高三化学二轮复习原电池专题复习

第1页共20页高考第二轮专题复习原电池与电解专题知识技能：通过复习掌握原电池、电解、电镀、金属的腐蚀和防护原理。能力培养：根据知识点的复习培养总结、归纳的能力，培养应用所学知识解决实际问题的能力。科学思想：应用电化学的知识综合、归纳，理论联系实际。科学方法：应用实验研究问题的方法。重点、难点原电池与电解池的比较。教学过程设计教师活动一、电化学知识点的复习【设问】电化学中有哪些知识点是重点要掌握的呢？学生活动回答：原电池与电解池的不同点；原电池的工作原理以及电解池的工作原理；两极反应的判断和书写；电化学的应用。很好，我们可以将电化学的知识归纳在网络图中，哪一个同学能够写出？【投影】知识点的归纳，网络图学生打出投影：第2页共20页1．常见的电池【设问】①构成原电池的材料是什么呢？②原电池的原理是什么呢？③它的原理与电解池有什么不同？④常见的电池的类型？看录像或投影：回答：①原电池是由金属与金属或非金属，电解质溶液构成的。②原电池是由化学能转化为电能的装置。③它的原理与电解池不同，因为电解池是由电能转化为化学能的装置。④常见的电池有：干电池；蓄电池。几种电池示意图：第3页共20页【设问】根据示意图你能说明电池的种类吗？回答：锌锰电池（干电池）、铅蓄电池、燃烧电池（氢氧燃烧电池、甲烷燃烧电池）等。【设问】①电池的两极各发生了什么反应？②电池正、负两极应该如何确定？它的两极与电解池的两极有什么不同点？③在可逆电池中，充电、放电过程是应用了原电池的原理还是电解池的原理？回答：①活泼的金属为负极，发生氧化反应。不活泼的金属为正极，发生还原反应。②原电池与电解池的两极不相同，表现在：原电池活泼金属是负极，而电解池与电源负极相互联结的就是负极（阴极）。原电池两极金属的金属活动性必须不同，而电解池两极可以是惰性电极，也可以是金属电极。第4页共20页③放电的过程是应用了原电池的原理，而充电过程应用了电解池的原理。【讲解】电池可以分为可逆电池和不可逆电池，比如：干电池、燃烧电池等都是不可逆电池，它们在发生反应时有气体或生成的物质无法在相同的条件下返回，所以，称为不可逆电池。【设问1】请举例说明不可逆电池（展示学生解剖的干电池）？干电池的两极材料是什么？电解质溶液是什么？两极反应式如何书写？总反应如何书写？回答1：如：锌-锰电池两极材料是Zn、MnO2电解质溶液是：NH4Cl负极：Zn-2e=Zn2+总反应：Zn+2NH4=Zn2++2NH3↑+2H2↑【评价】纠正学生的错误，写出正确的反应。【设问2】还有什么实例呢？第5页共20页两极材料是什么呢？电解质溶液是什么呢？回答2：再如：锌-铜电池，负极-Zn，正极-Cu。负极：Zn-2e=Zn2+，电解质溶液——稀硫酸。正极：2H++2e=2H=H2总反应：2H++Zn=H2↑+Zn2+什么是可逆电池呢？（看前面的图）谁能写出两极反应式？总反应式又如何书写呢？（教师指导学生书写）铅蓄电池是可逆电池两极反应式：负极：Pb-2e=Pb2+总反应：【练习】书写两极反应式。若有：（1）铜、锌、稀硫酸（2）铜、铁在潮湿的空气中的腐蚀第6页共20页（3）锌、铁放在食盐水中（4）氢、氧燃烧电池（电池的产物负极为H2O，正极则有大量的氢氧根生成）（5）甲烷燃烧电池（电池负极甲烷燃烧失去电子，在碱性条件下根据信息写出（4）、（5）的电池总反应式。板演：（1）负极：Zn-2e=Zn2+正极：2H++2e=2H=H2（2）负极：2Fe-4e=2Fe2+正极：O2+4e+2H2O=4OH-（3）负极：2Zn-4e=2Zn2+正极：O2+4e+2H2O=4OH-（4）负极：2H2+4OH--4e=4H2O正极：O2+4e+2H2O=4OH-总反应：2H2+O2=2H2O/PGN0097.TXT/PGN正极：2O2+8e+4H2O=8OH-【设问】谁能够将燃烧电池小结一下呢？回答：第7页共20页在燃烧电池反应中确定哪一极发生的是什么反应的关键是：负极发生氧化反应，化合价升高，失去电子；总反应式为：两极反应的加合；书写反应时，还应该注意得失电子数目应该守恒。