第四章 电化学基础
第1节 原电池
第1课时 原电池工作原理
一、课前回忆
1.化学能转化的形式有哪些？并举例说明
2.原电池的含义及组成装置，根据铜锌原电池
阐述原电池的工作原理
3.构成原电池的工作条件
氧化反应
Zn-2e=Zn2+
铜锌原电池
电解质溶液
失e，沿导线传递，有电流产生
还原反应
2H++2e- =H2
阴离子
阳离子
总反应：
负极
正极
2H++2e- =H2
Zn-2e- =Zn2+
Zn+2H+=Zn2++H2
(离子方程式）
电极反应
正极：
负极：
（氧化反应）
（还原反应）
阳离子
二、原 电 池 原 理
外电路
内电路
原电池相关的概念
1.电路：
外电路
内电路
电子流向：失电子的一极向得电子的一极
电流方向：与电子流动方向相反
阴离子流动方向与电子流动方向一致
阳离子流动方向与电流方向一致
2.电极：
正极：电子流入的一极
负极：电子流出的一极
3.电极反应式：
正极： 2H++ 2e-＝ H2↑
负极： Zn－2e-＝ Zn2+
4.总反应式：
Zn+ 2H+ ＝ Zn2+ + H2↑
1．在盛有稀H2SO4的烧杯中放入导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是( )
A．正极附近的SO42-离子浓度逐渐增大
B．电子通过导线由铜片流向锌片
C．正极有O2逸出
D．铜片上有H2逸出
2．实验室准备较快地制取氢气，可采用的方法是( )
A．用纯锌与稀H2SO4溶液 B．用纯锌与浓HCl溶液
C．用粗锌与硝酸溶液
D．用在CuSO4溶液中浸泡过的锌与稀H2SO4溶液反应
学以致用
构成前提：两个电极中至少有一个可以和电解质溶液自发地发生氧化还原反应。
（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
（1）有两种活动性不同的金属（注:或一种是非金属单
质或金属氧化物）作电极。
三、原电池构成的条件
1.下列哪几个装置能形成原电池？
A
B
C
D
E
F
M
N
V
X
V
V
X
X
X
V
我来挑战
微观判断
（根据电子流动方向）
电子流出的极
电子流入的极
——负极
——正极
宏观判断
①根据电极材料
较活泼的电极材料
较不活泼的电极材料
——负极
——正极
②根据原电池电
极发生的反应
发生氧化反应的极
发生还原反应的极
——负极
——正极
③根据电极
质量的变化
质量增加的电极
工作后
质量减少的电极
——正极
——负极
四、原电池正负极的判断
1.下图中电流表的指针发生偏移，且B棒的质量增加，则可能的情况是( )
A．B为正极，C为CuSO4溶液
B．A为正极，C为CuSO4溶液
C．B为正极，C为稀H2SO4溶液
D．B为正极，C为稀AgNO3溶液
A D
电子流向：
2.
