高中牛頓第二定律教案

化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化第二課時(shí)電解規(guī)律。

教學(xué)時(shí)間第三周3月5日本模塊第8課時(shí)
教學(xué)
課題專(zhuān)題專(zhuān)題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化
單元第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化
節(jié)題第二課時(shí)電解規(guī)律
教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能通過(guò)電能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿奶骄炕顒?dòng)，了解電解池的工作原理，能正確書(shū)寫(xiě)電解池的陰、陽(yáng)極的電極反應(yīng)式及電解反應(yīng)方程式。
過(guò)程與方法通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力。
情感態(tài)度
與價(jià)值觀通過(guò)分析電解飽和氯化鈉溶液，原理體會(huì)化學(xué)反應(yīng)對(duì)人類(lèi)生活生產(chǎn)的作用，化學(xué)在解決人們生產(chǎn)、生活中的重要作用。
教學(xué)重點(diǎn)離子放電順序
教學(xué)難點(diǎn)電極反應(yīng)式的正確書(shū)寫(xiě)。
教學(xué)準(zhǔn)備氯化鈉溶液、U形管、穩(wěn)壓電源。
教

學(xué)

過(guò)

程

教師主導(dǎo)活動(dòng)學(xué)生主體活動(dòng)
[回顧]如何寫(xiě)電解池中兩極的電極反應(yīng)式。

[交流與討論]P19電解氯化鈉溶液原理。
1．在氯化鈉溶液存在離子，接通直流電源后，溶液中離子向陽(yáng)極移動(dòng)，由于離子比離子容易失去電子，在陽(yáng)極被氧化；溶液中離子向陰極移動(dòng)，由于離子比離子容易得到電子，在陰極被還原；在極區(qū)得到NaOH。
2．請(qǐng)寫(xiě)出電解食鹽水過(guò)程中的電極反應(yīng)為：
總反應(yīng)的電解方程式

3、分析氯堿工業(yè)在電解飽和食鹽水時(shí)為什么要阻止陰極區(qū)的OH-進(jìn)入陽(yáng)極區(qū)：[討論]
1、判斷陰極、陽(yáng)極，電子得失。
2、離子反應(yīng)。

NaCl==Na++Cl—
H2OH++OH—
自由移動(dòng)Na+、Cl—H+、OH—能電后作定向移動(dòng)，Na+、H+、移向陰極氫離子得電子變成氫氣，OH—Cl—向陽(yáng)極移動(dòng)失電子，氯離子失電子而變成氯氣

陽(yáng)極：2Cl——2e-=Cl2
陰極：2H++2e-=H2
或2H2O+2e-=H2+2OH—
2Cl—+2H2O=Cl2+H2+2OH

Cl2+2OH==Cl—+ClO—

教
學(xué)
過(guò)
程教師主導(dǎo)活動(dòng)學(xué)生主體活動(dòng)
1．電極產(chǎn)物的判斷依據(jù)——離子放電順序和電極材料
陰離子失去電子而陽(yáng)離子得到電子的過(guò)程叫放電．放電順序取決于離子本身性質(zhì)，也與電極材料有關(guān)．電解時(shí)所使用的電極分為兩類(lèi)：一類(lèi)為惰性電極，只起導(dǎo)體的作用（如鉑、石墨等）．另一類(lèi)為活性電極（除鉑、金以外的金屬），活性電極作陰極，只起導(dǎo)體的作用；若為陽(yáng)極，電極本身．發(fā)生氧化反應(yīng)。
（1）在電極的陰極上，陽(yáng)離子的放電順序?yàn)椋?br> （2）在惰性電極的陽(yáng)極上，陰離子放電的順序?yàn)椋?br> 注：若非惰性電極作陽(yáng)極，失電子的是電極本身．
2．電解規(guī)律及溶液PH分析：
（1）電解規(guī)律：用惰性電極電解酸、堿、鹽各種電解質(zhì)溶液，依據(jù)放電順序有四種類(lèi)型：
①含氧強(qiáng)酸、強(qiáng)堿和活潑金屬含氧酸鹽溶液電解，實(shí)際上是電解。
陰：4H++4e-=2H2↑
陽(yáng)：4OH—-4e-=O2↑+H2O
②無(wú)氧酸、不活潑金屬無(wú)氧酸鹽溶液電解，實(shí)際上

是電解。
③活潑金屬無(wú)氧酸鹽溶液電解，同時(shí)發(fā)生電解。
不活潑金屬含氧酸鹽溶液電解，同時(shí)發(fā)生電解。
(2)電極附近溶液PH值變化：
電解時(shí)，如果溶液中H+或OH-在電極上放電，使得電極附近溶液中的H+或OH-濃度發(fā)生改變，而引起電極附近PH值變化。
電解時(shí)，如在陽(yáng)極上生成O2，這時(shí)由_____在陽(yáng)極上放電，使得陽(yáng)極附近[OH-]___[H+]，陽(yáng)極區(qū)PH值_____；如在陰極上生成H2，這時(shí)由于___在陰極上放電，使得陰極附近[H+]___[OH-]，陰極區(qū)PH值___。
（3）電解質(zhì)溶液PH值變化：
若電解時(shí)，只生成H2，而不生成O2，溶液的PH值___；
若只生成O2，而不生成H2，溶液的PH值_________；
若既生成H2，又生成O2，實(shí)際上就是電解_____;此時(shí)若原溶液為酸性，其PH值______，若為堿性，其PH值______，若為中性，其PH值不變；
若既不生成H2，也不生成O2，溶液的PH值變化不大。
[思考]電解質(zhì)原溶液如何恢復(fù)？

[討論]
按金屬活動(dòng)順序表：
Fe3+Cu2+H+Fe2+Na+
陰離子放電順序：
X—OH—含氧酸根離子

硫酸、硝酸、
氫氧化鈉、氫氧化鈣
硫酸鈉、硝酸鉀
電解水，
HCl、CuCl2
溶質(zhì)電解，
水和溶質(zhì)，
如NaCl“放氫成堿”
如CuSO4“放氧成酸”

溶液的PH視電解情況分析

NaCl溶液電解后，需加入鹽酸，
CuSO4溶液需加氧化銅。

教
學(xué)
過(guò)
程教師主導(dǎo)活動(dòng)學(xué)生主體活動(dòng)
1．（06江蘇）某同學(xué)按右圖所示的裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。下列說(shuō)法正確的是
A．電解過(guò)程中，銅電極上有H2產(chǎn)生
B．電解初期，主反應(yīng)方程式為：Cu+H2SO4
CuSO4+H2↑
C．電解一定時(shí)間后，石墨電極上有銅析出
D．整個(gè)電解過(guò)程中，H＋的濃度不斷增大
2．（06北京）鋁和氫氧化鉀都是重要的工業(yè)產(chǎn)品。請(qǐng)回答：
(1)工業(yè)冶煉鋁的化學(xué)方程式是____________________________________。
(2)鋁與氫氧化鉀溶液反應(yīng)的離子方程式是___________________________。
(3)工業(yè)品氫氧化鉀的溶液中含有某些含氧酸雜質(zhì)，可用離子交換膜法電解提純。
電解槽內(nèi)裝有陽(yáng)離子交換膜(只允許陽(yáng)離子通過(guò))，其工作原理如圖所示。

①該電解槽的陽(yáng)極反應(yīng)式是____________________。
②通電開(kāi)始后，陰極附近溶液pH會(huì)增大，
請(qǐng)簡(jiǎn)述原因___________________________
③除去雜質(zhì)后的氫氧化鉀溶液從溶液出口___________
______(填寫(xiě)“A”或“B”)導(dǎo)出。
[答]（1）2Al2O34Al+3O2↑
（2）2Al+2OH—+2H2O=2AlO2—+3H2↑
（3）①4OH——4e—=2H2O+O2↑
②H+放電，促進(jìn)水的電離，OH—濃度增大
③B
3．從H+、Na+、Ba2+、Cu2+、Cl－、中選出兩種離子組成電解質(zhì)，按下列要求進(jìn)行電解，將電解質(zhì)的化學(xué)式填空：(使用惰性電極)
(1)電解過(guò)程中溶液顏色變淺且水量不變_______________________；
(2)電解過(guò)程中電解質(zhì)含量不變，水量減少_______________________；
(3)電解過(guò)程中溶液的pH值增大______________；
(4)電解過(guò)程中，兩極析出氣體的體積比為1∶1________。
[作業(yè)]
板書(shū)計(jì)劃1、離子放電順序、電極材料
2、電解規(guī)律、溶液PH
反饋離子放電順序是電解知識(shí)的難點(diǎn)，探究實(shí)驗(yàn)效果很好，學(xué)生掌握情況較好。

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課題專(zhuān)題專(zhuān)題1化學(xué)反應(yīng)與能量變化
單元第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化
節(jié)題第三課時(shí)原電池與電解池
教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能通過(guò)化學(xué)能與電能互相轉(zhuǎn)化的探究活動(dòng)，了解原電池、電解池的工作原理，能正確書(shū)寫(xiě)其電極反應(yīng)式及總反應(yīng)方程式。
過(guò)程與方法兩組比較，學(xué)會(huì)用比較方法學(xué)習(xí)化學(xué)，培養(yǎng)實(shí)驗(yàn)探究能力。
情感態(tài)度
與價(jià)值觀體會(huì)化學(xué)反應(yīng)對(duì)人類(lèi)生活生產(chǎn)的作用，化學(xué)在解決人們生產(chǎn)、生活中的重要作用。
教學(xué)重點(diǎn)電極反應(yīng)式的正確書(shū)寫(xiě)
教學(xué)難點(diǎn)電極反應(yīng)式的正確書(shū)寫(xiě)。
教學(xué)準(zhǔn)備。
教

學(xué)

過(guò)

程

教師主導(dǎo)活動(dòng)學(xué)生主體活動(dòng)
[回顧]分析下圖，回答下列問(wèn)題：。

(1)上述裝置中，__________為原電池，__________為電解池。
(2)在A中，Cu為_(kāi)___極，發(fā)生_______反應(yīng)，電極反應(yīng)為_(kāi)________。Zn為_(kāi)_____極，發(fā)生_______反應(yīng)，電極反應(yīng)為_(kāi)_____________。A中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)_______________________________。
(3)在D中，Cu為_(kāi)_____極，發(fā)生_______反應(yīng)，電極反應(yīng)為_(kāi)__________________。碳棒為_(kāi)_____極，發(fā)生_______反應(yīng)，電極反應(yīng)為_(kāi)__________________。D中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)_____________________。
(4)在G中，Cu為_(kāi)_____極，發(fā)生_______反應(yīng)，電極反應(yīng)為_(kāi)__________________。碳棒為_(kāi)_____極，發(fā)生_______反應(yīng)，電極反應(yīng)為_(kāi)__________________。E中的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象為_(kāi)______________________。

[討論]

AB

負(fù)極：Zn—2e—==Zn2+（氧化反應(yīng)
正極：Cu2+2e—==Cu（還原反應(yīng)
電極：負(fù)極失電子沿導(dǎo)線流向正極
溶液：陽(yáng)離子移向正極，陰離子移向負(fù)極。
教
學(xué)
過(guò)
程教師主導(dǎo)活動(dòng)學(xué)生主體活動(dòng)
[小結(jié)]原電池、電解池的比較
原電池電解池
電極名稱(chēng)正極、負(fù)極陽(yáng)極、陰極
材料活潑金屬、碳棒碳棒
電極
反應(yīng)實(shí)質(zhì)負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)
反應(yīng)式正極發(fā)生還原反應(yīng)陰極發(fā)生還原反應(yīng)
能量轉(zhuǎn)化形式化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能
典型實(shí)例Zn-Cu-稀硫酸電解氯化銅溶液
應(yīng)
用學(xué)科上判斷金屬活動(dòng)性判斷離子放電順序
生產(chǎn)上化學(xué)電源電鍍、電解
[思考]你答為如何判定原電池還是電解池？
是否有電源
[例題]1．（07四川）二甲醚（CH3OCH3）被稱(chēng)為21世紀(jì)的新型燃料，它清潔、高效、具有優(yōu)良的環(huán)保性能。四川是利用天然氣生產(chǎn)二甲醚的重要基地之一。請(qǐng)?zhí)顚?xiě)下列空白：
（l）與二甲醚相對(duì)分子質(zhì)量相等且元素種類(lèi)相同的有機(jī)物的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)式是：
（2）二甲醚可由合成氣（CO+H2）在一定條件下制得。用合成氣制二甲醚時(shí)，還產(chǎn)生了一種可參與大氣循環(huán)的無(wú)機(jī)化合物，該反應(yīng)的化學(xué)方程式可能是：
(3）以二甲醚、空氣、氫氧化鉀溶液為原料，石墨為電極可構(gòu)成然料電池。該電池中負(fù)極上的電極反應(yīng)式是：_________
（分析）
1、考查的是同分異構(gòu)體：（1）CH3CH2OH、HCOOH
2、考查知識(shí)應(yīng)用：3CO+3H2＝CH3OCH3或2CO+4H2＝CH3OCH3+H2O
3、原電池中和電極反應(yīng)式（3）CH3OCH3+16OH—－12e－＝2CO32－+11H2O
教
學(xué)
過(guò)
程教師主導(dǎo)活動(dòng)學(xué)生主體活動(dòng)
（課堂練習(xí)）
1．（07重慶）如題11圖所示，下列敘述正確的是
A．Y為陰極，發(fā)生還原反應(yīng)
B．X為正極，發(fā)生氧化反應(yīng)
C．Y與濾紙接觸處有氧氣生成
D．X為濾紙接觸處變紅
2．（06重慶）
鉛蓄電池是典型的可充型電池，它的正負(fù)極格板是惰性材料，電池總反應(yīng)式為：
Pb+PbO2+4H++2SO42-2PbSO4+2H2O
請(qǐng)回答下列問(wèn)題（不考慮氫、氧的氧化還原）：
(1)放電時(shí)：正極的電極反應(yīng)式是__________________________；電解液中H2SO4的濃度將變________________；當(dāng)外電路通過(guò)1mol電子時(shí)，理論上負(fù)極板的質(zhì)量增加______________g。
(2)在完全放電耗盡PbO2和Pb時(shí)，若按題27圖連接，電解一段時(shí)間后，則在A電極上生成___________、B電極上生成_______________，此時(shí)鉛蓄電池的正負(fù)極的極性將___________。
（小結(jié)）能判斷原電池、電解池，能正解收寫(xiě)電極反應(yīng)式
作業(yè)：P21T6
27.（14分）
（1）PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O小48

