高中化学第四章电化学基础重难点三电极反应和电池反应方程式含解析新人教版选修4

第二节化学电源1．碱性锌锰电池的负极是Zn，正极是MnO2，电解质溶液是KOH。

2．铅蓄电池是最常见的二次电池，正极是PbO2，负极是Pb,电解质溶液是H2SO4溶液. 3．氢氧燃料电池两类型：(1)酸性电解质时：负极反应式:2H2－4e－===4H＋；正极反应式：O2＋4H＋＋4e－===2H2O。

(2）碱性电解质时:负极反应式:2H2＋4OH－－4e－===4H2O；正极反应式:2H2O＋O2＋4e－===4OH－。

化学电池1．概念将化学能变成电能的装置。

2．分类3．电池优劣的判断标准(1)单位质量或单位体积所输出的电能的大小(比能量），或者输出的功率的大小(比功率)。

（2）电池储存时间长短.［师生互动·解疑难］（1)化学电池能量转化率高，供能稳定可靠。

（2)可制成各种形状和大小，不同容量和电压的电池及电池组，使用方便。

（3）电池中的镍、镉、锰、铅等金属离子会对土壤、水源造成污染，应集中回收处理。

1．下列说法中，不．正确的是（）A．化学电池是将化学能转变成电能的装置B．化学电池的种类包括一次电池、二次电池和燃料电池等C．化学电池供能稳定可靠,可以制成各种形状和大小，使用方便,易于维护D．废旧电池可以随意丢弃解析:本题考查的是有关化学电池的概念、分类及性能等方面的知识。

废旧电池中含有重金属和酸、碱等有害物质，随意丢弃，对生态环境和人体健康危害很大，所以废旧电池应回收处理。

答案:D一次电池—-碱性锌锰电池1．构造2．组成正极材料:MnO2；负极材料：Zn；电解质：KOH.3．工作原理负极：Zn－2e－＋2OH－===Zn（OH)2；正极：2MnO2＋2H2O＋2e－===2MnOOH＋2OH－；总反应:Zn＋2MnO2＋2H2O===2MnOOH＋Zn（OH）2.[师生互动·解疑难]（1)碱性锌锰干电池克服了普通锌锰干电池的缺点，单位质量所输出的电能多且储存时间长，适用于大电流和连续放电。

电解质和水同时被电解型
A 、放氢生碱型：活泼金属的无氧酸盐（如NaCl 、MgBr2)溶液的电解
B 、放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐（如CuSO4、AgNO3）溶液的电解
相互关系：往往同时发生，电化腐蚀要比化
第三单元 金属的腐蚀与防护
1、金属防护的几种重要方法
①改变金属内部的组织结构，制成合金。

②在金属表面覆盖保护层。

如油漆、油脂等，电镀Zn,Cr 等易氧化形成致密的氧化物薄膜作
保护层。

原理：隔绝金属与外界空气、电解质溶液的接触。

③电化学保护法，即将金属作为原电池的正极或电解池的阴极而受到保护。

2、牺牲阳极的阴极保护法：
原理 ：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。

3、外加电源的阴极保护法：
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、海水及水中金属设备的腐蚀。

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。

（人教版选修4）第四章《电化学基础》教学设计归纳与整理（二）课题：第四章归纳与整理（二）课时1授课年级高二人教版选修4第四章《电化学基础》内容是高中化学重要的基本理论之一。

【核心知识一】原电池正、负极的判断方法【关键突破1】（1）原电池基本模型：【投影】【关键突破2】（2）原电池中电子由负极经导线（外电路）流向正极，溶液中阳离子在电解质溶液（内电路）中向正极移动，阴离子在电解质溶液（内电路）中向负极移动.【关键突破3】（3）原电池中电极的判断角度如下所示：【投影】【关键突破4】（4）活泼电极不一定作负极。

常见有下面两种情况会出现“异常”原电池：【交流1】①铝铜浓硝酸电池：初期，活泼金属铝作负极被氧化，由于铝表面很快形成致密氧化物薄膜阻止反应继续进行，使铝钝化，钝化铝作正极，铜被浓硝酸氧化，作负极，电极反应：【板书】铜：Cu－2e－===Cu2＋；【板书】钝化铝：2NO－3＋2e－＋4H＋===2NO2↑＋2H2O。

【交流2】②镁铝烧碱溶液电池：镁不溶于烧碱，铝单质可溶于烧碱，铝作负极，镁作正极，电极反应：【板书】铝：2Al－6e－＋8OH－===2AlO－2＋4H2O；【板书】镁：6H2O＋6e－===3H2↑＋6OH－。