学一些 练一练
3．将金属A和金属B分别放入稀H2SO4中均有氢气生成。若将金属A和金属B相连后投入稀H2SO4中发现A被腐蚀，B未被腐蚀。下列叙述中，正确的是( )
A．金属活动性：A>B
B．金属活动性：B>A
C．在后者装置中，金属A发生还原反应，金属B发生
氧化反应
D．在后者装置中，金属B的表面上有明显气泡产生，
金属A表面无明显现象
第四章 电化学基础
第1节 原电池
第2课时 原电池的设计
一、课前回忆
1.原电池的含义及组成装置，根据铜锌原电池
阐述原电池的工作原理
2.构成原电池的工作条件
思考：如何才能得到持续稳定的电流？
分析：
由于锌片与硫酸铜溶液直接接触，铜在锌片表面析出，锌表面也构成了原电池，进一步加速铜在锌表面析出，致使向外输出的电流强度减弱，也就是说不能产生持续稳定的电流。
思考与探究
在原有实验基础上进行改进，设计成一个能产生持续稳定电流的原电池。
二、盐桥在原电池中的作用
盐桥的作用：
使Cl-向锌盐方向移动，K+向铜盐方向移动，使Zn盐和Cu盐溶液一直保持电中性，从而保障了电子通过外电路从锌到铜的不断转移，使锌的溶解和铜的析出过程得以继续进行。
盐桥的作用
三、原电池的设计
根据下式所表示 的氧化还原反应设计一个能持续产生电流的原电池装置：
Zn（s）+Fe2+（aq）= Zn2+（aq）+Fe（s）
装置可用烧杯和盐桥, 画出此原电池的装置简图
（1）根据总反应时写出电极反应式
负极：Zn - 2e- == Zn2+
正极：Fe2+ + 2e- == Fe
（2）根据电极反应确定电极
负极：Zn - 2e- == Zn2+
正极：Fe2+ + 2e- == Fe
有金属反应或生成的选用对应的金属做电极；若有气泡生成或者非金属类物质的用惰性电极（Pt、碳棒）做正极
（2）根据电极反应确定对应的电解质溶液
负极：Zn - 2e- == Zn2+
正极：Fe2+ + 2e- == Fe
有金属离子或生成的选用对应的金属离子做电解质溶液；在不同的电解质溶液中间用盐桥隔开。
根据下式所表示的氧化还原反应设计一个原电池：Cu+2FeCl3 = CuCl2+ 2FeCl2
⑴ 注明原电池的正极和负极；
⑵ 注明外电路中电子的流向；
⑶写出两个电极上的电极反应。
负极：Cu-2e- =Cu2+
正极：Fe3+ + e- = Fe2+
我来挑战
课堂练习1：依据氧化还原反应：
2Ag＋(aq)＋Cu(s)＝Cu2+(aq)+2Ag(s)
设计的原电池如图所示。
⑴电极X的材料是 ；
电解质溶液Y是 ；
⑵银电极为电池的 极，发生的电极反应为 ；
X电极上发生的电极
反应为 ；
⑶外电路中的电子
是从 电极
流向 电极。
Cu
AgNO3
正
Ag+ + e- = Ag
Cu - 2e- = Cu2+
Cu
Ag
第四章 电化学基础
第2节 化学电源
第1课时 原电池工作原理
一、正负极的判断
1.原电池的含义及正负极的判断
2.如何设计原电池？
3.举例说明常见的化学电池
利用原电池原理制造的供电装置
分类
①一次电池——不可充电电池——如：干电池
②二次电池——充电电池——如：蓄电池
③燃料电池
一、一次电池
1、构造：
负极：
正极：
电解质：
2、工作原理：
负极：
正极：
总反应：
MnO2
KOH
Zn - 2e-=Zn2+ （ 氧化反应)
2NH4++2e-=2NH3↑+ H2↑ （ 还原反应）
随着用电器朝着
小型化、多功能化发
展的要求，对电池的
发展也提出了小型化、
多功能化发展的要求。
体积小、性能好的碱性锌－锰电池应运而生。这类电池的重要特征是电解液由原来的中性变为离子导电性更好的碱性，负极也由锌片改为锌粉，反应面积成倍增长，使放电电流大幅度提高。
2、铅蓄电池----可充电电池（二次电池）
锂是密度最小的金属，用锂作为电池的负极，跟用相同质量的其他金属作负极相比较，使用寿命大大延长。
镍镉碱性蓄电池
锂电池
注意反应原理和判断电池的正负极
3、新型燃料电池
