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(1)在这类电池中,用还原性较强的物质作为负极,负极向外电路提供电子;
用氧化性较强的物质作为正极,正极从外电路得到电子。
(2)在原电池的内部,两极浸在电解质溶液中,并通过阴阳离子的定向运动而形成内电路。
2.探究组成原电池的条件
(1)。
(2)。
(3)。
(4)。
3.原电池的正负极的判断方法
(1)根据电子流动方向:
电子流出的极—极;
电子流入的极—极
(2)根据电极材料:
较活泼的电极材料—极;
较不活泼的电极材料—极。
(3)根据原电池电极发生的反应:
发生氧化反应的极—极;
发生还原反应的极—极。
(4)根据电极增重还是减重:
工作后质量减少的电极—极;
工作后质量增加的电极—极
(5)根据电极有气泡冒出:
工作后,有气泡冒出的电极为极。
4.电解质溶液和电极材料的选择(电池的电极必须导电)
电解质溶液一般要能够与负极发生反应。
但若是两个半反应分别在两个烧杯中进行,则左右两个烧杯中的电解质溶液应与电极材料具有相同的阳离子。
(1)活泼性不同的两种金属。
如锌铜原电池,锌作负极,铜作正极
(2)金属和非金属。
如锌锰干电池,锌作负极,石墨棒作正极
(3)金属和化合物。
如铅蓄电池,铅版作负极,PbO2作正极
(4)惰性电极。
如氢氧燃料电池中,两根电极均可用Pt
三、原电池原理的应用
1.判断金属活动性强弱2.加快反应速率
3.设计原电池4.金属的防护
【课堂巩固】
1.关于右图装置的叙述,正确的是( )
A.铜是负极,铜片上有气泡产生
B.铜片质量逐渐减少
C.电流从锌片经导线流向铜片
D.氢离子在铜片表面被还原为H2
2.下列烧杯中盛放的都是稀硫酸,在铜电极上能产生气泡的是( )
3.把A.B.C.D四块金属片浸入稀硫酸中,用导线两两相连组成原电池。
若A.B相连时,A为负极;
C.D相连时,电流由D到C;
A.C相连时,C极上产生大量气泡,B.D相连时,B上有大量气泡产生,则四种金属的活动性顺序由强到弱的为()
A.A>B>C>DB.A>C>D>BC.C>A>B>DD.B>D>C>A
4.可以将反应Zn+Br2=ZnBr2设计成原电池,下列4个电极反应:
①Br2+2e-=2Br-②2Br--2e-=Br2③Zn-2e-=Zn2+④Zn2++2e-=Zn其中表示放电时负极和正极反应的分别是( )
A.②和③ B.②和① C.③和① D.④和①
5.将纯锌片和纯铜片按图示方式插入同浓度的稀硫酸中一段时间,以下叙述正确的是( )
A.两烧杯中铜片表面均无气泡产生
B.甲中铜片是正极,乙中铜片是负极
C.两烧杯中溶液的pH均增大
D.产生气泡的速度甲比乙慢
6.依据氧化还原反应:
2Ag+(aq)+Cu(s)=2Ag(s)+Cu2+(aq)设计的原电池如下图所示。
请回答下列问题:
(1)电极X的材料是;
电解质溶液Y是。
(2)银电极为原电池的极,发生的电极反应为。
X电极上发生的电极反应为。
(3)外电路中的电子是从电极流向电极。
【课后反思】
第2节化学电源
1.了解几种常见的化学电源的工作原理。
2.能书写有关电池的电极反应式。
3.了解电源的广泛应用及废旧电池的危害。
【重点难点】
常见化学电源的工作原理。
【知识梳理】
一、阅读教材74页,思考并回答下列问题。
(1)目前化学电池主要分为哪几个大类?
在性能等方面它们各有什么特点?
(2)化学电池与其他能源相比有哪些优点?
(3)判断电池的优劣标准主要是什么?
