2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 全套教學(xué)案詳細解析 原電池與電解 新課標.doc

2019-2020年高考化學(xué)二輪復(fù)習(xí) 全套教學(xué)案詳細解析 原電池與電解 新課標教學(xué)目標知識技能：通過復(fù)習(xí)掌握原電池、電解、電鍍、金屬的腐蝕和防護原理。能力培養(yǎng)：根據(jù)知識點的復(fù)習(xí)培養(yǎng)總結(jié)、歸納的能力，培養(yǎng)應(yīng)用所學(xué)知識解決實際問題的能力?？茖W(xué)思想：應(yīng)用電化學(xué)的知識綜合、歸納，理論聯(lián)系實際?？茖W(xué)方法：應(yīng)用實驗研究問題的方法。重點、難點 原電池與電解池的比較。 教學(xué)過程設(shè)計 教師活動一、電化學(xué)知識點的復(fù)習(xí)【設(shè)問】電化學(xué)中有哪些知識點是重點要掌握的呢？學(xué)生活動回答：原電池與電解池的不同點；原電池的工作原理以及電解池的工作原理；兩極反應(yīng)的判斷和書寫；電化學(xué)的應(yīng)用。很好，我們可以將電化學(xué)的知識歸納在網(wǎng)絡(luò)圖中，哪一個同學(xué)能夠?qū)懗觯俊就队啊恐R點的歸納，網(wǎng)絡(luò)圖學(xué)生打出投影：1常見的電池【設(shè)問】構(gòu)成原電池的材料是什么呢？原電池的原理是什么呢？它的原理與電解池有什么不同？常見的電池的類型？看錄像或投影：回答：原電池是由金屬與金屬或非金屬，電解質(zhì)溶液構(gòu)成的。原電池是由化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置。它的原理與電解池不同，因為電解池是由電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。常見的電池有：干電池；蓄電池。幾種電池示意圖：【設(shè)問】根據(jù)示意圖你能說明電池的種類嗎？回答：鋅錳電池（干電池）、鉛蓄電池、燃燒電池（氫氧燃燒電池、甲烷燃燒電池）等。【設(shè)問】電池的兩極各發(fā)生了什么反應(yīng)？電池正、負兩極應(yīng)該如何確定？它的兩極與電解池的兩極有什么不同點？在可逆電池中，充電、放電過程是應(yīng)用了原電池的原理還是電解池的原理？回答：活潑的金屬為負極，發(fā)生氧化反應(yīng)。不活潑的金屬為正極，發(fā)生還原反應(yīng)。原電池與電解池的兩極不相同，表現(xiàn)在：原電池活潑金屬是負極，而電解池與電源負極相互聯(lián)結(jié)的就是負極（陰極）。原電池兩極金屬的金屬活動性必須不同，而電解池兩極可以是惰性電極，也可以是金屬電極。放電的過程是應(yīng)用了原電池的原理，而充電過程應(yīng)用了電解池的原理。【講解】電池可以分為可逆電池和不可逆電池，比如：干電池、燃燒電池等都是不可逆電池，它們在發(fā)生反應(yīng)時有氣體或生成的物質(zhì)無法在相同的條件下返回，所以，稱為不可逆電池?！驹O(shè)問1】請舉例說明不可逆電池（展示學(xué)生解剖的干電池）？干電池的兩極材料是什么？電解質(zhì)溶液是什么？兩極反應(yīng)式如何書寫？總反應(yīng)如何書寫？回答1：如：鋅-錳電池兩極材料是Zn、MnO2電解質(zhì)溶液是：NH4Cl負極：Zn-2e=Zn2+總反應(yīng)：Zn+2NH4=Zn2+2NH3+2H2【評價】糾正學(xué)生的錯誤，寫出正確的反應(yīng)。【設(shè)問2】還有什么實例呢？兩極材料是什么呢？電解質(zhì)溶液是什么呢？回答2：再如：鋅-銅電池，負極-Zn，正極-Cu。負極：Zn-2e=Zn2+，電解質(zhì)溶液稀硫酸。正極：2H+2e=2H=H2總反應(yīng)：2H+Zn=H2+Zn2+什么是可逆電池呢？