反應，在酸性條件下生成的CO2不與H2SO4反應，故電池總反應式為2CH3OH+3O2===2CO2+4H2O。

(2)電池的正極O2得電子，由于是酸性環(huán)境，所以會生成H2O，用電池總反應式減去正極反應式即可得出負極的電極反應式。

(3)H+移向正極，在正極生成水。

(4)產(chǎn)物是CO2和H2O，不會對環(huán)境造成污染。

10.氫氧燃料電池是符合綠色化學理念的新型發(fā)電裝置。下圖為電池示意圖，該電池電極表面鍍了一層細小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強，性質穩(wěn)定。請回答：

(1)

氫氧燃料電池的能量轉化主要形式是______________，在導線中電子流動方向為________(用a、b表示)。

(2)負極反應式為_________________________________________________________。

(3)電極表面鍍鉑粉的原因為_______________________________________________

________________________________________________________________________。

(4)該電池工作時，H2和O2連續(xù)由外部供給，電池可連續(xù)不斷地提供電能。因此，大量安全儲氫是關鍵技術之一。

金屬鋰是一種重要的儲氫材料，吸氫和放氫原理如下：

Ⅰ.2Li+H2=====△2LiH

Ⅱ.LiH+H2O===LiOH+H2↑

①反應Ⅰ中的還原劑是__________，反應Ⅱ中的氧化劑是________。

②已知LiH固體密度為0.82 g?cm-3，用鋰吸收224 L(標準狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為________。

③由②生成的LiH與H2O作用，放出的H2用作電池燃料，若能量轉化率為80%，則導線中通過電子的物質的量為________mol。

答案　(1)化學能轉變?yōu)殡娔堋到b　(2)2H2+4OH--4e-===4H2O或H2+2OH--2e-===2H2O　(3)增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，加快電極反應速率

(4)①Li　H2O　②1/1 148或8.71×10-4　③32

解析　(1)電池是把化學能轉變?yōu)殡娔艿难b置;在電池中，電子從負極經(jīng)導線流向正極，而氫氧燃料電池中通入H2的一極是負極，故電子由a流動到b。

(2)H2在負極失電子，因為電解質溶液是KOH溶液，故負極反應式為2H2+4OH--4e-===4H2O。

(3)電極表面鍍鉑粉可以增大電極單位面積吸附H2、O2的分子數(shù)，從而增大反應速率。

(4)LiH中Li為+1價，H為-1價，故反應Ⅰ中還原劑是Li，反應Ⅱ中氧化劑是H2O。由反應Ⅰ可知吸收標準狀況下224 L H2時生成160 g LiH，則生成的LiH的體積是160 g0.82 g?cm-3，則生成的LiH的體積與被吸收的H2的體積之比為1600.82×224×103=11 148。由②生成的20 mol LiH與H2O反應，由反應Ⅱ可知生成20 mol H2，H2～2e-，能量轉化率為80%，則通過的電子的物質的量為20 mol×2×80%=32 mol。

11.由于Fe(OH)2極易被氧化，所以實驗室很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀，應用右圖電解實驗可以制得白色的純凈的Fe(OH)2沉淀，兩電極材料分別為石墨和鐵。

?

(1)a電極材料應為 ，電極反應式為 。?

(2)電解液d可以是 (填編號)。?

A.純水 B.NaCl溶液? C.NaOH溶液 D.CuCl2?

(3)c為苯，其作用是 ，在加入苯之前對d應作何簡單處理 。

(4)為了在較短時間內看到白色沉淀，可采取的措施是(填編號) 。?

A.改用稀硫酸作電解液? B.適當增大電源電壓?

C.適當減小兩電極間的距離? D.適當降低電解液的溫度?

(5)若d中用Na2SO4溶液，當電解一段時間看到白色Fe(OH)2沉淀后，再反接電源電

解，除了電極上看到氣泡外，混合物中另一明顯現(xiàn)象為 。

答案 (1)鐵 Fe-2e- === Fe2+? (2)BC?

(3)液封，防止Fe(OH)2 被氧化 加熱煮沸?

(4)BC?

(5)白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色?

解析 (1)a極應該用鐵，電極反應：Fe-2e-=== Fe2+?;在反應中提供Fe2+。?

(2)要生成Fe(OH)2,必須使溶液顯堿性，可以通過電解使溶液顯堿性，所以可以選用NaCl溶液，也可直接選用NaOH作電解液。?

(3)在液體表面加一層苯的目的是起液封的作用，防止生成的Fe(OH)2被氧化;而在加入苯之前，應該對溶液d進行加熱煮沸，趕出其中溶解的空氣。??