燃料电池不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时，不断从外界输入，同时将电极反应产物不断排出电池
第四章 电化学基础
第2节 化学电源
第2课时 原电池电极反应式子的书写
一、课前回忆
1.一次电池和二次电池的含义并举例
2.写电极反应式的基本步骤
航天技术上使用的一种电池，它具有高能、轻便、不污染环境等优点。用Pt做电极，KOH溶液做电解液，因其反应与氢氧燃烧相似，故称为氢氧燃烧电池。请写出各电极的电极反应。
二、氢氧燃料电池
若已知总反应和电解质溶液时
1.根据总反应写分反应，若分反应产生的离子和电解质发生反应，需要合并！
负极：2H2 - 4e- + 4OH- == 4H2O
正极：O2 + 4e- + 2H2O== 4OH-
2H2 + O2 === 2H2O
点燃
负极：2H2 - 4e- == 4H+
正极：O2 + 4e- + 4H+== 2H2O
书写电极反应式应注意事项：
1．电极反应是一种离子反应，遵循书写离子反应的所有规则（如“拆”、“平”）；
3．负极失电子所得氧化产物和正极得电子所得还原产物，与溶液的酸碱性有关（如O2的产物在酸性溶液中以水形式存在，在碱性溶液中以OH－形式存在）；
2．将两极反应的电子得失数配平后，相加得到总反应，总反应减去一极反应即得到另一极反应；
将铂丝插入KOH溶液作电极，然后向两个电极上分别通入甲烷和氧气，可以形成原电池，由于发生的反应类似于甲烷的燃烧，所以称作燃料电池，根据两极上反应的实质判断，通入甲烷的一极为____，这一极的电极反应为___________________；通入氧气的一极为_______，电极反应为
__________________________________，总反应为__________________________。
负极
CH4-8e-+10OH-=CO32-+7H2O
正极
O2+4e-+2H2O=4OH-
CH4+2O2+2KOH=K2CO3+3H2O
若将氢气换成甲烷，写出各电极的电极反应
我来挑战
1、熔融盐燃料电池具有较高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，CO为阳极燃气，空气与CO2的混合气为阴极燃气，制得在65℃下工作的燃料电池，完成有关的电池反应式：
负极反应式：2CO+2CO32-=4CO2+4e
正极反应式：
总反应式：
O2+4e-+2CO2=2CO32-
2CO+O2=2CO2
学一学练一练
3、1991年我国首创以铝、空气、海水电池为能源的新型海水标志灯已经研制成功。该灯以海水为电解质溶液，靠空气中氧使铝不断氧化产生电流。只要把灯放入海水中数分钟就发出耀眼的闪光，其能量比干电池高20到50倍。运用所学的化学知识，推测该新型电池两极上可能发生的电极反应。
4Al-12e-=4Al3+
3O2+6H2O+12e-=12OH-
第四章 电化学基础
第3节 电解池
第1课时 电解的原理
一、课前回忆
3.在电解水的过程中得到什么产物？结合上述电解的原料，能发现什么共同点？
2.在矿产资源的回收利用中，金属钠与镁是如
何制备的？
1.电离与电解质的含义是什么？
二、实验探究与思考
无现象(不能自发发生化学反应)
如图甲所示，将用导线连接在一起的两根石墨碳棒插入盛有CuCl2溶液的U型管中，有何现象？
加入直流电源以后，会有什么现象呢？
1.通电后发生了氧化还原反应；
2.外加电流的作用是这种化学变化的根本原因。
与电源正极相连的碳棒(阳极)有气泡产生，且有刺激 性气味，能使湿润的KI－淀粉试纸变蓝；
与电源负极相连的碳棒(阴极)上有红色的固体析出。
【实验4-2】：P79
Cl2
Cu
实验现象
实验步骤
实验现象
结论
通电前，氯化铜溶液中有哪些离子？如何运动？通电后，阴、阳离子的运动有改变吗？
实验现象产生的问题
2. 当离子定向移动到电极表面时，发生的是什么类型的反应？写出两电极反应和总的化学方程式
Cu2+、H+、Cl-、SO42-；在通电以后，阳离子向电源的负极移动，阴离子向电源的正极移动。
