电化学教案(整理3篇)
时间:2024-10-20
时间:2024-10-20
学习目标
1、熟练掌握原电池的电极名称、电子流向、电极反应式及原电池总反应式;
2、掌握几种新型燃料电池的工作原理;
3、熟练掌握电解池电极名称、材料、电解质种类等的判断;会书写电极反应式和电解总反应方程式;
4、掌握电解前后溶液的浓度和pH值变化的计算。
典型例题
【例1】⑴今有2H2+O22H2O反应,构成燃料电池,则负极通的应是
,正极通的应是,电极反应式为负极:,正极:。
⑵若把KOH改为稀H2SO4作电解质,则电极反应式为负极:,
正极:。⑴和⑵的电解质不同,反应进行后,其溶液的pH个有什么变化。
⑶若把H2改为CH4,用KOH作电解质,则电极反应式为负极:,
正极。
【例2】(20xx年南通四市联考试题)右图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极,电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后,在c、d两极上共收集到336mL(标准状态)气体。回答:
(1)直流电源中,M为极。
(2)Pt电极上生成的物质是,其质量为__g。
(3)电源输出的电子,其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为:2∶___∶_∶。
(4)AgNO3溶液的浓度(填增大、减小或不变。下同),AgNO3溶液的pH,H2SO4溶液的浓度,H2SO4溶液的pH___。
(5)若H2SO4溶液的质量分数由5.00%变为5.02%,则原有5.00%的H2SO4溶液为g。
课堂练习
1、蓄电池在放电时起原电池作用,在充电时起电解池作用,
下列是爱迪生蓄电池分别在充电和放电时的反应:Fe+NiO2+2H2O放电充电Fe(OH)2+Ni(OH)2,下列有关爱迪生蓄电池的推断中不正确的是()
A.放电时Fe作负极,NiO2作正极
B.放电时溶液中的阳离子向正极移动
C.充电时的阴极反应是Fe(OH)2+2e-==Fe+2OH-
D.该蓄电池既可用KOH溶液又可用稀H2SO4作电解质溶液
2、生物体中细胞膜内的葡萄糖与细胞膜外富氧液体及细胞膜构成微型的生物原电池。下列有关电极反应及产物的判断正确的是:
A.负极反应可能是O2+2H2O+4e-=4OH-
B.负极反应的产物主要是C6H12O6被氧化生成的CO32-、HCO3-、H2O
C.正极反应可能是6C6H12O6-24e-+24OH-==6CO2+18H2O
D.正极反应的产物主要是C6H12O6生成的CO2、CO32-、H2O
3、下列四组原电池,其中放电后,电解质溶液质量增加,且在正极有单质生成的是()
A.Cu、Ag、AgNO3溶液B.Zn、Cu浓H2SO4
C.Fe、Zn、CuSO4溶液D.Fe、C、Fe2(SO4)3溶液
4.(多选)用石墨做电极电解AlCl3溶液时,下列电解液变化曲线合理的是()
ABCD
5.用惰性电极电解M(NO3)x的水溶液,当阴极上增重ag时,在阳极上同时产生bL氧气(标准状况),则M的相对原子质量为()
A.B.C.D.
6.摩托罗拉公司最新研发了一种由甲醇和氧气及强碱作电解质溶液的新型手机电池,电量可达现用锂电池的10倍,且待机时间超过一个月。假定放电过程中,甲醇完全氧化产生的CO2被充分吸收生成CO32-。
⑴该电池总反应的离子方程式为——————————————————————————————————————;
⑵甲醇是————极,电池在放电过程中溶液的pH将_________(填“下降”或“上升”、不变”);若有16g甲醇蒸汽被完全氧化产生电能,并利用该过程中释放的电能电解足量的CuSO4溶液(假设整个过程中能量总利用率为80%),则将产生标准状况下的O2______升。
⑶最近,又有科学家制造出一种使用固体电解质的燃料电池,其效率更高。一个电极通入空气,另一个电极通入汽油蒸汽。其中固体大是掺杂了Y2O3(Y:钇)的ZrO2(Zr:锆)固体,它在高温下能传导O2-离子(其中氧化反应发生完全)。以丁烷(C4H10)代表汽油。
①电池的正极反应式为_________________,
②放电时固体电解质里O2-离子的移动方向是向_______极移动(填正或负)。
7、1991年我国首创以铝、空气和海水电池为能源的新型海水航标灯.它以海水为电解质溶液,靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流,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20~50倍.根据以上叙述,填写这种电池两极的电极反应式:
(1)负极:.
(2)正极:.
