原电池教案

课题：第四章 电化学基础

第一节 原电池

教 学 目 的 知识 与 技能 过程 与 方法 情感 1、 让学生体验化学能与电能相互转化的探究过程； 2、使学生进一步了解原电池的工作原理和构成原电池的条件； 3、能够写出电极反应式和电池反应方程式. 1.通过分组实验培养学生观察能力与分析思维能力。 2.实验引导学生以问题为中心的学习方法，学会发现问题、解决问题的方法。 3、加深理解实践→认识→再实践→再认识的辨证唯物主义的思维方法 通过一些实验和科学探究过程，使学生增强探索化学反应原理的兴趣，树立学习和研价值观 究化学的志向。 重 点 进一步了解原电池的工作原理，能够写出电极反应式和电池反应方程式 难 点 原电池的工作原理 结 构 与 板 书 第四章 电化学基础 第一节 原电池 一、原电池工作原理 锌片（－）：Zn-2e-＝Zn2＋ 氧化反应； 铜片（＋）：Cu2＋＋2e-＝Cu 还原反应 总反应式：Cu＋Zn＝Cu＋Zn 二、设计原电池 教学过程 ［复习投影］原电池的概念：化学能转化为电能的装置 组成原电池的条件： 1) 2) 有两种活动性不同的金属(或一种是非金属导体)作电极，活泼性强的做负极 电极材料均插入电解质溶液中，电极可能与电解质溶液反应也可能不反应 (3) 两极相连形成闭合回路，可以是导线相连接也可以是两电极接触 2＋2＋备注 第四章 电化学基础 第一节 原电池 [讲]我们已所学过的原电池，是为了便于说明原电池化学原理的一种最简单的装置。如果用它作电源，不但效率低，而且时间稍长，电流就不断减弱，因此不适合于实际应用。这是什么原因呢？主要是由于在铜极上很快就聚集了许多氢气泡，把铜极跟稀硫酸逐渐隔开，这样就增加了电池的内阻，使电流不能畅通。为了避免发生这种现象，我们来设计一种更为科学的原电池装置。 [设计实验]在两个烧杯中分别放入锌片和锌盐溶液、铜片和铜盐溶液，将两个烧杯中的溶液用一个装满电解质溶液的盐桥（如充满KCl饱和溶液和琼脂制成的胶冻）连接起来，再用导线将锌片和铜片联接，并在导线中串联一个电流计，观察现象。 ［学与问］什么是盐桥？ 第四章 第 1 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 盐桥中装有饱和的KCl溶液和琼脂制成的胶冻，胶冻的作用是防止管中溶液流出。盐桥可使由它连接的两溶液保持电中性。 [现象]（1）电流表指针发生偏转，根据指针偏转方向，可以判断出锌片为负极、铜片为正极。 （2）铜片上有铜析出，锌片则被溶解。 （3）取出盐桥，指针回到零点，说明盐桥起了沟通电路的作用。 [讲]发生上述现象的原因是由于锌比铜活泼，容易失去电子变成Zn＋2＋2进入溶液，电子通过导线流向铜片，硫酸铜溶液中的Cu从铜片上获得电子变成铜原子沉积在铜片上。由于电子从锌片流到铜片，所以锌片上发生氧化反应，铜片上发生还原反应。 锌片（－）：Zn-2e＝Zn 氧化反应； 铜片（＋）：Cu＋2e＝Cu 还原反应 总反应式：Cu＋Zn＝Cu＋Zn [讲]一定时间后，溶液会因带电离子的积累（ZnSO4溶液中的Zn离子过多，CuSO4溶液中的SO42＋2-2＋2＋2＋--2＋离子过多）而阻碍电子的转移。但有盐桥存在，允许溶液中离子迁移，以中和过剩的电荷，起了沟通电路的作用，使传递电子的反应能继续进行。于是，锌和CuSO4的氧化还原反应的化学能转变成外电路上电子流动的电能。 一、原电池工作原理 锌片（－）：Zn-2e-＝Zn2＋ 氧化反应； 铜片（＋）：Cu2＋＋2e-＝Cu 还原反应 总反应式：Cu2＋＋Zn＝Cu＋Zn2＋ [讲]从分析铜--锌原电池的组成可以看出，原电池是由两个半电池组成的。锌和锌盐溶液组成一个半电池，铜和铜盐溶液组成另一个半电池。中间通过盐桥连接起来。组成半电池的导体叫电极，失去电子的电极为负极，得到电子的电极为正极。不参加电极反应的电极叫惰性电极，如铜电极。 [过渡]根据铜--锌原电池的组成，如何利用一个现有氧化还原反应设计成为原电池？ 两个半电池组成原电池的工作原理 强还原性物质做负极，向外电路提供电子；强氧化性物质做正极，从外电路得到电子 二、设计原电池 1、基本方法：从理论上讲，可自发进行的氧化还原反应都可以设计成原电池，还原剂在负极上发生氧化反应，失去的电子通过导线转移到正极上，氧化剂在正极上得到电子发生还原反应，从而形成闭合回路，外电路中则有电流产生。 2、电解质溶液的选择 电解质是使负极放电的物质。因此电解质溶液一般要能够与负极发生反应。若为两个半反应则：两个容器中的电解质溶液选择与电极材料相同的阳离子的盐溶液。 3、电极材料的选择 活泼金属做负极 [投影] 氧化还原反应中还原剂的氧化反应和氧化剂的还原反应同时发生，一个氧化还原反应被设计成原电池后，氧化反应和还原反应被分别设计在负极和正极发生，两极反应式叠加后应该与氧第四章 第 2 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 化还原反应式吻合，要求书写电极反应式时，负极失去的电子数与正极得到的电子数相等。 ［小结］原电池作为一种化学电源，当它用导线连接上用电器形成闭合回路时就会有电流通过。 （1）在外电路： ①电流的流向是从电源的正极出发经用电器流向电源的负极。 ②电子的流向是从电源的负极出发经用电器流向电源的正极。 （2）在内电路： ①电解质溶液中的阳离子向正极移动，因为：正极是电子流入的电极，正极聚集了大量的电子，而电子带负电，吸引阳离子向正极移动。 ②电解质溶液中的阴离子向负极移动，因为：负极溶解失去电子变成阳离子，阳离子大量聚集在负极，吸引阴离子向负极移动。 教学回顾：