2Cl- － 2e- = Cl2↑（氧化反应）
Cu2+ ＋ 2e- = Cu （还原反应）
阳极：
阴极：
3. 通电后，回路中离子及电子的运动方向怎样？
阳离子移向阴极；阴离子移向阳极。
1、电解:使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程叫做电解
2、原理：
三、电解原理（含义及条件）
还原反应
Cu2＋＋ 2e－＝Cu
电解质溶液
氧化反应
2Cl－－2e－＝Cl2↑
阴离子
阴极
阳极
石墨||石墨
正极
负极
阳离子
←e—
↓e—
↑e—
←e—
3.构成电解池的条件：
①直流电源；
阴极:与电源负极相连 [还原反应]
阳极:与电源正极相连 [氧化反应]
②电极：
③电解质溶液或熔融电解质；
④形成闭合回路。
问题：如何来判断电解池的阴阳极？
1.本质特征：接电源正极的是阳极，接电源负
极的是阴极
2.外在表现：
a.失电子是阳极，得电子是阴极
b.氧化反应是阳极，还原反应是阴极
c.吸引阴离子的是阳极，吸引阴离子的
为阴极
d.电极溶解是阳极，金属析出是阴极
如何来判断电解池的阴阳极
电解池与原电池有哪些异同(续)
电源负极→电解池阴极电解池阳极→电源正极
电子
流向
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
负极：氧化反应，金属失电子
正极：还原反应，溶液中的阳离子得电子
电极
反应
阳极：与电源正极相连
阴极：与电源负极相连
负极：较活泼金属
正极：较不活泼金属（或能导电的非金属）
电极
名称
电解池
原电池
装置
第四章 电化学基础
第3节 电解池
第2课时 放电顺序
1.电解的含义
2.以CuCl2为例说明电解的原理
一、课前回忆
还原反应
Cu2＋＋ 2e－＝Cu
电解质溶液
氧化反应
2Cl－－2e－＝Cl2↑
阴离子
阴极
阳极
石墨||石墨
正极
负极
阳离子
←e—
↓e—
↑e—
←e—
学一学练一练
H2O
写出电解水时阴阳极的
电极反应式
4OH-－ 4e- = 2H2O + O2↑（氧化反应）
4H+＋ 4e- = 2H2 （还原反应）
阳极：
阴极：
问题：写出用碳棒做电极，电解硝酸银溶液的阴
阳极反应式
二、放电顺序原理及依据
1.含义：在电解池中，阴阳离子在电极上得失电子发生氧化还原反应的过程，叫做离子的放电（整体自发的进行氧化还原反应而放电的过程是原电池）
2.原理
A.阳极上还原性较强的物质先失电子
B.阴极上氧化性较强的物质先得电子
具体离子的放电顺序
阴极：氧化性强的离子先得电子（还原反应）
越不活泼的金属其对应阳离子氧化性越强，越容易得电子。
金属(Pt、Au除外)>S2- >I- >Br- >Cl->OH-(水)>NO3- >SO42- >F-
阳极：还原性强的离子先失电子（氧化反应）
Ag+>Fe3+> Cu2+>H+(酸)>Pb2+> Fe2+>Zn2+> H+(水)> Al3+> Mg2+>Na+>Ca 2+ > K+
金属阳极先放电，离子后放电
AgNO3
写出用碳棒做电极，电解硝酸银溶液的阴阳极反应式
我来挑战
1.分析溶液中的阴阳离子
Ag+、H+、NO3-、OH-
2.根据放电顺序确定反应的离子
Ag+、OH-
3.写电极反应式
4OH-－ 4e- = 2H2O + O2↑（氧化反应）
4Ag+＋ 4e- = 4Ag （还原反应）
阳极：
阴极：
阴极
阳极
氢气
减小
增
大
通入
适量
HCl(g)
氯
气
三、电解池电极反应的书写方法（电解HCl）
阴极
阳极
氧气
氢
气
变大
不
变
加
H2O
2.电解Na2SO4溶液
阴极
阳极
氧气
氢
气
变大
变
大
加
H2O
3.电解NaOH溶液
阴极
阳极
氧
气
铜
减小
加适量
CuO(s)
或CuCO3
减
小
4.电解CuSO4溶液
用惰性电极电解电解质溶液的规律小结
第四章 电化学基础
第3节 电解池
第2课时 放电顺序
1.电解的含义
一、课前回忆
2.写出电解硫酸钠溶液的电极反应式
3.写出电解氯化钠溶液的电极反应式
