第三单元 金属的腐蚀与防护教学设计(第一课时)

高三电化学复习教学设计

【考纲要求】

（1）理解原电池和电解池的工作原理并正确书写电极反应和总反应方程式 Ⅱ

（2）了解原电池和电解池在实际中的应用 Ⅰ

（3）能解释金属发生电化学腐蚀的原因 Ⅱ

（4）了解金属腐蚀的危害和金属的防止措施 Ⅰ

第一课时

原电池原理

【自学指导】阅读本专题知识体系：

化学能转化为电能

利用自发的氧化还原反应

构成条件

工作原理

应用实例

构成条件

工作原理

应用实例

化学电源

电化学腐

蚀与防护

加快速率

氯碱工业

电镀

铜的精炼

电冶金

金属防护

原电池

电化学一次电池

二次电池

解释腐蚀

金属防护

【思考与交流1】

《问题1》你还记得铜-锌原电池的工作原理吗？请在下图中标明：

①电池的正、负极；

②用粒子符号和箭头表示出电荷的传递过程。

③写出电极反应式和电池总反应方程式；注明各级反应类型，写出实验现象

【知识梳理】

1、原电池是________________的装置。原电池反应的本质是_________反应。

2、如右图所示，组成的单液铜-锌原电池：

（1）当电解质溶液为稀H2SO4时：

Cu ×

Zn电极是___极，其电极反应为_______________，______反应；现象

Cu电极是___极，其电极反应为______________, _______反应。现象

总反应方程式为_____________________________。

电子由__极到_ _极，溶液中的SO42-移向_______填“Cu电极”或“Zn电极）

（2）当电解质溶液为CuSO4溶液时：

Zn电极是___极，其电极反应为_______________，______反应；现象

Cu电极是___极，其电极反应为______________, _______反应。现象

总反应方程式为________________________。溶液中的SO42-移向_____填“Cu电极”或“Zn电极）

若转移导线上0.5mol电子时，Zn、Cu电极质量会如何变化? 3、如右图所示，组成的双液铜-锌原电池：

Zn电极是____极，其电极反应为_____________________，

Cu电极是____极，其电极反应为_____________________, 总反应方程式为_____________________________。

电子由__极到__极，盐桥中K+移向_____（填“CuSO4”或“ZnSO4”）溶液

【典例引导】1．某同学设计如下图所示原电池（盐桥中装有含琼胶的KCl饱和溶液）。

该电池工作时，下列说法正确的是

电能转化为化学能

电解池

实现非自发的氧化还原反应

Zn

A．盐桥中的K+

移向AgNO3溶液B．负极反应为：Ag –e— =Ag+

C．该装置可将电能转化为化学能

D．在外电路中，电子由银电极流向铜电极

2、将镁条、铝条同时插入一定浓度的NaOH溶液中，用导线和电流表连接成原电池，装置如图所示。此电池工作时，下列说法正确的是：

A.Mg比Al活泼，Mg失去电子变成Mg2+B.铝条表面虽有氧化膜，但可不必除去。

C．该电池的内外电路中，电流均是由电子定向移动形成的。

D．Al是电池负极，开始工作时溶液中立即有白色沉淀产生。

【整理与归纳】原电池原理的思考模型

(1)原电池的构成条件； (2)电极的判定方法

（3）粒子移动方向： (4)电极反应式的书写；

电子：外电路 离子：溶液中 （电性相吸）

(5)隐形原电池： 实验室制氢气、充电电池、金属的电化学(吸氧)腐蚀等。

【思考与交流2】能量之间可以相互转化：电解食盐水制备Cl2是将电能转化为化学能，而原电池可将化学能转化为电能。设计两种类型的原电池，探究其能量转化效率。

限选材料：ZnSO4(aq)，FeSO4(aq)，CuSO4(aq)；铜片，铁片，锌片和导线。

(1)完成原电池装置图，并作相应标注（要求：在同一烧杯中，电极与溶液含相同金属元素）

(2)以铜片为电极之一，CuSO4(aq)为电解质溶液，只在一个烧杯中组装原电池乙，工作一段时间后，可观察到负极 。

甲乙两种原电池中可更有效地将化学能转化为电能的是

，原因是

。

【小结】设计（或解答）原电池（问题）的思维模型：

①明确氧化还原总反应； 负极-升-失-氧化-还原剂

②分析化合价及得失电子情况 正极-降-得-还原-氧化剂 ③确定正、负极材料和电解质溶液；根据电池反应方程式，写出电极反应式，

④画出此原电池的装置简图（判断正、负极及粒子移动方向或各种变化）。

【随堂检测】1铁及铁的化合物应用广泛，如FeCl3可用作催化剂、印刷电路铜板腐蚀剂和外伤止血剂等。①写出FeCl3溶液腐蚀印刷电路铜板的离子方程式

②若将①中反应设计成原电池，画出原电池装置图（单液、双液），标出正、负极，并写电极反应式。

2.Mg-AgCl电池是一种能被海水激活的一次性贮备电池，电池反应方程式为：

2AgCl+ Mg = Mg2++ 2Ag +2Cl-。有关该电池的说法正确的是

A．Mg为电池正极

B．负极反应为AgCl+e-=Ag+Cl-

C．不能被KCl 溶液激活

D．可用于海上应急照明供电

第二课时 原电池原理的应用 ---化学电源

【学习目标】

1、知识：了解一次电池、二次电池、燃料电池的工作原理。

2、能力：能够根据其工作原理（氧化还原反应）及电池总反应式判断电池正、负极，电极反应式

3、方法：结合图示分析原电池的有关问题。

【学习重点】电子、电流、阴阳离子流向，电池反应过程中，电解质溶液的变化。

【学习难点】周围环境参与电极反应的书写和正误判断

【课前自测】下列说法或实验现象的描述不正确的是 A.铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铁片表面出现气泡