(4)為了加快反應速率，可以增大電源電壓和適當減小兩極間的距離，即B、C項措施。

(5)若用Na2SO4溶液，則會產(chǎn)生氧氣，將生成的Fe(OH)2氧化，會看到白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。

第3課時　電解池的工作原理

[目標要求]　1.理解電解原理，初步掌握一般電解反應產(chǎn)物的判斷方法。2.掌握電解電極反應方程式的書寫。3.了解電解反應的一般規(guī)律。

一、電解

1.概念

使電流通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。

2.特點

(1)電解是最強有力的氧化還原手段，是不可逆(填“可逆”或“不可逆”)的。

(2)電解質溶液的導電過程，就是電解質溶液的電解過程。

二、電解池

1.定義

把電能轉化成化學能的裝置。

2.形成條件

(1)直流電源;

(2)兩個電極：與電源正極相連的一極是陽極;與電源負極相連的一極是陰極;

(3)電解質溶液或熔融電解質;

(4)形成閉合回路。

3.裝置及電極反應

以電解CuCl2溶液為例

(1)裝置

(2)電極反應

陰極 Cu2++2e-===Cu發(fā)生還原反應

陽極 2Cl--2e-===Cl2發(fā)生氧化反應

總反應 CuCl2=====電解Cu+Cl2↑

4.電子流向和離子流向

(1)電子流向

電源負極―→電解池陰極

電解池陽極―→電源正極

(2)離子流向

陽離子―→電解池陰極

陰離子―→電解池陽極

5.電解熔融NaCl時的電極反應式為

陽極：2Cl--2e-===Cl2↑(氧化反應);

陰極：2Na++2e-===2Na(還原反應)。

知識點一　電解池

1.下列有關電解池的說法正確的是()

A.在電解池中與外接電源負極相連的電極是陽極

B.無論電解何種物質，陽極上失電子數(shù)都與陰極上得電子數(shù)相等

C.電解氯化銅溶液時，在陰極上有氣體生成

D.電解NaCl、CuCl2兩種溶液，參加反應的物質是相同的

答案　B

解析　與負極相連的是陰極。電解氯化銅時，陽極上有氯氣生成，陰極上有銅析出;電解NaCl溶液時，水參加了反應，而電解CuCl2溶液時，水沒有參加反應。

2.學生欲完成反應Cu+H2SO4===CuSO4+H2↑而設計了下列四個實驗，你認為可行的是()

答案　C

知識點二　電解原理

3.

上圖是電解CuCl2溶液的裝置，兩個電極是石墨電極，則下列有關判斷正確的是()

A.a為負極、b為正極 B.a為陽極、b為陰極

C.電解過程中，Cl-濃度不變 D.電解過程中，d電極質量增加

答案　D

解析　電流的方向是從正極到負極，根據(jù)圖中電流方向，可知a為電源的正極，b為電源的負極，所以A項錯誤;在電解池中c、d才稱為陽、陰極，所以B項錯誤;在電解過程中，陽極：2Cl--2e-===Cl2↑，陰極：Cu2++2e-===Cu，所以溶液中的Cl-濃度減小，C項錯誤;c與電源正極相接是陽極，d與電源的負極相接是陰極，所以c電極上析出氯氣，d電極上析出金屬銅，質量增加，所以D項正確。

4.Cu2O是一種半導體材料，基于綠色化學理念設計的制取Cu2O的電解池示意圖如圖所示，電解總反應為2Cu+H2O Cu2O+H2↑。下列說法正確的是()

A.石墨電極上產(chǎn)生氫氣

B.銅電極發(fā)生還原反應

C.銅電極接直流電源的負極

D.當有0.1 mol電子轉移時，有0.1 mol Cu2O生成

答案　A

解析　由電解總反應可知，Cu參加了反應，所以Cu作電解池的陽極，發(fā)生氧化反應，B選項錯誤;石墨作陰極，陰極上是溶液中的H+放電，電極反應為 2H++2e-===H2↑，A選項正確;陰極與電源的正極相連，C選項錯誤;陽極反應為2Cu+2OH--2e-===Cu2O+H2O，當有0.1 mol電子轉移時，有0.05 mol Cu2O生成，D選項錯誤。

5.如圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置。通電后在石墨電極a和b附近分別滴加一滴石蕊溶液。下列實驗現(xiàn)象中正確的是()

A.逸出氣體的體積，a電極的小于b電極的

B.一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體

C.a電極附近呈紅色，b電極附近呈藍色

D.a電極附近呈藍色，b電極附近呈紅色

答案　D

解析　Na2SO4===2Na++SO2-4，H2O??H++OH-，SO2-4和OH-移向b電極，Na+和H+移向a電極，在b電極上：4OH--4e-===2H2O+O2↑，在a電極上：2H++2e-===H2↑，所以產(chǎn)生的氣體體積a電極的大于b電極的;兩種氣體均為無色無味的氣體;由于a電極上H+放電，所以a電極附近的c(OH-)>c(H+)，滴加石蕊溶液，a電極附近呈藍色，同理b電極附近呈紅色。

知識點三　電解規(guī)律應用

6.用惰性電極電解下列溶液一段時間后再加入一定量的某種純凈物(方括號內的物質)，能使溶液恢復到原來的成分和濃度的是()

A.AgNO3[AgNO3] B.NaOH[H2O]

C.KCl[KCl] D.CuSO4[Cu(OH)2]

