化学反应与电能+复习课+参考教案
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化学反应与能量复习课教学设计一、教学背景(一)教材分析本节内容选择于人教版高一化学(必修2)第二章,本章内容包括化学反应与热能、化学反应与电能、化学反应速率与限度等,在必修中只介绍相关的基本概念,原理等,只需要学生了解,能联系生活实际,有一定的兴趣,为进一步学习选修4的化学反应与能量、化学反应速率和化学平衡及电化学基础打下基础。
(二)学情分析学生通过本章的学习对化学反应的热量转化本质、原电池的工作原理及应用、化学反应速率的表示、计算及比较、可逆反应达平衡状态的标志等已掌握基本理论和方法,但知识点间的相互联系,将知识点串成线织成网还需要教师引导帮助学生建立起来。
二、教学目标:(一)知识与技能目标:1.通过复习使学生进一步掌握化学反应能量变化的实质,会判断反应的吸放热;掌握原电池的工作原理,会应用判断电极及两级发生什么反应;会计算某反应的速率,会比较快慢及判断可逆反应达平衡的标志。
2.通过知识点的梳理,建立知识点间的相互联系。
(二)过程与方法目标:培养学生用新概念理解知识的能力;培养学生设计实验、动手实验、观察现象,并根据实验现象得出可能的规律的能力。
(三)情感态度与价值观目标:1.通过结合贴近学生生活实际和国民经济建设实际,激发学生学习化学的兴趣,让学生体验到学习化学“有趣、实用”的思想情感。
2.通过从学生已有的经验和知识出发,让学生从身边及生活中常见的物品入手学习,并应用所学分析指导生活中的实际问题。
三、教学重点、难点:重点:反应中能量的转化方式、平衡状态的判断难点:各知识点的联系四、教学方法:以计算机多媒体辅助模拟实验和学生讨论为主,教师串联讲解为辅的启发式教学。
1. 采用图文并茂的多媒体展示,激发学生学习兴趣,层层推进;2. 创设问题情境,吸引学生有意注意;3. 通过展示模拟实验组织学生进行实验观察、对比、分析、讨论、归纳。
五、教学过程:主导思想:由于第二章三节内容类似“拼盘”,可以说各自独立,可以分块进行复习,但在学生已知的基础上只是简单串讲复习,再做些习题,很难引起学生的兴趣,等同于做习题,因此我以“Fe”为主角,以原电池为载体,将这三节的内容有机地串联起来,较好的完成教学目标。
例:灼热的炭与二氧化碳的反应、炭和水蒸气的反应、氢气还原氧化铜、Ba(OH)2·8H 2O 与NH 4Cl 的反应、大多数分解反应等。
(二)、化学能与电能⑴化学能与电能的相互转化①火力发电——化学能间接转化为电能化学能−−−→−燃烧热能−−→−蒸气机械能−−−→−发电机电能 ②原电池——化学能直接转化为电能的装置。
⑵①铜—锌原电池的工作原理:②原电池形成的一般条件:Ⅰ 有能自发进行的氧化还原反应。
Ⅱ 相连接的两个电极(金属或非金属导体及其它可以做电极材料的物质)。
Ⅲ 两电极同时与电解质溶液接触。
Ⅳ 形成闭合回路。
③原电池的实质:氧化还原反应分开在两极进行,还原剂所失去的电子通过导线转移给氧化剂。
④原电池原理的应用:Ⅰ 实验室制氢气。
为加快氢气的产生速率,可用粗Zn 或Zn 粒,先用CuSO 4溶液浸泡一会儿 或向反应液中加入少量的CuSO 4溶液。
Ⅱ 可判断金属的活泼性。
若由两种活动性不同的金属做电极,则较活泼的金属做负极(一般情况下)。
Ⅲ 制化学电源(电池)。
如干电池、蓄电池、燃料电池、高能电池。
a .一次电池:放电之后不能充电(内部的氧化还原反应是不可逆的)。
如干电池等。
b .二次电池(充电电池):在放电时所进行的氧化还原反应,在充电时可以逆向进行(一般通过充电器将交流电转变为直流电),使电池恢复到放电前的状态。
这样可以实现化学能转变为电能(放电),再由电能转变为化学能(充电)的循环。
如铅蓄电池、镍镉电池、镍氢电池等。
c .燃料电池:利用原电池的工作原理将燃料和氧化剂(如氧气)反应所放出的能量直接转化为电能。