二、阅读教材75-78页,思考并完成下列问题。
化学电源是将化学能转化为电能的装置,它包括一次电池.二次电池和燃料电池等几大类。
1.一次电池(又称干电池)
如:
普通锌锰电池.碱性锌锰电池.锌银电池.锂电池等。
(1)碱性锌锰电池,电解质是KOH,其电极反应:
负极(Zn):
正极(MnO2):
总反应式:
(2)锌银电池的负极是Zn,正极是Ag2O,电解质是KOH,其电极总反应:
Zn+Ag2O=ZnO+2Ag
负极():
正极():
2.二次电池(又称充电电池或蓄电池)
铅蓄电池。
反应方程式:
Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)2PbSO4(s)+2H2O(l)
①放电电极反应:
②充电反应是上述反应的逆过程,则电极反应:
电化学上规定:
发生氧化反应的电极为阳极,发生还原反应的电极为阴极。
阴极:
阳极:
1.燃料电池(如:
氢氧燃料电池)
①酸性介质时,电极反应:
负极:
正极:
总反应:
②碱性介质时,电极反应:
2.思考交流:
新型燃料电池,甲烷.氧气及KOH电解质溶液,用Pt作两个电极。
写出两个电极的电极反应式和总反应式。
负极:
1.废电池污染引起人们的广泛重视,废电池中对环境形成污染的主要物质是()
A.锌B.汞C.石墨D.二氧化锰
2.镍镉(Ni—Cd)可充电电池在现代生活中有广泛应用,它的充放电反应按下式进行:
由此可知,该电池放电时的负极材料是()
A.Cd(OH)2B.Ni(OH)2C.CdD.NiO(OH)
3.如图是甲醇燃料电池的结构示意图。
甲醇在催化剂作用下提供质子(H+)和电子,电子经外电路.质子经内电路到达另一极与氧气反应,电池总反应式为2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。
该电池负极发生的反应是( )
A.CH3OH(g)+O2(g)=H2O(l)+CO2(g)+2H+(aq)+2e-
B.O2(g)+4H+(aq)+4e-=2H2O(l)
C.CH3OH(g)+H2O(l)-6e-=CO2(g)+6H+(aq)
D.O2(g)+2H2O(l)+4e-=4OH-(aq)
4.固体氧化物燃料电池是由美国西屋(Westinghouse)公司研制开发的。
它以固体氧化锆一氧化钇为电解质,这种固体电解质在高温下允许氧离子(O2-)在其间通过。
该电池的工作原理如图所示,其中多孔电极a.b均不参与电极反应。
下列判断正确的是( )
A.由O2放电的a极为电池的负极B.由H2放电的b极为电池的正极
C.a极对应的电极反应式为O2+2H2O+4e-=4OH-D.该电池的总反应方程式为2H2+O2
2H2O
5.2013年3月我国科学家报道了如图所示的水溶液锂离子电池体系。
下列叙述错误的是( )
A.a为电池的正极B.电池充电反应为LiMn2O4=Li1-xMn2O4+xLi
C.放电时,a极锂的化合价发生变化D.放电时,溶液中Li+从b向a迁移
第3节电解池(第1课时)
1.了解构成电解池的条件,掌握电解池的工作原理。
2.能写出电极反应式和总反应式。
3.体会化学能与电能的相互转化。
【重点难点】
电解池的工作原理,电极反应式和总反应式。
1.电解原理(电解氯化铜溶液)
(1)通电前,氯化铜溶液中有哪些离子?
这些离子的运动情况如何?
(2)接通电源后,分析外电路上的电流方向?
(3)接通电源后,溶液中的离子各向哪个方向移动?
(4)移动到两极表面的离子将发生什么变化?