（看前面的圖）誰能寫出兩極反應(yīng)式？總反應(yīng)式又如何書寫呢？（教師指導(dǎo)學(xué)生書寫）鉛蓄電池是可逆電池兩極反應(yīng)式：負極：Pb-2e=Pb2+總反應(yīng)：【練習(xí)】書寫兩極反應(yīng)式。若有：（1）銅、鋅、稀硫酸（2）銅、鐵在潮濕的空氣中的腐蝕（3）鋅、鐵放在食鹽水中（4）氫、氧燃燒電池（電池的產(chǎn)物負極為H2O，正極則有大量的氫氧根生成）（5）甲烷燃燒電池（電池負極甲烷燃燒失去電子，在堿性條件下根據(jù)信息寫出（4）、（5）的電池總反應(yīng)式。板演：（1）負極：Zn-2e=Zn2+正極：2H+2e=2H=H2（2）負極：2Fe-4e=2Fe2+正極：O2+4e+2H2O=4OH-（3）負極：2Zn-4e=2Zn2+正極：O2+4e+2H2O=4OH-（4）負極：2H2+4OH-4e=4H2O正極：O2+4e+2H2O=4OH-總反應(yīng)：2H2+O2=2H2O</PGN0097.TXT/PGN>正極：2O2+8e+4H2O=8OH-【設(shè)問】誰能夠?qū)⑷紵姵匦〗Y(jié)一下呢？回答：在燃燒電池反應(yīng)中確定哪一極發(fā)生的是什么反應(yīng)的關(guān)鍵是：負極發(fā)生氧化反應(yīng)，化合價升高，失去電子；總反應(yīng)式為：兩極反應(yīng)的加合；書寫反應(yīng)時，還應(yīng)該注意得失電子數(shù)目應(yīng)該守恒。【評價】回答的很好。燃燒電池反應(yīng)中確定哪一極發(fā)生的是什么反應(yīng)的關(guān)鍵是：負極：化合價升高，失去電子，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極：化合價降低，得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。2分析電解應(yīng)用的主要方法和思路【設(shè)問】電解質(zhì)在通電前、通電后的關(guān)鍵點是什么呢？在電解時離子的放電規(guī)律是什么呢？電解的結(jié)果：溶液的濃度、酸堿性有無變化？回答：通電前：電解質(zhì)溶液的電離（它包括了電解質(zhì)的電離也包括了水的電離）。通電后：離子才有定向的移動（陰離子移向陽極，陽離子移向陰極）。放電規(guī)律：陽極：金屬陽極S2-I-Cl-OH-含氧酸根陰極：Ag+Cu2+Pb2+Fe2+Zn2+H+Mg2+溶液的離子濃度可能發(fā)生變化如：電解氯化銅、鹽酸等離子濃度發(fā)生了變化。因為溶液中的氫離子或氫氧根離子放電，所以酸堿性可能發(fā)生改變。請同學(xué)們看下列的歸納表格。3原電池、電解池、電鍍池的判斷規(guī)律（1）若無外接電源，可能是原電池，依據(jù)原電池的形成條件判斷，主要有“三看”?！驹O(shè)問】看什么呢？回答：看電極；看溶液；看回路。【投影】先看電極：兩極為導(dǎo)體且活潑性不同，有一個先發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。再看溶液：兩極插入電解質(zhì)溶液中?！驹O(shè)問】這樣就可以形成電池了嗎？回答：不能。對，還應(yīng)該看回路：形成閉合回路或者兩極板相接觸?！驹O(shè)問】若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液，并有回路，可能是什么池？回答：是電解池?！驹u價】不完全正確。（糾正后看投影）（2）若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液，可能是電解池或者是電鍍池。【設(shè)問】為什么呢？回答：當(dāng)陽極金屬與電解質(zhì)溶液中的陽離子相同時，則為電鍍池，其余的情況是電解池?！驹u價】很好，根據(jù)電解液、根據(jù)陽極的電極材料，確定電解或電鍍。