通常通过外设装备将燃料送入原电池的负极,而将氧化剂送入原电池的正极,这时电池起着类似于试管、Ⅰ尽可能使燃料充分燃烧,提高能量的转化率。
关键是燃料与空气或氧气要尽可能充分地接触,且空气要适当过量。
Ⅱ尽可能充分地利用燃料燃烧所释放的热能,提高热能的利用率。
提高燃料的燃烧效率实质上是从多方面控制燃烧反应的条件(包括环境)。
化学反应与电能变化》教案化学反应与电能变化教案一、教学目标通过本节课的研究,学生将能够:1.了解化学反应与电能变化的关系;2.理解电能的基本概念及其在化学反应中的应用;3.掌握利用电能变化来预测化学反应方向和判断反应进行程度的方法。
二、教学重点和难点1.教学重点1.化学反应与电能变化的关系;2.利用电能变化来预测反应方向和判断反应进行程度的方法。
2.教学难点1.在化学反应中如何准确判断电能的变化;2.如何应用电能变化来预测反应方向和判断反应进行程度。
三、教学准备1.教师准备:电子屏幕或黑板;确认教学材料的准备,包括化学反应实例、相关方程式等。
2.学生准备:笔、纸;教材、课本和相关研究资料。
四、教学步骤1.导入(5分钟):介绍化学反应与电能变化的基本概念,引发学生对本课的兴趣。
2.知识讲解(15分钟):阐述化学反应与电能变化的关系;介绍电能的基本概念及其在化学反应中的应用;解释电能变化与反应方向、反应进行程度之间的关系。
3.实例分析(20分钟):利用具体的化学反应实例,引导学生分析电能的变化以及对反应方向和进行程度的影响。
4.小组讨论(15分钟):学生分为小组,针对给定的化学反应,讨论和预测电能变化以及反应方向和进行程度。
5.教师总结(5分钟):总结本节课的重点和难点,强调电能变化在化学反应中的重要性。
6.课后作业布置(5分钟):要求学生完成相应的课后题,巩固所学内容。
五、教学评估1.通过课堂讨论以及学生的答题情况评估学生对化学反应与电能变化的理解程度;2.课后作业的完成情况和准确性作为对学生的进一步评估。
六、教学延伸1.可以邀请专业人士或与化学反应相关的领域讲师进行专题讲座,拓宽学生的知识面;2.组织相关实验活动,让学生亲自操作,进一步理解化学反应与电能变化的关系。
高中化学反应与电能教案
目标:通过本课,学生能够了解化学反应与电能之间的关系,掌握相关概念和实验方法。
一、引入
让学生观察一段铁丝在火焰中被加热后发生的变化,然后讨论发生的化学反应和其中涉及的能量变化。
引导学生思考:化学反应为何会产生能量?电能与化学反应有何关系?
二、学习
1. 概念介绍:化学反应是指化学物质在一定条件下发生变化的过程,而其中的能量变化则是化学反应所伴随的重要现象。
2. 实验探究:通过观察燃烧、溶解等化学反应的实验现象,让学生感受化学反应中能量的转化。
3. 知识巩固:让学生解答相关问题,巩固化学反应和能量转化的相关概念。
三、应用
1. 电化学反应:介绍电化学反应的概念及其与化学反应之间的联系,引导学生思考电能与化学反应之间的转化关系。
2. 实验操作:进行电解水、铜与硝酸银的反应等实验操作,观察能量的变化,进一步理解电化学反应和能量转化的过程。
四、总结
通过本节课的学习,学生掌握了化学反应与电能之间的关系,理解了化学反应中的能量变化,以及电能与化学反应之间的转化过程。
希望学生能够在日常生活中加以应用,进一步探究化学反应与能量之间的更多神奇之处。
《化学反应与能量单元复习课》教学设计及反思【内容分析】本课题是新人教版化学必修2第二章的单元复习课,本章内容包括:1. 化学反应与能量 2. 化学反应的速率和限度。
以初中化学为基础,进一步学习化学能与热能、电能的相互转化,初步认识化学反应是有快慢和限度的,是选修4“化学反应原理”必不可少的基础。
【学情分析】学生对本章知识有一定的认识,但没有形成知识体系,知识点散乱甚至有缺漏。
【教学重难点】从不同角度认识锌和硫酸的反应并形成本章的知识网络图。
【教学目标】知识与技能:掌握化学能与热能、化学能与电能的关系;初步认识化学反应速率与限度。