2.构成电解池的条件:
①直流电源。
③两个电极插在中。
④构成。
3.电解池电极反应规律
(1)阴极:
与电源极相连,电子,反应
(2)阳极:
与电源极相连,电子,反应
(3)离子放电顺序:
阴离子电子而阳离子电子的过程叫放电。
阳极:
①活性材料作电极时:
金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液,阴离子不放电。
②用惰性电极(Pt.石墨等)时:
溶液中阴离子的放电顺序是:
S2->SO32->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子>F-
阴极:
无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应,发生反应的是溶液中的阳离子。
阳离子放电顺序:
Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>(H+)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
4.电极反应及其书写
(1)电极反应:
在电极上进行的半反应叫做电极反应
(2)电极反应式的书写(以电解氯化铜溶液为例)
总反应:
1.下列关于铜电极的叙述正确的是()
A.铜锌原电池中铜是正极B.用电解法精炼粗铜时粗铜做阴极
C.在镀件上电镀铜时,可用金属铜做阳极D.电解稀硫酸制H2,O2时铜做阳极
2.用惰性电极电解下列各组物质的水溶液时,发生的电极反应完全相同的是( )
A.NaOH、H2SO4B.CuCl2、Cu(NO3)2C.Na2SO4、NaClD.KNO3、AgNO3
3.铜片.锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里,电流表中有电流通过,则下列说法正确的是( )
A.锌片是负极B.两个铜片上都发生氧化反应
C.石墨是阴极D.两个番茄都形成原电池
4.如图的电解池,a.b.c.d都是石墨电极,通电一段时间后,a.b.c.d各电极上生成物物质的量之比是( )
A.2∶2∶4∶1B.1∶1∶2∶1
C.2∶4∶4∶1D.2∶1∶2∶1
5.某同学为了使反应2HCl+2Ag=2AgCl+H2↑能进行,设计了下列四个实验,你认为可行的方案是( )
6.用惰性电极电解物质的量浓度相同.体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液,可能发生的反应有( )
①2Cu2++2H2O
2Cu+4H++O2↑②Cu2++2Cl-
Cu+Cl2↑
③2Cl-+2H2O
2OH-+H2↑+Cl2↑④2H2O
2H2↑+O2↑
A.①②③B.①②④C.②③④D.仅②④
第3节电解池(第2课时)
了解电解在氯碱工业、电镀、电解精炼铜、电冶金方面的应用。
电解原理的应用,电极反应式书写。
一、电解饱和食盐水制备烧碱.氢气和氯气
1.根据已学过的知识,用石墨做电极,写出电极反应式
2.通过实验,观察电极表面出现的现象,设法检验两级附近溶液组成的变化并判断气体产物?
二、粗铜的电解精炼
1.如图所示:
2.根据设计的电解池写出电极反应式?
3.电解精炼铜的过程会产生阳极泥,分析其成分?
三、电镀:
根据电解原理,设计一个给铁钉镀铜的实验装置,确定电极材料和电镀液?
1.电镀
2.电镀主要目的
3.电镀槽:
阳极阴极
电镀液
一、电极反应式、电解方程式的书写:
1.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,
(1)首先分析、比较出阴阳极的放电离子:
H+Cu2+OH-SO42-
(2)然后写电极反应式:
阴极
阳极
(3)最后使得失数相等,两极半反应相加得总方程式;
电解离子方程式
电解化学方程式
2.用惰性电极电解电解质溶液:
1.下列说法或实验现象的描述不正确的是()
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
B.把铜片插入氯化铁溶液中,在铜片表面出现一层铁
C.把锌粒放入盛有盐酸试管,加入几滴氯化铜溶液,气泡放出速度加快
D.与电源负极相连的是电解槽的阴极
2.在金属表面镀银,下列各组中,选用的阳极金属和电镀液均正确的是( )
A.Ag和AgCl溶液B.Ag和AgNO3溶液
C.Pt和Ag2CO3溶液D.Pt和Ag2SO4溶液
3.用石墨作电极,电解1mol/L下列物质的溶液,溶液的PH值保持不变的是()
A.HClB.NaOHC.Na2SO4D.NaCl
4.用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液,电解初期阴极和阳极分别析出的物质是( )
A.H2、Cl2B.Cu、Cl2C.H2、O2D.Cu、O2
5.粗铜中除含有铜以外,还含有少量锌、铁、银,在如图所示的装置中,用纯铜和粗铜分别作为两极进行电解,下列有关叙述中,正确的是( )