（2）PbPbO2對(duì)換

板書(shū)計(jì)劃原電池與電解池比較
反饋練習(xí)2做得不好，要加強(qiáng)基礎(chǔ)知識(shí)的練習(xí)。

化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化學(xué)案

第二單元化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化

第1課時(shí)　原電池的工作原理

[目標(biāo)要求]　1.理解原電池的工作原理，能夠?qū)懗鲭姌O反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。2.了解半反應(yīng)、鹽橋、內(nèi)電路、外電路等概念。3.會(huì)判斷原電池的正、負(fù)極，能夠利用氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的原電池。

一、原電池
1．原電池定義：將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置。
2．實(shí)質(zhì)：將氧化還原反應(yīng)的電子轉(zhuǎn)移變成電子的定向移動(dòng)。即將化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能。
3．簡(jiǎn)單原電池的構(gòu)成條件：
①活潑性不同的兩個(gè)電極，②電解質(zhì)溶液，③形成閉合回路，④能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。
二、原電池的工作原理
工作原理：利用氧化還原反應(yīng)在不同區(qū)域內(nèi)進(jìn)行，以適當(dāng)方式連接起來(lái)，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(jìn)入溶液，從鋅片上釋放的電子，經(jīng)過(guò)導(dǎo)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(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋；
銅為正極，發(fā)生還原反應(yīng)，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu。
總反應(yīng)式為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的。
2．閉合回路的構(gòu)成：
外電路：電子從負(fù)極到正極，電流從正極到負(fù)極，
內(nèi)電路：溶液中的陰離子移向ZnSO4溶液，陽(yáng)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(dāng)其存在時(shí)，隨著反應(yīng)的進(jìn)行，Zn棒中的Zn原子失去電子成為Zn2＋進(jìn)入溶液中，使ZnSO4溶液中Zn2＋過(guò)多，帶正電荷。Cu2＋獲得電子沉積為Cu，溶液中Cu2＋過(guò)少，SO2－4過(guò)多，溶液帶負(fù)電荷。當(dāng)溶液不能保持電中性時(shí)，將阻止放電作用的繼續(xù)進(jìn)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(guò)剩的電荷，使溶液保持電中性，反應(yīng)可以繼續(xù)進(jìn)行。

知識(shí)點(diǎn)一　原電池
1．下列裝置中能構(gòu)成原電池產(chǎn)生電流的是()
答案　B
解析　A、D項(xiàng)中電極與電解質(zhì)溶液之間不發(fā)生反應(yīng)，不能構(gòu)成原電池；B項(xiàng)符合原電池的構(gòu)成條件，兩電極發(fā)生的反應(yīng)分別是Zn－2e－===Zn2＋，2H＋＋2e－===H2↑；C項(xiàng)中酒精不是電解質(zhì)，故不能構(gòu)成原電池。
2．在圖中的8個(gè)裝置中，屬于原電池的是()

A．①②③⑤⑧B．③④⑥⑦C．④⑤⑥⑦D．③⑤⑦
答案　D
知識(shí)點(diǎn)二　原電池的原理
3．用銅片、銀片、Cu(NO3)2溶液、AgNO3溶液、導(dǎo)線和鹽橋(裝有瓊脂KNO3的U型管)構(gòu)成一個(gè)原電池。以下有關(guān)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(yīng)為Ag＋＋e－===Ag
③實(shí)驗(yàn)過(guò)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(xué)反應(yīng)與該原電池反應(yīng)相同
A．①②B．②③C．②④D．③④
答案　C
解析　該原電池中Cu作負(fù)極，Ag作正極，負(fù)極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋，正極反應(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag，因此②對(duì)；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(cuò)；沒(méi)有鹽橋，原電池不能繼續(xù)工作，所以③錯(cuò)；無(wú)論是否為原電池，反應(yīng)實(shí)質(zhì)相同，均為氧化還原反應(yīng)，所以④對(duì)。
4．下圖是Zn和Cu形成的原電池，某實(shí)驗(yàn)興趣小組做完實(shí)驗(yàn)后，在讀書(shū)卡片上記錄如下：在卡片上，描述合理的是()
NO.28Date：2009.11.8
實(shí)驗(yàn)后的記錄：
①Zn為正極，Cu為負(fù)極。
②H＋向負(fù)極移動(dòng)。
③電子流動(dòng)方向Zn―→Cu。
Cu極上有H2產(chǎn)生。
⑤若有1mol電子流過(guò)導(dǎo)線，則產(chǎn)生H2為0.5mol。
⑥正極的電子反應(yīng)式為：Zn―→Zn＋＋2e－。
A．①②③B．③④⑤C．④⑤⑥D(zhuǎn)．②③④
答案　B
解析　本題考查了鋅、銅和稀H2SO4構(gòu)成的原電池的基本工作原理。Zn比Cu活潑，Zn為負(fù)極，電極反應(yīng)為：Zn－2e－===Zn2＋，Cu為正極，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，每轉(zhuǎn)移1mol電子，產(chǎn)生H20.5mol，電子由Zn流出，經(jīng)導(dǎo)線流向銅片，溶液中H＋向正極移動(dòng)，SO2－4向負(fù)極移動(dòng)，故選B。
5．把A、B、C、D四塊金屬泡在稀H2SO4中，用導(dǎo)線兩兩相連可以組成各種原電池。A、B相連時(shí)，A為負(fù)極；C、D相連時(shí)，D上有氣泡逸出；A、C相連時(shí)，A極減輕；B、D相連時(shí)，B為正極。則四種金屬的活動(dòng)性順序由大到小排列為()　
A．ABCDB．ACBDC．ACDBD．BDCA
答案　C
解析　金屬組成原電池，相對(duì)活潑的金屬失去電子作負(fù)極，相對(duì)不活潑的金屬作正極。負(fù)極被氧化，質(zhì)量減輕，正極發(fā)生還原反應(yīng)，有物質(zhì)析出，由題意得活動(dòng)性AB、AC、CD、DB，故正確答案為C。
知識(shí)點(diǎn)三　原電池的應(yīng)用
6．已知電極材料：鐵、銅、銀、石墨、鋅、鋁；電解質(zhì)溶液：CuCl2溶液、Fe2(SO4)3溶液、硫酸。按要求回答下列問(wèn)題：
(1)電工操作上規(guī)定：不能把銅導(dǎo)線和鋁導(dǎo)線連接在一起使用。請(qǐng)說(shuō)明原因
________________________________________________________________________。
(2)若電極材料選銅和石墨，電解質(zhì)溶液選硫酸鐵溶液，外加導(dǎo)線，能否構(gòu)成原電池？________。若能，請(qǐng)寫(xiě)出電極反應(yīng)式，負(fù)極：___________，正極：_____________。(若不能，后兩空不填)
(3)設(shè)計(jì)一種以鐵和稀硫酸反應(yīng)為原理的原電池，要求畫(huà)出裝置圖(需標(biāo)明電極材料及電池的正、負(fù)極)。
答案　(1)二者連接在一起時(shí)，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(dāng)Cu、Al導(dǎo)線連接時(shí)，接觸到潮濕的空氣就易形成原電池而被腐蝕。
(2)因?yàn)镕eCl3能與Cu發(fā)生反應(yīng)：2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2，因此根據(jù)給出的條件可以設(shè)計(jì)成原電池，其負(fù)極為Cu，反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋，正極為石墨，電極反應(yīng)式為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋。
(3)因?yàn)榭偡磻?yīng)式為Fe＋H2SO4===FeSO4＋H2↑，所以負(fù)極為Fe，正極可為Cu、Ag或石墨，電解質(zhì)為稀硫酸，即可畫(huà)出裝置圖。
7．利用反應(yīng)Fe3＋＋Zn===Fe2＋＋Zn2＋設(shè)計(jì)一個(gè)帶鹽橋的原電池，并在下面方框內(nèi)畫(huà)出實(shí)驗(yàn)裝置圖，并指出正極為_(kāi)_______，電極反應(yīng)式為_(kāi)______________________________。
負(fù)極為_(kāi)_______，電極反應(yīng)式為_(kāi)___________________________________________。
此裝置中鹽橋的作用為_(kāi)__________________________________________________。

答案　Pt　2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋
Zn　Zn－2e－===Zn2＋
使兩個(gè)半電池連成一個(gè)通路；使兩溶液保持電中性
解析　根據(jù)反應(yīng)Zn＋2Fe3＋===Zn2＋＋2Fe2＋知該反應(yīng)中的氧化反應(yīng)為Zn－2e－===Zn2＋，故應(yīng)采用Zn片作負(fù)極，還原反應(yīng)為2Fe3＋＋2e－===2Fe2＋，故應(yīng)選擇比Zn不活潑的金屬或非金屬石墨等作正極，根據(jù)應(yīng)選擇與電極材料相同的陽(yáng)離子的電解質(zhì)溶液作電解液，故負(fù)極區(qū)應(yīng)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(chǔ)落實(shí)
1．在理論上不能用于設(shè)計(jì)原電池的化學(xué)反應(yīng)是()
A．H2SO4(aq)＋BaCl2(aq)===2HCl(aq)＋BaSO4(s)　ΔH0
B．2CH3OH(l)＋3O2(g)―→2CO2(g)＋4H2O(l)　ΔH0
C．4Fe(OH)2(s)＋2H2O(l)＋O2(g)===4Fe(OH)3(s)　ΔH0
D．3Cu(s)＋8HNO3(aq)===3Cu(NO3)2(aq)＋2NO(g)＋4H2O(l)　ΔH0
答案　A
2．有關(guān)原電池的下列說(shuō)法中正確的是()
A．在外電路中電子由正極流向負(fù)極
B．在原電池中，只有金屬鋅作為負(fù)極
C．原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向正極方向移動(dòng)
D．原電池工作時(shí)，陽(yáng)離子向負(fù)極方向移動(dòng)
答案　C
解析　在原電池中，電子從負(fù)極流向正極；原電池中活潑的金屬作負(fù)極，而不一定是Zn；隨著反應(yīng)的進(jìn)行，陽(yáng)離子在正極被還原，所以電解質(zhì)溶液中的陽(yáng)離子向正極移動(dòng)，而陰離子向負(fù)極移動(dòng)。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(yīng)是Zn＋Ag2O＋H2O===2Ag＋Zn(OH)2，則負(fù)極上發(fā)生反應(yīng)的物質(zhì)是()
A．AgB．Zn(OH)2C．Ag2O　D．Zn
答案　D
解析　判斷原電池的正、負(fù)極，要根據(jù)總反應(yīng)式確定失電子物質(zhì)和得電子物質(zhì)，然后根據(jù)在原電池中失去電子的物質(zhì)作負(fù)極作出判斷。由題給總方程式得Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，故Zn為負(fù)極。
4.根據(jù)反應(yīng)：2Ag＋＋Cu===Cu2＋＋2Ag，設(shè)計(jì)如圖所示原電池，下列說(shuō)法錯(cuò)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(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag
答案　B
解析　根據(jù)題意，銅應(yīng)為負(fù)極，X為正極，則X應(yīng)為活潑性比銅弱的金屬或?qū)щ姷姆墙饘伲珹項(xiàng)正確；電解質(zhì)溶液應(yīng)含Ag＋，B項(xiàng)錯(cuò)；在原電池中，電子從負(fù)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(xiàng)正確。
5．控制適合的條件，將反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2設(shè)計(jì)成如下圖所示的原電池。下列判斷不正確的是()
A．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，乙中石墨電極上發(fā)生氧化反應(yīng)
B．反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中石墨電極上的Fe3＋被還原
C．電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，反應(yīng)達(dá)到化學(xué)平衡狀態(tài)
D．電流計(jì)讀數(shù)為零后，在甲中溶入FeCl2固體，乙中的石墨電極為負(fù)極
答案　D
解析　由反應(yīng)2Fe3＋＋2I－2Fe2＋＋I(xiàn)2可知，反應(yīng)開(kāi)始時(shí)，甲中Fe3＋發(fā)生還原反應(yīng)，乙中I－發(fā)生氧化反應(yīng)；當(dāng)電流計(jì)讀數(shù)為零時(shí)，則反應(yīng)達(dá)到了平衡狀態(tài)，此時(shí)在甲中溶入FeCl2固體，平衡向逆反應(yīng)方向移動(dòng)，乙中I2發(fā)生還原反應(yīng)，則乙中石墨電極為正極；故選D。
6.科學(xué)家正在研究高鐵可充電電池，據(jù)研究人員推測(cè)，這種電池具有容量大、放電電流大、穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，將有廣泛的應(yīng)用前景。高鐵電池放電時(shí)，鋅、K2FeO4分別在兩極上發(fā)生反應(yīng)，以KOH溶液為電解液，電池總反應(yīng)為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O===3Zn(OH)2↓＋2Fe(OH)3↓＋4KOH，下列說(shuō)法中錯(cuò)誤的是()
A．電池工作時(shí)，鋅失去電子
B．電池正極的電極反應(yīng)式為2FeO2－4＋8H2O＋6e－===2Fe(OH)3↓＋10OH－
C．電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極
D．外電路中每通過(guò)1.204×1023個(gè)電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5g
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(zhì)溶液組成原電池，當(dāng)導(dǎo)線中通過(guò)2mol電子時(shí)，下列說(shuō)法正確的是()
A．鋅片溶解了1mol，銅片上析出1molH2
B．兩極上溶解和析出的物質(zhì)質(zhì)量相等
C．鋅片溶解31g，銅片上析出1gH2
D．鋅片溶解了1mol，硫酸消耗0.5mol
答案　A
解析　在涉及原電池的有關(guān)計(jì)算中，關(guān)鍵是要把握住一點(diǎn)，即兩極得、失電子數(shù)相等。利用這一特點(diǎn)，我們從電極反應(yīng)看：負(fù)極：Zn－2e－===Zn2＋；正極：2H＋＋2e－===H2↑。當(dāng)溶解1mol鋅時(shí)失去2mol電子，銅片上析出1mol氫氣也得到2mol電子，得失電子守恒，這樣即可推出A正確。
8．下列關(guān)于實(shí)驗(yàn)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(fù)極，銅片作正極，在CuSO4溶液中，銅片質(zhì)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(guò)來(lái)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(fù)極，銅片作正極，發(fā)生反應(yīng)：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，生成的Cu在銅片上析出使其質(zhì)量增加；銅片插入FeCl3溶液，發(fā)生的反應(yīng)是Cu＋2Fe3＋===Cu2＋＋2Fe2＋，并沒(méi)有單質(zhì)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(yīng)：Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，置換出的Cu與剩余的Zn接觸，置于鹽酸中，構(gòu)成了原電池，加速2H＋＋2e－===H2↑的反應(yīng)，可觀察到氣泡放出速率加快。
9．銀器皿日久表面會(huì)逐漸變成黑色，這是由于生成硫化銀，有人設(shè)計(jì)用原電池進(jìn)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(shí)間后，黑色會(huì)褪去而銀恢復(fù)光澤，且不會(huì)損失，試回答：
(1)食鹽的作用是
________________________________________________________________________。
(2)在此原電池反應(yīng)中，負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)為
________________________________________________________________________，
正極發(fā)生的電極反應(yīng)為
________________________________________________________________________。
(3)反應(yīng)過(guò)程中產(chǎn)生臭雞蛋氣味的氣體，溶液中發(fā)生的反應(yīng)為
________________________________________________________________________，
原電池總反應(yīng)方程式為
________________________________________________________________________。
(4)實(shí)際操作中，配制食鹽水時(shí)，通常還加入一定量的小蘇打，其主要作用是
________________________________________________________________________，
這一反應(yīng)的化學(xué)方程式是
________________________________________________________________________。
答案　(1)作電解質(zhì)起導(dǎo)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(zhì)導(dǎo)電，因此NaCl是作電解質(zhì)起導(dǎo)電作用。
(2)根據(jù)題給信息“黑色褪去而銀不會(huì)損失”，必然發(fā)生Ag2S―→Ag變化。
鋁比銀活潑，為負(fù)極，失電子變成Al3＋，反應(yīng)為：Al－3e－===Al3＋。Ag2S變?yōu)锳g和S2－，得電子，是原電池的正極，反應(yīng)為：Ag2S＋2e－===2Ag＋S2－。
(3)溶液中
2Al3＋＋3S2－＋6H2O===2Al(OH)3↓＋3H2S↑
因此，總反應(yīng)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(yīng)為：H2S＋NaHCO3===NaHS＋H2O＋CO2↑。