【过程与方法】1.通过不同角度分析锌和硫酸反应,形成知识网络图;2.能对化学学习进行计划、反思、评价和调控,学会自我总结,提高自主学习化学的能力。
情感、态度与价值观:关注与化学有关的社会热点问题,逐步形成可持续发展的能量观。
.【教学方法】引导、小组讨论、归纳、整合。
【设计理念】以锌和硫酸这个学生很熟悉的反应为主线,引导学生利用本章的知识从不同角度进行分析,培养学生分析能力的同时总结了本章的主要内容。
引导学生在熟悉本章知识的基础上形成知识网络结构图。
体会理论研究的方法,运用所学知识认识和指导实际应用,感受到本章学习的重要性。
【教学过程】第一环节:创设情景引入新课。
1.教师做“锌与硫酸反应”实验,设问:“请大家对该反应从能量变化、反应本质等不同角度进行分析”;2.板书第二章化学反应与能量(单元复习)。
3.学生观察实验现象、思考、小组讨论、展示成果。
这样安排的意图是:引导学生从不同角度认识化学反应,培养学生合作学习和自主学习的能力,引导学生从新的角度复习本章知识。
3.教师提问:①该反应是否可以设计成原电池?若可以,请画出装置图,标出电解质溶液、电极材料、电子流动的方向,写出正负极的电极反应式;若不可以,请说明理由。
②该反应设计成原电池后,反应速率有什么变化?若要加快该反应的反应速率,还可以采取哪些措施?若2分钟内,硫酸的浓度由2mol/L变为1mol/L,则用硫酸表示的反应速率是多少?用氢气表示的反应速率是多少?③该反应是否存在化学平衡状态?化学平衡状态的研究对.象是什么?如果你是制氨厂的总工程师,你如何判断该反应已经达到平衡状态?第二环节:开展活动探究、交流研讨。
必修二第二章期末复习教案【教学目标】1、复习化学能与热能2、复习原电池3、复习化学反应速率和限度【教学方法】通过典型示例,学生先讲教师再讲,让学生在错中顿悟,从而巩固知识。
一、化学能与热能【例题1】下列叙述中不正确的是()A.放热反应在常温下不一定能够发生B.反应物总能量高于生成物总能量的反应是放热反应C.旧键断裂要放热,新键产生要吸热D.吸热反应在常温下有可能发生【解析】很多物质有可燃性,但常温下能稳定存在,一旦点燃就燃烧起来,放出大量的热,故A是正确的。
B也正确。
C弄反了,旧键断裂是吸热,新键产生是放热,因而是错误的。
B a(O H)2·8H2O+2NH4Cl=NH3↑+BaCl2+10H2O是吸热反应,常温下在搅拌时能发生,故D是正确的。
所以本题选C。
〖跟踪训练1〗下列说法中正确的是()A.NaOH溶于水时溶液温度升高,是放热反应B.氢气与氯气反应时要点燃,因为这是一个吸热反应C.炸药爆炸时发生的是放热反应D.含0.1mol的浓硫酸与含0.1mol的浓盐酸与足量烧碱溶液反应时放出热量相同【解析】A这一过程通常视为物质变化,因而不是放热反应,是错误的。
B是一放热反应,但需要提供一定的能量,当反应发生后就不需要继续加热了。
C炸药爆炸放出热量使产生的气体体积急剧膨胀,然后发生爆炸。
是正确的。
D浓硫酸溶于水要放热大量的热,不是中和热,是错误的。
【小结】1、什么是放热反应和吸热反应?反应过程中有热量放出的反应是放热反应,反之是吸热反应。
2、决定一个反应是吸热还是放热反应最主要因素是什么?反应物的总能量高于生成物的总能量的反应是放热反应,反之是反应。
故决定因素是反应物能量和生成物能量的相对万万没有想到关系。
3、请列举六个吸热反应。
炭和水蒸气反应、B a(O H)2·8H2和NH4Cl反应、氢气还原氧化铜、CO2和C反应、大部分分解反应(如碳酸钙分解)、N2和O2在闪电时反应二、化学能与电能【例题2】以FeCl3溶液为电解质,铜棒和铁棒为电极,构成闭合回路,下列说法正确的是()A.Fe3+得到电子被氧化B.Cl—向铜棒移动C.工作一段时间后,溶液中阳离子数目增多D.总反应可表示为:2Fe3++Cu = 2Fe2+ + Cu2+【解析】原电池正极得到电子发生还原反应,负极失去电子发生氧化反应,原电池工作时溶液中的阴离子移向负极(铁),阳离子移向正极(铜),总反应为2Fe3++Cu = 2Fe2+ + Cu2+,反应后阳离子总数增多。