二、電化學(xué)的應(yīng)用1原電池原理的應(yīng)用【設(shè)問】請同學(xué)們根據(jù)已經(jīng)復(fù)習(xí)的知識回答原電池原理的應(yīng)用及依據(jù)？回答：應(yīng)用到實際中有：（1）由電極反應(yīng)現(xiàn)象確定原電池的正極和負極，用來判斷電極金屬活動性強弱。（2）分析判斷金屬腐蝕的快慢程度。（3）由電池反應(yīng)分析判斷新的化學(xué)能源的變化，判斷放電、充電?！就队啊俊驹u價】學(xué)生總結(jié)的很好，看以下歸納。根據(jù)學(xué)生的回答小結(jié)：原電池原理的三個應(yīng)用和依據(jù)：（1）電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷正極和負極，以確定金屬的活動性。其依據(jù)是：原電池的正極上現(xiàn)象是：有氣體產(chǎn)生，電極質(zhì)量不變或增加；負極上的現(xiàn)象是：電極不斷溶解，質(zhì)量減少。（2）分析判斷金屬腐蝕的速率，分析判斷的依據(jù)，對某一個指定金屬其腐蝕快慢順序是：作電解池的陽極作原電池的負極非電池中的該金屬作原電池的正極作電解池的陰極。判斷依據(jù)：（1）根據(jù)反應(yīng)現(xiàn)象原電池中溶解的一方為負極，金屬活動性強。（2）根據(jù)反應(yīng)的速度判斷強弱。（3）根據(jù)反應(yīng)的條件判斷強弱。</PGN0100.TXT/PGN>（3）由電池反應(yīng)分析判斷新的化學(xué)能源的變化，分析的思路是先分析電池反應(yīng)有關(guān)物質(zhì)化合價的變化，確定原電池的正極和負極，然后根據(jù)兩極的變化分析其它指定物質(zhì)的變化?！揪毩?xí)】1下列五個燒杯中均有天然水鐵被腐蝕由快到慢的順序是：_?；卮穑簭膱D和復(fù)習(xí)歸納的方法可以分析，有外接電源時鐵放在電源的正極，鐵被腐蝕的最快；若放在負極腐蝕的最慢；原電池中，兩極的金屬活動性差別越大，反應(yīng)越快，但若有活動性強于鐵的金屬存在則鐵不被腐蝕（保護了鐵），所以此題的答案是：（4）、（2）、（1）、（3）、（5）。2電解規(guī)律的應(yīng)用【設(shè)問】電解規(guī)律的應(yīng)用有什么內(nèi)容？回答：主要應(yīng)用是：依據(jù)電解的基本原理分析判斷電解質(zhì)溶液?！驹O(shè)問】如何恢復(fù)電解液的濃度呢？（舉例說明）回答：電解液應(yīng)先看pH的變化，再看電極產(chǎn)物。欲使電解液恢復(fù)一般是：電解出什么物質(zhì)就應(yīng)該加入什么，如：電解飽和食鹽水在溶液中減少的是氯氣和氫氣，所以應(yīng)該加入的是氯化氫。</PGN0101.TXT/PGN>【設(shè)問】如果電解硫酸銅時，要恢復(fù)原來的濃度應(yīng)該加入什么呢？回答：因為電解硫酸銅時，生成的是銅和氧氣，所以應(yīng)該向溶液中加入氧化銅。【設(shè)問】電解在應(yīng)用中還應(yīng)該注意什么呢？回答：在分析應(yīng)用問題中還應(yīng)該注意：一要：不僅考慮陰極、陽極放電的先后順序，還應(yīng)該注意電極材料（特別是陽極）的影響；二要：熟悉用惰性電極電解各類電解質(zhì)溶液的規(guī)律?！揪毩?xí)】用石墨電極電解1mol/L的下列溶液，溶液的pH不變的是_。（1）HCl （2）NaOH（3）Na2SO4 （4）NaCl回答：鹽酸溶液電解產(chǎn)生氯氣和氫氣，溶液的pH升高。氫氧化鈉溶液電解產(chǎn)生氫氣和氧氣，溶液的pH升高。硫酸鈉溶液電解產(chǎn)生氫氣和氧氣，溶液的pH不變。氯化鈉溶液電解產(chǎn)生氫氧化鈉、氫氣和氯氣，溶液的pH升高。所以（1）、（2）、（4）溶液的pH都增大。答案：pH不變的是（3）。以上的四種溶液電解后，如何使其濃度恢復(fù)到原來的濃度呢？