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安溪第八中学2013-2014学年高三化学一轮复习导学案 　　　　　　　　　　高三化学备课组
化学能与电能的转化（第二课时）

【考纲要求】
1、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、了解常见化学电源的种类及其工作原理。
3、理解金属发生电化学腐蚀的原因，金属腐蚀的危害，防止金属腐蚀的措施。
a
H2O
H2
O2
KOH溶液
多孔石墨电极材料
b
【课前预习区】
一、右图为一种氢氧燃料电池结构示意图，回答以下问题：
１、a极做　　　极，b极做　　　极。
２、写出两极反应式和电池反应式。

３、若将KOH溶液换成H2SO4溶液写出两极反应式。

二、铅蓄电池是一种二次电池，电池反应为：Pb+PbO2+2H2SO4 2PbSO4+2H2O
回答以下问题：
H2SO4溶液
Pb
PbO2
铅蓄电池示意图
1、此反应中还原剂是 ，做铅蓄电池的 极，氧化剂是 ，做铅蓄电池的 极。
2、分别写出铅蓄电池的正负极反应式和充电时的阴、阳极反应式。

3、铅蓄电池工作一段时间后电解质溶液的pH值将如何变化？
4、充电时标示“+”“—”的电极分别与外接电源的哪个电极连接？

三、化学腐蚀与电化学腐蚀的比较
类 型
化学腐蚀
电化学腐蚀
发生条件

现 象

本 质

相互关系

四、析氢腐蚀与吸氧腐蚀（以Fe为例）

析氢腐蚀
吸氧腐蚀
条 件

电极反应
负极

正极

总反应式

【课堂互动区】
板块三、新型电池
【例1】美国阿波罗宇宙飞船上使用的甲烷燃料电池是一种新型电池，其结构如下图所示。两个电极均由多孔碳制成，通入的气体在空隙中逸出, 并在电极表面放电 。
电池反应为：CH4+2O2+2NaOH==Na2CO3+3H2O，
CH4入口
O2入口
CO32—
CO32—

NaOH溶液
通过分析右图和电池反应回答下列问题：
（1）a极是（　　）极，电极反应式是

（2）b极是（　　）极，电极反应式是

（3）每消耗1molCH4可以向外电路提供
mole—
（4）电池工作一段时间后电解质溶液的pH值
（填“增大”、“减小”或“不变”）
（5）比起直接燃烧燃料产生电力，使用燃料电池有许多优点，其中主要有两点：首先是燃料电池的能量转化效率高，其次是  。
【变式训练1】（1）若将上题中的电解质改为可传O2－的固体氧化物，电池反应为CH4+2O2==CO2+2H2O，负极反应式为CH4 +4O2——8e—→CO2+2H2O，则：正极反应式为 。
（2）若将上题中的电解质改为熔融盐K2CO3，b电极通入O2和CO2的混合气体，负极反应式为CH4 +4CO32——8e—→5CO2+2H2O，则：正极反应式为 ，总电池反应为 。
规律总结：燃料电池电极反应的书写方法：

【例2】高铁电池是一种新型可充电电池，与普通高能电池相比，该电池长时间保持稳定的放电电压。高铁电池的总反应为：3Zn＋2K2FeO4＋8H2O3Zn(OH)2＋2Fe(OH)3＋4KOH，回答下列问题：
（1）该电池充电时是_________能转化为________能的装置；
（2）放电时负极反应式为_________________；
（3）充电时每转移3 mol电子时，溶液中消耗KOH的物质的量为___________。
（4）充电时Fe(OH)3→FeO42－的变化发生在___极，Fe(OH)3应与外电源的_____极连接，接通电源后该电极附近溶液的pH如何变化？_______
通过以下问题组进行有关电解（用惰性电极电解）问题分析：
①在电解反应中，pH明显升高的应是电解池的哪个电极？请列举两种不同类型的电解质溶液。
②在电解反应中，产生O2的一定是电解池的哪个电极？电解何种类型的电解质溶液一定有O2产生？
③电解时两极pH均有明显变化，但搅拌后溶液pH不变的是何种类型的电解质溶液？
④下列溶液电解后，若要使电解液回复电解前的状态，应分别加入什么物质？
A、NaCl溶液 B、CuSO4溶液 C、CuCl2溶液 D、Na2SO4溶液
归纳总结：有关电解问题分析：

电解
石墨
Cu
直流电源
NaOH溶液
【变式训练2】Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下，电解总反应：2Cu+H2O====Cu2O+H2↑。下列说法正确的是（ ）
A、石墨电极上产生氢气
B、铜电极发生还原反应
C、铜电极接直流电源的负极
D、当有0.1mol电子转移时，有0.1molCu2O生成
板块四、金属的腐蚀与防护
C
Fe
5
例3、下图各容器中盛有海水，铁在其中被腐蚀时由快到慢的顺序是 （ ）
A、4＞2＞1＞3＞5
B、5＞2＞1＞3＞4
C、4＞2＞3＞1＞5
D、3＞2＞4＞1＞5

规律总结：
①金属腐蚀由快到慢的次序是：

②金属防护的方法：

【变式训练3】（1）电镀是电解原理的一种重要应用，也是一种防腐方法，电镀时镀件做 极，镀层金属做 极， 做电镀液。电镀时电镀液中的金属离子浓度将 （填“变大”、“变小”或“不变”）
M
海水
K
N
X
Fe
（2）（2010山东）镀铜可防止铁制品腐蚀，电镀时用铜而不用石墨作阳极的原因是 。
（3）（2010山东）利用右图装置，可以模拟铁的电化学防护。
若X为碳棒，为减缓铁的腐蚀，开关K应置于______处。
若X为锌，开关K置于M处，该电化学防护法称为 。
课堂小结：

【课后巩固区】
1、（2010北京）下列有关钢铁腐蚀与防护的说法正确的是（ ）
Ａ、钢管与电源正极连接，钢管可被保护
Ｂ、铁遇冷浓硝酸表面钝化，可保护内部不被腐蚀
Ｃ、钢管与铜管露天堆放在一起，钢管不易被腐蚀
Ｄ、钢铁发生析氢腐蚀时，负极反应是Fe — 3e— → Fe3+
2、（2010安徽）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0.1 mol电子，消耗1.12 L的H2
D、H＋由a极通过固体酸电解质传递到b极
3、（08江苏）镍镉（Ni-Cd）可充电电池在现代生活中有广泛应用。已知某镍镉电池的电解质溶液为KOH溶液，其充、放电按下式进行：Cd + 2NiOOH + 2H2O Cd(OH)2 + 2Ni(OH)2，有关该电池的说法正确的是（ ）
A、充电时阳极反应： Ni(OH)2 －e-+ OH- = NiOOH + H2O
B、充电过程是化学能转化为电能的过程
C、放电时负极附近溶液的碱性不变
D、放电时电解质溶液中的OH—向正极移动
4、（2000全国）熔融盐燃料电池具有高的发电效率，因而受到重视，可用Li2CO3和Na2CO3的熔融盐混合物作电解质，向负极充入燃料气CO，用空气与CO2的混合气作为正极的助燃气，制得在650℃下工作的燃料电池。完成有关的电池反应：负极反应式：2CO+2CO32-- 4e- →4CO2
正极反应式：                           总电池反应式：                     
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