第八单元化学反应与电能第1讲原电池化学电源复习目标1.理解原电池的构成、工作原理及应用,能正确判断原电池的两极,能书写电极反应式和总反应方程式。
2.了解常见化学电源的种类及其工作原理;了解燃料电池的应用。
3.体会研制新型电池的重要性,能够书写新型化学电源的电极反应式。
考点一原电池的工作原理及应用1.原电池的概念及构成条件(1)概念(2)构成条件①②(燃料电池的两个电极可以相同)。
③介质:电解质溶液或熔融电解质或离子导体。
④2.原电池的工作原理(以铜-锌原电池为例)3.原电池原理的应用 (1)比较金属活泼性强弱两种金属分别作原电池的两极时,活泼。
(2)加快氧化还原反应的速率例如,在Zn 与稀H 2SO 4反应时加入少量CuSO 4溶液能使产生H 2(3)设计化学电源实例:根据Cu+2Ag+===Cu2++2Ag设计电池:(4)用于金属的防护(后文细讲)请指出下列各说法的错因(1)原电池工作时,电子从负极流出经导线流入正极,然后通过溶液流回负极。
错因:电子不能通过电解质溶液。
(2)原电池工作时,溶液中的阳离子向负极移动。
错因:原电池中,阳离子移向正极。
(3)两种活泼性不同的金属组成原电池的两极,较活泼的金属一定作负极。
错因:较活泼的金属不一定作负极,如:MgNaOHAl形成的原电池,铝作负极。
(4)铁与盐酸反应时加入少量CuSO 4溶液,产生H 2的速率不变。
错因:加入少量CuSO 4后,Fe 与Cu 2+反应生成Cu ,可以形成原电池,反应速率加快。
(5)C +H 2O(g)=====高温CO +H 2可设计成原电池。
错因:自发进行的氧化还原反应才能设计成原电池。
1.原电池正、负极的判断方法注意:活泼性强的金属不一定作负极,对于某些原电池,如镁、铝和NaOH 溶液组成的原电池,Al 作负极,Mg 作正极。
原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,但负极一定发生氧化反应。
化学反应与电能教学设计一、教学目标1.通过对铜锌硫酸原电池实验现象的观察、分析、推理,认识化学能可以转化为电能,构建化学变化伴有能量转化的变化观念。
2.通过对类比实验现象的进一步分析,结合物理电学知识,认识原电池工作原理。
3.通过重温电池化学史,对比分析,理解原电池的概念、工作原理,提高科学探究与创新意识的能力,激发科学探究热情。
二、教学重难点1.教学重点:(1)以原电池为例认识氧化还原反应化学能可以转化为电能,形成化学反应伴有能量转化的观念;(2)理解原电池的工作原理。
2.教学难点:理解原电池的工作原理。
三、教学过程活动元一:绘本简说——电池的历史沿革和发展教师行为预设学生行为【投影】电动汽车等【观看】电动汽车、手机【思考】它们都由什么重要组成部分提供能量?【回答】电池【化学绘本】【提问】电池是怎么被发明的呢?【化学史一】【化学绘本】1786年,伽伐尼(意大利动物学家)提出“生物电”理论【思考1】“电”从何而来呢?【化学绘本】【思考2】伽伐尼说“青蛙自带电”对吗?活动元二:经典重现——铜锌硫酸原电池教师行为预设学生行为【经典重现:铜锌硫酸原电池】【实时投屏】利用多屏互动软件对学生分组实验情况及实验现象记录情况实时投屏【分组实验】实验用品:稀硫酸、铜片、锌片、原电池盒、电流表、导线实验步骤:①将稀硫酸倒入原电池盒中②用导线将铜片、锌片、电流表连接③将铜片和锌片插入稀硫酸中④观察现象并记录注意事项:①注意稀硫酸转移的规范操作②结束实验后,整理实验用品【观察并记录现象】【观察并记录现象】填写学案:●电流表指针发生偏转;●铜片和锌片上有气泡产生。
现象结论电流表锌片铜片【提问】根据我们刚刚的实验现象及已有知识,同学们能得出什么结论呢?【交流讨论】填写学案:●电流表指针发生偏转说明导线中有电流通过;●锌片有气泡应该是锌与稀硫酸发生了反应;●但是铜片上为什么会出现气泡还不得而知。
