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本文题目:高三化学教案:电化学教案
【考点分析】
考纲要求
正确区别原电池、电解池、电镀池的不同,掌握原电池、电解规律的应用及有关计算的方法技巧
知识结构
原电池 电解池
实 质 将化学能转变为电能的装置 将电能转变为化学能的装置
主要类别 干电池、蓄电池、高能电池,燃料电池
举 例 电镀、精炼铜
【重难点解析】
一、原电池正负极的确定及电极反应式的写法
1.确定正负极应遵循:
(1)一般是较活泼的金属充当负极,较不活泼的金属或非金属或金属氧化物作正极。说明:正负极的确定还与所用的电解质溶液有关,如 Mg—Al —HCl溶液构成的原电池中, Mg为负极,Al为正极; 若改用溶液即Mg—Al —NaOH溶液构成的原电池中,则Mg为正极,Al为负极。
(2) 根据电子流向或电流方向确定:电子流出的一极或电流流入的一极为负极;
(3)根据内电路中自由离子的移动方向确定:在内电路中阴离子移向的电极为负极,阳离子移向的电极为正极。
(4)根据原电池反应式确定: 失电子发生氧化反应(还原剂中元素化合价升高)的一极为负极。此外还可以借助氧化反应过程发生的一些特殊现象(如电极溶解、减重,电极周边溶液或指示剂的变化等)来判断。
2.书写电极反应式应注意:
第一、活性电极:负极失去电子发生氧化反应;正极上,①电解质溶液中的阳离子与活性电极直接反应时,阳离子(或氧化性强的离子)得到电子;②电解质溶液中的阳离子与活性电极不反应时,溶解在溶液中的O2得电子,发生还原反应。
第二、两个电极得失电子总数守恒。
第三、注意电极产物是否与电解质溶液反应,若反应,一般要将电极反应和电极产物与电解质溶液发生的反应合并写。
二、电解池阴、阳极的判断
根据电极与电源两极相连的顺序判断
阴极:与直流电源的负极相连接的电解池中的电极。其反应时, 溶液中氧化能力强的阳离子首先在阴极上得到电子, 发生还原反应。
阳极:与直流电源的正极直接连接的电极。
①若是惰性电极(Pt、Au、C、Ti),在该极上,溶液中还原性强的阴离子首先失去电子被氧化;
②若是活性电极,电极材料参与反应,自身失去电子被氧化而溶入溶液中。
三、电解时电极产物的判断
1.阳极产物判断
首先看电极,如果是活性电极(金属活动顺序表Ag以前),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中的离子的失电子能力,此时根据阴离子放电顺序判断。
阴离子放电顺序:S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—
2.阴极产物的判断
直接根据阳离子得电子能力进行判断,阳离子放电顺序:
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
3.电镀条件,由于阳极不断溶解,电镀液中阳离子保持较高的浓度,故在此条件下Zn2+先于H+放电。
四、原电池、电解池、电镀池之比较
原电池 电解池 电镀池
定义 将化学能转变为电能的装置 将电能转变为化学能的装置 应用电解的原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置
形成条件 活动性不同的两电极(连接)
电解质溶液(电极插入其中并与电极自发反应)
形成闭合回路 两电极接直流电源
两电极插入电解质溶液
形成闭合回路 镀层金属接电源的正极;待镀金属接电源的负极
电镀液必须含有镀层金属的离子(电镀过程浓度不变)
电极名称 负极:氧化反应,金属失电子
正极:还原反应,溶液中的阳离子或者O2得电子 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 阳极:电极金属失电子
阴极:电镀液中镀层金属的阳离子得电子(在电镀控制的条件下,水电离产生的H+、OH—一般不放电)
电子的流向 负极导线→正极 电源负极导线→阴极
电源正极导线→阳极 同电解池
(1)同一原电池的正负极的电极反应得失电子数相等。
(2)同一电解池的阳极、阴极电极反应中得失电子数相等。
(3)串联电路中的各个电极反应得失电子数相等。上述三种情况下,在写电极反应式时得失电子数相等;在计算电解产物的量时,应按得失电子数相等计算。
五、用惰性电极电解电解质溶液时的总结
类型 电极反应特点 电解质溶液类别 实例 电解对象 电解质浓度 PH 电解质溶液复原
电解水型 阴极:
4H++4e—=2H2↑
阳极:4OH—-4e =O2↑—+2H2O 强碱 NaOH 水 增大 增大 加水
含氧酸 H2SO4 水 增大 减小 加水
活泼金属的含氧酸盐 Na2SO4 水 增大 不变 加水
分解电解质型 电解质电离出的阴阳离子分别在两极放电 无氧酸(除 HF外)、 HCl 电解质 减小 增大 加氯化氢
不活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外) CuCl2 电解质 减小 减小 加氯化铜
放氢生碱型 阴:水放H2生碱
阳:电解质阴离子放电 活泼金属的无氧酸盐(氟化物除外) NaCl 电解质和水 生成新电解质 增大 加氯化氢
放氧生酸型 阴:电解质阳离子放电
阳:水放O2生酸 不活泼金属的含氧酸盐 CuSO4 电解质和水 生成新电解质 减小 加氧化铜
六、书写燃料电池电极反应式必须遵循的原则:
(1)电池的负极一定是可燃性气体(如H2、CO、CH4)在失电子时,发生氧化反应,电池的正极一定是助燃性气体(如O2),在得电子时,发生还原反应。
(2)电极材料一般不发生化学反应,只起传导电子的作用。
(3)电极反应式作为一种特殊的电子反应方程式,也必须遵循原子守恒、电荷守恒的规律。
(4)写电极反应式时,一定要注意电解质是什么,其中的离子要和电极反应式中出现的离子相对应。
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