课题：第二节 化学电源

知识 与 技能 过程 方法 情感 态度 1、一次电池与二次电池的区别 2、一次电池、二次电池电极反应的 3、书写理解燃料电池的反应原理

教 学 目 的 通过查阅资料等途径了解常见化学电源的种类及工作原理，认识化学能转化为电能在生产生活中的实际意义。掌握三类电池的基本构造、工作原理、性能和适用范围。 通过化学能与电能相互转化关系的学习，使学生从能量的角度比较深刻地了解化学科学对人类的贡献，体会能量守恒的意义。在探究三种电池的基础上，学会利用能源与创造价值观 新能源的思路和方法，提高环保意识和节能意识。 重 点 一次电池、二次电池和燃料电池的反应原理、性能及其应用 难 点 化学电池的反应原理 知 识 结 构 与 板 书 设 第二节 化学电源 一、化学电源 1、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。 2、化学电源的优点： （1）能量转换效率高，供能稳定可靠。 （2）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。 （3）易维护，可在各种环境下工作。 3、原电池的优劣或适合某种需要判断标准： （1）比能量 （2）比功率 （3）电池的储存时间的长短 第四章 第 3 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 计 二、一次电池 1、 碱性锌锰干电池： 负极（锌筒）：Zn +2OH—2e—= Zn（OH）2； －正极（石墨）：正极：2MnO2+2H2O+2e－= 2MnOOH+2OH－ 电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）2 2、银锌电池： 负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 银锌电池充电和放电的总化学方程式为：Zn+Ag2O3、锂电池：8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S 三、二次电池 1、铅蓄电池 2Ag+ ZnO 负极：Pb-2e-+SO42－=PbSO4 正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 蓄电池充电和放电的总化学方程式为：Pb+PbO2+2H2SO4四、燃料电池 1、燃料电池（碱性） 负极：2H2+4OH——2e—=4H2O 正极：O2+2H2O+2e—=4OH— 2PbSO4+2H2O 电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O 教学过程 第二节 化学电源 [问]什么是化学电池？ [回答]化学电池是将化学能转化为电能的装置。 [讲]化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。一次电池的活性物质消耗到一定程度就不能再用了，如普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池；二次电池又称充电电池或蓄电池，放电后再充电可以使活性物质再生，这类电池可多次重复使用。 一、化学电源 1、化学电源的分类：一次电池、二次电池和燃料电池等。 [交流]电池与其他能源相比，其优点有那些？ [讲]能量转化率高、供能稳定、可以制成各种大小和形状、不同容量和电压的电池或电池组，使用方便，易于维护，并可在各种环境下工作。 2、化学电源的优点： （1）能量转换效率高，供能稳定可靠。 （2）可以制成各种形状和大小、不同容量和电压的电池和电池组，使用方便。 （3）易维护，可在各种环境下工作。 [投影]图4-2电池及其用途 [问]面对许多原电池，我们怎样判断其优劣或适合某种需要？ 备注 第四章 第 4 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 [讲]看单位质量或单位体积所输出电能的多少，或输出功率大小以及电池储存时间长短。除特殊情况外，质量轻、体积小而输出电能多，功率大储存时间长的电池，更适合电池使用者。 3、原电池的优劣或适合某种需要判断标准： （1）比能量 （2）比功率 （3）电池的储存时间的长短 [展示]几种一次电池：普通锌锰干电池、碱性锌锰干电池、银锌电池、锂电池等 二、一次电池 [讲]普通锌锰干电池，在石墨碳棒周围填满二氧化锰和炭黑的混合物，并用离子可以通过的长纤维纸包裹作隔膜，隔膜外是用氯化锌、氯化铵和淀粉等调成糊状作电解质溶液；电池顶端用蜡和火漆封口。在石墨周围填充ZnCl2、NH4Cl 和淀粉糊作电解质，还填有MnO2作去极化剂，吸收正极放出的H2 ，防止产生极化现象，即作去极剂，淀粉糊的作用是提高阴、阳离子在两个电极的迁移速率。 1、 碱性锌锰干电池： 负极（锌筒）：Zn +2OH—2e—= Zn（OH）2； －正极（石墨）：正极：2MnO2+2H2O+2e－= 2MnOOH+2OH－ 电池的总反应式为：Zn +2MnO2+2H2O= 2MnOOH+ Zn（OH）2 [讲] 正极生成的氨被电解质溶液吸收，生成的氢气被二氧化锰氧化成水。干电池的电压1.5 V—1.6 V。