【典例】如图是某同学设计的原电池装置,下列叙述中正确的是()A．电极Ⅰ上发生还原反应,作原电池的负极B．电极Ⅱ的电极反应为Cu2++2e-===CuC．盐桥中装有含氯化钾饱和溶液的琼胶,其作用是传递电子D．该原电池中电子的运动方向：电极Ⅱ→导线→电极Ⅰ【答案】D【解析】氯化铁溶液和铜反应生成氯化亚铁和氯化铜，此反应中铁离子被还原，铜被氧化，该反应为氧化还原反应，可以设计成原电池，原电池的负极发生氧化，正极发生还原。

A．电极Ⅰ铂电极上铁离子得电子发生还原反应，所以铂电极作正极，故A错误；B．电极Ⅱ铜电极上铜失电子发生氧化反应，电极反应式为：Cu-2e-===Cu2+，故B错误；C．盐桥的作用是平衡正负极两池的电荷，盐桥中离子的定向移动形成电流，电子不能通过电解质溶液，故C错误；D．电极Ⅱ是负极，电极Ⅰ是正极，所以该原电池中电子的运动方向：电极Ⅱ→导线→电极Ⅰ，故D正确；故答案选D。

2 2 第四章 电化学基础知识归纳一．原电池：化学能转化为电能的装置叫做原电池组成条件：①两个活泼性不同的电极 ②电解质溶液 ③电极用导线相连并插入电解液构成闭合回路 电子流向：外电路：负极——导线——正极内电路：盐桥中阴离子移向负极的电解质溶液，盐桥中阳离子移向正极的电解质溶液。

电极反应：以锌铜原电池为例：负极：氧化反应：Zn －2e -＝Zn 2＋ （较活泼金属） 正极：还原反应：2H ＋＋2e -＝H ↑ （较不活泼金属） 总反应式：Zn+2H +=Zn 2++H ↑ 正、负极的判断：（1）从电极材料：一般较活泼金属为负极；或金属为负极，非金属为正极。

（2）从电子的流动方向 负极流入正极 （3）从电流方向 正极流入负极（4）根据电解质溶液内离子的移动方向 阳离子流向正极，阴离子流向负极 （5）根据实验现象①溶解的一极为负极 ②增重或有气泡一极为正极二．化学电池 1、电池的分类：化学电池、太阳能电池、原子能电池2、化学电池：借助于化学能直接转变为电能的装置3、化学电池的分类：一次电池、二次电池、燃料电池 常见一次电池：碱性锌锰电池、锌银电池、锂电池等二次电池：放电后可以再充电使活性物质获得再生，可以多次重复使用，又叫充电电池或蓄电池。

以氢氧燃料电池为例，铂为正、负极，介质分为酸性、碱性和中性。

1.当电解质溶液呈酸性时： 2.当电解质溶液呈碱性时：负极：2H －4e =4H-+2 正极：Ｏ ＋4 e ＋4H =2H O-+2 2 负极：2H ＋4OH -－4e -＝4H O 正极：Ｏ ＋2H O ＋4 e -＝4OH -2 2 2 2 另一种燃料电池是用金属铂片插入 KOH 溶液作电极，又在两极上分别通甲烷燃料和氧气氧化剂。

电极反应式为：负极：CH ＋10OH －－8e -＝CO 2- ＋7H O ； 正极：4H O ＋2O ＋8e -＝8OH -。

4 3 2 2 2 电池总反应式为：CH 4＋2O 2＋2KOH ＝K 2CO 3＋3H 2O 阳氧目前已开发出新型蓄电池：银锌电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池、聚合物锂离子电池 燃料电池：是使燃料与氧化剂反应直接产生电流的一种原电池 电极反应：一般燃料电池发生的电化学反应的最终产物与燃烧产物相同，可根据燃烧反应写出总的电 池反应，但不注明反应的条件。