【提问】这个过程能量是如何转化的?【思考回答】化学能直接转化为电能【投影】原电池的定义【聆听】将化学能直接转化为电能的装置叫原电池。
人教版(2019)普通高中教科书选修性必修1化学反应原理第四章化学反应与电能总复习教学设计【课程标准】1.体验化学能与电能相互转化的探究过程,了解原电池和电解池的工作原理,能写出电极反应和电池反应方程式。
2.通过查阅资料了解常见化学电源的种类及其工作原理,认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。
3.能解释金属发生电化学腐蚀的原因,通过实验探究防止金属腐蚀的措施。
【教材分析】本章内容的教育、教学价值主要体现在理解物质变化、理解能量转化、促进学生发展和促进社会发展。
在内容编写和安排方面,注重理论与实际的紧密联系。
通过本章学习,希望进一步促进学生宏观辨识与微观探析、证据推理与模型认知、科学探究与创新意识、科学态度与社会责任等学科核心素养的发展。
【学情分析】学生已经在必修2中学习了简单的原电池工作原理,会原电池正负极的判断方法及简单电极反应式的书写。
【教学目标】1.掌握原电池的工作原理,正负极判断及电极反应式的书写。
2.掌握电解池的工作原理,阴阳极判断及电极反应式的书写。
3.了解金属的腐蚀,掌握金属的防护。
【教学重难点】1.重点:原电池和电解池的工作原理。
2.难点:电极反应式的书写。
【教学方法】归纳总结、模型建构【教学过程】环节一【原电池】1、原电池的定义及构成条件(1)原电池定义:将化学能转化为电能的装置。
(2)构成条件:(3)工作原理:以铜-锌原电池为例2(1)电极反应:负极—氧化反应,正极—还原反应(2)电子或电流的流向:电子:负→正;电流:正→负(3)离子流向:阳离子→正极,阴离子→负极(4)电极材料:活泼金属作负极;不活泼金属、非金属作正极(5)反应现象:质量增加或有气泡→正极;质量减少或不断溶解→负极;3、原电池的电极反应书写(1)负极金属参与反应的原电池负极反应:酸性或中性溶液中:M -ne - = M n+碱性溶液中:M -ne -+nOH - = M(OH)n正极反应:酸溶液中:2H ++2e -=H 2↑金属阳离子参与反应的溶液中:N x++xe -=N电解质不与金属反应的溶液中:O 2+4e -+2H 2O=4OH -(2)根据电池总反应式负极反应:还原剂-ne - = 氧化产物正极反应:氧化剂+ne - = 还原产物负极反应+正极反应= 总反应(3)燃料电池书写步骤先写总反应;再写正极反应:①在酸性溶液中:O 2+4e -+4H +=2H 2O①在碱性或中性溶液中:O 2+4e -+2H 2O=4OH -①在熔融碳酸盐中:O 2+2CO 2+4e -=2CO 32-①在可传导O 2-的晶体电解质中:O 2+4e -=2O 2-最后负极反应:负极反应=总反应-正极反应环节二【电解池】1、电解池的定义及构成条件(1)电解池定义:将电能转化为化学能的装置。
第六章第一节化学反应与能量变化第 2课时化学反应与电能一、教材分析本节课是以人教版教材《化学必修 2》第六章第一节“化学反应与能量变化”中的第二课时“化学反应与电能”为教学内容进行设计的。
本节是电化学基础知识,也是本章关键内容。
融合了氧化还原反应、能量转换、原电池原理应用、电解质溶液、金属活泼性和物理中电学等知识等,综合性较强。
学好本节内容有利于学生形成一个将氧化还原反应、能量转换、元素化合物知识、电解质溶液,金属腐蚀和防护、等知识联络起来知识网络,又对选修中“电解池”内容进行铺垫,起到承上启下的作用。
本节学习对培养学生从实践到理论,又从理论到实践认知规律提升有很大作用,原电池在实际生活、工农业生产、科学研究中应用十分广泛,所以学好本节知识,含有比较关键理论意义和现实意义。
教材中安排了【实验 6-3】、实验活动 6,引导学生通过观察、比较、分析,从而得到原电池的构成条件,同时凸显对学生实验能力的培养。