在使用中锌皮腐蚀，电压逐渐下降，不能重新充电复原，因而不宜长时间连续使用。这种电池的电量小，在放电过程中容易发生气涨或漏液。而今体积小，性能好的碱性锌—锰干电池是电解液由原来的中性变为离子导电性能更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增加，使放电电流大加幅度提高。碱性干电池的容量和放电时间比普通干电池增加几倍。 [讲]根据投影讲解结构。优点：比普通锌锰干电池好，比能量和储存时间有所提高，使用于大电流和连续放电，是民用电池更新换代产品。 [阅读]资料卡片---银锌电池。 [讲] 银锌电池是一种高能电池，它质量轻、体积小，是人造卫星、宇宙火箭、空间电视转播站等的电源。目前，有一种类似干电池的充电电池，它实际是一种银锌蓄电池，电解液为KOH溶液。 常见的钮扣电池也是银锌电池，安装在电子表里可使用两年之久。 2、银锌电池： 负极：Zn+2OH—-2e-=ZnO+H2O 正极：Ag2O+H2O+2e-=2Ag+2OH- 银锌电池充电和放电的总化学方程式为： Zn+Ag2O 2Ag+ ZnO [阅读]资料卡片—锂电池。 3、锂电池 8Li＋3SO2Cl2＝6LiCl＋Li2SO3＋2S ［讲］锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其它金属作负极相比较，能在较小的体积和质量下能放出较多的电能，放电时电压十分稳定，贮存时间长。锂电池是一种高第四章 第 5 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 能电池，它具有质量轻、电压高、工作效率高和贮存寿命长的优点，因而已用于电脑、照相机、手表、心脏起博器上，以及作为火箭、导弹等的动力资源。 三、二次电池 [投影]铅蓄电池 [讲]铅蓄电池可放电亦可充电，它是用硬橡胶和透明塑料制成长方形外壳，在正极板上有一层棕褐色的PbO2，负极是海棉状的金属铅，两极均浸入硫酸溶液中，且两极间用橡胶或微孔塑料隔开。 [分析]放电时起原电池的作用。 1、铅蓄电池 负极：Pb-2e-+SO42－=PbSO4 正极：PbO2+2e-+4H++SO42-=PbSO4+2H2O 蓄电池充电和放电的总化学方程式为： Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O [讲]当放电进行到硫酸的浓度降低，溶液的密度达到1.18g/cm3时应停止使用，需充电，充电时起电解池的作用。 四、燃料电池 [讲] 燃料电池是将燃料化学能直接转化为电能的装置。与一般电池不同的是，其所需的化学燃料并不储存了电池内部，而是从外部供应，便于燃料的补充，从而电池可以长时间甚至不间断地工作。另一方面，燃料电池除了电池本身之外，还需要燃料和氧化剂供应等配套部件与电池堆一起构成一个完整的燃料电池系统。 [投影]氢氧燃料电池。 1、燃料电池（碱性） 电极反应：负极：2H2+4OH——2e—=4H2O 正极：O2+2H2O+2e—=4OH— 电池的总反应为：2H2 + O2 = 2H2O [讲]该电池的特点是能量转化率高，可达70%以上，且其燃烧的产物为水，因此不污染环境。 [讲]燃料电池应用前景：燃料电池由于具有能量转换效率高、对环境污染小等优点而受到世界各国的普遍重视。燃料电池是唯一同时兼备无污染、高效率、适用广、无噪声和具有连续工作和积木化的动力装置。预期燃料电池会在国防和民用的电力、汽车、通信等多领域发挥重要作用。 对比掌握4种原电池 1、铜锌非氧化性强酸溶液的原电池（伏打电池） （电极材料：铜片和锌片，电解质溶液：稀硫酸） （1）氧化还原反应的离子方程式：Zn+2H+ = Zn2+ + H2↑ （2）电极反应式及其意义 正极（Cu）：2H+ +2e-=H2↑（还原反应）； 负极（Zn）：Zn -2e-=Zn2+ （氧化反应）。 （3）微粒移动方向： ① 在外电路：电流由铜片经用电器流向锌片，电子由锌片经用电器流向铜片。 + ② 在内电路：SO24（运载电荷）向锌片移动，H（参与电极反应）向铜片移动的电子放出氢第四章 第 6 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 气。 2、镁铝强碱溶液的原电池 （电极材料：镁片和铝片，电解质溶液：氢氧化钠溶液） （1）氧化还原反应的离子方程式：2Al +2OH- +2H2O=2AlO2+ 3H2 ↑ （2）电极反应式及其意义 ① 正极（Mg）： 6H2O+6e- =3H2 ↑+6OH- ② 负极（Al）： 2Al +8OH--6e- =2AlO2+4H2O （3）微粒移动方向： ① 在外电路：电流由镁片经用电器流向铝片，电子由铝片经用电器流向镁片。 +② 在内电路：OH-（参与溶液反应）向铝片移动遇到Al3+发生反应产生AlO2，Na（运载电荷）向正极移动。 3、甲烷和氧气燃料电池 （电解质溶液是氢氧化钾溶液） （1）氧化还原反应的化学方程式：CH4+2O2=CO2+2H2O 。 2在强碱性条件下修正为：CH4+2O2 +2NaOH=Na2CO3+3H2O；CH4+2O2 +2OH- =CO3+3H2O （2）电极反应式及其意义 ① 正极（惰性材料）： 2O2 +4H2O +8e-=8OH- ② 负极（惰性材料）： CH4 –8e- +10 OH- =CO32- +7 H2O 4、丙烷和氧气燃料电池 （电解质溶液是氢氧化钾溶液） （1）氧化还原反应的化学方程式：C3H8+5O2=3CO2+4H2O 。 