練綜合拓展
10．依據(jù)氧化還原反應(yīng)：2Ag＋(aq)＋Cu(s)===Cu2＋(aq)＋2Ag(s)設(shè)計(jì)的原電池如下圖所示。
請(qǐng)回答下列問(wèn)題：
(1)電極X的材料是________；電解質(zhì)溶液Y是________；
(2)銀電極為電池的__________極，發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)_____________________；
X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)為_(kāi)_______________________________________________；
(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(yīng)的化學(xué)方程式，結(jié)合原電池反應(yīng)原理以及所給原電池裝置，Cu應(yīng)作負(fù)極，AgNO3溶液為電解質(zhì)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(yīng)式為Ag＋＋e－===Ag。X電極上發(fā)生的電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋。
(3)外電路中的電子從銅(負(fù))電極流向銀(正)電極。
11．某探究活動(dòng)小組想利用原電池反應(yīng)檢測(cè)金屬的活動(dòng)性順序，有甲、乙兩位同學(xué)均使用鎂片與鋁片作電極，但甲同學(xué)將電極放入6molL－1的稀H2SO4中，乙同學(xué)將電極放入6molL－1的NaOH溶液中，如圖所示。
(1)寫(xiě)出甲池中發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)的反應(yīng)式：
負(fù)極_________________________________________________________________，

正極__________________________________________________________________。
(2)寫(xiě)出乙池中發(fā)生的有關(guān)電極反應(yīng)的反應(yīng)式：
負(fù)極___________________________________________________________________，

正極___________________________________________________________________。

總反應(yīng)離子方程式為_(kāi)___________________________________________________。
(3)如果甲與乙兩位同學(xué)均認(rèn)為“構(gòu)成原電池的電極材料若是金屬，則構(gòu)成負(fù)極材料的金屬應(yīng)比構(gòu)成正極材料的金屬活潑”，則甲會(huì)判斷出________活動(dòng)性更強(qiáng)，而乙會(huì)判斷出________活動(dòng)性更強(qiáng)(填寫(xiě)元素符號(hào))。
(4)由此實(shí)驗(yàn)，可得到如下哪些結(jié)論？________。
A．利用原電池反應(yīng)判斷金屬活動(dòng)性順序應(yīng)注意選擇合適的介質(zhì)
B．鎂的金屬性不一定比鋁的金屬性強(qiáng)
C．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明金屬活動(dòng)性順序表已過(guò)時(shí)，已沒(méi)有實(shí)用價(jià)值
D．該實(shí)驗(yàn)說(shuō)明化學(xué)研究對(duì)象復(fù)雜、反應(yīng)條件多變，應(yīng)具體問(wèn)題具體分析
(5)上述實(shí)驗(yàn)也反過(guò)來(lái)證明了“利用金屬活動(dòng)性順序表直接判斷原電池中正、負(fù)極”的做法________(填“可靠”或“不可靠”)。如不可靠，則請(qǐng)你提出另一個(gè)判斷原電池正、負(fù)極可行的實(shí)驗(yàn)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(gòu)成原電池，利用電流表檢測(cè)電流的方向，從而判斷電子的流動(dòng)方向，再來(lái)確定原電池的正、負(fù)極
解析　(1)甲池中電池總反應(yīng)方程式為Mg＋H2SO4===MgSO4＋H2↑，Mg作負(fù)極，電極反應(yīng)式為Mg－2e－===Mg2＋，Al作正極，電極反應(yīng)式為2H＋＋2e－===H2↑。
(2)乙池中電池總反應(yīng)方程式為2Al＋2NaOH＋2H2O===2NaAlO2＋3H2↑，負(fù)極上為Al被氧化生成Al3＋后與OH－反應(yīng)生成AlO－2，電極反應(yīng)式為2Al－6e－＋8OH－===2AlO－2＋4H2O；正極產(chǎn)物為H2，電極反應(yīng)式為6H2O＋6e－===6OH－＋3H2↑。
(3)甲池中Mg為負(fù)極，Al為正極；乙池中Al為負(fù)極，Mg為正極，若根據(jù)負(fù)極材料金屬比正極活潑，則甲判斷Mg活動(dòng)性強(qiáng)，乙判斷Al活動(dòng)性強(qiáng)。
(4)選AD。Mg的金屬活動(dòng)性一定比Al強(qiáng)，金屬活動(dòng)性順序表是正確的，應(yīng)用廣泛。
(5)判斷正、負(fù)極可根據(jù)回路中電流方向或電子流向等進(jìn)行判斷，直接利用金屬活動(dòng)性順序表判斷原電池的正、負(fù)極是不可靠的。

第2課時(shí)　化學(xué)電源

[目標(biāo)要求]　1.了解依據(jù)原電池原理開(kāi)發(fā)的技術(shù)產(chǎn)品——化學(xué)電池。2.了解一次電池、二次電池、燃料電池的基本構(gòu)造、工作原理、性能和適用范圍。3.正確書(shū)寫(xiě)原電池的電極反應(yīng)式和電池反應(yīng)方程式。

一、化學(xué)電池
1．電池的分類(lèi)
化學(xué)電池化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔芤淮坞姵兀喝缙胀ㄤ\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(diǎn)
(1)一次電池的活性物質(zhì)(發(fā)生氧化還原反應(yīng)的物質(zhì))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(chēng)充電電池或蓄電池。放電后可以再充電使活性物質(zhì)獲得再生。這類(lèi)電池可以多次重復(fù)使用，如鉛蓄電池等。
二、一次電池
1．鋅銀電池
鋅銀電池負(fù)極是Zn，正極是Ag2O，電解質(zhì)是KOH溶液，其電極反應(yīng)如下：
負(fù)極：Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2；
正極：Ag2O＋2e－＋H2O===2Ag＋2OH－；
電池總反應(yīng)式：Zn＋Ag2O＋H2O===Zn(OH)2＋2Ag。
2．堿性鋅錳電池
堿性鋅錳電池的負(fù)極是Zn，正極是MnO2，電解質(zhì)是KOH溶液，其電極反應(yīng)為：
負(fù)極：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；
正極：2MnO2＋2e－＋2H2O===2MnOOH＋2OH－；
電池總反應(yīng)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(yīng)，將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的化學(xué)電池。燃料電池的氧化劑和還原劑不是全部?jī)?chǔ)藏在電池內(nèi)，而是在工作時(shí)不斷從外界輸入，同時(shí)將電極反應(yīng)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(jié)構(gòu)(如圖所示)
氫氧燃料電池示意圖

(2)工作原理
電解質(zhì)溶液為KOH溶液時(shí)：
負(fù)極石墨：2H2＋4OH－－4e－===4H2O正極石墨：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
電池總反應(yīng)式：2H2＋O2===2H2O
四、鉛蓄電池
鉛蓄電池是最常見(jiàn)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(fù)極板上覆蓋有Pb，電解質(zhì)是H2SO4溶液，如圖所示。
鉛蓄電池的構(gòu)造

工作原理：負(fù)極：Pb(s)＋SO2－4(aq)－2e－===PbSO4(s)(氧化反應(yīng))；正極：PbO2(s)＋SO2－4(aq)＋4H＋(aq)＋2e－===PbSO4(s)＋2H2O(l)(還原反應(yīng))；總反應(yīng)：Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)===2PbSO4(s)＋2H2O(l)。鉛蓄電池充電的反應(yīng)是上述反應(yīng)的逆過(guò)程：陰極：PbSO4(s)＋2e－===Pb(s)＋SO2－4(aq)(還原反應(yīng))；陽(yáng)極：PbSO4(s)＋2H2O(l)－2e－===PbO2(s)＋4H＋(aq)＋SO2－4(aq)(氧化反應(yīng))；總反應(yīng)：2PbSO4(s)＋2H2O(l)===Pb(s)＋PbO2(s)＋2H2SO4(aq)。
可以把上述反應(yīng)寫(xiě)成一個(gè)可逆反應(yīng)方程式：
Pb＋PbO2＋2H2SO42PbSO4＋2H2O。
　
知識(shí)點(diǎn)一　化學(xué)電池
1．堿性電池具有容量大、放電電流大的特點(diǎn)，因而得到廣泛應(yīng)用。堿性鋅錳電池以氫氧化鉀溶液為電解液，電池總反應(yīng)式為Zn＋MnO2＋H2O===ZnO＋Mn(OH)2
下列說(shuō)法中，錯(cuò)誤的是()
A．電池工作時(shí)，鋅失去電子
B．電池正極的電極反應(yīng)式為
MnO2＋2H2O＋2e－===Mn(OH)2＋2OH－
C．電池工作時(shí)，電子由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極
D．外電路中每通過(guò)0.2mol電子，鋅的質(zhì)量理論上減少6.5g
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(fù)極，在反應(yīng)中失去電子，故A正確；電池工作時(shí)，電流由正極通過(guò)外電路流向負(fù)極，而電子定向移動(dòng)方向與電流方向相反，故C錯(cuò)誤；由電子守恒知D項(xiàng)正確；由該電池反應(yīng)的總反應(yīng)式和原電池的原理寫(xiě)出正極反應(yīng)式知B正確。
2．最近，科學(xué)家研制出一種紙質(zhì)電池，這種“軟電池”采用薄層紙片作為載體和傳導(dǎo)體，在一邊附著鋅，在另一邊附著二氧化錳。電池總反應(yīng)為Zn＋2MnO2＋H2O===ZnO＋2MnOOH。下列說(shuō)法不正確的是()
A．該電池Zn為負(fù)極，MnO2為正極
B．該電池的正極反應(yīng)為
MnO2＋e－＋H2O===MnOOH＋OH－
C．導(dǎo)電時(shí)外電路電子由Zn流向MnO2，內(nèi)電路電子由MnO2流向Zn
D．電池工作時(shí)水分子和OH－都能通過(guò)薄層紙片
答案　C
解析　原電池反應(yīng)中Zn失電子、MnO2得電子，因此該電池負(fù)極為Zn，正極為MnO2。由電池總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式：Zn－2e－＋2OH－===ZnO＋H2O即得正極反應(yīng)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(guò)內(nèi)電路。
知識(shí)點(diǎn)二　二次電池
3．生產(chǎn)鉛蓄電池時(shí)，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(yīng)是2PbSO4＋2H2OPbO2＋Pb＋2H2SO4下列對(duì)鉛蓄電池的說(shuō)法錯(cuò)誤的是()
A．需要定期補(bǔ)充硫酸
B．工作時(shí)鉛是負(fù)極，PbO2是正極
C．工作時(shí)負(fù)極上發(fā)生的反應(yīng)是Pb－2e－＋SO2－4===PbSO4
D．工作時(shí)電解質(zhì)的密度減小
答案　A
解析　鉛蓄電池放電時(shí)相當(dāng)于原電池，Pb是負(fù)極，PbO2是正極，負(fù)極發(fā)生的反應(yīng)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(shí)消耗的硫酸與充電時(shí)生成的硫酸相等，在電池制備時(shí)，PbSO4的量是一定的，制成膏狀，干燥后再安裝，說(shuō)明H2SO4不用補(bǔ)充；放電時(shí)，H2SO4被消耗，溶液中的H2SO4的物質(zhì)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(zhǎng)時(shí)間保持穩(wěn)定的放電電壓。該電池的總反應(yīng)式為3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，以下說(shuō)法不正確的是()
A．放電時(shí)負(fù)極反應(yīng)式為Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2
B．放電時(shí)正極反應(yīng)式為FeO2－4＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－
C．放電時(shí)每轉(zhuǎn)移3mol電子，正極有1molK2FeO4被氧化
D．充電時(shí)陽(yáng)極附近的溶液的堿性減弱
答案　C
解析　選項(xiàng)A，放電時(shí)，在堿性條件下，Zn失去電子為電池的負(fù)極：Zn－2e－＋2OH－===Zn(OH)2；選項(xiàng)B，根據(jù)放電時(shí)總電池反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式(電子數(shù)需相等)可得放電時(shí)正極反應(yīng)式為FeO2－4＋4H2O＋3e－===Fe(OH)3＋5OH－；選項(xiàng)C，放電時(shí)，K2FeO4被還原；選項(xiàng)D，充電是放電的逆向反應(yīng)，所以充電時(shí)，陽(yáng)極消耗OH－，導(dǎo)致陽(yáng)極附近的溶液的堿性減弱。
知識(shí)點(diǎn)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(zhì)，這種固體電解質(zhì)在高溫下允許氧離子(O2－)在其間通過(guò)。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(yīng)。
下列判斷正確的是()
A．有O2參加反應(yīng)的a極為電池的負(fù)極
B．b極的電極反應(yīng)式為H2－2e－＋O2－===H2O
C．a(chǎn)極對(duì)應(yīng)的電極反應(yīng)式為O2＋2H2O＋4e－===4OH－
D．該電池的總反應(yīng)式為2H2＋O2=====高溫2H2O
答案　D
解析　因?yàn)殡娮訌腷電極流向a電極，所以b電極為負(fù)極，H2在該極發(fā)生氧化反應(yīng)；a電極為正極，O2在該極發(fā)生還原反應(yīng)。由此推斷該原電池的負(fù)極反應(yīng)式為H2－2e－===2H＋，正極電極反應(yīng)式為12O2＋2e－===O2－，則電池總反應(yīng)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(guān)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(yīng)的乙烷與氧氣的物質(zhì)的量之比為7∶2
C．放電一段時(shí)間后，KOH的物質(zhì)的量濃度減少
D．負(fù)極反應(yīng)式為C2H6＋6H2O－14e－===2CO2－3＋18H＋
答案　C
解析　乙烷燃燒的化學(xué)方程式為2C2H6＋7O2―→4CO2＋6H2O，在該反應(yīng)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(fù)極，故A答案錯(cuò)誤；反應(yīng)中參加反應(yīng)的乙烷與氧氣的物質(zhì)的量之比應(yīng)為2∶7，故B答案錯(cuò)誤；考慮到該電池是以KOH為電解質(zhì)溶液的，生成的CO2會(huì)和KOH反應(yīng)轉(zhuǎn)化成K2CO3，反應(yīng)中消耗KOH，KOH的物質(zhì)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(fù)極生成的H＋顯然在溶液中是不能存在的，故D答案錯(cuò)誤?？紤]到電解質(zhì)溶液的影響，此時(shí)該電池的總反應(yīng)式應(yīng)為2C2H6＋8KOH＋7O2―→4K2CO3＋10H2O，正極反應(yīng)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O(shè)H－形式存在)，負(fù)極反應(yīng)式可用總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式得到：2C2H6＋36OH－－28e－===4CO2－3＋24H2O。
練基礎(chǔ)落實(shí)
1．電池是人類(lèi)生產(chǎn)和生活中的重要能量來(lái)源，各式各樣電池的發(fā)明是化學(xué)對(duì)人類(lèi)的一項(xiàng)重大貢獻(xiàn)。下列有關(guān)電池的敘述正確的是()
A．鋅錳干電池工作一段時(shí)間后碳棒變細(xì)
B．氫氧燃料電池可將熱能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?br> C．氫氧燃料電池工作時(shí)氫氣在負(fù)極被氧化
D．太陽(yáng)能電池的主要材料是高純度的二氧化硅
答案　C
解析　因?yàn)殇\錳干電池中鋅棒為負(fù)極，鋅棒變細(xì)，碳棒不變，故A錯(cuò)；原電池是將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽訠錯(cuò)；氫氧燃料電池負(fù)極反應(yīng)為H2－2e－===2H＋，所以C正確；太陽(yáng)能電池采用硅材料制作，故D錯(cuò)。
2．下列有關(guān)電池的說(shuō)法不正確的是()
A．手機(jī)上用的鋰離子電池屬于二次電池
B．銅鋅原電池工作時(shí)，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(xué)能轉(zhuǎn)化為電能
D．鋅錳干電池中，鋅電極是負(fù)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(xiàng)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(xiàng)錯(cuò)誤；電池的實(shí)質(zhì)是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能，C項(xiàng)正確；Zn失去電子生成Zn2＋，故作為負(fù)極，D項(xiàng)正確。
3.氫氧燃料電池用于航天飛機(jī)，電極反應(yīng)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(yīng)式如下：
負(fù)極：2H2＋4OH－－4e－===4H2O
正極：O2＋2H2O＋4e－===4OH－
當(dāng)?shù)玫?.8L飲用水時(shí)，電池內(nèi)轉(zhuǎn)移的電子數(shù)約為()
A．1.8molB．3.6molC．100molD．200mol
答案　D
解析　n(H2O)＝1.8×103g18gmol－1＝100mol

