原电池与电解池教学内容
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电解池与原电池的教学探究电解池和原电池是电化学基础知识,是中学化学的教学难点,如果说没有科学合理的教学方法,学生很难理解和掌握这部分知识,更难以灵活运用。
要使学生全面掌握原电池及电解池的知识,必须渗透原电池及电解池的异同,掌握二者的电极反应。
现就以下几方面对原电池的教学方法进行探讨。
一. 在教学中渗透原电池及电解池回路的构成原电池是能将化学能直接转变为电能的电化学装置,也叫自发电池。
在讲原电池的回路之前,应该先给学生讲清楚概念,使学生能够较清楚地理解回路的构成原理。
原电池的回路是由两个电极和电解质溶液及导线组成的闭合回路,在原电池内部是离子导电,同时阳极板上发生氧化反应,阴极板上发生还原反应,原电池中的氧化还原反应是自发的,因此原电池中化学反应的结果是在外线路中产生电流,即原电池本身是一种电源,原电池正极上,因氧化反应而有电子的积累,故电位较小是负极,即电流从负极流出经过外线路流入正极,整个原电池的回路就这样构成,同样在讲电解池的同时,要给学生讲明电解池的概念,电解池是将电能转化为化学能的电化学体系,电解池回路与原电池回路相似,也是由两个电极和电解质溶液及电源组成的闭合回路,在外线路中,电流从电源的正极经电解池流向电源的负极,这样从外电源的负极流出的电子到了电解池的负极,经过还原反应,将负电荷传递给正极 ,极板上积累的电子经过导线流入电源的正极,这样就构成了电解池的回路,此时给学生讲清楚电化学中阳极的规定,把发生氧化反应即失电子的电极叫阳极,把发生还原反应的电极叫阴极,学生只要能熟练掌握原电池及电解池的概念,并能理解二者回路的构成原理,就对电化学基础知识有了进一步的认识,也为今后电化学知识的学习打下了坚实的基础。
二. 比较原电池和电解池的异同学生了解了原电池和电解池的回路,如果同时再对原电池和电解池的异同进行比较,就会使学生在理论上得到升华,理解的深度和广度得到扩展,对各种问题的运用也将得心应手,本人在教学中常常从二者的概念,电极反应,能量转化几方面进行对比。
原电池与电解池【知识精讲】一.原电池电极构成:负极: 较活泼金属(电子流出的极);正极: 较不活泼的金属(或能导电的非金属)(电子流入的极)电极反应:负极: 氧化反应, 一般是金属失电子;正极: 还原反应,溶液中的阳离子得电子或者氧气得电子(吸氧腐蚀)溶液中带电粒子移动:阳离子向正极移动;阴离子向负极移动电解池电极构成:阳极:与电源正极相连的极;阴极:与电源负极相连的极电极反应: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溶液中带电粒子移动:阳离子向阴极移动;阴离子向阳极移动电池的两极是正、负极, 电解的两极则是阴、阳极。
实际上,负极和阳极是起氧化反应的电极; 正极和阴极则是起还原反应的电极。
二. 原电池、电解池、电镀池判定规律若无外接电源,可能是原电池,然后依据原电池的形成条件分析判定,主要思路是“三看”。
先看电极:两极为导体且活泼性不同。
再看溶液:两极插入电解质溶液中。
后看回路:形成闭合回路或两极接触。
若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则可能是电解池或电镀池。
当阳极金属与电解质溶液中的金属阳离子相同则为电镀池,其余情况为电解池。
酸、碱、盐溶液电解规律(惰性电极)(1)分解水型:含氧酸、强碱、活泼金属的含氧酸盐(如NaOH、H2SO4、K2SO4等)的电解。
阴极:4H++4e-=2H2↑阳极:4OH--4e-=O2↑+2H2O 总反应:2H2O =电解=2H2↑+O2↑阴极产物:H2;阳极产物:O2。
电解质溶液复原加入物质:H2O。
pH变化情况:原来酸性的溶液pH变小,原来碱性的溶液pH变大,强酸(含氧酸)强碱的正盐溶液pH不变。
(2)分解电解质型:无氧酸(除HF外)、不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外)的电解,如HCl、CuCl2等。
阴极:Cu2+ + 2e-=Cu 阳极:2Cl—-2e-=Cl2↑总反应:CuCl2=电解=Cu+Cl2↑阴极产物:酸为H2,盐为金属;阳极产物:卤素等非金属单质。
高中化学原电池和电解池全面总结超全版原电池和电解池1.原电池和电解池的比较:装置原电池电解池实例原理使氧化还原反应中电子作定向移动,从而形成电流。