【评价】回答的很好。燃烧电池反应中确定哪一极发生的是什么反应的关键是：负极：化合价升高，失去电子，发生氧化反应；正极：化合价降低，得到电子发生还原反应。2．分析电解应用的主要方法和思路【设问】电解质在通电前、通电后的关键点是什么呢？在电解时离子的放电规律是什么呢？电解的结果：溶液的浓度、酸碱性有无变化？回答：通电前：电解质溶液的电离（它包括了电解质的电离也包括了水的电离）。通电后：离子才有定向的移动（阴离子移向阳极，阳离子移向阴极）。放电规律：阳极：金属阳极＞S2-＞I-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根阴极：Ag+＞Cu2+＞Pb2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Mg2+溶液的离子浓度可能发生变化如：电解氯化铜、盐酸等离子浓度发生了变化。第8页共20页因为溶液中的氢离子或氢氧根离子放电，所以酸碱性可能发生改变。请同学们看下列的归纳表格。3．原电池、电解池、电镀池的判断规律（1）若无外接电源，可能是原电池，依据原电池的形成条件判断，主要有“三看”。【设问】看什么呢？回答：看电极；看溶液；看回路。【投影】先看电极：两极为导体且活泼性不同，有一个先发生化学反应。再看溶液：两极插入电解质溶液中。【设问】这样就可以形成电池了吗？第9页共20页回答：不能。对，还应该看回路：形成闭合回路或者两极板相接触。【设问】若有外接电源，两极插入电解质溶液，并有回路，可能是什么池？回答：是电解池。【评价】不完全正确。（纠正后看投影）（2）若有外接电源，两极插入电解质溶液，可能是电解池或者是电镀池。【设问】为什么呢？回答：当阳极金属与电解质溶液中的阳离子相同时，则为电镀池，其余的情况是电解池。【评价】很好，根据电解液、根据阳极的电极材料，确定电解或电镀。二、电化学的应用1．原电池原理的应用【设问】请同学们根据已经复习的知识回答原电池原理的应用及依据？回答：应用到实际中有：（1）由电极反应现象确定原电池的正极和负极，用来判断电极金属活动性强弱。第10页共20页（2）分析判断金属腐蚀的快慢程度。（3）由电池反应分析判断新的化学能源的变化，判断放电、充电。【投影】【评价】学生总结的很好，看以下归纳。根据学生的回答小结：原电池原理的三个应用和依据：（1）电极反应现象判断正极和负极，以确定金属的活动性。其依据是：原电池的正极上现象是：有气体产生，电极质量不变或增加；负极上的现象是：电极不断溶解，质量减少。（2）分析判断金属腐蚀的速率，分析判断的依据，对某一个指定金属其腐蚀快慢顺序是：作电解池的阳极＞作原电池的负极＞非电池中的该金属＞作原电池的正极＞作电解池的阴极。判断依据：（1）根据反应现象原电池中溶解的一方为负极，金属活动性强。（2）根据反应的速度判断强弱。（3）根据反应的条件判断强弱。/PGN0100.TXT/PGN（3）由电池反应分析判断新的化学能源的变化，分析的思路是先分析电池反应有关物质化合价的变化，确定原电池的正极和负极，然后根据两极的变化分析其它指定物质的变化。【练习】1．下列五个烧杯中均有天然水第11页共20页铁被腐蚀由快到慢的顺序是：______。回答：从图和复习归纳的方法可以分析，有外接电源时铁放在电源的正极，铁被腐蚀的最快；若放在负极腐蚀的最慢；原电池中，两极的金属活动性差别越大，反应越快，但若有活动性强于铁的金属存在则铁不被腐蚀（保护了铁），所以此题的答案是：（4）、（2）、（1）、（3）、（5）。2．电解规律的应用【设问】电解规律的应用有什么内容？回答：主要应用是：依据电解的基本原理分析判断电解质溶液。【设问】如何恢复电解液的浓度呢？（举例说明）回答：电解液应先看pH的变化，再看电极产物。欲使电解液恢复一般是：第12页共20页电解出什么物质就应该加入什么，如：电解饱和食盐水在溶液中减少的是氯气和氢气，所以应该加入的是氯化氢。