课后练习
1.下列关于实验现象的描述不正确的是()
A.把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中,铜片表面出现气泡
B.用锌片做阳极,铁片做阴极,电解氯化铜溶液,铁片表面析出铜
C.把铜片插入三氯化铁溶液,在铜片表面析出铁
D.把锌放入稀盐酸中,加几滴氯化铜溶液,产生气泡速率加快
2.据报道,美国正在研究用锌电池取代目前广泛使用的蓄电池,它具有容量大、污染小的特点,其电池反应为:2Zn+O2=2ZnO,其原料为锌、空气和电解质溶液,则下列叙述正确的是()
A.锌为正极,空气在负极反应B.负极还原反应,正极氧化反应
C.负极的电极反应为:Zn-2e-+2OH-==ZnO+H2O
D.电池工作时溶液的pH降低
3.有a、b、c、d四种金属,将a与b用导线连接起来,浸入电解质溶液中,b不易腐蚀;将a、d分别投入等浓度盐酸中,d比a反应激烈;将铜浸入b的盐溶液中,无明显变化;若将铜浸入c的盐溶液中,有金属c析出,据此判断它们的活动性由强到弱的'顺序是:
A.dcabB.dabcC.dbacD.badc
4.在H2O中加入等物质的量的Ag+、Na+、Ba2+、NO3—SO42—、Cl—,该溶液放在惰性电极的电解槽中通电片刻后,氧化产物与还原产物的质量比是()
A.1:8B.8:1C.35.5:108D.108:35.5
5、在装有水的烧杯里,用细线挂一个呈水平方向的由Fe和Ag焊接成的圆柱棒,如右图。⑴向烧杯中加入CuSO4溶液后,棒的状态将如何变化?(溶液密度的变化忽略不计)
⑵说明上述变化的原因。
6.(18分)由于Fe(OH)2极易被氧化,所以实验室难用亚铁盐溶液与烧碱反应制得白色纯净的Fe(OH)2沉淀。若用下图所示实验装置可制得纯净的Fe(OH)2沉淀。两极材料分别为石墨和铁。
⑴a电极材料_______,其电极反应式为_____________________。
⑵电解液d可以是_______,则白色沉淀在电极上生成;也可以是_______,则白色沉淀在两极之间的溶液中生成。
A.纯水B.NaCl溶液C.NaOH溶液D.CuCl2溶液
⑶液体c为苯,其作用是________________,在加入苯之前,对d溶液进行加热处理的目的是__________________________。
⑷若d改为Na2SO4溶液,当电解一段时间,看到白色沉淀后,再反接电源,继续电解,除了电极上看到气泡外,另一明显现象为_______________________________________。
例1【答案】⑴H2、O2;负极:2H2+4OH--4e-=4H2O,正极:O2+2H2O+4e-=4OH-;⑵负极:2H2-4e-=4H+,正极:O2+4H++4e-=2H2O;pH变小;pH变大;⑶负极:CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O,正极:2O2+4H2O+8e-=8OH-。
例2【答案】(1)正;(2)Ag、2.16;(3)2∶∶1;(4)不变、不变、增大、减小;(5)45.18。
课堂练习
1D2B3C4AD5C
6.⑴2CH3OH+3O2+4OH-==2CO32-+6H2O,⑵负极,下降,13.44L,
⑶①O2+4e-=4O2-,②负极。)
7:(1)Al-3e=Al3+
(2)2H2O+O2+4e=4OH-
课后练习
1C2C3B4B
5:⑴Fe一端升高,Ag一端降低,同时Fe端逐渐溶解,Ag端有红色物质析出,水溶液略显浅蓝色;⑵上述变化的原因见解析。
6.⑴Fe,Fe-2e—=Fe2+;⑵C;B;⑶隔绝空气,防止产物被氧化;赶尽溶液中的氧气;⑷白色沉淀迅速变为灰绿色,最后变为红褐色。
2)电化学腐蚀速率的测定
金属的腐蚀速度可用腐蚀失重或腐蚀深度表示,也可用腐蚀电流密度表示。
在电化学腐蚀过程中,一般以自腐蚀电流密度icorr的大小来衡量金属的腐蚀速度。
测定腐蚀电流密度的方法很多,本实验用塔费尔直线外推法来测定金属电化学腐
蚀过程中的腐蚀电流密度,来衡量金属的腐蚀速度。如图2-1为塔费尔直线。
图2-1极化曲线外延法测得金属腐蚀速度
极化曲线的这一区段称为塔费尔区,也叫强极化区。在极化曲线中,塔费尔
