教育专题：集体备课

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1、 原电池 新型化学电源一、原电池的工作原理1、定义：把 的装置2实质：一个 反应。3原理：电极名称电极材料电极反应 反应类型 电子流向由 沿导线流向 4.原电池的形成条件（1） ；（2） ；（3） ； 。原电池的正负极的判断：根据电子流动方向判断：在原电池中，电子流出的一极是负极，电子流入的一极是正极。根据两极材料判断：一般活泼性较强的金属为负极；活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。根据原电池里电解质溶液内离子的定向流动方向判断：阳离子向正极移动，阴离子向负极移动。根据原电池两极发生的变化来判断。负极发生氧化反应；正极发生还原反应。根据现象判断：一般溶解的一极为负极，质量增加或放出气体的一

2、极为正极。电极反应式的书写(1)一般电极反应式的书写：(2）复杂的电极反应式的书写：对于复杂的电极反应式可由电池反应减去负极反应而得到正极反应。此时必须保证电池反应转移的电子数等于电极反应转移的电子数，即遵守电荷守恒和质量守恒和电子守恒规律。二、常见的化学电源1.一次电池（碱性锌锰干电池）反应原理：负极： Zn Zn + 2OH - 2e- = Zn(OH)2正极： MnO2 2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-总反应式： 2.二次电池（可充电电池）铅蓄电池为典型的可充电电池，其电极反应分为放电和充电两个过程1）正负极材料 正极： 负极： 电解质： 溶液（2）放电过程负极： 反

3、应正极: 反应放电过程总反应： 。 （3）充电过程铅蓄电池充电的反应则是上述反应的逆过程阴极： 反应 接电源阳极：反应接电源充电过程总反应：铅蓄电池的充放电过程：Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O 3.燃料电池 燃料电池是利用氢气、天然气、甲醇等燃料与氧气或空气进行电化学反应时释放出来的化学能直接转化成电能的一类原电池。根据介质不同可分为以下几种酸性碱性负极反应式2H2 4e = 4H+2H2 +4OH- 4e = 4H2O正极反应式O2 + 4H+ 4e =2H2OO2+ 2H2O + 4e= 4OH总反应式2H2 + = 2H2O三、原电池原理在化工、农业生产及科研中的应用

4、1比较不同金属的活动性强弱：根据原电池原理可知，在原电池反应过程中，一般活动性强的金属作负极，而活动性弱的金属(或碳棒)作正极若有两种金属A和B，用导线将A和B连接后，插入到稀硫酸中，一段时间后，若观察到A极溶解，而B极上有气体放出，说明在原电池工作过程中，A被氧化成阳离子而失去电子作负极，B作正极，则金属A的金属活动性比B强2加快化学反应速率：由于原电池将氧化还原反应拆成两个半反应且有电流产生，因而反应速率加快 如Zn与稀H2SO4反应制氢气时，可向溶液中滴加少量CuSO4溶液，形成CuZn原电池，加快反应进行3用于金属的防护：要保护一个铁制闸门，可用导线将其与一锌块相连，使锌作原电池的负极

5、，铁制闸门作正极4设计制作化学电源：设计原电池时要紧扣构成原电池的条件：(1)首要将已知氧化还原反应拆分为两个半反应；(2)根据原电池的电极反应特点，结合两个半反应找出正负极材料(负极就是失电子的物质，正极用比负极活泼性差的金属或导电的非金属如石墨)及电解质溶液。练习1.（2011福建高考11）.研究人员研制出一种锂水电池，可作为鱼雷和潜艇的储备电源。该电池以金属锂和钢板为电极材料，以LiOH为电解质，使用时加入水即可放电。关于该电池的下列说法不正确的是 （ ）A.水既是氧化剂又是溶剂 B.放电时正极上有氢气生成C.放电时OH-向正极移动 D.总反应为：2.（2011海南高考6）一种充电电池放