回答：在（1）中應(yīng)該加入氯化氫。在（2）中應(yīng)該加入一定量的水。在（3）中應(yīng)該加入一定量的水。在（4）中應(yīng)該加入一定量的氯化氫。3綜合利用實用電池與可逆電池常見的電池應(yīng)用是：干電池（Zn-Mn電池）日常生活和照明。鉛蓄電池應(yīng)用于國防、科技、交通、化學(xué)電源等。鋰電池密度小，壽命長應(yīng)用于電腦、手表、心臟起搏器、火箭、導(dǎo)彈的電源。燃燒電池污染小、能量轉(zhuǎn)化高，應(yīng)用于高科技研究。其它電池鋁電池：能量高、不污染環(huán)境應(yīng)用于照明、野營作業(yè)?；卮穑簯?yīng)用在手電、心臟起搏器、海洋照明、航標電源。今后我們還可以根據(jù)原理設(shè)計出更多更好的實用電池。三、典型習(xí)題分析【投影】例題1如圖2-17，E為沾有Na2SO4溶液的濾紙，并加入幾滴酚酞。A，B分別為Pt片，壓在濾紙兩端，R、S為電池的電極。M、N是用多微孔的Ni的電極材料，它在堿溶液中可以視為惰性電極。G為電流計，K為開關(guān)。C、D和電解池中都充滿濃KOH溶液。若在濾紙中央點上一滴紫色的KMnO4溶液，K打開，接通電源一段時間后，C、D中有氣體產(chǎn)生。（1）外電源的正、負極分別是R為_，S為_。（2）A附近溶液的現(xiàn)象是_，B附近發(fā)生的電極反應(yīng)式為_。（3）濾紙上的紫色點向哪方移動_。（4）當(dāng)C、D里的氣體產(chǎn)生到一定量時，切斷外電源并接通開關(guān)K，經(jīng)過一段時間，C、D中氣體逐漸減少，主要因為_，有關(guān)的反應(yīng)式為_。根據(jù)圖分析回答：（1）C、D產(chǎn)生氣體的體積是不相同的，由此可以判斷C端的氣體是氫氣，D端產(chǎn)生的氣體是氧氣，所以確定R為負極而S端是正極。（2）A附近的變化是變?yōu)榧t色，因為D端放氧氣，N端為陽極，而A端為陰極，吸引陽離子，陽離子放電2H+-2e=H2。因為，電解破壞了水的電離平衡，所以，此處OH-濃度增大，溶液顯紅色。而在B端發(fā)生OH-放電，其反應(yīng)為：4OH-4e=2H2O+O2。（4）氫氣和氧氣在堿的環(huán)境下發(fā)生的是電池反應(yīng)，（類似燃燒電池），消耗了氫氣和氧氣。（-）2H2+4OH-4e=4H2O（+）O2+2H2O+4e=4OH-【評價】此題是一道比較綜合的題，它考察了電化學(xué)知識的大部分內(nèi)容。此題的突破點是，示意圖中的兩種氣體的體積，由此確定電源的正、負極，使題中所有問題迎刃而解。這位同學(xué)分析得非常好，我們應(yīng)該認真的讀題，抓住題中的突破口。【投影】例題2 用石墨電極電解100mLH2SO4和CuSO4混合溶液，通電一段時間后，兩極各出現(xiàn)氣體2.24L（標準狀況），求原來溶液中CuSO4的濃度。請同學(xué)們分析后給出答案?；卮穑宏枠O產(chǎn)生的氧氣為2.24L，陰極產(chǎn)生的氫氣為2.24L。由CuSO4電解時放出的氧氣為0.05mol，計算是：2Cu2+O22/y=1/0.05 y=0.1molc（Cu2+）=0.1/0.1=（mol/L）【評價】此題的突破口是根據(jù)題意分析出兩極各產(chǎn)生的氣體為2.24L；根據(jù)得失電子守恒。同學(xué)們的分析是非常正確的?！就队啊坷}3 人工生成鋁表面的氧化鋁保護膜的方法是將表面光潔的鋁制品作為陽極放入盛18H2SO4溶液的電解槽。通電一定時間，設(shè)陽極氧氣全部與鋁反應(yīng)。思考后回答：通過的電量為1A3600s=3600C（庫侖）。由3600C/96500C/mol等于0.037mol的電子。今有表面積約1.0dm2的鋁制品，放入電解槽，通入1A的電流1h（小時），已知氧化鋁膜的密度為2.67g/cm3，則生成均勻的氧化膜的厚度是多少？