2在强碱性条件下修正离子方程式为：C3H8+5O2 +6OH-=3CO3+7H2O （2）电极反应式及其意义 ① 正极（惰性材料）：5O2 +10H2O +20e-=20OH- 2② 负极（惰性材料）： C3H8 –20e- +26 OH- =3 CO3+ 17 H2O 强调八点： ①书写电极反应式要注意酸碱性环境对产物存在形式的影响。 ②在酸性环境中，氢元素的存在形式有：H 、H2O 、H2三种形式，不会出现OH形式。 ③在碱性环境中，氢元素的存在形式为：OH 、H2O 、H2三种形式，不会出现H形式。 ④在酸性环境中，氧元素的存在形式有：H2O 一种形式，不会出现OH 、O两种形式。 ⑤在碱性环境中，氧元素的存在形式为：OH 、H2O 两种形式，不会出现O形式。 ⑥检验电极反应式的标准：正负极得失电子数相等，原子个数守恒，微粒存在形式符合酸碱环境。 ⑦在正负极得失电子数相同的情况下，两个电极反应式叠加，会得到总反应式。 ⑧用总反应式减去任何一个电极反应式会得到另一个电极反应式。 -2--2--++ -教学回顾： 第四章 第 7 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22

第三节 电解池(一)

教 学 目 知识 技能 过程 方法 情感 1、理解电解原理，会判断电解池、电极产物、电极周围溶液pH值及整个溶液pH值的变化； 2、能书写电极反应式及总反应式，培养分析归纳知识的能力。 利用惰性电极电解氯化铜的实验，探究电解原理，了解电解的应用，特别是电解在电镀、电解精炼、电冶炼等方面的应用。 通过电解知识的学习，发现其在日常生活和工农业生产中的广泛应用，激发学生勇于的 价值观 创新、积极实践的科学态度。 重 点 理解电解原理和以电解CuCl2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律。 难 点 理解电解原理，非惰性电极作阳极对电解产物的判断，电解原理的应用。 第四章 第三节 电解池 一、电解原理 1、电解原理： 知 识 结 构 与 板 书 设 计 2、基本概念 CuCl2Cu＋Cl2↑ 3、电解池的两极 4、电解池中的电子的移动方向 5、电解的本质：电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程 6、离子的放电顺序 7、电极产物的判断 (1) 阳极放电顺序：活泼阳极(金属)>无氧酸根离子>OH―>含氧酸根离子>F― (2) 阴极放电：溶液中的阳离子放电 8、电极反应式的书写： 9、电解规律 教学过程 备注 ［复习提问］在前面我们已经学习了原电池的知识，谁能举例说明原电池是怎样的能量转化装置？ ［引入］1799年，当意大利人发明了最原始的电池---伏打电池之后，许多科学家对电产生了浓厚的兴趣， 1807年，当英国化学家载维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹终于产生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色的火焰。这就是发现钾元素的主要过程，当时在社会上引起了轰动。这其中的奥妙是什么呢？电解时，物质的变化是如何发生的呢？ 电能如何才能转变成化学能呢？这就是本节课我们要共同探讨的问题。 第四章 第三节 电解池 一、电解原理 1、电解原理 ［设疑］我们已经知道，金属和电解质溶液都能导电，金属的导电过程是物理变化，电解质溶液第四章 第 8 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 的导电过程是否与金属的导电过程相同呢？ ［学生实验］学生以学习小组为单位完成 ［实验４—１］（也可将该实验分三步实施），并观察、记录实验现象。教师巡回指导。 (1) 将两要碳棒分别插进U型管内的CuCl2溶液中，观察现象 现象：碳棒表面无明显现象 (2) 将两根碳棒用导线相连后，浸入U型管内的CuCl2溶液中，观察现象 现象：碳棒表面无明显现象 (3) 将两根碳棒分别跟直流电源的正、负极相连接，浸入U型管内的CuCl2溶液中，接通电源，观察现象 ［实验现象］阴极：碳棒上逐渐覆盖了一层红色物质。 阳极：生成有刺激性气味、能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体。 ［问］请大家根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原有知识分析推断两极生成物的名称。 ［小结］两极产物 阴极——铜 阳极——氯气 ［问］氯化铜溶液在电流的作用下为什么会生成Ｃu和Cl2呢？ ［讲］CuCl2在水溶液中完全电离生成Cu和Cl 2+-［板书］ CuCl2 ＝Cu2+＋2Cl－ ［讲］通电前，Cu和Cl在溶液里自由运动；通电后，在电场的作用下，带负电的Cl移向阳极，并失去电子被氧化成氯原子，进而结合成Cl2放出，带正电的Cu移向阴极，并得到电子被还原成铜原子，覆盖在阴极上。 ［投影］播放课前制作的多媒体课件，模拟CuCl2溶液中Cu和Cl在通电前后的运动、变化情况。 2+－2+2+－－ 阴极： Cu2+＋2e－=Cu （还原反应） 阳极： 2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反应） ［小结］电解质溶液在导电过程中有新物质产生，是化学变化。 