新课标对本节课的要求是:注重从生活经验和已有知识出发,联系日常生活中常见的各种电池,通过对实验现象的观察和分析,帮助学生更好地理解和掌握本节知识。
本节课知识的理论性比较强,涉及的化学原理与学生经验的联系较弱,需要学生通过动手探究原电池的反应原理,运用已有的知识认识和理解本节核心知识,使学生的知识结构得到重建,并让学生感受从理论到实践的应用以及化学与生活的紧密联系。
二、课标要求1.知道化学反应可以实现化学能与其他能量形式的转化,以原电池为例认识化学能可以转化为电能,从氧化还原反应的角度初步认识原电池的工作原理。
体会提高燃料的燃烧效率、开发高能清洁燃料和研制新型电池的重要性。
2.能举出化学能转化为电能的实例,能辨识简单原电池的构成要素,并能分析简单原电池的工作原理。
3.能从物质及能量变化的角度评价燃料的使用价值。
能举例说明化学电源对提高生活质量的重要意义。
三、教学目标及重难点1.学生通过实验探究认识原电池的工作原理和构成条件,初步形成原电池概念。
第四章化学反应与电能复习课◆教材分析电化学是研究化学能与电能相互转换的装置、过程和效率的科学,它的应用十分广泛,由此形成的工业也很多,如电解、电镀、电冶金、电池制造等。
因此本章知识的学习有利于学生了解电化学反应的原理,知道电化学知识在生产、生活和科学研究中的作用。
同时,本章还设计了一些有趣的实验和科学探究活动,有利于增强学生的兴趣。
◆教学目标【知识与技能】(1)掌握原电池的化学原理,能正确判断原电池的正、负极,能正确书写电极反应式;(2)掌握电解原理,能熟练书写电极反应式和电解反应方程式;(3)知道金属腐蚀的两种类型,能解释金属发生电化学腐蚀的原因。
(4)掌握金属的防护方法。
【过程与方法】培养学生观察问题、分析问题、解决问题的能力,并使学生学会归纳、总结、反思的方法。
【情感态度与价值观】通过原电池原理、电解池原理的学习,使学生认识到电化学知识与生活、生产的密切关系,培养学生解决实际问题的能力,并联系生活实际,增强学生学习化学的兴趣。
◆教学重难点原电池、电解池的原理及电极反应式的书写,金属的腐蚀类型及防护方法。
◆教学过程一、导入新课本章我们学习了电化学的有关知识,了解了原电池、电解池以及金属的电化学腐蚀与防护等知识,本节课来系统回顾和整理一下这些内容,并通过几个典型例题加以巩固。
二、讲授新课(1)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断,主要思路是“三看”:①先看电极:两极为导体且活泼性不同;②再看溶液:两极插入电解质溶液中;③后看回路:形成闭合回路或两极接触。
(2)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可能为电镀池,其余情况可能为电解池。
【例1】(双选)在原电池和电解池的电极上所发生的反应,同属氧化反应或同属还原反应的是()A.原电池正极和电解池阳极所发生的反应B.原电池正极和电解池阴极所发生的反应C.原电池负极和电解池阳极所发生的反应D.原电池负极和电解池阴极所发生的反应解析:原电池的负极和电解池的阳极发生的是氧化反应,原电池的正极和电解池的阴极发生的是还原反应。
答案:BC【练习1】某同学为了使反应2HCl+2Ag2AgCl↓+H2↑能进行,设计了下列四个装置,你认为可行的方案是()解析:要使反应2HCl+2Ag2AgCl↓+H2↑能进行,只能通过电解装置来实现。
B项是原电池装置(Fe作原电池的负极,Ag作原电池的正极),其总反应为Fe+2HCl FeCl2+H2↑;D项不是原电池,也不是电解池;A项是电解装置,但Ag连接在电源的负极上,不会溶解,其实质是电解盐酸:2HCl H2↑+Cl2↑;C项是电解装置,与电源正极连接的Ag失去电子:Ag-e-Ag+,产生的Ag+立即与溶液中的Cl-结合生成AgCl沉淀:Ag++Cl-AgCl↓,溶液中的H+获得电子产生H2:2H++2e-H2↑,其总反应为:2HCl+2Ag2AgCl↓+H2↑。