答案　B

解析　A項：4AgNO3+2H2O=====電解4Ag+O2↑+4HNO3

脫離反應體系的物質是4Ag+O2，相當于2Ag2O，所以應當加入適量Ag2O才能復原。(加入AgNO3，會使NO-3的量增加);B項：2H2O=====電解2H2↑+O2↑　脫離反應體系的是2H2+O2，相當于2H2O，加入適量水可以復原。C項：2KCl+2H2O=====電解2KOH+H2↑+Cl2↑　脫離反應體系的是H2+Cl2，相當于2HCl，應通入適量HCl氣體才能復原。(加入鹽酸時，同時也增加了水)　D項：2CuSO4+2H2O=====電解2H2SO4+2Cu+O2↑　脫離反應體系的是2Cu+O2，相當于2CuO，加入適量CuO可以復原。

7.用鉑作電極電解某種溶液，通電一段時間后，溶液的pH變小，并且在陽極得到0.56 L氣體，陰極得到1.12 L氣體(兩種氣體均在相同條件下測定)。由此可知溶液可能是()

A.稀鹽酸 B.KNO3溶液 C.CuSO4溶液 D.稀硫酸

答案　D

解析　陽極與陰極產(chǎn)生的氣體體積比為0.56 L1.12 L=12，相當于電解水，pH變小說明電解了含氧酸。

練基礎落實

1.如圖中x、y分別是直流電源的兩極，通電后發(fā)現(xiàn)，a極板質量增加，b極板處有無色無味氣體放出，符合這一情況的是()

a極板 b極板 x電極 z溶液

A 鋅 石墨 負極 CuSO4

B 石墨 石墨 負極 NaOH

C 銀 鐵 正極 AgNO3

D 銅 石墨 負極 CuCl2

答案　A

2.在水中加等物質的量的Ag+、Pb2+、Na+、SO2-4、NO-3、Cl-，該溶液放在用惰性電極作電極的電解槽中，通電片刻，則氧化產(chǎn)物與還原產(chǎn)物質量比為()

A.35.5∶108 B.16∶207 C.8∶1 D.108∶35.5

答案　C

解析　溶液中的六種離子，有四種發(fā)生反應生成沉淀，Ag++Cl-===AgCl↓、Pb2++SO2-4===PbSO4↓，最后溶液就成了NaNO3溶液;而電解NaNO3溶液，實質上就是電解水，電解方程式為2H2O=====電解2H2↑+O2↑。氧化產(chǎn)物和還原產(chǎn)物的質量之比為m(O2)∶m(H2)=(1 mol×32 g?mol-1)∶(2 mol×2 g?mol-1)=8∶1，即C項正確。

3.在100 mL H2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作電極電解，兩極上均收集到2.24 L氣體(標準狀況下)，則原混合液中，Cu2+的物質的量濃度為()

A.1 mol?L-1 B.2 mol?L-1 C.3 mol?L-1 D.4 mol?L-1

答案　A

解析　兩極均收集到氣體時，陰極是Cu2+放電后，H+又放電生成氫氣;陽極是OH-放電生成氧氣。n(H2)=n(O2)=2.24 L/22.4 L?mol-1=0.1 mol，由電子守恒得n(Cu2+)×2+n(H2)×2=n(O2)×4，即：c(Cu2+)×0.1 L×2+0.1 mol×2=0.1 mol×4，解得：c(Cu2+)=1 mol?L-1，本題考查在陽離子陰極的放電順序，Cu2+>H+。

4.用惰性電極電解一定濃度的硫酸銅溶液，通電一段時間后，向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢復到電解前的濃度和pH。則電解過程中轉移的電子的物質的量為()

A.0.1 mol B.0.2 mol C.0.3 mol D.0.4 mol

答案　D

解析　由電解CuSO4溶液的反應的化學方程式2CuSO4+2H2O=====電解2Cu+O2↑+2H2SO4知，電解過程中只析出Cu和放出O2，故電解后加入CuO就可以復原。但本題提示加入0.1 mol Cu(OH)2可以復原，說明電解過程中不僅有CuSO4被電解，還有H2O被電解。0.1 mol Cu(OH)2相當于0.1 mol CuO和0.1 mol H2O，由電子守恒0.1 mol CuO～0.1 mol Cu～0.2 mol e-，0.1 mol H2O～0.1 mol H2～0.2 mol e-，共計0.4 mol e-。

練方法技巧

5.在25 ℃時，將銅電極插入一定量的飽和硫酸鈉溶液中進行電解，通電一段時間后，陰極逸出a mol氣體，同時有b g Na2SO4?10H2O晶體析出。若溫度不變，剩余溶液中溶質的質量分數(shù)是()