2、基本概念 (1) 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。 (2) 把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。 (3) 当离子到达电极时，失去或获得电子，发生氧化还原反应的过程 ［学生活动］让学生独立书写电解CuCl2溶液的化学反应方程式。（可以请1—2名学生到黑板上书写，然后讲评） ［板书］ CuCl23、电解池的两极 Cu＋Cl2↑ ［过渡］下面我们再分析电解池的两个电极。 ［讲］电解池的两极是由与之相连的电源电极的极性决定的。 阴极：与电源负极相连的电极。（发生还原反应） 阳极：与电源正极相连的电极。（发生氧化反应） ［设疑］电解质溶液是如何将电路沟通的呢？ 4、电解池中的电子的移动方向 ［学生活动］请学生讨论、总结并回答上面提出的问题。 电源负极 →电解池阴极 →电解液中的阳离子（被还原） 电解池中阴离子（被氧化）→电解池阳极 →电源正极 第四章 第 9 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 ［讲］由上面分析可知：电解质溶液的导电过程必须有阴阳离子的参与，如果溶液中的离子不参加反应，电路就不能沟通，所以电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。 5、电解的本质：电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程 ［问］从上已知CuCl2溶液中存在的离子有：Cu－２＋、Cl、OH、H为什么电解时，只有Cu－－＋２＋和Cl放电？这要涉及到离子的放电顺序问题。 6、离子的放电顺序 ［讲］由于各种离子得失电子的能力不同，因此，电解时离子放电难易也不同。 阳离子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+ 阴离子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根 ［讲］电解电解质溶液时，在阴阳两极上首先发生放电反应的离子分别是溶液里最容易放电的阳离子和最容易放电的阴离子。 ［讲］我们还要注意的是要先看电极材料，是惰性电极还是活性电极，若阳极材料为活性电极(Fe、Cu)等金属，则阳极反应为电极材料失去电子，变成离子进入溶液；若为惰性电极材料，则根据阳离子的放电顺序，依据阳氧阴还的规律来书写电极反应式 7、电极产物的判断 (1) 阳极放电顺序：活泼阳极(金属)>无氧酸根离子>OH―>含氧酸根离子>F― (2) 阴极放电：溶液中的阳离子放电 8、电极反应式的书写：列物质，标得失；选离子，配电荷；配个数，巧用水；两式加，验总式。 ［讲］首先要分清电极，并分析电极材料和电解质溶液中的阴阳离子，确定放电顺序，牢记三个守恒。电极反应必须写离子放电，总反应中弱电解质写化学式，且总反应中一定要注明条件。 ［过］下面，我们来重点介绍几组有代表性的电解池及其电极反应式的书写 ［投影］用惰性电极电解烧杯里的溶液 1、电解含氧酸 2、电解无氧酸 3、电解可溶性碱 4、电解活泼金属的含氧酸盐 5、电解不活泼金属的无氧酸盐 6、电解活泼金属的无氧酸盐 7、电解不活泼金属的含氧酸盐 ［讲］判断溶液中pH的变化，先分析原溶液的酸碱性，再看电极产物，如果只产生H2没有O2则pH变大。如果只产生O2而无H2，则pH变小。如果既产生O2又有H2，若原溶液呈酸性，则pH减小；若原溶液呈碱性则pH增大；若原溶液呈中性则pH 不变。如果既无O2产生也无H2产生，则溶液的pH均趋于7 9、电解规律 (1) 电解质分解型：无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐溶液的电解，水不参加反应 (2) 电解水型：强碱、活泼金属的含氧酸、含氧酸等溶液的电解，只有水参加 (3) 放氢生碱型：电解活泼金属的无氧酸盐时，电解质的阴离子和水电离的H＋放电，溶质和水都参加反应，pH增大 (4) 放氧生酸型：电解不活泼金属的含氧酸盐时，电解质电离的阳离子和水电离的OH―离子放电，溶质和水都参加反应，pH减小。 ［小结］本节课我们学习了电解的原理，认识了电解池的功能，下面请同学们在总结本节知识以及回忆前面所学的原电池知识的前提下，填写课前所发放的表格，并注意比较。 教学回顾： 第四章 第 10 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22

课题：第三节 电解池(二)