答案:C【过渡】以上是对原电池和电解池的复习和回顾,有关电池中电极反应方程式的书写是本章的重点也是难点。
教学环节二:电极反应方程式的书写1.碱性锌锰电池电池总反应:Zn+2MnO2+2H2O2MnOOH+Zn(OH)2【学生板演】负极反应:Zn+2OH--2e-Zn(OH)2正极反应:2MnO2+2H2O+2e-2MnOOH+2OH-2.纽扣电池(银锌电池)电池总反应:Ag2O+Zn+H2O Zn(OH)2+2Ag【学生板演】负极反应:Zn+2OH- +2e-Zn(OH)2正极反应:Ag2O+H2O+2e-2Ag+2OH-3.锂电池(Li-SOCl2电池)电池总反应:8Li+3SOCl26LiCl+Li2SO3+2S【学生板演】负极反应:8Li-8e-8Li+正极反应:3SOCl2+8e-6Cl-+S O32-+2S4.铅蓄电池(1)放电过程放电过程总反应:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O【学生板演】负极反应:Pb+S O42--2e-PbSO4正极反应:PbO2+4H++S O42-+2e-PbSO4+2H2O(2)充电过程充电过程总反应:2PbSO4+2H2O=Pb+PbO2+2H2SO4【学生板演】阴极反应:PbSO4+2e-Pb(s)+S O42-阳极反应:PbSO4+2H2O-2e-PbO2+4H++S O42-铅蓄电池的充、放电过程:Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O5. 氢氧燃料电池总反应式:O2+2H22H2O【学生板演】(1)酸性介质负极反应:2H2 -4e-4H+正极反应:O2+4H++4e-2H2O(2)碱性介质负极反应:2H2+4OH-- 4e-4H2O正极反应:O2+2H2O+4e-4OH-(3)中性介质负极反应:2H2 -4e-4H+正极反应:O2+2H2O+4e-4OH-【师生互动】原电池电极反应方程式的书写方法:(1)明确正、负极;(2)根据电极反应类型确定在电极上发生反应的物质;(3)结合电解液的成分利用“三个守恒”(电子守恒、电荷守恒、原子守恒)写出(凑出)电极反应方程式。
【过渡】有关电化学的计算问题是近年的高考热点,同时也是难点。
教学环节三:有关电化学的计算1.原电池和电解池的计算常涉及的问题(1)两极产物的定量计算;(2)溶液pH的计算[pH=-lgc(H+)];(3)相对原子质量的计算和阿伏加德罗常数的值的测定;(4)根据转移电子的量求产物的量或根据产物的量求转移电子的量的计算。
2.常用的三种方法(1)根据电子守恒法计算:用于串联电路、阴阳两极产物、正负两极产物、相同电荷量等类型的计算,其依据是电路上转移的电子数相等;(2)根据总反应式计算:先写出电极反应式,再写出总反应式,最后根据总反应式列比例式计算;(3)根据关系式计算:借得失电子守恒定律关系建立已知量与未知量之间的桥梁,建立计算所需的关系式。
如串联电路中各电极得失电子数相等,即电路中通过的电量(电子总数)O2~Cu~2Ag~2H+~2OH−。
相等。
通常存在下列物质的量的关系:H2~Cl2~123.步骤(1)根据现象或其他条件(如果是电解池,可以根据与电源正、负极的连接情况),准确判定电极上发生氧化还原反应的类型和电极名称;(2)准确写出电极反应式;(3)根据题目所给条件和所要求解的问题,使用上述合适的方法建立等量关系求解。
【例2】用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液,通电一段时间后,向所得的溶液中加入0.1 mol Cu(OH)2后恰好恢复到电解前的浓度和pH。
则电解过程中转移的电子数为()A.0.1 molB.0.2 molC.0.3 molD.0.4 mol解析:电解硫酸铜溶液的反应方程式为2CuSO4+2H2O2Cu+2H2SO4+O2↑,从上述方程式可以看出,电解前后只有铜和氧的改变,电解后加入CuO就可以使溶液恢复原来的状态。