重难点三电极反应和电池反应方程式电极反应方程式的书写步骤：1．首先判断原电池的正负极如果电池的正负极判断失误，则电极反应必然写错．一般来说，较活泼的金属失去电子，为原电池的负极，但不是绝对的．如镁片和铝片插入氢氧化钠溶液中组成的原电池虽然镁比铝活泼，但由于铝和氢氧化钠溶液反应失去电子被氧化，因而铝是负极，此时的电极反应为：负极：2Al-6e-═2Al3+正极：6H2O+6e-═6OH-+3H2↑ 或 2Al3++2H2O+6e-+2OH-═2AlO2-+3H2↑再如，将铜片和铝片同时插入浓硝酸中组成原电池时，由于铝在浓硝酸中发生了钝化，铜却失去电子是原电池的负极被氧化，此时的电极反应为：负极：Cu-2e-═Cu2+正极：2NO3-+4H++2e-═2NO2↑+2H2O2．要注意电解质溶液的酸碱性在正负极上发生的电极反应不是孤立的，它往往与电解质溶液紧密联系．如氢-氧燃料电池就分酸式和碱式两种，在酸性溶液中的电极反应：负极：2H2-4e-═4H +正极：O2+4H++4e-═2H2O如果是在碱性溶液中，则不可能有H+出现，同样在酸性溶液中，也不能出现OH-．由于CH4、CH3OH等燃料电池在碱性溶液中，碳元素是以CO32-离子形式存在的，故不是放出CO2．3．还要注意电子转移的数目在同一个原电池中，负极失去电子的总数一定等于正极得到电子的总数，所以在书写电极反应式时，要注意电荷守恒．这样可避免在有关计算时产生错误或误差，也可避免由电极反应式写总反应方程式或由总方程式改写电极反应式时所带来的失误4．抓住总的反应方程式从理论上讲，任何一个自发的氧化还原反应均可设计成原电池．而两个电极相加即得总的反应方程式．所以对于一个陌生的原电池，只要知道总的反应方程式和其中的一个电极反应式，就可写出另一个电极反应式【重难点点睛】原电池正、负极电极反应式的书写技巧：（1）先确定原电池的正负极上的反应物质，并标出相同电子数目的得失；（2）注意负极反应生成的阳离子与电解质溶液中的阴离子是否共存．若不共存，则该电解质溶液中的阴离子应写入负极反应式；若正极上的反应物质是O2，且电解质溶液为中性或碱性，则H2O必须写入正极反应式中，且O2生成OH-；若电解质溶液为酸性，则H+必须写入正极反应式中，且O2生成H2O；若在熔融盐电解质中反应，则O2可能得电子变成O2-；（3）正负电极反应式相加得到电池反应的总方程式，若能写出已知电池反应的总方程式，可以减去较易写出的电极反应式，从而得到比较难写的电极反应式。

4.3电解原理CuCl 2溶液中两根碳棒，分别跟直流电源的正极和负极相连接，接通一段时间后，观察两极上的现象并用湿润的KI-淀粉试纸检验所生成的气体。

【质疑】1.通电前溶液中存在哪些离子？这些离子是如何运动的？【分析】接通直流电后，原来的离子运动发生了这样的变化？有关离子在两极发生了什么样的反应？【观看】动画实验【提问】两极产物是什现，与电源负极相连的一端的碳棒上有红色固体物质析出，与电源正极相连的一端碳棒上有使湿润的淀粉-KI试纸变蓝的气体生成。

分析整理作出判断，红色物质为铜，黄绿色的气体为氯气。

回答：通电前溶液力及口头表达能力。

调动学生思维，分层次思考，有利于激发学习兴趣。

分析方法在教学中潜移默化的渗透。

实现感性认识到理性认识的过程。

么？【讲解】电解CuC12溶液的原理可表示为：阳极：2C1- -2e- == C12↑（氧化反应）阴极：Cu2+ + 2e- == Cu （还原反应）总反应：CuC12 Cu + C12↑【概括】通俗记法，利用谐音。

阳（极）--氧（化反应）【思考与交流】1、如何判断电解池的阴阳极？2、在CuCI2溶液中有自由移动的Cu2+、CI-、H+、OH-，为什么只有Cu2+、CI-得失电子，而H+、却不能在两极上得失电子呢？二、离子放电顺序【讲解】阳离子得到电子或阴离子失去电子的过中Cu2+、CI-、H+、OH-自由移动讨论分析，回答：通电后带正电的Cu2+、H+向阴极移动；带负电的CI-、OH-向阳极移动。

Cu2+在阴极得电子变成了单质Cu,CI-在阳极失电子变成了CI2。

回答阳极产物—氯气（CI2）阴极产物—铜（Cu）加深记忆，培养兴趣。

调动学生处于积极思考状态，培养思维能力。

培养阅读能力及自学能力、分析问题的能力。

创设问题情境激发学生求知欲望，培养自学能力。

［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。

［板书］1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气［投影］实验装置及原理按上图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒做阳极，一根铁棒做阴极。