直线延长线的交点处,金属阳极溶解的'速度和阴极的去极化反应的速度相等。金
属的腐蚀达到相对稳定,这时的电位即是自腐蚀电位,自腐蚀电位的高低反应了
材料发生腐蚀的难易程度,自腐蚀电位越高,材料越不容易发生腐蚀,自腐蚀电
位越低,材料就越容易发生腐蚀;所对应的电流就是金属腐蚀电流,腐蚀电流反
应了金属发生腐蚀的快慢程度,腐蚀电流越大,金属发生腐蚀的速度就越大,腐
蚀电流越小,金属发生腐蚀的速度就越小。根据这一原理,测定金属的极化曲线。
将阳极或者阴极的塔费尔直线外推到与过电位为零的直线相交,交点对应的电流
为腐蚀速度。
3)实验设备及条件
①实验设备
实验采用电化学测量系统对各试样进行电化学腐蚀性能测试实验。其装置如
图2-2所示:
图2-2电化学极化曲线测量装置示意图
实验装置中三电极体系中以饱和甘汞(SCE)电极作为参比电极(referenceelectrode);Pt电极作为辅助电极(auxiliaryelectrode);代测试样为研究电极(researchelectrode)。参比电极和研究电极间用盐桥连接,鲁金毛细管(capiliary)距研究电极1~2毫米。
电化学工作站部分参数如下:
初始电位(V):-2;终止电位(V):2.2;扫描段数:1;终止电位处保持时间:0;静置时间:2s;电流灵敏度(A/V):1.e-0.04。
②实验条件
a.腐蚀试样:对1#到12#试样进行蜡封,即:在试样上用油性笔取1cm×1cm的面积,并在其上放置橡皮,而后将烧化的蜡汁快速滴于试样表面,即蜡封处理。
b.腐蚀溶液:3.5%的NaCl水溶液(与浸泡实验相对应)
知识目标:
1.了解过滤是使不溶性固体和液体分离的一种常用方法,结晶是分离几种可溶性固体混合物的一种方法。
2.了解过滤的适用范围和主要操作,了解利用结晶方法,在提纯物质时的简单应用。
能力目标:
1.学习过滤操作和结晶操作;
2.溶解度曲线与结晶的关系讨论。
情感目标:
通过粗盐提纯和硝酸钾晶体生成的实验操作渗透科学素质和事实求事精神的培养。
2.在讲过滤的操作方法时,注意强调:
4.对于学生素质较好的学校,在完成教学大纲所要求的.教学内容以后,可结合上节所学有关溶解度的计算,适当补充在温度改变时,有关溶解度的计算。(另加一课时)
(1)高温的饱和溶液降温时,会有晶体析出。
例:71℃时的溶解度是140g,9℃时是20g,将71℃时的饱和溶液200g降温至9℃时,问能析出多少g晶体?(100g)
(2)低温的饱和溶液,升高温度时,需加入一定量的固体溶质,才可使溶液再次达到饱和。
例:将20℃时250g饱和溶液,加热至8℃时,需加入多少g晶体才可使溶液再次达到饱和?(已知20℃时的溶解度11.1g,80℃时为21.4g)
1.本节教材内容较少,也比较简单,目的是向学生介绍两种分离混合物的一般方法,除应用一些固体物质溶解度的知识外,并不做深入的分析和更多的要求。重结晶属选学内容,可根据当地化工生产情况作适当处理。
在学法上,从如何得到粗盐,又如何精制为精盐这样的问题引入课题,提出过滤和结晶是最常用的混合物分离方法。
接着教材分两段,分别介绍过滤法分离固态物质和结晶法分离可溶性固体的道理。
2.为了使学生了解结晶法,可以分离几种可溶性固态物质的混合物,教材安排了一个实验,让学生直观地观察利用热饱和溶液冷却的方法,使硝酸钾从它与氯化钠的混合液中结晶出来,经过滤达到使硝酸钾晶体与氯化钠母液分离的目的。从而进一步从温度变化对硝酸钾和氯化钠的溶解度影响的不同,讲解应用这种方法的道理,以加深学生的理解。
3.本节内容不但要以前面学习的溶液、溶解度及影响溶解度的主要因素等相应知识为基础,还与过滤等实验基本操作的技能相联系,如过滤法要跟物质的溶解性及过滤实验操作相联系,结晶法(或重结晶法)跟物质的溶解度、溶解度曲线知识相联系。
总结分离、提纯物质的两种方法,可用下表表示:
在生产生活中,人们所接触到的物质很多都是混合物,为了适应各种不同的需要,常常要把混合物里的几种物质分开,得到较纯净的物质,这叫做混合物的分离,过滤和结晶是最常用的混合物分离的方法。
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