即每生成1molH2O則轉(zhuǎn)移2mole－，當(dāng)生成100molH2O時(shí)，轉(zhuǎn)移200mole－。
4．蓄電池在放電時(shí)起原電池的作用，在充電時(shí)起電解池的作用。下面是愛(ài)迪生蓄電池分別在充電和放電時(shí)發(fā)生的反應(yīng)：
Fe＋NiO2＋2H2OFe(OH)2＋Ni(OH)2
下列有關(guān)愛(ài)迪生蓄電池的推斷錯(cuò)誤的是()
A．放電時(shí)，F(xiàn)e是負(fù)極，NiO2是正極
B．蓄電池的電極可以浸入某種酸性電解質(zhì)溶液中
C．放電時(shí)，負(fù)極上的電極反應(yīng)為Fe＋2OH－－2e－===Fe(OH)2
D．放電時(shí)，電解質(zhì)溶液中的陰離子向負(fù)極方向移動(dòng)
答案　B
5．如圖是甲醇燃料電池的結(jié)構(gòu)示意圖。甲醇在催化劑作用下提供質(zhì)子(H＋)和電子，電子經(jīng)外電路、質(zhì)子經(jīng)內(nèi)電路到達(dá)另一極與氧氣反應(yīng)，電池總反應(yīng)式為2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O。下列說(shuō)法正確的是()
A．左電極為電池的正極，a處通入的物質(zhì)是甲醇
B．右電極為電池的負(fù)極，b處通入的物質(zhì)是空氣
C．負(fù)極反應(yīng)式為CH3OH＋H2O－6e－===CO2↑＋6H＋
D．正極反應(yīng)式O2＋2H2O＋4e－===4OH－
答案　C
解析　據(jù)圖知，在左電極有電子流出，應(yīng)為電池的負(fù)極，被氧化的物質(zhì)是甲醇，在酸性電解液中產(chǎn)生CO2，故A錯(cuò)誤，C正確；右電極有電子流入，應(yīng)為電池的正極，B錯(cuò)誤；由于氫離子通過(guò)質(zhì)子交換膜進(jìn)入正極區(qū)，所以正極反應(yīng)式得到OH－是錯(cuò)誤的。
6．LiFePO4電池具有穩(wěn)定性高、安全、對(duì)環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，可用于電動(dòng)汽車(chē)。電池反應(yīng)為FePO4＋LiLiFePO4，電池的正極材料是LiFePO4，負(fù)極材料是石墨，含Li＋導(dǎo)電固體為電解質(zhì)。下列有關(guān)LiFePO4電池說(shuō)法正確的是()
A．可加入硫酸以提高電解質(zhì)的導(dǎo)電性
B．放電時(shí)電池內(nèi)部Li＋向負(fù)極移動(dòng)
C．充電過(guò)程中，電池正極材料的質(zhì)量增加
D．放電時(shí)電池正極反應(yīng)為：FePO4＋Li＋＋e－===LiFePO4
答案　D
解析　由于Li能和稀H2SO4、H2O反應(yīng)，因此電解質(zhì)不能用硫酸；放電過(guò)程為原電池原理，在原電池中，陰離子向著負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向著正極移動(dòng)；充電過(guò)程是電解的過(guò)程，電解池的陽(yáng)極失電子，即LiFePO4－e－===Li＋＋FePO4，因此陽(yáng)極材料(LiFePO4)質(zhì)量會(huì)減少；將電解池陽(yáng)極反應(yīng)倒過(guò)來(lái)就是原電池的正極反應(yīng)。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(shuō)法中不正確的是()?
A.直流電源中，A是正極?
B.兩池內(nèi)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(nèi)溶液的質(zhì)量逐漸減小
答案B
解析由于Li能和稀H2SO4、H2O反應(yīng)，因此電解質(zhì)不能用硫酸；放電過(guò)程為原電池原理，在原電池中，陰離子向著負(fù)極移動(dòng)，陽(yáng)離子向著正極移動(dòng)；充電過(guò)程是電解的過(guò)程，電解池的陽(yáng)極失電子，即LiFePO4-e-===Li++FePO4，因此陽(yáng)極材料（LiFePO4）質(zhì)量會(huì)減少；將電解池陽(yáng)極反應(yīng)倒過(guò)來(lái)就是原電池的正極反應(yīng)。綜合上述分析可知D正確。
8．乙醇燃料電池中采用磺酸類(lèi)質(zhì)子溶劑，在200℃左右時(shí)供電，電池總反應(yīng)式為C2H5OH＋3O2===2CO2＋3H2O，電池示意圖，下列說(shuō)法中正確的是()
A．電池工作時(shí)，質(zhì)子向電池的負(fù)極遷移
B．電池工作時(shí)，電流由b極沿導(dǎo)線流向a極
C．a(chǎn)極上發(fā)生的電極反應(yīng)是C2H5OH＋3H2O＋12e－===2CO2＋12H＋
D．b極上發(fā)生的電極反應(yīng)是2H2O＋O2＋4e－===4OH－
答案　B
解析　通入乙醇的一極(a極)為負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)；通入氧氣的一極(b極)為正極，發(fā)生還原反應(yīng)。電池工作時(shí)，陽(yáng)離子(質(zhì)子)向電池的正極遷移，A項(xiàng)不正確；電流方向與電子流向相反，電流由b極沿導(dǎo)線流向a極，B項(xiàng)正確；a極上乙醇應(yīng)該失電子被氧化，所以C項(xiàng)不正確；因?yàn)殡姵刂惺褂玫氖腔撬犷?lèi)質(zhì)子溶劑，所以電極反應(yīng)式中不能出現(xiàn)OH－，D項(xiàng)不正確。
練綜合拓展
9．科學(xué)家預(yù)言，燃料電池將是21世紀(jì)獲得電力的重要途徑，美國(guó)已計(jì)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(zhì)中直接加入純化后的甲醇，同時(shí)向一個(gè)電極通入空氣。回答下列問(wèn)題：
(1)這種電池放電時(shí)發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)方程式：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)此電池的正極發(fā)生的電極反應(yīng)：
________________________________________________________________________，
負(fù)極發(fā)生的電極反應(yīng)：
________________________________________________________________________。
(3)電解液中H＋向________極移動(dòng)，向外電路釋放電子的電極是________。
(4)使用該燃料電池的另一個(gè)好處是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)2CH3OH＋3O2===2CO2＋4H2O
(2)3O2＋12H＋＋12e－===6H2O
2CH3OH＋2H2O－12e－===2CO2＋12H＋
(3)正　負(fù)極　(4)對(duì)環(huán)境無(wú)污染
解析　(1)燃料電池的電池反應(yīng)為燃料的氧化反應(yīng)，在酸性條件下生成的CO2不與H2SO4反應(yīng)，故電池總反應(yīng)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(huì)生成H2O，用電池總反應(yīng)式減去正極反應(yīng)式即可得出負(fù)極的電極反應(yīng)式。
(3)H＋移向正極，在正極生成水。
(4)產(chǎn)物是CO2和H2O，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。
10．氫氧燃料電池是符合綠色化學(xué)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(xì)小的鉑粉，鉑吸附氣體的能力強(qiáng)，性質(zhì)穩(wěn)定。請(qǐng)回答：
(1)

氫氧燃料電池的能量轉(zhuǎn)化主要形式是______________，在導(dǎo)線中電子流動(dòng)方向?yàn)開(kāi)_______(用a、b表示)。
(2)負(fù)極反應(yīng)式為_(kāi)________________________________________________________。
(3)電極表面鍍鉑粉的原因?yàn)開(kāi)______________________________________________
________________________________________________________________________。
(4)該電池工作時(shí)，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(chǔ)氫是關(guān)鍵技術(shù)之一。
金屬鋰是一種重要的儲(chǔ)氫材料，吸氫和放氫原理如下：
Ⅰ.2Li＋H2=====△2LiH
Ⅱ.LiH＋H2O===LiOH＋H2↑
①反應(yīng)Ⅰ中的還原劑是__________，反應(yīng)Ⅱ中的氧化劑是________。
②已知LiH固體密度為0.82gcm－3，用鋰吸收224L(標(biāo)準(zhǔn)狀況)H2，生成的LiH體積與被吸收的H2體積比為_(kāi)_______。
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(zhuǎn)化率為80%，則導(dǎo)線中通過(guò)電子的物質(zhì)的量為_(kāi)_______mol。
答案　(1)化學(xué)能轉(zhuǎn)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(yīng)速率
(4)①Li　H2O?、?/1148或8.71×10－4?、?2
解析　(1)電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置；在電池中，電子從負(fù)極經(jīng)導(dǎo)線流向正極，而氫氧燃料電池中通入H2的一極是負(fù)極，故電子由a流動(dòng)到b。
(2)H2在負(fù)極失電子，因?yàn)殡娊赓|(zhì)溶液是KOH溶液，故負(fù)極反應(yīng)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(yīng)速率。
(4)LiH中Li為＋1價(jià)，H為－1價(jià)，故反應(yīng)Ⅰ中還原劑是Li，反應(yīng)Ⅱ中氧化劑是H2O。由反應(yīng)Ⅰ可知吸收標(biāo)準(zhǔn)狀況下224LH2時(shí)生成160gLiH，則生成的LiH的體積是160g0.82gcm－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＝11148。由②生成的20molLiH與H2O反應(yīng)，由反應(yīng)Ⅱ可知生成20molH2，H2～2e－，能量轉(zhuǎn)化率為80%，則通過(guò)的電子的物質(zhì)的量為20mol×2×80%＝32mol。
11.由于Fe(OH)2極易被氧化，所以實(shí)驗(yàn)室很難用亞鐵鹽溶液與燒堿反應(yīng)制得白色純凈的Fe(OH)2沉淀，應(yīng)用右圖電解實(shí)驗(yàn)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(yīng)為，電極反應(yīng)式為。?
（2）電解液d可以是（填編號(hào)）。?
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(duì)d應(yīng)作何簡(jiǎn)單處理。
（4）為了在較短時(shí)間內(nèi)看到白色沉淀，可采取的措施是（填編號(hào)）。?
A.改用稀硫酸作電解液?B.適當(dāng)增大電源電壓?
C.適當(dāng)減小兩電極間的距離?D.適當(dāng)降低電解液的溫度?
（5）若d中用Na2SO4溶液，當(dāng)電解一段時(shí)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(yīng)該用鐵，電極反應(yīng)：Fe-2e-===Fe2+?;在反應(yīng)中提供Fe2+。?
（2）要生成Fe(OH)2,必須使溶液顯堿性，可以通過(guò)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(yīng)該對(duì)溶液d進(jìn)行加熱煮沸，趕出其中溶解的空氣。??
（4）為了加快反應(yīng)速率，可以增大電源電壓和適當(dāng)減小兩極間的距離，即B、C項(xiàng)措施。
（5）若用Na2SO4溶液，則會(huì)產(chǎn)生氧氣，將生成的Fe(OH)2氧化，會(huì)看到白色沉淀迅速變成灰綠色，最后變成紅褐色。