A.可检测到电解液中有Zn2+、Fe2+
B.可检测到电解液中有Fe3+、Zn2+、Ag+
C.电解过程中,溶液中的铜离子浓度保持不变
D.通电一段时间后,取出两极,称得粗铜极减小的质量等于纯铜极增加的质量
6.铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。
请回答:
(1)工业冶炼铝的化学方程式是_________________________。
(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是______________。
(3)工业级氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质,可用离子交换膜法电解提纯。
电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过),其工作原理如图所示。
①该电解槽的阳极反应式是_____________________________。
②通电开始后,阴极附近溶液pH会增大,请简述原因______________________。
③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口________(填写“A”或“B”)导出。
第4节金属的电化学腐蚀和防护
1.了解金属发生腐蚀的原因及现代防腐措施。
2.学会写钢板的吸氧腐蚀和析氢腐蚀的电极反应式及总反应式
金属的电化学腐蚀,金属的电化学防护的方法
一、金属的腐蚀
1.金属的腐蚀是指金属或合金与周围接触到的气体或液体进行化学反应而腐蚀损耗的过程。
(1)金属腐蚀的本质:
(2)金属腐蚀的类型:
根据电解质溶液的不同,可分为:
腐蚀和腐蚀。
2.化学腐蚀:
金属与接触到的干燥气体或非电解质液体等发生化学反应而引起的腐蚀。
3.电化学腐蚀:
不纯的金属与接触时发生原电池反应,比较活泼的金属失去电子而被氧化腐蚀过程。
4.根据课本实验4-3完成下列问题:
(1)实验现象:
(2)导管中的水柱变化说明
(3)根据原电池原理,写出电极反应式及电池反应方程式。
负极正极电池反应
二、金属的电化学保护
1.牺牲阳极保护法(牺牲阳极的阴极保护法)
原理:
形成原电池反应,让被保护金属做极,不反应,起到保护作用;
而活泼金属反应受到腐蚀。
2.外加电流法(外加电流的阴极保护法)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极,在外加直流电的作用下使极得到保护。
此法主要用于防止土壤.海水及水中金属设备的腐蚀。
一、钢铁在酸性.中性或碱性环境下发生腐蚀的现象不同,请分析其中的原因?
1.中性或酸性很弱或碱性条件下,易发生吸氧腐蚀
如果把实验4-3中(用饱和食盐水泡改为用稀醋酸泡其余不变)
负极正极电池反应
2.酸性条件下,易发生析氢腐蚀
根据原电池原理,写出电极反应式及电池反应方程式。
析氢腐蚀和吸氧腐蚀都属于电化学腐蚀,其中又以更为普遍。
1.下列各变化中,属于原电池反应的是( )
A.在空气中,金属铝表面迅速氧化形成保护层B.白铁(镀锌)表面有划损时,也能阻止铁被氧化
C.红热的铁丝与水接触,表面形成蓝黑色的保护层D.在空气中,金属银表面生成一层黑色物质
2.下列叙述错误的是( )
A.生铁中含有碳,抗腐蚀能力比纯铁弱B.用锡焊接的铁质器件,焊接处易生锈
C.在铁制品上镀铜时,镀件为阳极,铜盐为电镀液D.铁管上镶嵌锌块,铁管不易被腐蚀
3.如图装置中,U形管内为红墨水,a、b试管内分别盛有食盐水和氯化铵溶液,各加入生铁块,放置一段时间。
下列描述错误的是( )
A.生铁块中的碳是原电池的正极
B.红墨水柱两边的液面变为左低右高
C.两试管中相同的电极反应式是:
Fe-2e-=Fe2+
D.a试管中发生了吸氧腐蚀,b试管中发生了析氢腐蚀
4.为了防止钢铁锈蚀,下列防护方法中正确的是( )
A.在精密机床的铁床上安装铜螺钉B.在排放海水的钢铁阀门上用导线连接一块石墨,一同浸入海水中
C.在海轮舷上用铁丝系住锌板浸在海水里D.在地下输油的铸铁管上接直流电源的正极
5.关于下列各装置图的叙述中,不正确的是( )
A.用装置①精炼铜,则a极为粗铜,电解质溶液为CuSO4溶液
B.装置②的总反应是:
Cu+2Fe3+=Cu2++2Fe2+
C.装置③中钢闸门应与外接电源的负极相连
D.装置④中的铁钉几乎没被腐蚀
6.根据右图,下列判断中正确的是( )
A.烧杯a中的溶液pH升高B.烧杯a中发生的反应为2H2O+2e-=H2↑+2OH-
C.烧杯b中发生还原反应D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-=Cl2↑
【课后反思
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