A.bb+18a×100% B.bb+36a×100%

C.71b161?b+36a?×100% D.71b161?b+18a?×100%

答案　C

解析　用銅作電極時，陽極上銅失去電子被氧化，電極反應為Cu-2e-===Cu2+;陰極上生成H2，電極反應為2H++2e-===H2↑，陰極區(qū)產(chǎn)生的OH-與陽極區(qū)產(chǎn)生的Cu2+結合生成Cu(OH)2沉淀?？偡磻獮镃u+2H2O=====通電Cu(OH)2+H2↑，即陰極每生成a mol H2，就有2a mol水被電解，發(fā)生電解的水與析出的Na2SO4?10H2O晶體可以組成該溫度下的飽和溶液。該飽和溶液的質量為b g+2a mol×18 g?mol-1=(b+36a) g，溶質的質量為142322×b g。故w(Na2SO4)=142b322b+36a×100%=71b161?b+36a?×100%。

6.鉛蓄電池的工作原理為Pb+PbO2+2H2SO4===2PbSO4+2H2O。研讀下圖，下列判斷不正確的是()

A.K閉合時，d電極反應式：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO2-4

B.當電路中轉移0.2 mol電子時，Ⅰ中消耗的H2SO4為0.2 mol

C.K閉合時，Ⅱ中SO2-4向c電極遷移

D.K閉合一段時間后，Ⅱ可單獨作為原電池，d電極為正極

答案　C

解析　當K閉合時，裝置Ⅰ中的電極為Pb和PbO2，應為原電池，b極(Pb)作負極，a極(PbO2)作正極;Ⅱ中的電極均為PbSO4，應為電解池，c極為陰極，d極為陽極。A項：K閉合時，d極發(fā)生氧化反應：PbSO4+2H2O-2e-===PbO2+4H++SO2-4，正確;B項：電路中轉移0.2 mol電子時，Ⅰ中消耗0.2 mol H2SO4和0.1 mol Pb，正確;C項：Ⅱ中SO2-4向陽極(d極)遷移，錯誤;D項：K閉合一段時間后，c極表面生成Pb，d極表面生成PbO2，裝置Ⅱ可單獨作為原電池，d電極為正極，正確。

7.在25 ℃時，用石墨電極電解2.0 L 0.5 mol?L-1 CuSO4溶液。5 min后，在一個石墨電極上有6.4 g Cu生成。試回答下列問題：

(1)發(fā)生氧化反應的是________極，電極反應式為

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(2)若電解后溶液的體積不變，則電解后溶液的pH為________。

(3)若將溶液恢復到與電解前一樣，則需加入________ mol的________。

(4)若用等質量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質量相差________g，電解液的pH________。(填“變小”、“變大”或“不變”)

答案　(1)陽　4OH--4e-===2H2O+O2↑

(2)1　(2)0.1　CuO　(4)12.8　不變

解析　(1)n(CuSO4)=2.0 L×0.5 mol?L-1=1.0 mol，而在陰極析出的Cu為6.4 g64 g?mol-1=0.1 mol，故CuSO4未完全電解，陽極發(fā)生氧化反應，電極反應為4OH--4e-===2H2O+O2↑。

(2)總反應為

2CuSO4+2H2O=====通電2Cu　+　O2↑　+　2H2SO4

2　 　 　 22　 　1　2

0.1 mol　0.1 mol　 0.1 mol　0.05 mol0.1 mol

所以電解后c(H+)=0.1 mol×22.0 L=0.1 mol?L-1，

故pH=-lg 0.1=1。

(3)電解后生成的0.1 mol Cu和0.05 mol O2脫離該體系，即相當于0.1 mol CuO，因此若將溶液復原，則應加入0.1 mol CuO。

(4)此時成為電鍍池，陽極：Cu-2e-===Cu2+，陰極：Cu2++2e-===Cu，因此若陰極上析出6.4 g銅，則陽極溶解6.4 g銅，電解后兩銅片質量差為6.4 g+6.4 g=12.8 g，而電解液的pH不變。

練綜合拓展

8.在50 mL 0.2 mol?L-1 CuSO4溶液中插入兩個電極，通電電解(不考慮水分蒸發(fā))。則：

(1)若兩極均為銅片，試說明電解過程中CuSO4溶液的濃度________(填“增大”、“減小”或“不變”)。

(2)若陽極為純鋅，陰極為銅片，陽極反應式是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

(3)若陽極為純鋅，陰極為銅片，如不考慮H+在陰極上放電，當電路中有0.04 mol e-通過時，陰極增重________g，陰極上的電極反應式是

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)不變　(2)Zn-2e-===Zn2+

(3)1.28　Cu2++2e-===Cu

解析　(1)兩極均為銅片，電解液為CuSO4溶液，這是一個電鍍裝置，電解過程中電解質溶液的濃度不變。

(2)陽極為純鋅，為活潑金屬，通電電解時，鋅發(fā)生氧化反應：Zn-2e-===Zn2+。

(3)若陽極為純鋅，陰極為銅片，不考慮H+在陰極上放電，則陰極反應為Cu2+得電子的還原反應：Cu2++2e-===Cu。當電路中有0.04 mol電子通過時，有0.04 mol/2×64 g?mol-1=1.28 g銅析出。

第4課時　電解原理的應用

[目標要求]　1.了解氯堿工業(yè)、電鍍、精煉銅的原理。2.掌握電解原理及其應用。

電解原理的應用

1.氯堿工業(yè)：電解飽和食鹽水，制取燒堿、氯氣和氫氣。

電極的反應式(并注明反應類型)