第3課時(shí)　電解池的工作原理

[目標(biāo)要求]　1.理解電解原理，初步掌握一般電解反應(yīng)產(chǎn)物的判斷方法。2.掌握電解電極反應(yīng)方程式的書(shū)寫(xiě)。3.了解電解反應(yīng)的一般規(guī)律。

一、電解
1．概念
使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程。
2．特點(diǎn)
(1)電解是最強(qiáng)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(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程，就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程。
二、電解池
1．定義
把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的裝置。
2．形成條件
(1)直流電源；
(2)兩個(gè)電極：與電源正極相連的一極是陽(yáng)極；與電源負(fù)極相連的一極是陰極；
(3)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)；
(4)形成閉合回路。
3．裝置及電極反應(yīng)
以電解CuCl2溶液為例
(1)裝置
(2)電極反應(yīng)
陰極Cu2＋＋2e－===Cu發(fā)生還原反應(yīng)
陽(yáng)極2Cl－－2e－===Cl2發(fā)生氧化反應(yīng)
總反應(yīng)CuCl2=====電解Cu＋Cl2↑

4.電子流向和離子流向
(1)電子流向
電源負(fù)極―→電解池陰極
電解池陽(yáng)極―→電源正極
(2)離子流向
陽(yáng)離子―→電解池陰極
陰離子―→電解池陽(yáng)極
5．電解熔融NaCl時(shí)的電極反應(yīng)式為
陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反應(yīng))；
陰極：2Na＋＋2e－===2Na(還原反應(yīng))。
知識(shí)點(diǎn)一　電解池　
1．下列有關(guān)電解池的說(shuō)法正確的是()
A．在電解池中與外接電源負(fù)極相連的電極是陽(yáng)極
B．無(wú)論電解何種物質(zhì)，陽(yáng)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(shí)，在陰極上有氣體生成
D．電解NaCl、CuCl2兩種溶液，參加反應(yīng)的物質(zhì)是相同的
答案　B
解析　與負(fù)極相連的是陰極。電解氯化銅時(shí)，陽(yáng)極上有氯氣生成，陰極上有銅析出；電解NaCl溶液時(shí)，水參加了反應(yīng)，而電解CuCl2溶液時(shí)，水沒(méi)有參加反應(yīng)。
2．學(xué)生欲完成反應(yīng)Cu＋H2SO4===CuSO4＋H2↑而設(shè)計(jì)了下列四個(gè)實(shí)驗(yàn)，你認(rèn)為可行的是()
答案　C
知識(shí)點(diǎn)二　電解原理
3.
上圖是電解CuCl2溶液的裝置，兩個(gè)電極是石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是()
A．a(chǎn)為負(fù)極、b為正極B．a(chǎn)為陽(yáng)極、b為陰極
C．電解過(guò)程中，Cl－濃度不變D．電解過(guò)程中，d電極質(zhì)量增加
答案　D
解析　電流的方向是從正極到負(fù)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(fù)極，所以A項(xiàng)錯(cuò)誤；在電解池中c、d才稱(chēng)為陽(yáng)、陰極，所以B項(xiàng)錯(cuò)誤；在電解過(guò)程中，陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，所以溶液中的Cl－濃度減小，C項(xiàng)錯(cuò)誤；c與電源正極相接是陽(yáng)極，d與電源的負(fù)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(zhì)量增加，所以D項(xiàng)正確。
4.Cu2O是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念設(shè)計(jì)的制取Cu2O的電解池示意圖如圖所示，電解總反應(yīng)為2Cu＋H2OCu2O＋H2↑。下列說(shuō)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(yīng)
C．銅電極接直流電源的負(fù)極
D．當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.1molCu2O生成
答案　A
解析　由電解總反應(yīng)可知，Cu參加了反應(yīng)，所以Cu作電解池的陽(yáng)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，B選項(xiàng)錯(cuò)誤；石墨作陰極，陰極上是溶液中的H＋放電，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，A選項(xiàng)正確；陰極與電源的正極相連，C選項(xiàng)錯(cuò)誤；陽(yáng)極反應(yīng)為2Cu＋2OH－－2e－===Cu2O＋H2O，當(dāng)有0.1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，有0.05molCu2O生成，D選項(xiàng)錯(cuò)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(shí)驗(yàn)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(wú)味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體
C．a(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色
D．a(chǎn)電極附近呈藍(lán)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(wú)色無(wú)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(lán)色，同理b電極附近呈紅色。
知識(shí)點(diǎn)三　電解規(guī)律應(yīng)用
6．用惰性電極電解下列溶液一段時(shí)間后再加入一定量的某種純凈物(方括號(hào)內(nèi)的物質(zhì))，能使溶液恢復(fù)到原來(lái)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(xiàng)：4AgNO3＋2H2O=====電解4Ag＋O2↑＋4HNO3
脫離反應(yīng)體系的物質(zhì)是4Ag＋O2，相當(dāng)于2Ag2O，所以應(yīng)當(dāng)加入適量Ag2O才能復(fù)原。(加入AgNO3，會(huì)使NO－3的量增加)；B項(xiàng)：2H2O=====電解2H2↑＋O2↑　脫離反應(yīng)體系的是2H2＋O2，相當(dāng)于2H2O，加入適量水可以復(fù)原。C項(xiàng)：2KCl＋2H2O=====電解2KOH＋H2↑＋Cl2↑　脫離反應(yīng)體系的是H2＋Cl2，相當(dāng)于2HCl，應(yīng)通入適量HCl氣體才能復(fù)原。(加入鹽酸時(shí)，同時(shí)也增加了水)　D項(xiàng)：2CuSO4＋2H2O=====電解2H2SO4＋2Cu＋O2↑　脫離反應(yīng)體系的是2Cu＋O2，相當(dāng)于2CuO，加入適量CuO可以復(fù)原。
7．用鉑作電極電解某種溶液，通電一段時(shí)間后，溶液的pH變小，并且在陽(yáng)極得到0.56L氣體，陰極得到1.12L氣體(兩種氣體均在相同條件下測(cè)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(yáng)極與陰極產(chǎn)生的氣體體積比為0.56L1.12L＝12，相當(dāng)于電解水，pH變小說(shuō)明電解了含氧酸。
練基礎(chǔ)落實(shí)
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(zhì)量增加，b極板處有無(wú)色無(wú)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(fù)極CuSO4
B石墨石墨負(fù)極NaOH
C銀鐵正極AgNO3
D銅石墨負(fù)極CuCl2
答案　A
2．在水中加等物質(zhì)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(zhì)量比為()
A．35.5∶108B．16∶207C．8∶1D．108∶35.5
答案　C
解析　溶液中的六種離子，有四種發(fā)生反應(yīng)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(shí)質(zhì)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(zhì)量之比為m(O2)∶m(H2)＝(1mol×32gmol－1)∶(2mol×2gmol－1)＝8∶1，即C項(xiàng)正確。
3．在100mLH2SO4和CuSO4的混合液中，用石墨作電極電解，兩極上均收集到2.24L氣體(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)，則原混合液中，Cu2＋的物質(zhì)的量濃度為()
A．1molL－1B．2molL－1C．3molL－1D．4molL－1
答案　A
解析　兩極均收集到氣體時(shí)，陰極是Cu2＋放電后，H＋又放電生成氫氣；陽(yáng)極是OH－放電生成氧氣。n(H2)＝n(O2)＝2.24L/22.4Lmol－1＝0.1mol，由電子守恒得n(Cu2＋)×2＋n(H2)×2＝n(O2)×4，即：c(Cu2＋)×0.1L×2＋0.1mol×2＝0.1mol×4，解得：c(Cu2＋)＝1molL－1，本題考查在陽(yáng)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(shí)間后，向所得的溶液中加入0.1molCu(OH)2后恰好恢復(fù)到電解前的濃度和pH。則電解過(guò)程中轉(zhuǎn)移的電子的物質(zhì)的量為()
A．0.1molB．0.2molC．0.3molD．0.4mol
答案　D
解析　由電解CuSO4溶液的反應(yīng)的化學(xué)方程式2CuSO4＋2H2O=====電解2Cu＋O2↑＋2H2SO4知，電解過(guò)程中只析出Cu和放出O2，故電解后加入CuO就可以復(fù)原。但本題提示加入0.1molCu(OH)2可以復(fù)原，說(shuō)明電解過(guò)程中不僅有CuSO4被電解，還有H2O被電解。0.1molCu(OH)2相當(dāng)于0.1molCuO和0.1molH2O，由電子守恒0.1molCuO～0.1molCu～0.2mole－，0.1molH2O～0.1molH2～0.2mole－，共計(jì)0.4mole－。
練方法技巧
5．在25℃時(shí)，將銅電極插入一定量的飽和硫酸鈉溶液中進(jìn)行電解，通電一段時(shí)間后，陰極逸出amol氣體，同時(shí)有bgNa2SO410H2O晶體析出。若溫度不變，剩余溶液中溶質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)是()
A.bb＋18a×100%B.bb＋36a×100%
C.71b161b＋36a×100%D.71b161b＋18a×100%
答案　C
解析　用銅作電極時(shí)，陽(yáng)極上銅失去電子被氧化，電極反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋；陰極上生成H2，電極反應(yīng)為2H＋＋2e－===H2↑，陰極區(qū)產(chǎn)生的OH－與陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生的Cu2＋結(jié)合生成Cu(OH)2沉淀。總反應(yīng)為Cu＋2H2O=====通電Cu(OH)2＋H2↑，即陰極每生成amolH2，就有2amol水被電解，發(fā)生電解的水與析出的Na2SO410H2O晶體可以組成該溫度下的飽和溶液。該飽和溶液的質(zhì)量為bg＋2amol×18gmol－1＝(b＋36a)g，溶質(zhì)的質(zhì)量為142322×bg。故w(Na2SO4)＝142b322b＋36a×100%＝71b161b＋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(shí)，d電極反應(yīng)式：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4
B．當(dāng)電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，Ⅰ中消耗的H2SO4為0.2mol
C．K閉合時(shí)，Ⅱ中SO2－4向c電極遷移
D．K閉合一段時(shí)間后，Ⅱ可單獨(dú)作為原電池，d電極為正極
答案　C
解析　當(dāng)K閉合時(shí)，裝置Ⅰ中的電極為Pb和PbO2，應(yīng)為原電池，b極(Pb)作負(fù)極，a極(PbO2)作正極；Ⅱ中的電極均為PbSO4，應(yīng)為電解池，c極為陰極，d極為陽(yáng)極。A項(xiàng)：K閉合時(shí)，d極發(fā)生氧化反應(yīng)：PbSO4＋2H2O－2e－===PbO2＋4H＋＋SO2－4，正確；B項(xiàng)：電路中轉(zhuǎn)移0.2mol電子時(shí)，Ⅰ中消耗0.2molH2SO4和0.1molPb，正確；C項(xiàng)：Ⅱ中SO2－4向陽(yáng)極(d極)遷移，錯(cuò)誤；D項(xiàng)：K閉合一段時(shí)間后，c極表面生成Pb，d極表面生成PbO2，裝置Ⅱ可單獨(dú)作為原電池，d電極為正極，正確。
7．在25℃時(shí)，用石墨電極電解2.0L0.5molL－1CuSO4溶液。5min后，在一個(gè)石墨電極上有6.4gCu生成。試回答下列問(wèn)題：
(1)發(fā)生氧化反應(yīng)的是________極，電極反應(yīng)式為
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(2)若電解后溶液的體積不變，則電解后溶液的pH為_(kāi)_______。
(3)若將溶液恢復(fù)到與電解前一樣，則需加入________mol的________。
(4)若用等質(zhì)量的兩塊銅片代替石墨作電極，電解后兩銅片的質(zhì)量相差________g，電解液的pH________。(填“變小”、“變大”或“不變”)
答案　(1)陽(yáng)　4OH－－4e－===2H2O＋O2↑
(2)1　(2)0.1　CuO　(4)12.8　不變
解析　(1)n(CuSO4)＝2.0L×0.5molL－1＝1.0mol，而在陰極析出的Cu為6.4g64gmol－1＝0.1mol，故CuSO4未完全電解，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，電極反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑。
(2)總反應(yīng)為
2CuSO4＋2H2O=====通電2Cu　＋　O2↑?。?H2SO4
2　221　2
0．1mol　0.1mol　0.1mol　0.05mol0.1mol
所以電解后c(H＋)＝0.1mol×22.0L＝0.1molL－1，
故pH＝－lg0.1＝1。
(3)電解后生成的0.1molCu和0.05molO2脫離該體系，即相當(dāng)于0.1molCuO，因此若將溶液復(fù)原，則應(yīng)加入0.1molCuO。
(4)此時(shí)成為電鍍池，陽(yáng)極：Cu－2e－===Cu2＋，陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，因此若陰極上析出6.4g銅，則陽(yáng)極溶解6.4g銅，電解后兩銅片質(zhì)量差為6.4g＋6.4g＝12.8g，而電解液的pH不變。
練綜合拓展
8．在50mL0.2molL－1CuSO4溶液中插入兩個(gè)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(shuō)明電解過(guò)程中CuSO4溶液的濃度________(填“增大”、“減小”或“不變”)。
(2)若陽(yáng)極為純鋅，陰極為銅片，陽(yáng)極反應(yīng)式是
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
(3)若陽(yáng)極為純鋅，陰極為銅片，如不考慮H＋在陰極上放電，當(dāng)電路中有0.04mole－通過(guò)時(shí)，陰極增重________g，陰極上的電極反應(yīng)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(gè)電鍍裝置，電解過(guò)程中電解質(zhì)溶液的濃度不變。
(2)陽(yáng)極為純鋅，為活潑金屬，通電電解時(shí)，鋅發(fā)生氧化反應(yīng)：Zn－2e－===Zn2＋。
(3)若陽(yáng)極為純鋅，陰極為銅片，不考慮H＋在陰極上放電，則陰極反應(yīng)為Cu2＋得電子的還原反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu。當(dāng)電路中有0.04mol電子通過(guò)時(shí)，有0.04mol/2×64gmol－1＝1.28g銅析出。