6、电时的电极反应为：H2+2OH2e2H2O NiO（OH）+H2O+eNi（OH）2+OH当为电池充电时，与外电源正极连接的电极上发生的反应是 （ ） AH2O的还原 BNiO（OH）的还原 CH2的氧化 DNi（OH）2的氧化3.（2011新课标全国卷11）铁镍蓄电池又称爱迪生电池，放电时的总反应为： Fe+Ni2O3+3H2O=Fe（OH）2+2Ni（OH）2 下列有关该电池的说法不正确的是（ ）A. 电池的电解液为碱性溶液，正极为Ni2O3，负极为FeB. 电池放电时，负极反应为Fe+2OH-2e-=Fe（OH）2C. 电池充电过程中，阴极附近溶液的pH降低D. 电池充电时，阳极反应为2

7、Ni（OH）2+2OH-2e-=Ni2O3+3H2O4.（2011浙江高考10）将NaCl溶液滴在一块光亮清洁的铁板表面上，一段时间后发现液滴覆盖的圆圈中心区(a)已被腐蚀而变暗，在液滴外沿形成棕色铁锈环(b)，如图所示。导致该现象的主要原因是液滴之下氧气含量比边缘少。下列说法正确的是( ) A液滴中的Cl由a区向b区迁移B液滴边缘是正极区，发生的电极反应为：O2+2H2O+4e4OHC液滴下的Fe因发生还原反应而被腐蚀，生成的Fe2由a区向b区迁移，与b区的OH形成Fe(OH)2，进一步氧化、脱水形成铁锈D若改用嵌有一铜螺丝钉的铁板，在铜铁接触处滴加NaCl溶液，则负极发生的电极反应为Cu-

8、2eCu2+ 电解池 金属腐蚀与防护一、电解原理1.电解：使 通过 溶液(或 电解质)而在 两极引起 反应的过程2.电解池：(也叫电解槽)把 转变为 的装置3电解池的工作原理 以电解CuCl2溶液为例(1)电极名称和电极反应：与电源正极相连的为 极，发生 反应，电极反应式为： ；与电源负极相连的为 极，发生 反应，电极反应式为： ； (2)总反应方程式： 。4. 电极产物的判断及有关反应式的书写：原电池的两极称为正、负极，是由两极材料的相对活泼程度决定。(原电池的正、负极在内电路中有时也称为阴极、阳极)电解池的两极称为阴、阳极，是由外接电源决定。原电池和电解池中，阳离子总是向阴极移动，阴离子总

9、是向阳极移动。电极产物的判断：阴极与电源负极相连，得电子发生还原反应。其规律有两个：一是电极本身不参加反应；二是电解质溶液中氧化性强的阳离子先得电子放电，如AgFe3Cu2HPb2Sn2Fe2Zn2，要注意到金属活动性顺序表中Al及Al前面的金属离子在溶液中不放电。阳极与电源正极相连，失去电子发生氧化反应。其规律有两个：一是若阳极为活性电极(除Pt、Au之外的金属作电极)，电极本身失去电子被氧化，电解质溶液中的阴离子不参与电极反应；二是若阳极为惰性电极(Pt、Au或非金属作电极)，电解质溶液中还原性强的阴离子失去电子被氧化，活性电极无氧酸根（S2IBrCl）OH含氧酸根。电极方程式、电解方程式

10、的书写 书写电解反应的一般步骤是：（以写出用石墨做电极电解CuSO4溶液的电极反应式及总的电解方程式为例）第一步：明确溶液中存在哪些离子 溶液中的阳离子：Cu2、H， 阴离子：OH、SO。第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序 阴极：Cu2H 阳极：OHSO第三步：写电极反应式和总的电解方程式阴极：2Cu24e=2Cu 阳极：4OH4e=2H2OO2或2H2O4e=O24H使得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：2Cu22H2O2CuO24H(离子方程式)或2CuSO42H2O2CuO22H2SO4。注意 上述例子中的电极若换成铜棒，阳极反应式为：Cu2e=Cu2，阴极反应式不变；