知识 教 学 目 的 技能 过程 方法 情感 价值观 了解氯碱工业，电镀，冶金的原理 培养学生的实验操作能力，团结协作能力、观察能力、分析能力、归纳总结能力以及运用知识解决问题的能力 通过电镀工业废水处理的简单介绍，增强学生的环境保护意识 重 点 电解池原理 难 点 电解池应用 二、电解原理的应用 1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气 (1) 实验原理： 阳极(放电顺序：Cl―>OH―)：2Cl―-2e == Cl2 ↑ (氧化反应) 阴极(放电顺序：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2 ↑(还原反应) 总反应：2NaCl+2H2O知 识 结 构 与 板 书 设 计 2、电解精炼铜 粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。 阳极(粗铜)：Cu－2e－＝Cu2+ 阴极(精铜)：Cu2+＋2e－＝Cu 比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留于溶液中 比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥 电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度基本不变。 3、电镀铜 (1) 电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。 (2) 电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。 (3) 镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等 (4) 在铁制品上镀铜：阳极——铜 阴极——铁制品 电镀液——CuSO4溶液 原理：阳极(Zn) Zn-2e==Zn 阴极(Fe) Zn+2e == Zn 4、电冶金 (1) 本质：利用电解使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来 (2) 适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al 教学过程 ［引言］上节课我们学习了电解的原理，电解是通过电流引起化学反应的过程，即将电能转变成了化学能。电解的原理在工业上有哪些应用呢？这节课就向同学们介绍两个电解原理在工业上应用的事例. 2+2+ 电解 2NaOH +H2↑+ Cl2↑ (2)工业制备方法---离子交换膜法 备注 二、电解原理的应用 第四章 第 11 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 ［讲］电解饱和食盐水以制备烧碱、氢气和氯气，电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业。 1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气 实验装置及原理 ［讲］在这个反应中，由于H在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH浓度增大而呈碱性。 ―＋实验原理： 阳极(放电顺序：Cl―>OH―)：2Cl―-2e == Cl2 ↑ (氧化反应) 阴极(放电顺序：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2 ↑(还原反应) 总反应：2NaCl+2H2O ＋电解 2NaOH +H2↑+ Cl2↑ ―［注］在学习电解食盐水的化学原理时，学生往往不容易理解碱为什么在阴极区生成。这点可以从H在阴极上大量被还原，从而引起水的电离平衡被破坏，来分析在阴极区积累大量OH的理由。 ［学生活动］指导学生查找阅读教材中相关内容，请学生代表回答。 ［问］怎样利用电解的原理精炼粗铜呢？ 2、电解精炼铜 粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。 ［投影］见下页 ［学生活动］请学生讨论分析电解液中离子的种类，通电后溶液中离子的移动情况和阴极反应。 ［学生总结］CuSO4溶液中有Cu、H、SO4、OH等四种离子,通电后Cu、H移向阴极，SO4、OH移向阳极，阴极上Cu放电变成Cu聚集在阴极板（精铜）上。 2+2++2--2++2--阴极(精铜)：Cu2+＋2e－＝Cu [讲] SO4和OH虽然移向了阳极，但是由于阳极板（粗铜）表面的Cu原子失电子能力强于二者，故阳极上Cu原子失电子被溶解。 2--阳极(粗铜)：Cu－2e－＝Cu2+ [问] 粗铜中所含的杂质（如：Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）是如何除去的呢？ [讲］比铜活泼的金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而被溶解掉。如： Zn－2e＝Zn；Ni－2e＝Ni；由于这些离子比Cu难以还原，故它们不能在阴极上得电子析出而存留在溶液中。比铜不活泼的金属杂质，在铜失电子溶解时,不能失电子而溶解，故它们以单质形式沉积于电解槽底部，形成阳极泥。 －2+－2+2+比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留于溶液中 比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥 ［投影］播放课前制作的多媒体课件,模拟电解精炼铜的过程中两极和电解液中离子的变化情况。 ［问］请大家根据两极上所发生的主要反应分析电解精炼铜过程中的电解液有无变化。 ［学生活动］学生分析、讨论并回答。 电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度基本不变。 ［过渡］以上我们学习了铜的电解精炼原理，下面我们再共同学习电解原理的另一个应用实例——电镀铜。 3、电镀铜 ［问］什么是电镀？电镀的优点有哪些？ ［学生活动］指导学生查找阅读教材中相关内容，请学生代表回答。 (1) 电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。 第四章 第 12 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 (2) 电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。 (3) 镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等 ［讲］电镀时，把待镀金属制品作为阴极；把镀层金属作为阳极；用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液。通低压直流电，阳极金属在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在待镀件表面上覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。 ［学生活动］学生分析、讨论并回答。 (4) 在铁制品上镀铜：阳极：铜 阴极：铁制品 电镀液：CuSO4溶液 原理：阳极(Zn) Zn-2e==Zn2+ 阴极(Fe) Zn2++2e == Zn ［讲］阳极的锌不断氧化成Zn进入溶液，阴极溶液中Zn被还原成锌镀层，因此电镀液中C(ZnCl2)保持不变。 ［讲］电镀的特点是“一多、一少、一不变”。一多指阴极上有镀层金属沉积，一少指阳极上有镀层金属溶解，一不变指电解液浓度不变。 ［过］Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。这种方法是利用电解法来冶炼活泼金属，我们将其称之为电冶金。 2+2+4、电冶金 (1) 本质：利用电解使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来 (2) 适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al ［小结］本节课我们学习了铜的电解精炼和电镀铜的知识，铜的电解精炼类似于“在铜上镀铜”，故掌握电镀的原理是本节的重点。下面请同学们根据所学知识填写课前所发放的表格。 ［投影］原电池、电解池与电镀池的比较 原电池 电解池 将电能转变成化学能的装置 两电极接直流电源，并插入电解质溶液中，形成闭合回路 阳极：与电源正极相连 阴极：与电源负极相连 电镀池 应用电解原理在某些金属表面上镀一层其他金属的装置 镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极，电镀液必须含有镀层金属的离子 同电解池，但阳极：必须是镀层金属 阴极： 镀件 阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子 阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子 电子流向 定义 将化学能转变成电能的装置 形成活泼性不同的两电极连条件 接，电解质溶液，形成闭合电路 电极负极：较活泼金属 名称 正极：较不活泼金属或能导电的非金属 电极负极：氧化反应，金属阳极：金属电极失电子 阴极：电镀液中阳离子得电子 反应 失电子 正极：还原反应，溶液中阳离子得电子 负极—导线—正极 电源负极—导线—阴极—(阳离子向阴极移动，得电子；阴离子向阳极移动，失电子)—阳极—电源正极 教学回顾： 第四章 第 13 页 共 16 页

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课题：第四节 金属的电化学腐蚀与防护

知识 教 学 目 的 与 技能 过程 方法 情感 态度 价值观 1、知道金属腐蚀的两种类型（化学腐蚀和电化学腐蚀）。 2、能解释金属发生电化学腐蚀的原因,认识金属腐蚀的危害。 3、知道防护金属腐蚀的方法。 1、学会设计控制单一变量进行对比实验以及对实验设计进行评价。 2、从实验探究过程中提高对实验现象的观察能力和分析能力。 1、通过金属腐蚀与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣. 2、通过课堂探究活动,发展学生的探究能力,学会与人合作与交流,共同研究，探讨科学问题。 3、通过化学实验（设计、验证和评价）这一科学研究方法，培养学生实事求是的科学精神，帮助学生树立正确的科学态度。 重 点 难 点 金属的电化学腐蚀及金属的电化学防护。 金属发生吸氧腐蚀的电化学原理 第二节 金属的腐蚀与防护 一、金属腐蚀 金属腐蚀： 1、化学腐蚀： 2、电化学腐蚀 电化学腐蚀 ： 3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比（见选修1） 4、金属腐蚀的快慢判断 二、金属的电化学保护 1、金属的常见防护方法 (1).在金属表面覆盖保护层 (2).改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢. 2、电化学防护 （1）、牺牲阳极保护法： （2）、外加电流法： 教学过程 [投影]金属腐蚀录象。 [引入]金属腐蚀的现象非常普遍，像金属制成的日用品、生产工具、机器部件、海轮的船壳等，如保养不好，都会腐蚀，从而造成大量金属的损耗。至于因设备腐蚀损坏而引起停工减产、产品质量下降、污染环境、危害人体健康，甚至造成严重事故的损失，那就更无法估计了。因此，了解金属腐蚀的原因，掌握防护的方法，是具有十分重要的意义的。 知 识 结 构 与 板 书 设 计 备注 第二节 金属的腐蚀与防护 一、金属腐蚀 第四章 第 14 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 [阅读]回答什么是金属腐蚀？ 金属腐蚀：金属（或合金）跟周围接触到的气体（或液体）反应而腐蚀损耗的过程。 [讲]金属腐蚀后在外形、色泽及机械性能等方面都有一定的变化。而金属腐蚀的本质就是金属失去电子形成阳离子的过程 ［讲］金属的化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。例如：铁在高温下与氧气直接化合而被腐蚀，在工业生产中氯气跟铁或与其他金属化合使金属锈蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。 1、化学腐蚀：金属跟接触到的物质直接发生化学反应而引起的腐蚀。特点：反应简单、金属与氧化剂之间的氧化还原反应。 [思考与交流]铁钉生锈的条件：铁钉含杂质、与电解质溶液接触。绝大多数钢铁生锈是否是化学腐蚀？为什么？ 2、电化学腐蚀 [讲]由于金属和液态介质(常为水溶液)构成微小的原电池而发生金属腐蚀的过程.电化学腐蚀是金属腐蚀的主要形式.例如:钢铁在潮湿的空气中生锈就是电化学腐蚀造成的. 电化学腐蚀 ：不纯的金属或合金与电解质溶液接触，会发生原电池反应，比较活泼的金属失电子被氧化的腐蚀。 [分析]形成原电池的原因。 [板书] [投影]钢铁的吸氧腐蚀与析氢腐蚀：见选修1 [讲] 吸氧腐蚀与析氢腐蚀：发生条件、正负极反应、总反应。 [投影] 分类 条件 析氢腐蚀 水膜酸性较强（弱酸） －2+吸氧腐蚀 水膜酸性较弱或呈中性 2Fe –4e === 2 Fe －－2+负极反应 Fe –2e === Fe 正极反应 2H2O + 2e === H2↑+2OH 总反应 电子如何流动形成回路 Fe + 2H2O == Fe(OH)2+ H2↑ 4Fe(OH)2+2H2O+O2===4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O 次要 Fe失去2e，成为Fe进入溶液，Fe失去电子流入C极，H趋向于C极，与C极上的电子结合成H2析出溶液 ＋2＋－2H2O + O2 + 4e == 4OH 2Fe+2H2O+O2== 2Fe(OH)2 4Fe(OH)2+2H2O+ O2 = 4Fe(OH)3 Fe2O3.xH2O 主要 Fe失去电子成为Fe进入溶液，Fe失去的电子流入C极，在C极O2获得电子成为OH进入溶液 ―2＋－-[实验4-3]将经过酸洗除去铁锈的铁钉，用饱和食盐水浸泡以下，放入具支试管中，观察导管中水柱变化，并思考原因？ 第四章 第 15 页 共 16 页

备课时间 2010-10-22 [投影]图4-17 [现象及解释]导管内水柱上升，因为发生了吸氧腐蚀，试管内空气减少。 [归纳与交流]化学腐蚀与电化腐蚀的对比。 3、化学腐蚀与电化腐蚀的对比（见选修1） ［投影小结］化学腐蚀与电化学腐蚀的比较 条件 现象 本质 化学腐蚀 金属与非电解质等直接接触 无电流产生 金属被氧化的过程 电化学腐蚀 不纯金属或合金与电解质溶液接触 有微弱电流产生 较活泼金属被氧化的过程 相互关系 化学腐蚀与电化学腐蚀往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍，危害严重 4、金属腐蚀的快慢判断 在同一电解质溶液中，金属腐蚀的快慢可用下列规律判断：电解原理引起的腐蚀>原电池引起的腐蚀>化学腐蚀>有防腐蚀措施的腐蚀 二、金属的电化学保护 1、金属的常见防护方法 (1).在金属表面覆盖保护层 a.涂矿物质油脂、油漆或覆盖搪瓷塑料. b.镀抗蚀金属－电镀、热镀、喷镀法 c.用化学方法使其表面形成一层致密氧化膜，如烤蓝. (2).改变金属内部组成结构而增强抗腐蚀能力，如制成不锈钢. [讲]电化学保护法是根据电化学原理在金属设备上采取措施，使之成为腐蚀电池中的阴极，从而防止或减轻金属腐蚀的方法。 2、电化学防护 （1）、牺牲阳极保护法：形成原电池反应时，让被保护金属做正极，不反应，起到保护作用；而活泼金属反应受到腐蚀. ［讲］牺牲阳极保护法是用电极电势比被保护金属更低的金属或合金做阳极，固定在被保护金属上，形成腐蚀电池，被保护金属作为阴极而得到保护。牺牲阳极一般常用的材料有铝、锌及其合金。此法常用于保护海轮外壳，海水中的各种金属设备、构件和防止巨型设备(如贮油罐)以及石油管路的腐蚀。如闸门、轮船连上锌块或锌皮等。[投影]图4-18 （2）、外加电流法：将被保护金属与另一附加电极作为电解池的两个极，使被保护的金属作为阴极，在外加直流电的作用下使阴极得到保护。此法主要用于防止土壤、海水及河水中金属设备的腐蚀。 [投影]图4-20 [小结]防腐蚀措施由好到差的顺序为：外接电源的阴极保护法腐蚀>牺牲阳极的阴极保护法防腐>有一般防护条件的防腐>无防护条件的防腐 教学回顾： 第四章 第 16 页 共 16 页