第4課時(shí)　電解原理的應(yīng)用

[目標(biāo)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(yīng)用。

電解原理的應(yīng)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(yīng)式(并注明反應(yīng)類(lèi)型)
陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑　(氧化反應(yīng))；
陰極：2H＋＋2e－===H2↑　(還原反應(yīng))。
總反應(yīng)式：2NaCl＋2H2O=====電解2NaOH＋Cl2↑＋H2↑。
其中陰極反應(yīng)中的H＋是由水電離產(chǎn)生的。
2．電鍍
(1)電鍍是應(yīng)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(yáng)極：鍍層金屬，電極本身發(fā)生氧化反應(yīng)陰極：待鍍金屬制品電鍍?nèi)芤海汉绣儗咏饘匐x子的溶液
在電鍍過(guò)程中，電鍍液的濃度不變。
3．電解精煉(如電解精煉銅，雜質(zhì)為鐵、鋅、金、銀)
(1)粗銅作陽(yáng)極，電極反應(yīng)Cu－2e－===Cu2＋；
精銅作陰極，電極反應(yīng)Cu2＋＋2e－===Cu；
電解質(zhì)溶液CuSO4溶液。
(2)活潑性較強(qiáng)的鐵、鋅以離子形式進(jìn)入溶液，活潑性較差的金、銀形成陽(yáng)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(zhì)，因此必須通過(guò)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(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑，
總反應(yīng)式：2NaCl(熔融)=====電解2Na＋Cl2↑。

知識(shí)點(diǎn)一　氯堿工業(yè)
1.某學(xué)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(shí)，為使Cl2被完全吸收制得有較強(qiáng)殺菌能力的消毒液，設(shè)計(jì)了如圖所示的裝置，以下對(duì)電源電極名稱(chēng)和消毒液的主要成分判斷正確的是()
A．a(chǎn)為正極，b為負(fù)極；NaClO和NaCl
B．a(chǎn)為負(fù)極，b為正極；NaClO和NaCl
C．a(chǎn)為陽(yáng)極，b為陰極；HClO和NaCl
D．a(chǎn)為陰極，b為陽(yáng)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(yáng)極區(qū)生成。按照該學(xué)生制作的豎直的家用環(huán)保型消毒裝置，若將陽(yáng)極置于上方，則氯氣一生成即逸出，不能完全與NaOH反應(yīng)。顯然，應(yīng)將陽(yáng)極置于下方，陰極置于上方，下方陽(yáng)極生成的氯氣通過(guò)溶液時(shí)即可很好地被陰極生成的NaOH吸收。反應(yīng)為Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O。還應(yīng)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(fù)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(qǐng)?zhí)羁眨?br> (1)X的電極名稱(chēng)是__________極，發(fā)生的電極反應(yīng)式為_(kāi)_____________，Y極的電極材料是____________，檢驗(yàn)X極產(chǎn)物的方法是________________________________。
(2)某同學(xué)在實(shí)驗(yàn)時(shí)誤將兩種電極材料接反，導(dǎo)致X極上未收集到預(yù)期產(chǎn)物，一段時(shí)間后又將兩極的連接方式糾正過(guò)來(lái)，發(fā)現(xiàn)X極附近出現(xiàn)了白色沉淀，此沉淀是________(填化學(xué)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(gè)電極室用離子交換膜隔開(kāi)(如圖Ⅱ所示)，其目的是________________，陽(yáng)極室(A處)加入____________，陰極室(B處)加入__________，離子交換膜只許__________離子通過(guò)。
答案　(1)陽(yáng)　2Cl－－2e－===Cl2↑　Fe　用濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在X極附近，若試紙變藍(lán)，說(shuō)明生成了Cl2
(2)Fe(OH)2　鐵作陽(yáng)極時(shí)被氧化為Fe2＋，糾正錯(cuò)誤后，這一端又變?yōu)殛帢O，2H＋＋2e－===H2↑，生成的OH－與Fe2＋結(jié)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(yīng)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(yáng)極，與電源負(fù)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(shí)點(diǎn)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(yáng)極，鐵制品作陰極，溶液中含F(xiàn)e2＋
B．鋅作陰極，鐵制品作陽(yáng)極，溶液中含Zn2＋
C．鋅作陰極，鐵制品作陽(yáng)極，溶液中含F(xiàn)e3＋
D．鋅作陽(yáng)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(yīng)該用鋅作陽(yáng)極，鐵制品作陰極，含有Zn2＋的溶液作電鍍液，所以D項(xiàng)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(zhì)，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＋Ni2＋Cu2＋)()
A．陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2＋＋2e－===Ni
B．電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等
C．電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2＋和Zn2＋
D．電解后，電解槽底部的陽(yáng)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(yáng)極失去電子，化合價(jià)升高，發(fā)生氧化反應(yīng)，而陰極得到電子，化合價(jià)降低，發(fā)生還原反應(yīng)。題目中已經(jīng)告訴氧化性：Fe2＋Ni2＋Cu2＋，可以推出題中幾種金屬在陽(yáng)極的放電順序?yàn)椋篫nFeNiCuPt(惰性金屬不放電)，陰極的放電順序?yàn)椋篫n2＋Fe2＋Ni2＋Cu2＋，所以A中陽(yáng)極電極反應(yīng)式有：Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e－2e－===Fe2＋，Ni－2e－===Ni2＋(主要電極反應(yīng))。B：由于陽(yáng)極中Cu和Pt沉于電解槽底部的陽(yáng)極泥中，而Zn和Fe在陽(yáng)極放電，在陰極不能放電，因此陽(yáng)極質(zhì)量的減少陰極質(zhì)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(zhì)(如鋅、金和銀等)，其性能遠(yuǎn)不能達(dá)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(shí)()
A．粗銅接電源負(fù)極
B．純銅作陽(yáng)極
C．雜質(zhì)都將以單質(zhì)形式沉積到池底
D．純銅片增重2.56g，電路中通過(guò)電子為0.08mol
答案　D
解析　電解精煉銅時(shí)，用粗銅作陽(yáng)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(jìn)入溶液中，金、銀不活潑，以單質(zhì)形式沉淀到池底，C不正確；n(e－)＝2.56g64gmol－1×2＝0.08mol，D正確。
知識(shí)點(diǎn)三　電化學(xué)計(jì)算
6．有三個(gè)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(shí)間，測(cè)得電極增重總和2.8g，這時(shí)產(chǎn)生的有色氣體與無(wú)色氣體的物質(zhì)的量之比為()　
A．4∶1B．1∶1C．4∶3D．3∶4
答案　C
解析　串聯(lián)電路中，相同時(shí)間內(nèi)各電極得或失的電子的物質(zhì)的量相同，各電極上放出氣體的物質(zhì)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(zhì)的量所得失電子的物質(zhì)的量，就可以通過(guò)得失電子守恒，判斷氣體體積之比，第一個(gè)燒杯中放出Cl2，第二個(gè)燒杯中放出Cl2和H2，第三個(gè)燒杯中放出O2。在有1mol電子轉(zhuǎn)移時(shí)，生成的氣體的物質(zhì)的量分別是0.5mol、0.5mol、0.5mol和0.25mol。所以共放出有色氣體(Cl2)0.5mol＋0.5mol＝1mol，無(wú)色氣體(O2和H2)0.5mol＋0.25mol＝0.75mol。
7．將含有0.4molCu(NO3)2和0.4molKCl的水溶液1L，用惰性電極電解一段時(shí)間后，在一電極上析出19.2gCu；此時(shí)，在另一電極上放出氣體的體積在標(biāo)準(zhǔn)狀況下為(不考慮產(chǎn)生的氣體在水中的溶解)()
A．3.36LB．5.6LC．6.72LD．13.44L
答案　B
解析　根據(jù)電解原理，陰、陽(yáng)兩極發(fā)生的電極反應(yīng)為陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑。
由題意知，在陰極上析出Cu：19.2g64gmol－1＝0.3mol，則轉(zhuǎn)移電子0.6mol，根據(jù)電子得失守恒分析，陽(yáng)極上除Cl－放電外，OH－也會(huì)放電產(chǎn)生O2，即4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，經(jīng)計(jì)算可知得到Cl20.2mol，得到O20.05mol，故陽(yáng)極放出氣體的體積為(0.2mol＋0.05mol)×22.4Lmol－1＝5.6L。

練基礎(chǔ)落實(shí)
1．關(guān)于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是()
A．電解時(shí)在陽(yáng)極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉
B．若在陽(yáng)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(wú)色
D．電解一段時(shí)間后，將全部電解液轉(zhuǎn)移到燒杯中，充分?jǐn)嚢韬笕芤撼手行?br> 答案　B
解析　電解食鹽水時(shí)發(fā)生的反應(yīng)：陽(yáng)極：2Cl－－2e－===Cl2↑
陰極：2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－
總反應(yīng)：2NaCl＋2H2O=====通電2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
對(duì)照分析選項(xiàng)，A錯(cuò)誤；陽(yáng)極附近的溶液中會(huì)溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后發(fā)生反應(yīng)：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(cuò)誤；電解后生成NaOH，溶液呈堿性，D錯(cuò)誤。
2．下列關(guān)于電解法精煉粗銅的敘述中不正確的是()
A．粗銅板作陽(yáng)極
B．電解時(shí)，陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，而陰極發(fā)生的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu
C．粗銅中所含Ni、Fe、Au、Ag等金屬雜質(zhì)，電解后以單質(zhì)形式沉積槽底，形成陽(yáng)極泥
D．電解銅的純度可達(dá)99.95%～99.98%
答案　C
3．用惰性電極電解M(NO3)x的水溶液，當(dāng)陰極上增重ag時(shí)，在陽(yáng)極上同時(shí)產(chǎn)生bL氧氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況)，從而可知M的相對(duì)原子質(zhì)量為()
A.22.4axbB.11.2axbC.5.6axbD.2.5axb
答案　C
解析　根據(jù)得失電子守恒列出物質(zhì)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，設(shè)M的相對(duì)原子質(zhì)量為Mr。
Mx＋　～xe－　～　x4O2
Mrg　22.4x4L
ag　bL
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(yīng)
C．Ⅱ、Ⅲ裝置中，銅極均發(fā)生氧化反應(yīng)而溶解
D．Ⅱ、Ⅲ裝置中Cu2＋濃度基本不變
答案　A
解析　仔細(xì)觀察三個(gè)裝置，Ⅰ為原電池，電極反應(yīng)式為
負(fù)極(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，正極(Cu)：Cu2＋＋2e－===Cu，
Ⅱ?yàn)殡婂兂兀姌O反應(yīng)式為
陽(yáng)極(Cu)：Cu－2e－===Cu2＋，陰極(Zn)：Cu2＋＋2e－===Cu，
Ⅲ為電解池，電極反應(yīng)式為
陽(yáng)極(Zn)：Zn－2e－===Zn2＋，陰極Cu：Cu2＋＋2e－===Cu。
練方法技巧
5．電解CuSO4溶液時(shí)，若要達(dá)到以下三點(diǎn)要求：①陽(yáng)極質(zhì)量減少；②陽(yáng)極質(zhì)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(yáng)極，純銅作陰極
B．純銅作陽(yáng)極，含Zn、Ag的銅合金作陰極
C．用純鐵作陽(yáng)極，用純銅作陰極
D．用石墨作陽(yáng)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(yáng)極；根據(jù)③，須選擇純銅為陽(yáng)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(xiàng)中用含Zn、Ag的銅合金作陰極，當(dāng)然也可用純銅、石墨、鉑等作陰極。
6.請(qǐng)按要求回答下列問(wèn)題。
(1)根據(jù)圖1回答①②：
①打開(kāi)K2，合并K1。
A電極可觀察到的現(xiàn)象是________；B極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______。
②打開(kāi)K1，合并K2。
A電極可觀察到的現(xiàn)象是________；B電極的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______；
(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(jìn)行電解，石墨電極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______________________________________________________________________，
電解反應(yīng)的離子方程式為_(kāi)_________________________________________________；
④實(shí)驗(yàn)完成后，銅電極增重ag，石墨電極產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)狀況下的氣體體積為_(kāi)_______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(shí)為原電池，鋅為負(fù)極，不斷溶解，B極為正極，反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu。
②此時(shí)為電解池，A極為陰極，反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，故A極上鍍上一層紅色的銅，B極為陽(yáng)極，反應(yīng)為Cu－2e－===Cu2＋。
(2)此時(shí)為惰性電極電解CuSO4，石墨極上的反應(yīng)為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，總反應(yīng)的離子方程式為2Cu2＋＋2H2O=====通電2Cu＋O2↑＋4H＋，
V(O2)＝a64×12×22.4L＝22.4a128L。
7．如圖所示，若電解5min時(shí)，測(cè)得銅電極的質(zhì)量增加2.16g。試回答：
(1)電源中X極是________(填“正”或“負(fù)”)極。
(2)通電5min時(shí)，B中共收集到224mL(標(biāo)準(zhǔn)狀況)氣體，溶液體積為200mL(電解前后溶液的體積變化忽略不計(jì))，則通電前c(CuSO4)＝________。
(3)若A中KCl溶液的體積也是200mL，電解后溶液中仍有Cl－，則電解后溶液的pH＝________。
答案　(1)負(fù)　(2)0.025molL－1　(3)13
解析　①要注意電解的階段性。如含Cl－的溶液中Cl－電解完后繼續(xù)通電會(huì)使OH－放電，Cu2＋在陰極上被電解完全后H＋又會(huì)放電等。②電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式、電解產(chǎn)物物質(zhì)的量與得失電子數(shù)之間的關(guān)系式是電化學(xué)計(jì)算的主要依據(jù)。
(1)銅極增重，說(shuō)明銀在銅極析出，則銅極為陰極，X為負(fù)極。
(2)C中銅極增重2.16g，即析出0.02molAg，線路中通過(guò)0.02mol電子。由4e－～O2，可知B中產(chǎn)生的O2只有0.005mol，即112mL。但B中共收集到224mL氣體，說(shuō)明還有112mL是H2，即Cu2＋全部在陰極放電后，H＋接著放電產(chǎn)生了112mLH2，則通過(guò)0.01mol電子時(shí)，Cu2＋已被電解完。由2e－～Cu，可知n(Cu2＋)＝0.005mol，則：
c(CuSO4)＝0.005mol÷0.2L＝0.025molL－1。
(3)由4e－～4OH－知，A中生成0.02molOH－，則：c(OH－)＝0.1molL－1，pH＝13。