陽極：2Cl--2e-===Cl2↑　(氧化反應);

陰極：2H++2e-===H2↑　(還原反應)。

總反應式：2NaCl+2H2O=====電解2NaOH+Cl2↑+H2↑。

其中陰極反應中的H+是由水電離產(chǎn)生的。

2.電鍍

(1)電鍍是應用電解的原理在金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的方法。

(2)電鍍陽極：鍍層金屬，電極本身發(fā)生氧化反應陰極：待鍍金屬制品電鍍溶液：含有鍍層金屬離子的溶液

在電鍍過程中，電鍍液的濃度不變。

3.電解精煉(如電解精煉銅，雜質為鐵、鋅、金、銀)

(1)粗銅作陽極，電極反應Cu-2e-===Cu2+;

精銅作陰極，電極反應Cu2++2e-===Cu;

電解質溶液CuSO4溶液。

(2) 活潑性較強的鐵、鋅以離子形式進入溶液，活潑性較差的金、銀形成陽極泥。

4.電冶金制取金屬

Na、Ca、Mg、Al等活潑金屬，很難用還原劑從它們的化合物中還原得到單質，因此必須通過電解熔融的化合物的方法得到。如電解熔融的氯化鈉可以得到金屬鈉：

陰極：2Na++2e-===2Na，陽極：2Cl--2e-===Cl2↑，

總反應式：2NaCl(熔融)=====電解2Na+Cl2↑。

知識點一　氯堿工業(yè)

1.某學生想制作一種家用環(huán)保型消毒液發(fā)生器，用石墨作電極電解飽和氯化鈉溶液，通電時，為使Cl2被完全吸收制得有較強殺菌能力的消毒液，設計了如圖所示的裝置，以下對電源電極名稱和消毒液的主要成分判斷正確的是()

A.a為正極，b為負極;NaClO和NaCl

B.a為負極，b為正極;NaClO和NaCl

C.a為陽極，b為陰極;HClO和NaCl

D.a為陰極，b為陽極;HClO和NaCl

答案　B

解析　電解飽和食鹽水的方程式為2NaCl+2H2O電解,2NaOH+H2↑+Cl2↑，NaOH在陰極區(qū)生成，Cl2在陽極區(qū)生成。按照該學生制作的豎直的家用環(huán)保型消毒裝置，若將陽極置于上方，則氯氣一生成即逸出，不能完全與NaOH反應。顯然，應將陽極置于下方，陰極置于上方，下方陽極生成的氯氣通過溶液時即可很好地被陰極生成的NaOH吸收。反應為Cl2+2NaOH===NaCl+NaClO+H2O。還應注意的是圖中電極a、b是電源的電極而非電解池的電極。與電解裝置上方陰極相連的a為電源的負極，則b為正極。

2.如圖Ⅰ所示是用石墨和鐵作電極電解飽和食鹽水的裝置，請?zhí)羁眨?/p>

(1)X的電極名稱是__________極，發(fā)生的電極反應式為______________，Y極的電極材料是____________，檢驗X極產(chǎn)物的方法是________________________________。

(2)某同學在實驗時誤將兩種電極材料接反，導致X極上未收集到預期產(chǎn)物，一段時間后又將兩極的連接方式糾正過來，發(fā)現(xiàn)X極附近出現(xiàn)了白色沉淀，此沉淀是________(填化學式)，其形成原因是___________________________________________________________

________________________________________________________________________，

該沉淀在空氣中放置，現(xiàn)象是______________________。

(3)

工業(yè)上電解飽和食鹽水的方法之一是將兩個電極室用離子交換膜隔開(如圖Ⅱ所示)，其目的是________________，陽極室(A處)加入____________，陰極室(B處)加入__________，離子交換膜只許__________離子通過。

答案　(1)陽　2Cl--2e-===Cl2↑　Fe　用濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在X極附近，若試紙變藍，說明生成了Cl2

(2)Fe(OH)2　鐵作陽極時被氧化為Fe2+，糾正錯誤后，這一端又變?yōu)殛帢O，2H++2e-===H2↑，生成的OH-與Fe2+結合成Fe(OH)2　先變灰綠色，后變紅褐色

(3)防止H2與Cl2混合發(fā)生爆炸，防止Cl2與NaOH反應生成NaClO，使NaOH不純　飽和食鹽水　純水(或NaOH稀溶液)　Na+

解析　與電源正極相接的為電解池的陽極，與電源負極相接的為電解池的陰極，若接反則金屬Fe失去電子而產(chǎn)生Fe(OH)2沉淀。

知識點二　電鍍池與精煉銅

3.在鐵制品上鍍上一層鋅層，以下電鍍方案中合理的是()