第四章电化学基础一、原电池课标要求1、掌握原电池的工作原理2、熟练书写电极反应式和电池反应方程式要点精讲1、原电池的工作原理（1）原电池概念：化学能转化为电能的装置，叫做原电池。

若化学反应的过程中有电子转移，我们就可以把这个过程中的电子转移设计成定向的移动，即形成电流。

只有氧化还原反应中的能量变化才能被转化成电能；非氧化还原反应的能量变化不能设计成电池的形式被人类利用，但可以以光能、热能等其他形式的能量被人类应用。

（2）原电池装置的构成①有两种活动性不同的金属（或一种是非金属导体）作电极。

②电极材料均插入电解质溶液中。

③两极相连形成闭合电路。

（3）原电池的工作原理原电池是将一个能自发进行的氧化还原反应的氧化反应和还原反应分别在原电池的负极和正极上发生，从而在外电路中产生电流。

负极发生氧化反应，正极发生还原反应，简易记法：负失氧，正得还。

2、原电池原理的应用（1）依据原电池原理比较金属活动性强弱①电子由负极流向正极，由活泼金属流向不活泼金属，而电流方向是由正极流向负极，二者是相反的。

②在原电池中，活泼金属作负极，发生氧化反应；不活泼金属作正极，发生还原反应。

③原电池的正极通常有气体生成，或质量增加；负极通常不断溶解，质量减少。

（2）原电池中离子移动的方向①构成原电池后，原电池溶液中的阳离子向原电池的正极移动，溶液中的阴离子向原电池的负极移动；②原电池的外电路电子从负极流向正极，电流从正极流向负极。

注：外电路：电子由负极流向正极，电流由正极流向负极；内电路：阳离子移向正极，阴离子移向负极。

3、原电池正、负极的判断方法：（1）由组成原电池的两极材料判断一般是活泼的金属为负极，活泼性较弱的金属或能导电的非金属为正极。

（2）根据电流方向或电子流动方向判断。

电流由正极流向负极；电子由负极流向正极。

（3）根据原电池里电解质溶液内离子的流动方向判断在原电池的电解质溶液内，阳离子移向正极，阴离子移向负极。

（4）根据原电池两极发生的变化来判断原电池的负极失电子发生氧化反应，其正极得电子发生还原反应。

电化学基础知识归纳（含部分扩展内容）（珍藏版）特点：电池总反应一般为自发的氧化还原反应，且为放热反应（△H<0）；原电池可将化学能转化为电能电极负极：一般相对活泼的金属溶解（还原剂失电子，发生氧化反应）正极：电极本身不参加反应，一般是电解质中的离子得电子（也可能是氧气等氧化剂），发生还原反应原电池原理电子流向：负极经导线到正极电流方向：外电路中，正极到负极;内电路中，负极到正极电解质中离子走向：阴离子移向负极，阳离子移向正极原电池原理的应用：制成化学电源（实用原电池）;金属防腐（被保护金属作正极）;提高化学反应速率；判断金属活性强弱一次电池负极：还原剂失电子生成氧化产物（失电子的氧化反应）正极：氧化剂得电子生成还原产物（得电子的还原反应）放电：与一次电池相同二次电池规则：正极接外接电源正极，作阳极;负极接外接电源负极，作阴极（正接正，负接负）充电阳极：原来的正极反应式反向书写（失电子的氧化反应）原电池阴极：原来的负极反应式反向书写（得电子的还原反应）化学电源电极本身不参与反应（一般用多孔电极吸附反应物），总反应相当于燃烧反应负极：可燃物（如氢气、甲烷、甲醇等）失电子被氧化（注意电解质的酸碱性）电极反应正极：O2得电子被还原，具体按电解质不同通常可分为4种燃料电池碱性介质：O2 + 4+ 2H2O 4酸性介质：O2 + 4+ 4 2H2O电解质不同时氧气参与的正极反应固体或熔融氧化物（传导氧离子）：O2+ 4 2O2-质子交换膜（传导氢离子）：O2 + 4+ 4 2H2O特殊原电池: 镁、铝、氢氧化钠，铝作负极 ;铜、铝、浓硝酸，铜作负极 ; 铜、铁、浓硝酸，铜作负极，等特点：电解总反应一般为不能自发的氧化还原反应；可将电能转化为化学能活性电极：阳极溶解（优先），金属生成金属阳离子阳极惰性电极一般为阴离子放电，失电子被氧化，发生氧化反应（接电源正极）（石墨、铂等）常用放电顺序是：>>高价态含氧酸根（还原性顺序），发生氧化反应，相应产生氯气、氧气电解原理电极反应阴极电极本身一般不参加反应，阳离子放电，得电子被还原，发生还原反应（接电源负极）常用放电顺序是：>2+>>活泼金属阳离子（氧化性顺序），相应产生银、铜、氢气电流方向：正极到阳极再到阴极最后到负极电子流向：负极到阴极，阳极到正极(电解质溶液中无电子流动，是阴阳离子在定向移动）离子流向：阴离子移向阳极（阴离子放电），阳离子移向阴极（阳离子放电）常见电极反应式阳极： 2- 22↑ , 4- 4 O2↑+ 2H2O或2H24 O2↑+4（来自水时适用）电解池阴极：+ , 2+ + 2 , 2 + 2 H2↑或2H222↑+2（来自水时适用）电解水型：强碱、含氧强酸、活泼金属的含氧酸盐，如：、、 H24、3、24溶液等电解溶质型：无氧酸、不活泼金属的含氧酸盐，如：、2溶液等常见电解类型电解溶质+水（放氢生碱型）：活泼金属的无氧酸盐，如：、、2溶液等电解溶质+水（放氧生酸盐）：不活泼金属的含氧酸盐，如：4、3溶液等氯碱工业的基础：电解饱和食盐水制取氯气、氢气和氢氧化钠铜的电解精炼：粗铜作阳极，纯铜作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液电解原理的应用电镀（铜）：纯铜作阳极，待镀件作阴极，硫酸铜溶液作电解质溶液（电镀液）冶炼金属，如钠（电解熔融氯化钠）、镁（电解熔融氯化镁）、铝（电解熔融氧化铝）金属的电化学防腐（外接电源的阴极保护法）金属的腐蚀：分为化学腐蚀和电化学腐蚀，其中，后者是主要方式，且速率更大（因为电化学腐蚀时形成了大量微小原电池），电化学腐蚀包括吸氧腐蚀（中性、碱性环境等）以及析氢腐蚀（酸性较强时），吸氧腐蚀是主要形式，钢铁可以最终均形成红棕色的铁锈（2O3·2O）。