請同學(xué)們分析：在從2molAl與1.5mol氧氣反應(yīng)產(chǎn)生氧化鋁可知，得失電子為6mol。根據(jù)此反應(yīng)計算出氧化鋁的物質(zhì)的量，再根據(jù)氧化鋁的密度和表面求出氧化膜的厚度。此題的答案是：24m（微米）?！驹u價】同學(xué)們分析的比較清楚，在作此題時應(yīng)該抓住時間、表面積、電量、物質(zhì)的量的相互關(guān)系，應(yīng)用數(shù)學(xué)方法得到正確的答案。請同學(xué)們通過練習(xí)鞏固復(fù)習(xí)的知識，提高解題的能力，以適合生活、生產(chǎn)、科技的需要。 精選題 一、選擇題1銀鋅電池廣泛應(yīng)用各種電子儀器的電源，它的充電和放電過程可以表示為：反應(yīng)的物質(zhì)是 AAgBZn（OH）2CAg2ODZn2應(yīng)用惰性電極插入500mLAgNO3溶液中，通電電解，當(dāng)電解溶液的pH從6變?yōu)?時（設(shè)陰極沒有H2析出，電解前后的溶液體積不變），電極上析出銀的質(zhì)量是 A27mgB54mgC108mgD216mg二、非選擇題離子組成符合下列情況的電解質(zhì)，進行電解（各離子只能使用一次）。（1）以碳棒為電極進行電解，電解質(zhì)的含量減少，水量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積相同，則該電解質(zhì)的化學(xué)式為_，電解的電極反應(yīng)_，電解的總方程式是_。（2）以鉑絲為電極進行電解，水量減少，電解質(zhì)的含量保持不變，兩極都有氣體生成，氣體體積為21，則該電解質(zhì)的化學(xué)式為_，電極反應(yīng)式為_。（3）惰性電解，電解質(zhì)的含量減少，水的含量也減少，pH下降，則電解質(zhì)的化學(xué)式為_，電解總的方程式_。4正在研究應(yīng)用鋅頂替鉛的電池，它可以減少環(huán)境污染容量又很大，其電池反應(yīng)為2Zn+O2=ZnO，其原料為鋅和電解質(zhì)溶液、空氣。請寫出：（1）電極反應(yīng)_，_。（2）估計該電解質(zhì)溶液應(yīng)該用_（強的酸或強的堿）。5定溫下，將一定量飽和Na2SO4溶液用鉑電極通電電解。當(dāng)陽極逸出amol氣體時，同時從溶液中析出mgNa2SO410H2O晶體，則原來飽和Na2SO4溶液的質(zhì)量分數(shù)是_。6某學(xué)生試圖用電解法根據(jù)電極上析出物質(zhì)的質(zhì)量來驗證阿伏加德羅常數(shù)值，其實驗方案的要點為：用直流電電解氯化銅溶液，所用儀器如圖2-18。在電流強度為IA，通電時間為ts后，精確測得某電極上析出的銅的質(zhì)量為mg。試回答：（1）連接這些儀器的正確順序為（用圖中標注儀器接線柱的英文字母表示。下同）E接_，C接_，接F_。實驗電路中的電流方向為_C_。（2）寫出B電極上發(fā)生反應(yīng)的離子方程式_。G試管中淀粉KI溶液變化的現(xiàn)象為_，相應(yīng)的離子方程式為_。（3）為精確測定電極上析出銅的質(zhì)量，所必需的實驗步驟的先后順序是_。稱量電解前電極質(zhì)量刮下電解后電極上的銅并洗凈用蒸餾水清洗電解后電極低溫烘干電極后稱量低溫烘干刮下的銅后稱量再次低溫烘干后稱量至恒重（4）已知電子電量為1.610-19C，試列出阿伏加德羅常數(shù)的計算表達式：N=_。 答 案 一、選擇題1D 2B二、非選擇題3（1）HCl 陽極：2Cl-2eCl2陰極：2H+2eH2總反應(yīng)式：2HCl H2+Cl2（2）KOH 陽極：4OH-4e2H2O+O2陰極：4H+4e2H2（3）CuSO4總反應(yīng)式：2CuSO4+2H2O 2Cu+2H2SO4+O24（1）負極：Zn2eZn2+正極：O2+4e+2H2O4OH-（2）強堿6（1）D、A、B FBACDE（2）2Cl-2e=Cl2，變藍色，2I-+Cl2=I2+2Cl-（3）