練綜合拓展

8．電解原理在化學(xué)工業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用。如圖所示表示一個(gè)電
解池，裝有電解液a；X、Y是兩塊電極板，通過(guò)導(dǎo)線與直流電源相連。請(qǐng)回答以下問(wèn)題：
(1)若X、Y都是惰性電極，a是飽和NaCl溶液，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始時(shí)，同時(shí)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(yīng)式為_(kāi)_______。在X極附近觀察到的現(xiàn)象是________。Y極上的電極反應(yīng)式為_(kāi)_______，檢驗(yàn)該電極反應(yīng)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(yīng)式為_(kāi)_______。Y電極的材料是________，電極反應(yīng)式為_(kāi)_______(說(shuō)明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫(xiě)出)。
答案　(1)2H＋＋2e－===H2↑　有氣泡冒出，溶液變紅　2Cl－－2e－===Cl2↑　把濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在Y電極附近，試紙變藍(lán)
(2)純銅　Cu2＋＋2e－===Cu　粗銅　Cu－2e－===Cu2＋
解析　(1)與電源負(fù)極相連的為陰極，因此，X極為陰極，2H＋＋2e－===H2↑，反應(yīng)過(guò)程中消耗了水電離出來(lái)的H＋，溶液呈堿性，加入酚酞試液變成紅色；Y極為陽(yáng)極，2Cl－－2e－===Cl2↑，產(chǎn)生的Cl2能使?jié)駶?rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)。(2)電解精煉粗銅時(shí)，用含雜質(zhì)的Cu作為陽(yáng)極，純Cu為陰極。反應(yīng)過(guò)程中陽(yáng)極上的Cu失去電子，成為離子進(jìn)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(yīng)的離子方程式為_(kāi)______________；
電解過(guò)程中______極(填“陰”或“陽(yáng)”)附近會(huì)出現(xiàn)紅色。
(2)若電解液為500mL含A溶質(zhì)的某藍(lán)色溶液，電解一段時(shí)間后，觀察到X電極表面有紅色的固態(tài)物質(zhì)生成，Y電極有無(wú)色氣體生成；溶液中原有溶質(zhì)完全電解后，停止電解，取出X電極，洗滌、干燥、稱(chēng)量，電極增重1.6g。
①電解后溶液的pH為_(kāi)_______________；要使電解后溶液恢復(fù)到電解前的狀態(tài)，需加入一定量的________________________(填加入物質(zhì)的化學(xué)式)。(假設(shè)電解前后溶液的體積不變)
②Y電極產(chǎn)生氣體的體積為_(kāi)_____________L。
③請(qǐng)你推測(cè)原溶液中所含的酸根離子可能是__________________；并設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證你的推測(cè)，寫(xiě)出實(shí)驗(yàn)的操作步驟、現(xiàn)象和結(jié)論：
________________________________________________________________________
________________________________________________________________________。
答案　(1)2Cl－＋2H2O=====通電2OH－＋Cl2↑＋H2↑　陰
(2)①1　CuO或CuCO3(僅答1種即可)　②0.28
③硫酸根離子　取少量待測(cè)液于試管中，滴加鹽酸無(wú)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(cè)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(lán)色溶液中可能含有Cu2＋，并且在電解過(guò)程中析出紅色固體，進(jìn)一步驗(yàn)證析出的是銅；Y電極上析出無(wú)色氣體，應(yīng)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＋)＝2×1.6g64gmol－1＝0.05mol，故溶液中c(H＋)＝0.05mol0.5L＝0.1molL－1，溶液的pH＝1。要使溶液恢復(fù)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)＝0.0125mol，在標(biāo)準(zhǔn)狀況下的體積V(O2)＝22.4Lmol－1×0.0125mol＝0.28L。
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(shí)驗(yàn)進(jìn)行檢驗(yàn)。

高二化學(xué)《化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化》教案分析

高二化學(xué)《化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化》教案分析

【教材分析】

本節(jié)是人教版化學(xué)必修一第二章《化學(xué)反應(yīng)與能量》的第二節(jié)，在學(xué)習(xí)了《化學(xué)能與熱能》一節(jié)之后，學(xué)生已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解了化學(xué)能與能量的變化的本質(zhì)原因和宏觀能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，并且知道了常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。知道化學(xué)能可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)與其他形式的能量之間轉(zhuǎn)化。對(duì)于如何使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能有著強(qiáng)烈的好奇心和探索意識(shí)，為本節(jié)《化學(xué)能與電能》的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。

由于新課標(biāo)“螺旋式上升”教學(xué)思路，必修模塊和選修模塊均安排了“化學(xué)能與電能”的教學(xué)，但在必修部分，只要求掌握原電池的定義、工作原理和形成條件。本節(jié)利用《電池的起源》視頻引起學(xué)生對(duì)于原電池組成的興趣與質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。并通過(guò)師生討論、小組討論以及實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)形成原電池的條件，激發(fā)學(xué)生興趣。

【教學(xué)目標(biāo)】

1、知識(shí)與技能：

理解原電池的概念，理解原電池原理及其形成條件

2、過(guò)程與方法：

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索科學(xué)規(guī)律的精神

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過(guò)《電池起源》的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神和廣泛學(xué)習(xí)的科學(xué)習(xí)慣。

經(jīng)歷探究過(guò)程，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，勇于探索問(wèn)題的本質(zhì)特征，體驗(yàn)科學(xué)過(guò)程。

【教學(xué)重點(diǎn)】

原電池概念、工作原理、形成條件和電極方程式的書(shū)寫(xiě)。

【教學(xué)難點(diǎn)】

原電池的工作原理和電極方程式的書(shū)寫(xiě)。

【教學(xué)方法】

啟發(fā)探究，實(shí)驗(yàn)探究，小組討論，練習(xí)歸納，實(shí)踐應(yīng)用

【教學(xué)過(guò)程】

【視頻導(dǎo)入】《電池的起源》

1780年，意大利科學(xué)家加伐尼發(fā)現(xiàn)，用兩種金屬線連接死青蛙，蛙腿仍會(huì)抽搐。受到電鰻等放電生物的影響，他認(rèn)為這是“生物電”。但同是意大利的科學(xué)家伏打質(zhì)疑，電流時(shí)試驗(yàn)中的金屬線產(chǎn)生的，于是，他用蘸了鹽水的濕布替換了青蛙，也產(chǎn)生了電流。根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)原理，伏打設(shè)計(jì)了第一個(gè)電池——伏打電堆。

【提出問(wèn)題】

1、伏打發(fā)現(xiàn)電池，說(shuō)明科學(xué)家應(yīng)當(dāng)具有什么樣的科學(xué)素養(yǎng)和研究習(xí)慣？

2、電流產(chǎn)生的條件是什么？

3、聯(lián)想到肌肉、神經(jīng)類(lèi)似于能導(dǎo)電的電解質(zhì)的溶液，那么，電解質(zhì)溶液與活潑性不同的金屬作用會(huì)不會(huì)產(chǎn)生電流呢？請(qǐng)先做以下嘗試：

【探究實(shí)驗(yàn)一】

實(shí)驗(yàn)順序

金屬

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

結(jié)論或解釋(有關(guān)化學(xué)方程式)

1.Zn、Cu分別插入稀H2SO4溶液

Zn片

表面有氣泡生成

Zn＋2H＋＝Zn2+＋H2

銅不能與稀硫酸反應(yīng)

Cu片

面有無(wú)泡生成

2.Zn、Cu導(dǎo)線連接后插入稀H2SO4

Zn片

表面有氣泡生成

Cu片

表面有氣泡生成

【提出問(wèn)題】鋅片和稀硫酸反應(yīng)中，鋅失電子，轉(zhuǎn)移給了氫離子，在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，氫離子得到的電子從何而來(lái)，誰(shuí)有能力給氫離子電子？是銅嗎？

【學(xué)生假設(shè)】假設(shè)：電子從鋅片跑到銅片上。

【追問(wèn)】如何證明電路中有電子通過(guò)？

【學(xué)生回答】用電流表檢驗(yàn)。將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接起來(lái)，在導(dǎo)線之間接入電流表。平行插入稀硫酸溶液中觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【探究實(shí)驗(yàn)二】

實(shí)驗(yàn)順序

金屬

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

結(jié)論或解釋(有關(guān)化學(xué)方程式)

3.Zn、Cu導(dǎo)線連接后，再接電流表，插入稀H2SO4

Zn片、

Cu片

電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，銅片表面有氣泡產(chǎn)生

【教師】分析該裝置中能量的變化?

【學(xué)生】化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

【教師】還有其他能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)能和電能之間轉(zhuǎn)化的裝置嗎？如何實(shí)現(xiàn)？與上述裝置有何區(qū)別？

【學(xué)生】火力發(fā)電廠，通過(guò)燃燒反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，機(jī)械能和電能。多步驟轉(zhuǎn)化才能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。而上裝置可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。

【板書(shū)】原電池定義：化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。

【教師】燒杯內(nèi)是內(nèi)電路，外面是外電路。

【小組討論】1．原電池中，誰(shuí)失電子？誰(shuí)得電子？

2．電子從哪里來(lái)，到哪里去？

3．電流從哪里來(lái)，到哪里去？

4.電池的正極和負(fù)極分別是什么？判斷依據(jù)是什么？誰(shuí)更活潑？

5.哪一極發(fā)生氧化反應(yīng)？哪一極發(fā)生還原反應(yīng)？

6.導(dǎo)線中承擔(dān)導(dǎo)電的微粒是？電解質(zhì)溶液中？

7.溶液中的陰離子向哪一極移動(dòng)？陽(yáng)離子？為什么？

8.溶液中的電流移動(dòng)方向？

【展示圖片】

【小組匯報(bào)】負(fù)極Zn：Zn－2e－＝Zn2+正極Cu：2H＋＋2e－＝H2，由于Zn失去的電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到Cu片上，故導(dǎo)線上有電流通過(guò)，因此電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電子由鋅片流向銅片，根據(jù)物理學(xué)知識(shí)，電子移動(dòng)方向與電流方向相反，電流由銅片流向鋅片，銅片為正極，鋅片為負(fù)極。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。導(dǎo)線中是自由移動(dòng)的電子導(dǎo)電，溶液中是自由移動(dòng)的離子在導(dǎo)電。Zn失去的電子成Zn2+進(jìn)入溶液，溶液中的陰離子移向負(fù)極Zn，由于正極的氫離子被消耗，正電荷下降，陽(yáng)離子移向正極Cu。內(nèi)電路中，電流從正極流向負(fù)極。

【模擬動(dòng)畫(huà)】

【教師總結(jié)板書(shū)】電子電流

負(fù)極Zn：Zn－2e－＝Zn2+流出流入氧化活潑

正極Cu：2H＋＋2e－＝H2流入流出還原

【教師】?jī)?nèi)電路，電流從負(fù)極流向正極，外電路，電流從正極流向負(fù)極。構(gòu)成了一個(gè)閉合回路。斷開(kāi)導(dǎo)線，還有電流嗎？

【學(xué)生】沒(méi)有電流

【教師】原電池形成條件一：閉合回路。負(fù)極反應(yīng)和正極反應(yīng)，是兩個(gè)半反應(yīng)，稱(chēng)為電極反應(yīng)。加起來(lái)才是原電池的總反應(yīng)。是什么？

【學(xué)生】Zn＋2H＋＝Zn2+＋H2

【教師】為什么要將還原劑和氧化劑的反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)？目的是什么？

【學(xué)生】氧化劑和還原劑直接接觸，會(huì)產(chǎn)生電子的轉(zhuǎn)移，但并未向外界供電。所以要拆開(kāi)。

【教師】什么類(lèi)型的反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池？氫氣還原氧化銅可以嗎？

【學(xué)生】自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

【教師】還需要哪些條件？

【學(xué)生】電解質(zhì)溶液，才能導(dǎo)電。不同的電極材料。

【小組討論】下列裝置能否構(gòu)成原電池。如果你還有疑問(wèn)，你可用下列藥品：Zn片、Cu片、石墨棒、稀硫酸、導(dǎo)線、電流表、燒杯等設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明你的想法。

對(duì)比實(shí)驗(yàn)：

電流計(jì)是否偏轉(zhuǎn)

是

否

能否構(gòu)成原電池

是

否

【教師總結(jié)】閉合回路,自發(fā)氧化還原反應(yīng),電解質(zhì)溶液,活潑性不同的兩個(gè)電極。

【板書(shū)】構(gòu)成原電池條件：

閉合回路

自發(fā)氧化還原反應(yīng)

電解質(zhì)溶液

活潑性不同的兩個(gè)電極

【練習(xí)】1、裝置中哪些能構(gòu)成原電池？請(qǐng)判斷出正負(fù)極。

ABCD

EFG

2、請(qǐng)寫(xiě)出B、D、F、G的電極反應(yīng)方程式和總反應(yīng)方程式。

【過(guò)渡】根據(jù)構(gòu)成原電池的條件，你是不是已經(jīng)摩拳擦掌，想動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)原電池呢？

【實(shí)踐活動(dòng)】有下列材料：電極（Zn片、Cu片、石墨棒等任選）、導(dǎo)線、水果（圣女果）、電流計(jì)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)能使電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的裝置。方式：最好先獨(dú)立設(shè)計(jì)，并動(dòng)手試驗(yàn)，邊做邊改進(jìn)，也可與鄰座同學(xué)相互討論和觀摩，或請(qǐng)老師指導(dǎo)。

我設(shè)計(jì)的原電池

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

電流表是否偏轉(zhuǎn)

能否構(gòu)成原電池

結(jié)論

【講述】通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，大家知道了用西紅柿作電解液也可以組成原電池。我們回家也可以用其它金屬、水果、液體再試一試。

【生活實(shí)踐】請(qǐng)你當(dāng)醫(yī)生：格林太太是位漂亮、開(kāi)朗、樂(lè)觀的婦女,當(dāng)在開(kāi)懷大笑的時(shí)候，人們才可以發(fā)現(xiàn)她一口整齊而潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙：其中一顆是黃金的—這是格林太太富有的標(biāo)志；另一顆是不銹鋼做的—這是一次車(chē)禍后留下的痕跡。令人百思不解的是，打從車(chē)禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛，夜間失眠，心情煩躁……醫(yī)生絞盡了腦汁，格林太太的病情仍然末見(jiàn)好轉(zhuǎn)。你能為格林太太開(kāi)一個(gè)藥方嗎？

【總結(jié)】

【課后作業(yè)】同步訓(xùn)練

六、板書(shū)設(shè)計(jì)