/PGN0101.TXT/PGN【设问】如果电解硫酸铜时，要恢复原来的浓度应该加入什么呢？回答：因为电解硫酸铜时，生成的是铜和氧气，所以应该向溶液中加入氧化铜。【设问】电解在应用中还应该注意什么呢？回答：在分析应用问题中还应该注意：一要：不仅考虑阴极、阳极放电的先后顺序，还应该注意电极材料（特别是阳极）的影响；二要：熟悉用惰性电极电解各类电解质溶液的规律。【练习】用石墨电极电解1mol/L的下列溶液，溶液的pH不变的是______。（1）HCl（2）NaOH（3）Na2SO4（4）NaCl回答：盐酸溶液电解产生氯气和氢气，溶液的pH升高。氢氧化钠溶液电解产生氢气和氧气，溶液的pH升高。硫酸钠溶液电解产生氢气和氧气，溶液的pH不变。氯化钠溶液电解产生氢氧化钠、氢气和氯气，溶液的pH升高。所以（1）、（2）、（4）溶液的pH都增大。第13页共20页答案：pH不变的是（3）。以上的四种溶液电解后，如何使其浓度恢复到原来的浓度呢？回答：在（1）中应该加入氯化氢。在（2）中应该加入一定量的水。在（3）中应该加入一定量的水。在（4）中应该加入一定量的氯化氢。3．综合利用——实用电池与可逆电池常见的电池应用是：①干电池（Zn-Mn电池）日常生活和照明。②铅蓄电池应用于国防、科技、交通、化学电源等。③锂电池密度小，寿命长应用于电脑、手表、心脏起搏器、火箭、导弹的电源。④燃烧电池污染小、能量转化高，应用于高科技研究。⑤其它电池铝电池：能量高、不污染环境应用于照明、野营作业。回答：应用在手电、心脏起搏器、海洋照明、航标电源。今后我们还可以根据原理设计出更多更好的实用电池。第14页共20页三、典型习题分析【投影】例题1如图2-17，E为沾有Na2SO4溶液的滤纸，并加入几滴酚酞。A，B分别为Pt片，压在滤纸两端，R、S为电池的电极。M、N是用多微孔的Ni的电极材料，它在碱溶液中可以视为惰性电极。G为电流计，K为开关。C、D和电解池中都充满浓KOH溶液。若在滤纸中央点上一滴紫色的KMnO4溶液，K打开，接通电源一段时间后，C、D中有气体产生。（1）外电源的正、负极分别是R为____，S为_____。（2）A附近溶液的现象是_______，B附近发生的电极反应式为_____。（3）滤纸上的紫色点向哪方移动____。（4）当C、D里的气体产生到一定量时，切断外电源并接通开关K，经过一段时间，C、D中气体逐渐减少，主要因为____，有关的反应式为_____。根据图分析回答：（1）C、D产生气体的体积是不相同的，由此可以判断C端的气体是氢气，D端产生的气体是氧气，所以确定R为负极而S端是正极。（2）A附近的变化是变为红色，因为D端放氧气，N端为阳极，而A端为阴极，吸引阳离子，阳离子放电2H+-2e=H2。因为，电解破坏了水的电离平第15页共20页衡，所以，此处OH-浓度增大，溶液显红色。而在B端发生OH-放电，其反应为：4OH--4e=2H2O+O2。（4）氢气和氧气在碱的环境下发生的是电池反应，（类似燃烧电池），消耗了氢气和氧气。（-）2H2+4OH--4e=4H2O（+）O2+2H2O+4e=4OH-【评价】此题是一道比较综合的题，它考察了电化学知识的大部分内容。此题的突破点是，示意图中的两种气体的体积，由此确定电源的正、负极，使题中所有问题迎刃而解。这位同学分析得非常好，我们应该认真的读题，抓住题中的突破口。【投影】例题2用石墨电极电解100mLH2SO4和CuSO4混合溶液，通电一段时间后，两极各出现气体2.24L（标准状况），求原来溶液中CuSO4的浓度。请同学们分析后给出答案。回答：阳极产生的氧气为2.24L，阴极产生的氢气为2.24L。由CuSO4电解时放出的氧气为0.05mol，计算是：2Cu2+～O22/y=1/0.05y=0.1molc（Cu2+）=0.1/0.1=（mol/L）【评价】第16页共20页此题的突破口是根据题意分析出两极各产生的气体为2.24L；根据得失电子守恒。同学们的分析是非常正确的。【投影】例题3人工生成铝表面的氧化铝保护膜的方法是将表面光洁的