第四章电化学基础§4.1 原电池一、探究目标体验化学能与电能相互转化的探究过程二、探究重点初步认识原电池概念、原理、组成及应用。

三、探究难点通过对原电池实验的研究，引导学生从电子转移角度理解化学能向电能转化的本质，以及这种转化的综合利用价值。

四、教学过程【引入】电能是现代社会中应用最广泛，使用最方便、污染最小的一种二次能源，又称电力。

例如，日常生活中使用的手提电脑、手机、相机、摄像机这一切都依赖于电池的应用。

那么，电池是怎样把化学能转变为电能的呢？我们这节课来一起复习一下有关原电池的相关内容。

【板书】§ 4.1原电池一、原电池实验探究讲：铜片、锌片、硫酸都是同学们很熟悉的物质，利用这三种物质我们再现了1799 年意大利物理学家 ---- 伏打留给我们的历史闪光点！【实验探究】( 铜锌原电池) ×Cu Zn 实验步骤现象1、锌片插入稀硫酸2、铜片插入稀硫酸3、锌片和铜片上端连接在一起插入稀硫酸【问题探究】1、锌片和铜片分别插入稀硫酸中有什么现象发生？2、锌片和铜片用导线连接后插入稀硫酸中，现象又怎样？为什么？3、锌片的质量有无变化？溶液中c (H + ) 如何变化？4、锌片和铜片上变化的反应式怎样书写？5、电子流动的方向如何？讲：我们发现检流计指针偏转，说明产生了电流，这样的装置架起了化学能转化为电能的桥梁，这就是生活中提供电能的所有电池的开山鼻祖----原电池。

【板书】（ 1）原电池概念：学能转化为电能的装置叫做原电池。

问：在原电池装置中只能发生怎样的化学变化？学生：Zn+2H+2+2↑=Zn +H讲：为什么会产生电流呢？答：其实锌和稀硫酸反应是氧化还原反应，有电子的转移，但氧化剂和还原剂热运动相遇发生有效碰撞电子转移时，由于分子热运动无一定的方向，因此电子转移不会形成电流，而通常以热能的形式表现出来，激烈的时候还伴随有光、声等其他的形式的能量。

显然从理论上讲，一个能自发进行的氧化还原反应，若能设法使氧化与还原分开进行，让电子的不规则转移变成定向移动，便能形成电流。