2.2化學(xué)能與電能

一、原電池

1、定義：化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。

2、工作原理：

電子電流

負(fù)極Zn：Zn－2e－＝Zn2+流出流入氧化活潑

正極Cu：2H＋＋2e－＝H2流入流出還原

3、形成條件：

閉合回路

自發(fā)氧化還原反應(yīng)

電解質(zhì)溶液

活潑性不同的兩個(gè)電極

《化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化》第一課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)

一名優(yōu)秀的教師就要對(duì)每一課堂負(fù)責(zé)，作為高中教師就要好好準(zhǔn)備好一份教案課件。教案可以讓學(xué)生能夠聽(tīng)懂教師所講的內(nèi)容，幫助高中教師能夠更輕松的上課教學(xué)。您知道高中教案應(yīng)該要怎么下筆嗎？經(jīng)過(guò)搜索和整理，小編為大家呈現(xiàn)“《化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化》第一課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)”，供大家參考，希望能幫助到有需要的朋友。

《化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化》第一課時(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)

【教材分析】

本節(jié)是人教版化學(xué)必修一第二章《化學(xué)反應(yīng)與能量》的第二節(jié)，在學(xué)習(xí)了《化學(xué)能與熱能》一節(jié)之后，學(xué)生已經(jīng)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究，了解了化學(xué)能與能量的變化的本質(zhì)原因和宏觀能量轉(zhuǎn)化關(guān)系，并且知道了常見(jiàn)的放熱反應(yīng)和吸熱反應(yīng)。知道化學(xué)能可以通過(guò)化學(xué)反應(yīng)與其他形式的能量之間轉(zhuǎn)化。對(duì)于如何使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能有著強(qiáng)烈的好奇心和探索意識(shí)，為本節(jié)《化學(xué)能與電能》的學(xué)習(xí)打下了基礎(chǔ)。

由于新課標(biāo)“螺旋式上升”教學(xué)思路，必修模塊和選修模塊均安排了“化學(xué)能與電能”的教學(xué)，但在必修部分，只要求掌握原電池的定義、工作原理和形成條件。本節(jié)利用《電池的起源》視頻引起學(xué)生對(duì)于原電池組成的興趣與質(zhì)疑，引導(dǎo)學(xué)生利用實(shí)驗(yàn)進(jìn)行探究。并通過(guò)師生討論、小組討論以及實(shí)驗(yàn)探究，發(fā)現(xiàn)形成原電池的條件，激發(fā)學(xué)生興趣。

【教學(xué)目標(biāo)】

1、知識(shí)與技能：

理解原電池的概念，理解原電池原理及其形成條件

2、過(guò)程與方法：

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生獨(dú)立解決問(wèn)題、發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的能力。

通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究培養(yǎng)學(xué)生主動(dòng)探索科學(xué)規(guī)律的精神

3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀

通過(guò)《電池起源》的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生的質(zhì)疑精神和廣泛學(xué)習(xí)的科學(xué)習(xí)慣。

經(jīng)歷探究過(guò)程，提高學(xué)生的創(chuàng)新思維能力，勇于探索問(wèn)題的本質(zhì)特征，體驗(yàn)科學(xué)過(guò)程。

【教學(xué)重點(diǎn)】

原電池概念、工作原理、形成條件和電極方程式的書(shū)寫(xiě)。

【教學(xué)難點(diǎn)】

原電池的工作原理和電極方程式的書(shū)寫(xiě)。

【教學(xué)方法】

啟發(fā)探究，實(shí)驗(yàn)探究，小組討論，練習(xí)歸納，實(shí)踐應(yīng)用

【教學(xué)過(guò)程】

【視頻導(dǎo)入】《電池的起源》

1780年，意大利科學(xué)家加伐尼發(fā)現(xiàn)，用兩種金屬線連接死青蛙，蛙腿仍會(huì)抽搐。受到電鰻等放電生物的影響，他認(rèn)為這是“生物電”。但同是意大利的科學(xué)家伏打質(zhì)疑，電流時(shí)試驗(yàn)中的金屬線產(chǎn)生的，于是，他用蘸了鹽水的濕布替換了青蛙，也產(chǎn)生了電流。根據(jù)這個(gè)實(shí)驗(yàn)原理，伏打設(shè)計(jì)了第一個(gè)電池——伏打電堆。

【提出問(wèn)題】

1、伏打發(fā)現(xiàn)電池，說(shuō)明科學(xué)家應(yīng)當(dāng)具有什么樣的科學(xué)素養(yǎng)和研究習(xí)慣？

2、電流產(chǎn)生的條件是什么？

3、聯(lián)想到肌肉、神經(jīng)類(lèi)似于能導(dǎo)電的電解質(zhì)的溶液，那么，電解質(zhì)溶液與活潑性不同的金屬作用會(huì)不會(huì)產(chǎn)生電流呢？請(qǐng)先做以下嘗試：

【探究實(shí)驗(yàn)一】

實(shí)驗(yàn)順序

金屬

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

結(jié)論或解釋(有關(guān)化學(xué)方程式)

1.Zn、Cu分別插入稀H2SO4溶液

Zn片

表面有氣泡生成

Zn＋2H＋＝Zn2+＋H2

銅不能與稀硫酸反應(yīng)

Cu片

面有無(wú)泡生成

2.Zn、Cu導(dǎo)線連接后插入稀H2SO4

Zn片

表面有氣泡生成

Cu片

表面有氣泡生成

【提出問(wèn)題】鋅片和稀硫酸反應(yīng)中，鋅失電子，轉(zhuǎn)移給了氫離子，在第二個(gè)實(shí)驗(yàn)中，氫離子得到的電子從何而來(lái)，誰(shuí)有能力給氫離子電子？是銅嗎？

【學(xué)生假設(shè)】假設(shè)：電子從鋅片跑到銅片上。

【追問(wèn)】如何證明電路中有電子通過(guò)？

【學(xué)生回答】用電流表檢驗(yàn)。將鋅片和銅片用導(dǎo)線連接起來(lái)，在導(dǎo)線之間接入電流表。平行插入稀硫酸溶液中觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【探究實(shí)驗(yàn)二】

實(shí)驗(yàn)順序

金屬

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

結(jié)論或解釋(有關(guān)化學(xué)方程式)

3.Zn、Cu導(dǎo)線連接后，再接電流表，插入稀H2SO4

Zn片、

Cu片

電流計(jì)指針偏轉(zhuǎn)，銅片表面有氣泡產(chǎn)生

【教師】分析該裝置中能量的變化?

【學(xué)生】化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。

【教師】還有其他能夠?qū)崿F(xiàn)化學(xué)能和電能之間轉(zhuǎn)化的裝置嗎？如何實(shí)現(xiàn)？與上述裝置有何區(qū)別？

【學(xué)生】火力發(fā)電廠，通過(guò)燃燒反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，機(jī)械能和電能。多步驟轉(zhuǎn)化才能實(shí)現(xiàn)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。而上裝置可以將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能。

【板書(shū)】原電池定義：化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。

【教師】燒杯內(nèi)是內(nèi)電路，外面是外電路。

【小組討論】1．原電池中，誰(shuí)失電子？誰(shuí)得電子？

2．電子從哪里來(lái)，到哪里去？

3．電流從哪里來(lái)，到哪里去？

4.電池的正極和負(fù)極分別是什么？判斷依據(jù)是什么？誰(shuí)更活潑？

5.哪一極發(fā)生氧化反應(yīng)？哪一極發(fā)生還原反應(yīng)？

6.導(dǎo)線中承擔(dān)導(dǎo)電的微粒是？電解質(zhì)溶液中？

7.溶液中的陰離子向哪一極移動(dòng)？陽(yáng)離子？為什么？

8.溶液中的電流移動(dòng)方向？

【展示圖片】

【小組匯報(bào)】負(fù)極Zn：Zn－2e－＝Zn2+正極Cu：2H＋＋2e－＝H2，由于Zn失去的電子經(jīng)導(dǎo)線轉(zhuǎn)移到Cu片上，故導(dǎo)線上有電流通過(guò)，因此電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)。電子由鋅片流向銅片，根據(jù)物理學(xué)知識(shí)，電子移動(dòng)方向與電流方向相反，電流由銅片流向鋅片，銅片為正極，鋅片為負(fù)極。負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)。導(dǎo)線中是自由移動(dòng)的電子導(dǎo)電，溶液中是自由移動(dòng)的離子在導(dǎo)電。Zn失去的電子成Zn2+進(jìn)入溶液，溶液中的陰離子移向負(fù)極Zn，由于正極的氫離子被消耗，正電荷下降，陽(yáng)離子移向正極Cu。內(nèi)電路中，電流從正極流向負(fù)極。

【模擬動(dòng)畫(huà)】

【教師總結(jié)板書(shū)】電子電流

負(fù)極Zn：Zn－2e－＝Zn2+流出流入氧化活潑

正極Cu：2H＋＋2e－＝H2流入流出還原

【教師】?jī)?nèi)電路，電流從負(fù)極流向正極，外電路，電流從正極流向負(fù)極。構(gòu)成了一個(gè)閉合回路。斷開(kāi)導(dǎo)線，還有電流嗎？

【學(xué)生】沒(méi)有電流

【教師】原電池形成條件一：閉合回路。負(fù)極反應(yīng)和正極反應(yīng)，是兩個(gè)半反應(yīng)，稱(chēng)為電極反應(yīng)。加起來(lái)才是原電池的總反應(yīng)。是什么？

【學(xué)生】Zn＋2H＋＝Zn2+＋H2

【教師】為什么要將還原劑和氧化劑的反應(yīng)拆成兩個(gè)半反應(yīng)？目的是什么？

【學(xué)生】氧化劑和還原劑直接接觸，會(huì)產(chǎn)生電子的轉(zhuǎn)移，但并未向外界供電。所以要拆開(kāi)。

【教師】什么類(lèi)型的反應(yīng)可以設(shè)計(jì)成原電池？氫氣還原氧化銅可以嗎？

【學(xué)生】自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。

【教師】還需要哪些條件？

【學(xué)生】電解質(zhì)溶液，才能導(dǎo)電。不同的電極材料。

【小組討論】下列裝置能否構(gòu)成原電池。如果你還有疑問(wèn)，你可用下列藥品：Zn片、Cu片、石墨棒、稀硫酸、導(dǎo)線、電流表、燒杯等設(shè)計(jì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)證明你的想法。

對(duì)比實(shí)驗(yàn)：

電流計(jì)是否偏轉(zhuǎn)

是

否

能否構(gòu)成原電池

是

否

【教師總結(jié)】閉合回路,自發(fā)氧化還原反應(yīng),電解質(zhì)溶液,活潑性不同的兩個(gè)電極。

【板書(shū)】構(gòu)成原電池條件：

閉合回路

自發(fā)氧化還原反應(yīng)

電解質(zhì)溶液

活潑性不同的兩個(gè)電極

【練習(xí)】1、裝置中哪些能構(gòu)成原電池？請(qǐng)判斷出正負(fù)極。

ABCD

EFG

2、請(qǐng)寫(xiě)出B、D、F、G的電極反應(yīng)方程式和總反應(yīng)方程式。

【過(guò)渡】根據(jù)構(gòu)成原電池的條件，你是不是已經(jīng)摩拳擦掌，想動(dòng)手設(shè)計(jì)一個(gè)原電池呢？

【實(shí)踐活動(dòng)】有下列材料：電極（Zn片、Cu片、石墨棒等任選）、導(dǎo)線、水果（圣女果）、電流計(jì)，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)一個(gè)能使電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)的裝置。方式：最好先獨(dú)立設(shè)計(jì)，并動(dòng)手試驗(yàn)，邊做邊改進(jìn)，也可與鄰座同學(xué)相互討論和觀摩，或請(qǐng)老師指導(dǎo)。

我設(shè)計(jì)的原電池

實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象

電流表是否偏轉(zhuǎn)

能否構(gòu)成原電池

結(jié)論

【講述】通過(guò)這個(gè)實(shí)驗(yàn)，大家知道了用西紅柿作電解液也可以組成原電池。我們回家也可以用其它金屬、水果、液體再試一試。

【生活實(shí)踐】請(qǐng)你當(dāng)醫(yī)生：格林太太是位漂亮、開(kāi)朗、樂(lè)觀的婦女,當(dāng)在開(kāi)懷大笑的時(shí)候，人們才可以發(fā)現(xiàn)她一口整齊而潔白的牙齒中鑲有兩顆假牙：其中一顆是黃金的—這是格林太太富有的標(biāo)志；另一顆是不銹鋼做的—這是一次車(chē)禍后留下的痕跡。令人百思不解的是，打從車(chē)禍以后，格林太太經(jīng)常頭痛，夜間失眠，心情煩躁……醫(yī)生絞盡了腦汁，格林太太的病情仍然末見(jiàn)好轉(zhuǎn)。你能為格林太太開(kāi)一個(gè)藥方嗎？

【總結(jié)】

【課后作業(yè)】同步訓(xùn)練

六、板書(shū)設(shè)計(jì)

2.2化學(xué)能與電能

一、原電池

1、定義：化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置叫做原電池。

2、工作原理：

電子電流

負(fù)極Zn：Zn－2e－＝Zn2+流出流入氧化活潑

正極Cu：2H＋＋2e－＝H2流入流出還原

3、形成條件：

閉合回路

自發(fā)氧化還原反應(yīng)

電解質(zhì)溶液

活潑性不同的兩個(gè)電極

七、教學(xué)反思

本節(jié)課為學(xué)生生活中比較熟悉的電池，學(xué)生學(xué)習(xí)熱情高，可以很好的引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)對(duì)促進(jìn)人類(lèi)社會(huì)的進(jìn)步和人類(lèi)生活質(zhì)量的提升做出的貢獻(xiàn)；通過(guò)對(duì)電池原理和實(shí)驗(yàn)條件的探究以及師生討論和小組討論，完成了教學(xué)目標(biāo),，保證了課堂學(xué)習(xí)效率。由于學(xué)生的學(xué)習(xí)能力較強(qiáng)，但實(shí)驗(yàn)動(dòng)手能力比較薄弱，所以在設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)探究形成條件時(shí)，只設(shè)計(jì)了“不同電極材料的影響”這一較難理解的內(nèi)容，其他都可以通過(guò)師生分析交流得出結(jié)論，從而提高課堂效率。在最后的生活實(shí)踐環(huán)節(jié)，利用“格林太太的假牙”這一案例，鍛煉學(xué)生分析問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，效果良好。為選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》中的相關(guān)提升內(nèi)容的學(xué)習(xí)，打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。