但本题提示加入Cu(OH)2后溶液恢复为原来的状态,说明电解过程中不仅硫酸铜被电解,而且有水被电解(说明硫酸铜被电解完全)。
0.1 mol Cu(OH)2可以看作是0.1 mol的CuO和0.1 mol H2O,因此电解过程中有0.1 mol的硫酸铜和0.1 mol的水被电解,共有0.4 mol电子发生转移。
答案:D【练习2】将两支惰性电极插入500 mL的AgNO3溶液中,通电电解。
当电解质溶液的pH由6.0变为3.0时(设电解时阴极没有氢气析出,且电解液在电解前后体积变化可以忽略),则电极上析出银的质量是()A.27 mgB.54 mgC.108 mgD.216 mg解析:阳极:4OH--4e-O2↑+2H2O阴极:4Ag++4e-4Ag总的电解反应式:4Ag++2H2O4Ag+O2↑+4H+不难推导出用惰性电极电解AgNO3溶液时,发生的反应为:4AgNO3+2H2O4Ag+O2↑+4HNO3。
因为有HNO3生成,所以pH要变小。
生成HNO3的物质的量为(10-3-10-6)mol·L-1×0.5 L≈0.5×10-3mol,所以析出银的质量为0.5×10-3 mol×108 g·mol-1=54 mg。
答案:B教学环节四:关于电解问题的解题步骤1.明确电极反应规律(1)阴极:得电子,还原反应。
①(一般)电极本身不参加反应;②电解质溶液中阳离子“争”得电子。
(2)阳极:失电子;氧化反应。
①若为金属(非惰性,Au、Pt除外)电极,电极失电子;②若为惰性电极,电解质溶液中阴离子“争”失电子。
2.准确判断离子放电顺序离子的放电顺序主要取决于离子本身性质,还与离子的浓度溶液的酸碱性有关。
Ag+、Hg2+、Fe3+、Cu2+、H+ Pb2+、Sn2+、Fe2+、Zn2+ Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+(水溶液中只考虑此部分)(浓度很大时排在H+前)(只在熔化状态下放电)上述顺序表明在金属活动性顺序中,越活泼的金属,其用离子越难得电子,但Fe3+氧化性较强,排在Cu2+之前。
(2)阴离子放电顺序S2−、I−、Br−、Cl−、OH− NO3−、SO42−、CO32−、F−(水溶液中只考虑此部分)若电极材料是活泼金属,因金属失电子能力强,阳极反应则是电极材料本身失电子被氧化,而不是阴离子放电。
3.分析电解问题的基本思路(1)通电前,电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的H+和OH−)。
(2)通电时,阴离子移向阳极,阳离子移向阴极,结合放电顺序分析谁优先放电。
(3)写电极反应式,并结合题目要求分析电解结果,如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH的变化等。
4.判断电解后溶液pH变化的方法根据原溶液的酸碱性和电极产物即可对电解后溶液pH的变化作出正确的判断,其方法如下:(1)若电极产物只有H2而无O2,则pH变大。
(2)若电极产物只有O2而无H2,则pH变小。
(3)若电极产物既有O2又有H2,原溶液呈酸性则pH变小,原溶液呈碱性则pH变大,原溶液呈中性则pH不变。
【例3】用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液,电解一段时间后,再加入W,能使溶液恢复到电解前的状态,下列符合题意的一组是()组号X Y Z WA C Fe NaCl H2OB Pt Cu CuSO4CuSO4溶液C C C H2SO4H2OD Ag Fe AgNO3AgNO3晶体解析:A项,电解NaCl溶液反应为2NaCl+2H2O2NaOH+Cl2↑+H2↑,显然加H2O不能恢复到电解前的状态,应通入适量HCl气体。
B项,电解CuSO4溶液时,S O42-物质的量不变,加CuSO4溶液不能复原。
C项,电解硫酸实质是电解水,再加入适量水,可使溶液复原。