A.鋅作陽極，鐵制品作陰極，溶液中含F(xiàn)e2+

B.鋅作陰極，鐵制品作陽極，溶液中含Zn2+

C.鋅作陰極，鐵制品作陽極，溶液中含F(xiàn)e3+

D.鋅作陽極，鐵制品作陰極，溶液中含Zn2+

答案　D

解析　要在鐵制品上鍍鋅，應該用鋅作陽極，鐵制品作陰極，含有Zn2+的溶液作電鍍液，所以D項正確。

4.金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等雜質，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2+

A.陽極發(fā)生還原反應，其電極反應式：Ni2++2e-===Ni

B.電解過程中，陽極質量的減少與陰極質量的增加相等

C.電解后，溶液中存在的金屬陽離子只有Fe2+和Zn2+

D.電解后，電解槽底部的陽極泥中只有Cu和Pt

答案　D

解析　此題考查的是電解的基本原理。在電解池中，陽極失去電子，化合價升高，發(fā)生氧化反應，而陰極得到電子，化合價降低，發(fā)生還原反應。題目中已經(jīng)告訴氧化性：Fe2+Fe>Ni>Cu>Pt(惰性金屬不放電)，陰極的放電順序為：Zn2+陰極質量的增加。C：溶液中除了Fe2+和Zn2+還有Ni2+、H+等。

5.火法煉銅得到的粗銅中含多種雜質(如鋅、金和銀等)，其性能遠不能達到電氣工業(yè)的要求，工業(yè)上常使用電解精煉法將粗銅提純。在電解精煉時()

A.粗銅接電源負極

B.純銅作陽極

C.雜質都將以單質形式沉積到池底

D.純銅片增重2.56 g，電路中通過電子為0.08 mol

答案　D

解析　電解精煉銅時，用粗銅作陽極，用精銅作陰極，所以A、B不正確;鋅比銅活潑，失電子變成鋅離子進入溶液中，金、銀不活潑，以單質形式沉淀到池底，C不正確;n(e-)=2.56 g64 g?mol-1×2=0.08 mol，D正確。

知識點三　電化學計算

6.有三個燒杯，分別盛有氯化銅、氯化鉀和硝酸銀三種溶液，均以Pt作電極，將它們串聯(lián)在一起電解一定時間，測得電極增重總和2.8 g，這時產(chǎn)生的有色氣體與無色氣體的物質的量之比為()

A.4∶1 B.1∶1 C.4∶3 D.3∶4

答案　C

解析　串聯(lián)電路中，相同時間內各電極得或失的電子的物質的量相同，各電極上放出氣體的物質的量之比為定值。不必注意電極增重是多少，只要判斷出生成何種氣體及生成該氣體一定物質的量所得失電子的物質的量，就可以通過得失電子守恒，判斷氣體體積之比，第一個燒杯中放出Cl2，第二個燒杯中放出Cl2和H2，第三個燒杯中放出O2。在有1 mol電子轉移時，生成的氣體的物質的量分別是0.5 mol、0.5 mol、0.5 mol和0.25 mol。所以共放出有色氣體(Cl2)0.5 mol+0.5 mol=1 mol，無色氣體(O2和H2)0.5 mol+0.25 mol=0.75 mol。

7.將含有0.4 mol Cu(NO3)2和0.4 mol KCl的水溶液1 L，用惰性電極電解一段時間后，在一電極上析出19.2 g Cu;此時，在另一電極上放出氣體的體積在標準狀況下為(不考慮產(chǎn)生的氣體在水中的溶解)()

A.3.36 L B.5.6 L C.6.72 L D.13.44 L

答案　B

解析　根據(jù)電解原理，陰、陽兩極發(fā)生的電極反應為陰極：Cu2++2e-===Cu，陽極：2Cl--2e-===Cl2↑。

由題意知，在陰極上析出Cu：19.2 g64 g?mol-1=0.3 mol，則轉移電子0.6 mol，根據(jù)電子得失守恒分析，陽極上除Cl-放電外，OH-也會放電產(chǎn)生O2，即4OH--4e-===2H2O+O2↑，經(jīng)計算可知得到Cl2 0.2 mol，得到O2 0.05 mol，故陽極放出氣體的體積為 (0.2 mol+0.05 mol)×22.4 L?mol-1=5.6 L。

練基礎落實

1.關于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是()

A.電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉

B.若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色

C.若在陰極附近的溶液中滴入酚酞試液，溶液呈無色

D.電解一段時間后，將全部電解液轉移到燒杯中，充分攪拌后溶液呈中性

答案　B

解析　電解食鹽水時發(fā)生的反應：陽極：2Cl--2e-===Cl2↑

陰極：2H2O+2e-===H2↑+2OH-

總反應：2NaCl+2H2O=====通電2NaOH+H2↑+Cl2↑

對照分析選項，A錯誤;陽極附近的溶液中會溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后發(fā)生反應：Cl2+2I-===I2+2Cl-，溶液呈棕色，B正確;陰極附近產(chǎn)生大量的OH-，滴加酚酞后變紅色，C錯誤;電解后生成NaOH，溶液呈堿性，D錯誤。

2.下列關于電解法精煉粗銅的敘述中不正確的是()