11、电极反应式的书写要以实际放电的离子表示，但电解方程式的书写中，弱电解质要以分子式的形式书写。如本例中的阳极反应式可写为OH，但是电解总反应方程式则必须写为H2O。5以惰性电极电解电解质溶液的类型类型电极反应特点实例电解对象电解质浓度pH电解质溶液复原电解水型阴：2H+ + 2e- = H2阳：2OH- -4e- = 2H2O+O2NaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变水分解电解质型电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小氯化铜放H2生碱型阴极：H2O放H2生碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O

12、2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：H2O放O2生酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜6.电化学计算的基本方法原电池和电解池的计算包括两极产物的定量计算、溶液pH的计算、相对原子质量和阿伏加德罗常数测定的计算、根据电荷量求产物的量与根据产物的量求电荷量等的计算。不论哪类计算，均可概括为下列三种方法：根据电子守恒法计算：用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算，其依据是电路中转移的电子数相等。根据总反应式计算：先写出电极反应式，再写出总反应式，最后根据总反应式列比例式计算根据关系式计算：借得失电子守恒关系建立已知量与未知量之间的桥梁，建立计算所需的关系式。二、电解

13、原理的应用1电解饱和食盐水(1)电极反应：阳极 ； 阴极： ；(2)总反应方程式： 。(3)应用： 氯碱工业制烧碱、氯气、氢气。2电镀铜或电解精炼铜(1)两极材料：待镀金属或精铜做 极，镀层金属或粗铜做 极。(2)电极反应：阳极： ； 阴极： 。3电解冶炼钠(电解熔融NaCl)电极反应：阳极： ； 阴极： ；总反应方程式： 。应用：冶炼Na、Mg、Al等活泼金属。三、金属的腐蚀与防护1金属的腐蚀 金属腐蚀速度比较：电解原理原电池原理化学腐蚀有防护措施的腐蚀化学腐蚀电化学腐蚀条件金属与干燥气体或非电解质直接接触不纯金属或合金跟电解质溶液接触特点无电流产生有电流产生本质金属失电子变成金属阳离子而被

14、氧化（Mne-Mn+）金属被氧化的过程较活泼的金属被氧化的过程相互关系两种腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害更严重2.析氢腐蚀与吸氧腐蚀的比较析氢腐蚀吸氧腐蚀条件 金属在较强的酸性溶液中 金属在中性或酸性很弱的溶液中 电极反应 负极(Fe)： 正极(C)： 负极(Fe)： 正极(C)： 发生情况相对较少，腐蚀速率一般较快 非常普遍，腐蚀速率一般较慢 联系 两种腐蚀常相继发生，吸氧腐蚀为主 3.金属的防护(1)加防护层，如在金属表面加上耐腐蚀的油漆、搪瓷、陶瓷、沥青、塑料、橡胶及电镀、喷镀或表面钝化等方法。(2)电化学防护： 牺牲负极的正极保护（原电池原理），正极：被保护的金属设备；负极

15、：比被保护的金属活泼的金属 。外加电流的阴极保护（电解原理），阴极：被保护的金属设备；阳极：惰性电极。(3)添加缓蚀剂，改变金属的结构。如制成合金等。练习1.（2011海南高考12）根据下图，下列判断中正确的是( )A烧杯a中的溶液pH升高 （本题双选）B烧杯b中发生氧化反应 C烧杯a中发生的反应为2H+2eH2D烧杯b中发生的反应为2Cl2eCl22.（2011山东高考15）以KCl和ZnCl2混合液为电镀液在铁制品上镀锌，下列说法正确的是（ ）A.未通电前上述镀锌装置可构成原电池，电镀过程是该原电池的充电过程B.因部分电能转化为热能，电镀时通过的电量与锌的析出量无确定关系C. 电镀时保持电流恒定，升高温度不改变电解反应速率D.镀锌层破损后对铁制品失去保护作用3.（2011全国卷I10）用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的（ ）A. CuSO4 B. H2O C. CuO D. CuSO45 H2O 4.（2009安徽卷）Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取.Cu2O的电解池示意图如下，点解总反应：2Cu+H2O=Cu2O+H2。下列说法正确的是( )A.石墨电极上产生氢气B.铜电极发生还原反应C.铜电极接直流电源的负极D.当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成。