二、电解原理的应用
1、氯碱工业（电解饱和食盐水以制造烧碱、氯气和氢气的工业）
阳极：
2Cl - - 2e- = Cl2↑(氧化反应)
阴极：
2H+ + 2e- = H2 ↑(还原反应)
总反应：
食盐水中存在的离子：
Na+ 、Cl- 、H+ 、OH-
电极反应：
离子放电顺序： 阳离子 H+ ＞ Na+
阴离子 Cl- ＞ OH-
思考：电解饱和食盐水时阴极区溶液为什么呈碱性？
某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是（ ）
A 铅笔端作阳极，
发生还原反应
B 铂片端作阴极，
发生氧化反应
C 铅笔端有少量的氯气产生
D a点是负极，b点是正极
课堂练习
D
(1)原理：电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。
含有镀层金属离子的溶液（电镀过程中镀层金属的离子浓度一般不变）。
待镀件（电极不反应）
(2)电镀阴极材料、阳极材料和电镀液的选择：
镀层金属（电极被氧化） (镀层金属通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、 Ni、 Ag、Cu等)
2、电镀
阴 极：
阳 极：
电镀液：
镀层金属（纯铜板） Cu - 2e- = Cu2+
待镀金属制品 Cu2++2e- = Cu
含有镀层金属离子的电解质(CuSO4溶液)
电镀铜
阳 极：
阴 极：
电镀液：
电镀应用于铜的电解精炼
阴极：
Cu2++2e-＝Cu
比铜活泼的金属杂质—以阳离子形式留于溶液中
电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度略有降低
思考：
电解后溶液中c(Cu2+)有何变化？
比铜不活泼的金属杂质—形成阳极泥 (单质形式）
阳极(开始)：
Zn-2e- = Zn2+
Ni-2e- = Ni2 + Fe-2e- = Fe2+
阳极：
Cu－2e-＝Cu2+
原电池、电解池、电镀池的比较
原电池 电解池 电镀池
定义 化学能转变成电能的装置。 将电能转变成化学能的装置。 应用电解原理在金属表面镀上其它金属的装置。
形成
条件 ①活动性不同两电极
②电解质溶液
③形成闭合回路 ①两电极接直流电源
②电极插入电解质溶液
③形成闭合回路 ①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极
②电镀液须含有镀层金属的离子
电极
名称 负极：较活泼金属
正极：较不活泼金属或能导电的非金属等 阳极：电源正极相连
阴极：电源负极相连 阳极：镀层金属；
阴极：镀件
电极
反应 负极：氧化反应
正极：还原反应 阳极：氧化反应
阴极：还原反应 阳极：氧化反应
阴极：还原反应
3、电冶金（使用电解法）
制取金属钠
电解熔融状态的氯化钠。
阳极：
2Cl - - 2e- = Cl2↑
阴极：
2Na+ + 2e- = 2Na
总反应：
思考交流
试比较电解饱和食盐水与电解熔融氯化钠的异同
(提示:比较电解质、电解装置、电极反应、电解产物）
电解熔融氯化钠制钠
制取金属铝
电解熔融状态的氧化铝。
阳极：
6O2- - 12e- = 3O2↑
阴极：
4Al 3+ + 12e- = 4Al
总反应：
3、电冶金
课堂练习
1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池。
①③⑤
⑥⑦
2、(双选)用石墨做电极电解下列溶液，溶液的pH下降的是（ ）
A、NaCl B、NaOH C、H2SO4 D、CuSO4
CD
3、有X、Y、Z、M四种金属。已知X可从Y的盐溶液中置换出Y；X和Z作原电池电极时Z为正极；Y和Z的离子共存于电解液中，Y离子先放电；M离子的氧化性强于Y离子。则这四种金属的活动性由强到弱的顺序是（ ）
A、X>Y>Z>M B、X>Z>M>Y
C、M>Z>X>Y D、X>Z>Y>M
D
第四章 电化学基础
第3节 电解池
第2课时 放电顺序