这种把化学能转变为电能的装置叫做原电池。
使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解。
这种把电能转变为化学能的装置叫做电解池。
形成条件①电极:两种不同的导体相连;②电解质溶液:能与电极反应。
①电源;②电极(惰性或非惰性);③电解质(水溶液或熔化态)。
反应类型自发的氧化还原反应非自发的氧化还原反应电极名称由电极本身性质决定:正极:材料性质较不活泼的电极;负极:材料性质较活泼的电极。
由外电源决定:阳极:连电源的正极;阴极:连电源的负极;电极反应负极:Zn-2e-=Zn2+ (氧化反应)正极:2H++2e-=H2↑(还原反应)阴极:Cu2+ +2e- = Cu (还原反应)阳极:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)电子流向负极→正极电源负极→阴极;阳极→电源正极电流方向正极→负极电源正极→阳极;阴极→电源负极能量转化化学能→电能电能→化学能应用①抗金属的电化腐蚀;②实用电池。
①电解食盐水(氯碱工业);②电镀(镀铜);③电冶(冶炼Na、Mg、Al);④精炼(精铜)。
2.化学腐蚀和电化腐蚀的区别化学腐蚀电化腐蚀一般条件金属直接和强氧化剂接触不纯金属,表面潮湿反应过程氧化还原反应,不形成原电池。
因原电池反应而腐蚀有无电流无电流产生有电流产生反应速率电化腐蚀>化学腐蚀结果使金属腐蚀使较活泼的金属腐蚀3.吸氧腐蚀和析氢腐蚀的区别电化腐蚀类型吸氧腐蚀析氢腐蚀条件水膜酸性很弱或呈中性水膜酸性较强正极反应O2 + 4e- + 2H2O == 4OH-2H+ + 2e-==H2↑负极反应Fe -2e-==Fe2+Fe -2e-==Fe2+4.电解、电离和电镀的区别5.电镀铜、精炼铜比较6.电解方程式的实例(用惰性电极电解):考点解说1.电化腐蚀:发生原电池反应,有电流产生 (1)吸氧腐蚀负极:Fe -2e -==Fe 2+正极:O 2+4e -+2H 2O==4OH -总式:2Fe+O2+2H2O==2Fe(OH)24Fe(OH)2+O2+2H2O==4Fe(OH)3 2Fe(OH)3==Fe2O3+3H2O(2)析氢腐蚀: CO 2+H2O H2CO3H++HCO3-负极:Fe -2e-==Fe2+正极:2H+ + 2e-==H2↑总式:Fe + 2CO2 + 2H2O = Fe(HCO3)2 + H2↑Fe(HCO3)2水解、空气氧化、风吹日晒得Fe2O3。
原电池及电解池原电池的构成条件1、活泼性不同的两电极2、电解质溶液3、形成闭合回路(导线连接或直接接触且电极插入电解质溶液4、自发的氧化还原反应(本质条件)原电池的工作原理:正极反应:得到电子(还原反应)负极反应:失去电子(氧化反应)总反应:正极反应+负极反应如何书写复杂反应的电极反应式?较繁电极反应式=总反应式-简单电极反应式燃料电池正极反应式的书写因为燃料电池正极反应物一律是氧气,正极都是氧化剂氧气得到电子的还原反应,所以可先写出正极反应式,正极反应的本质都是O2得电子生成O2-离子,故正极反应式的基础都是O2+4e-=2O2-。
正极产生O2-离子的存在形式与燃料电池的电解质的状态和电解质溶液的酸碱性有着密切的关系。
这是非常重要的一步。
现将与电解质有关的五种情况归纳如下。
⑴电解质为酸性电解质溶液(如稀硫酸)在酸性环境中,O2-离子不能单独存在,可供O2-离子结合的微粒有H+离子和H2O,O2-离子优先结合H+离子生成H2O。
这样,在酸性电解质溶液中,正极反应式为O2+4H++4e-=2H2O。
⑵电解质为中性或碱性电解质溶液(如氯化钠溶液或氢氧化钠溶液)在中性或碱性环境中,O2-离子也不能单独存在,O2-离子只能结合H2O生成OH-离子,故在中性或碱性电解质溶液中,正极反应式为O2+2H2O +4e-=4OH-。
⑶电解质为熔融的碳酸盐(如LiCO3和Na2CO3熔融盐混和物)在熔融的碳酸盐环境中,O2-离子也不能单独存在,O2-离子可结合CO2生成CO32-离子,则其正极反应式为O2+2CO2 +4e-=2CO32-。
⑷电解质为固体电解质(如固体氧化锆—氧化钇)该固体电解质在高温下可允许O2-离子在其间通过,故其正极反应式应为O2+4e-=2O2-。
综上所述,燃料电池正极反应式本质都是O2+4e-=2O2-,在不同电解质环境中,其正极反应式的书写形式有所不同。
因此在书写正极反应式时,要特别注意所给电解质的状态和电解质溶液的酸碱性。