A.粗銅板作陽極

B.電解時，陽極發(fā)生氧化反應，而陰極發(fā)生的反應為 Cu2++2e-===Cu

C.粗銅中所含Ni、Fe、Au、Ag等金屬雜質，電解后以單質形式沉積槽底，形成陽極泥

D.電解銅的純度可達99.95%～99.98%

答案　C

3.用惰性電極電解M(NO3)x的水溶液，當陰極上增重a g時，在陽極上同時產(chǎn)生b L氧氣(標準狀況)，從而可知M的相對原子質量為()

A.22.4 axb B.11.2 axb C.5.6 axb D.2.5 axb

答案　C

解析　根據(jù)得失電子守恒列出物質間的對應關系，設M的相對原子質量為Mr。

Mx+　～xe-　～　x4O2

Mr g　22.4?x4 L

a g　b L

解得Mr=22.4ax4b=5.6axb。

4.依據(jù)下圖判斷，下列敘述正確的是()

A.Ⅰ是原電池，Ⅱ是電鍍裝置

B.Ⅰ、Ⅱ裝置中鋅極上均發(fā)生氧化反應

C.Ⅱ、Ⅲ裝置中，銅極均發(fā)生氧化反應而溶解

D.Ⅱ、Ⅲ裝置中Cu2+濃度基本不變

答案　A

解析　仔細觀察三個裝置，Ⅰ為原電池，電極反應式為

負極(Zn)：Zn-2e-===Zn2+，正極(Cu)：Cu2++2e-===Cu，

Ⅱ為電鍍池，電極反應式為

陽極(Cu)：Cu-2e-===Cu2+，陰極(Zn)：Cu2++2e-===Cu，

Ⅲ為電解池，電極反應式為

陽極(Zn)：Zn-2e-===Zn2+，陰極Cu：Cu2++2e-===Cu。

練方法技巧

5.電解CuSO4溶液時，若要達到以下三點要求：①陽極質量減少;②陽極質量增加;③電解液中c(Cu2+)不變，則可選用的電極是()

A.含Zn、Ag的銅合金作陽極，純銅作陰極

B.純銅作陽極，含Zn、Ag的銅合金作陰極

C.用純鐵作陽極，用純銅作陰極

D.用石墨作陽極，用惰性電極(Pt)作陰極

答案　B

解析　根據(jù)①，須選擇非惰性電極(除石墨、金、鉑外的電極)作陽極;根據(jù)③，須選擇純銅為陽極，含有Cu2+的鹽(如硫酸銅溶液)作電解液。至于陰極材料則選擇的余地較大，如B選項中用含Zn、Ag的銅合金作陰極，當然也可用純銅、石墨、鉑等作陰極。

6.請按要求回答下列問題。

(1)根據(jù)圖1回答①②：

①打開K2，合并K1。

A電極可觀察到的現(xiàn)象是________;B極的電極反應式為________。

②打開K1，合并K2。

A電極可觀察到的現(xiàn)象是________;B電極的電極反應式為________;

(2)根據(jù)圖2回答③④：

③將較純凈的CuSO4溶液放入如圖所示的裝置中進行電解，石墨電極上的電極反應式為________________________________________________________________________，

電解反應的離子方程式為__________________________________________________;

④實驗完成后，銅電極增重a g，石墨電極產(chǎn)生標準狀況下的氣體體積為________L。

答案　(1)①鋅不斷溶解　Cu2++2e-===Cu

②A鍍上一層紅色的銅　Cu-2e-===Cu2+

(2)③4OH--4e-===2H2O+O2↑

2Cu2++2H2O=====通電2Cu+O2↑+4H+

④22.4a128

解析　(1)①此時為原電池，鋅為負極，不斷溶解，B極為正極，反應為Cu2++2e-===Cu。

②此時為電解池，A極為陰極，反應為Cu2++2e-===Cu，故A極上鍍上一層紅色的銅，B極為陽極，反應為Cu-2e-===Cu2+。

(2)此時為惰性電極電解CuSO4，石墨極上的反應為4OH--4e-===2H2O+O2↑，總反應的離子方程式為2Cu2++2H2O=====通電2Cu+O2↑+4H+，

V(O2)=a64×12×22.4 L=22.4a128 L。

7.如圖所示，若電解5 min時，測得銅電極的質量增加2.16 g。試回答：

(1)電源中X極是________(填“正”或“負”)極。

(2)通電5 min時，B中共收集到224 mL(標準狀況)氣體，溶液體積為200 mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計)，則通電前c(CuSO4)=________。

(3)若A中KCl溶液的體積也是200 mL，電解后溶液中仍有Cl-，則電解后溶液的pH=________。

答案　(1)負　(2)0.025 mol?L-1　(3)13

解析?、僖⒁怆娊獾碾A段性。如含Cl-的溶液中Cl-電解完后繼續(xù)通電會使OH-放電，Cu2+在陰極上被電解完全后H+又會放電等。②電極反應式和總反應方程式、電解產(chǎn)物物質的量與得失電子數(shù)之間的關系式是電化學計算的主要依據(jù)。