B.黄铜(铜锌合金)制作的铜锣不易产生铜绿

C.锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯化铜溶液，气泡放出速度加快

D.将Cu和少量Ag的混合物浸在稀硫酸中，并不断从容器下部吹入细小的空气泡可制得CuSO4溶液。

【思考交流1】原电池原理在生产、生活和科研中有哪些方面的应用？请举例说明。

【思考与交流2】

（1）事实证明，能设计成原电池的反应通常是放热反应，下列反应理论上可以设计成原电池的是____。

A．C(s)+H2O(g)=CO(g)+H2(g) △H>0

B．Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)

Zn(OH)2 (s)＋Mn2O3(s)

△H<0 C．NaOH(aq)+HC1(aq)=NaC1(aq)+H2O(1) △H<0

D. 2H2(g)+O2(g)=2H2O(1)

△H<0 （2）以KOH溶液为电解质溶液，依据所选反应设计一个原电池，

总反应：__________

____________ 负极反应式为________

_______，正极反应式为__________

_____________。

【知识梳理】

原电池原理的应用—化学电源

一、化学电池是将

能变成

能的装置

1．一次电池——碱性锌锰干电池

总反应：Zn + 2MnO2 + 2H2O =2MnOOH＋Zn(OH)2

负极材料_______，电极反应

－正极材料_______，电极反应2MnO2＋2H2O＋2e－==2MnOOH＋2OH

2.二次电池：

铅蓄电池Pb(s)+PbO2(s)+2H2SO4(aq)

2PbSO4(s)+2H2O(l)

充电

①放电过程

负极（材料

）：

___（

反应）

正极（材料

）：

____ （

反应）

－②充电过程

阴极：(接电源

极)

PbSO4 (s) +2e- =Pb(s) + SO42

(aq)（

反应）

－－阳极：（接电源

极）2PbSO4 (s)+2H2O(l)－2e= PbO2(s) + 4H+(aq) + SO42(aq)（

反应）

3.燃料电池：如图所示，总结氢氧燃料电池工作原理

电解质溶液

负极反应式

正极反应式

酸性：H2SO4溶液

碱性：KOH溶液

【方法归纳】原电池（化学电源）

电池总反应式

中电极反应式的书写

负极-升-失-氧化-还原剂

1．先确定原电池的正、负极及相应产物

正极-降-得-还原-氧化剂 列出正负极上的反应物质，并标出相同数目电子的得失。

2．考虑两极产物与周围电解质溶液发生的离子反应：

若电极反应产生的物质（离子）与周围电解质溶液中的离子不能大量共存，则所发生的离子反应应与该电极反应合并，得到该极的电极反应式。

--例：燃料电池正极： O2+4e+2H2O=4OH

（

中性或碱性溶液）

-+-+若为酸性溶液，则继续发生：4OH+4H==4H2O ,合并两式得：O2+4e+4H= 2H2O

3．正负极反应式相加（电子守恒）得到电池反应的总反应式。

若已知总反应式

先写出较易书写的电极反应式

总反应式—较易电极反应式==较难电极反应式( 前提：保证电子守恒) 【注意

：①溶液酸碱性，巧用电荷守恒配离子

②

图示信息

】

【讨论1】甲醇燃料电池如右图所示。已知电池总反应为：

2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O。

通入b物质一端的电极反应式是

。

通入a物质一端的电极反应式是

。

若将电解质溶液换成KOH溶液，则电池总反应

为

，

通入b物质一端的电极反应式是

。

通入a物质一端的电极反应式是

。

【讨论2】碱性电池具有容量大、放电电流大的特点，因而得到广泛应用。锌—锰碱性电池以氢氧化钾溶液为电解液，电池总反应式为：Zn(s)＋2MnO2(s)＋H2O(l)

Zn(OH)2 (s)＋Mn2O3(s)。错误的是

A．电池工作时，锌失去电子

B．电池工作时，电子由正极通过溶液流向负极

C．电池正极的电极反应式为：2MnO2(s)＋H2O(l)＋2e—=Mn2O3(s)＋2OH—(aq) D．外电路中每通过0.2 mol电子，锌理论上减小6.5 g

E. 电池工作时，负极区溶液PH减小

【小结与反思】

【随堂自测】

1.

Mg-H2O2电池可用于驱动无人驾驶的潜航器。该电池以海水为电解质溶液，示意图如下。该电池工作时，下列说法正确的是

A.Mg电极是该电池的正极 B.H2O2在石墨电极上发生氧化反应

C.石墨电极附近溶液的pH增大 D.溶液中Cl－向正极移动

+2.某固体酸燃料电池以CaHSO4固体为电解质传递H，其基本结构见下图，

电池总反应可表示为：2H2+O2=2H2O，下列有关说法正确的是

--A.电子通过外电路从b极流向a极 B.b极上的电极反应式为：O2+2H2O+4e=4OH

＋C.每转移0.1mol电子，消耗1.12L的H2 D.H由a极通过固体酸电解质传递到b极

3.通过NOx传感器可监测NOx的含量，其工作原理示意图如下：①Pt电极上发生 反应（填“氧化”或“还原”）。②写出NiO电极的电极反应式 。