(1)銅極增重，說明銀在銅極析出，則銅極為陰極，X為負極。

(2)C中銅極增重2.16 g，即析出0.02 mol Ag，線路中通過0.02 mol電子。由4e-～O2，可知B中產(chǎn)生的O2只有0.005 mol，即112 mL。但B中共收集到224 mL氣體，說明還有112 mL是H2，即Cu2+全部在陰極放電后，H+接著放電產(chǎn)生了112 mL H2，則通過0.01 mol電子時，Cu2+已被電解完。由2e-～Cu，可知n(Cu2+)=0.005 mol，則：

c(CuSO4)=0.005 mol÷0.2 L=0.025 mol?L-1。

(3)由4e-～4OH-知，A中生成0.02 mol OH-，則：c(OH-)=0.1 mol?L-1，pH=13。

練綜合拓展

8.電解原理在化學工業(yè)中有著廣泛的應用。如圖所示表示一個電

解池，裝有電解液a;X、Y是兩塊電極板，通過導線與直流電源相連。請回答以下問題：

(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則電解池中X極上的電極反應式為________。在X極附近觀察到的現(xiàn)象是________。Y極上的電極反應式為________，檢驗該電極反應產(chǎn)物的方法是________。

(2)如果用電解方法精煉粗銅，電解液a選用CuSO4溶液，則X電極的材料是________，電極反應式為________。Y電極的材料是________，電極反應式為________(說明：雜質發(fā)生的電極反應不必寫出)。

答案　(1)2H++2e-===H2↑　有氣泡冒出，溶液變紅　2Cl--2e-===Cl2↑　把濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在Y電極附近，試紙變藍

(2)純銅　Cu2++2e-===Cu　粗銅　Cu-2e-===Cu2+

解析　(1)與電源負極相連的為陰極，因此，X極為陰極，2H++2e-===H2↑，反應過程中消耗了水電離出來的H+，溶液呈堿性，加入酚酞試液變成紅色;Y極為陽極，2Cl--2e-===Cl2↑，產(chǎn)生的Cl2能使?jié)駶櫟牡矸跭I試紙變藍。(2)電解精煉粗銅時，用含雜質的Cu作為陽極，純Cu為陰極。反應過程中陽極上的Cu失去電子，成為離子進入溶液，在陰極Cu2+得電子。

9.如圖，X和Y均為石墨電極。

(1)若電解液為滴有酚酞的飽和食鹽水，電解反應的離子方程式為_______________;

電解過程中______極(填“陰”或“陽”)附近會出現(xiàn)紅色。

(2)若電解液為500 mL含A溶質的某藍色溶液，電解一段時間后，觀察到X電極表面有紅色的固態(tài)物質生成，Y電極有無色氣體生成;溶液中原有溶質完全電解后，停止電解，取出X電極，洗滌、干燥、稱量，電極增重1.6 g。

①電解后溶液的pH為________________;要使電解后溶液恢復到電解前的狀態(tài)，需加入一定量的________________________(填加入物質的化學式)。(假設電解前后溶液的體積不變)

②Y電極產(chǎn)生氣體的體積為______________L。

③請你推測原溶液中所含的酸根離子可能是__________________;并設計實驗驗證你的推測，寫出實驗的操作步驟、現(xiàn)象和結論：

________________________________________________________________________

________________________________________________________________________。

答案　(1)2Cl-+2H2O=====通電2OH-+Cl2↑+H2↑　陰

(2)①1　CuO或CuCO3(僅答1種即可)?、?.28

③硫酸根離子　取少量待測液于試管中，滴加鹽酸無明顯現(xiàn)象，繼續(xù)加入氯化鋇溶液，若有白色沉淀產(chǎn)生，則證明是硫酸根離子(或：硝酸根離子　取少量待測液于試管中，加熱濃縮后滴加濃硫酸和銅粉，若有紅棕色氣體產(chǎn)生，則證明是硝酸根離子)

解析　(1)電解飽和食鹽水的離子方程式：2Cl-+2H2O=====通電2OH-+Cl2↑+H2↑，在陰極區(qū)生成NaOH，使酚酞溶液變紅。

(2)藍色溶液中可能含有Cu2+，并且在電解過程中析出紅色固體，進一步驗證析出的是銅;Y電極上析出無色氣體，應該是O2，電解離子方程式：2Cu2++2H2O=====通電2Cu+O2↑+4H+。

①根據(jù)電解離子方程式得：n(H+)=2n(Cu2+)=2×1.6 g64 g?mol-1=0.05 mol，故溶液中c(H+)=0.05 mol0.5 L=0.1 mol?L-1，溶液的pH=1。要使溶液恢復到以前，可以加入CuO或CuCO3。

②根據(jù)電解離子方程式得：n(O2)=12×n(Cu)=0.012 5mol，在標準狀況下的體積V(O2)=22.4 L?mol-1×0.012 5 mol=0.28 L。

③溶液中存在的必須是含氧酸根離子，可以是SO2-4或NO-3;然后利用實驗進行檢驗。