电化学基础及其应用(1)(教师版)
“电化学基础与应用”教案
“电化学基础与应用”教案课程名称：电化学基础与应用一、课程目标1.理解电化学的基本概念和原理，包括电池反应、电解反应、电化学能转换等。
2.掌握电化学实验技能，包括电极材料的制备、电池性能测试、电化学测量等。
3.能够应用电化学原理解决实际问题，如能源储存与转化、环境保护、材料科学等。
二、课程内容第一章：电化学基础知识1.电化学发展史与基本概念2.电解质溶液的性质与离子导电3.电解与电池反应的基本原理第二章：电极材料与电池反应1.电极材料的性能与选择2.电池反应动力学与反应速率3.电池反应的能量转换效率第三章：电化学能转换与储存1.原电池与电解池的工作原理2.电池能量储存与释放的机制3.燃料电池、太阳能电池、锂离子电池等实例第四章：电化学在环境科学中的应用1.电化学方法在废水处理中的应用2.电化学在空气净化与保护中的作用3.电化学传感器在环境监测中的应用第五章：电化学在材料科学中的应用1.电化学方法制备新材料2.电化学腐蚀与防护技术3.电化学在表面处理与涂层制备中的应用三、教学方法1.理论教学：通过讲解、演示、讨论等方式，使学生理解电化学的基本概念和原理。
2.实验教学：进行电化学实验操作，包括电极材料的制备、电池性能测试、电化学测量等，培养学生的实验技能。
3.问题解决：通过案例分析和实际问题解决，使学生能够应用电化学原理解决实际问题。
4.小组讨论：组织学生进行小组讨论，鼓励学生交流思想和观点，提高其协作能力。
5.网络教学：利用网络平台，提供课程资料、实验指导、在线答疑等资源，方便学生学习和交流。
四、考核方式1.课堂表现：根据学生的出勤情况、课堂参与程度等进行评价。
2.实验报告：根据学生的实验操作和实验报告的撰写质量进行评价。
3.期末考试：进行期末考试，考核学生对电化学基础知识的掌握程度和应用能力。
《电化学及应用》课件
02
燃料电池具有高效率、低污染、可靠性高等优点，广泛应用于
汽车、船舶、航空航天等领域。
常见的燃料电池包括质子交换膜燃料电池、碱性燃料电池、磷
03
酸燃料电池等。
作原理是通过锂离子在正负极 之间的迁移实现电能的储存和释
放。
锂离子电池具有高能量密度、长 寿命、环保等优点，广泛应用于 手机、笔记本电脑、电动汽车等
原理
电化学反应中，电子转移和离子迁移 是相伴随的，通过电极反应实现电子 转移和能量转化。
电化学的应用领域
能源领域
电化学在能源领域的应用包括电池、燃料电池、太阳 能电池等。
环境领域
电化学技术可用于污水处理、废气处理、重金属离子 去除等环境治理方面。
工业领域
电化学在工业领域的应用包括电镀、电解、电泳等， 可用于金属表面处理和材料制备。
06
电化学在工业领域的应用
电镀与电铸
总结词
电镀和电铸是利用电化学方法在金属表面沉 积金属或合金的过程，主要用于制造装饰品 、艺术品、建筑零件和电子元件等。
详细描述
电镀是将金属或合金通过电解沉积到金属表 面，以增加其耐腐蚀性和美观性。电铸则是 通过电解沉积制造金属或合金的复制品，常 用于制造装饰品和艺术品。
电化学反应动力学
电化学反应速率
表示电化学反应快慢的物理量。
电化学反应机理
描述电化学反应过程的详细步骤和中间产物。
反应速率常数
表示电化学反应速率与反应物浓度之间的关系的常数。
扩散与传质
影响电化学反应速率的因素，包括反应物在电极表面的扩散和传质过程。
03
电化学电池与电池性能
原电池与电解池
原电池
是一种将化学能直接转化为电能的装置，由正负两个电极和电解质溶液组成。
第四章《电化学基础》单元归纳与整理 教学设计(一) 高二化学人教版选修4
（人教版选修4）第四章《电化学基础》教学设计归纳与整理（一）课题：第四章归纳与整理（一）课时1授课年级高二人教版选修4第四章《电化学基础》内容是高中化学重要的基本理论之一。
应式电子及离子的移动方向的异同，并能正确判断原电池和电解池。
2.通过重点知识深入探究，准确把握电化学基础知识的重、难点，会根据氧化还原反应原理，进一步理解半电池、双液电池、多室电解等概念，会正确书写原电池和电解池的电极反应式和总反应式。
3.通过原电池和电解池原理的进一步分析探究，进一步认识金属的腐蚀的危害及放护方法，利用宏微结合的思想，进一步理解电解的规律及其应用等，激发爱国热情，培养分析问题和解决问题的能力和实事求是的科学态度。
教学重、难点重点：电极判断、电极反应式及总反应式的书写、电解规律及应用难点：二次电池原理分析、多室电解及应用学情分析学完了电化学基础知识后，已经对本章内容中的基本概念、原理有了一定的认识和理解。
但可能还缺乏对相关知识系统性、规律性的认识，思维能力和综合应用知识解决问题的能力都有待进一步提高。
特别是在一些核心知识和关键能力上还需要进行深入思考和磨炼，这就是对本章要进行归纳与整理的价值所在。
教学方法归纳总结、讨论交流、方法提炼等教学过程教学环节教学活动设计意图问题导入：下图所示装置，当K1关闭，K2打开时是什么装置？铁电极的名称是什么？发生什么反应？当K2关闭，K1打开时是什么装置？铁电极的名称是什么？发生什么反应？【知识网络1】电化学基础知识建构网络，形成知识系统。
【知识网络2】金属的腐蚀与防护【典例1】一种碳纳米管能够吸附氢气，用这种材料制备的二次电池原理如图所示，该电池的电解质溶液为6mol/L KOH溶液，则下列说法正确的是（）A．放电时K+移向碳电极B．放电时电池负极的电极反应式为H2-2e-===2H+C．放电时电池正极的电极反应式为NiO(OH)+2H2O+e-===Ni(OH)2+OH-D．放电时镍电极附近溶液的pH变小【答案】C【解析】A. 放电时，该电池为原电池，由图知镍电极为正极，电解质溶液中阳离子向正极移动，所以K+移向镍电极，A项错误；B. 已知电解质溶液为KOH溶液，放电时碳电极作负极，H2失电子发生氧化反应，电极反应式为H2 - 2e- + 2OH-===2H2O，B项错误；C. 由图分析可知，放电时，镍电极为正极，NiO（OH）得电子发生还原反应，电极反应式为NiO（OH）+H2O+e-===Ni（OH）2+OH-，有OH-生成，C项正确；D. 镍电极为正极，NiO （OH）得电子发生还原反应，电极反应式为NiO（OH）+H2O+e-===Ni（OH）+OH-，有OH-生成，pH变大，D项错误；故选C。
高中电化学基础教案
高中电化学基础教案
教学目标：
1. 了解电化学的基本概念和原理；
2. 掌握电化学电池的构成和工作原理；
3. 能够解释电解质溶液中的电解现象；
4. 掌握通过电化学方法制备金属的原理和操作方法。
教学重点：
1. 电化学基本概念；
2. 电化学电池的构成和工作原理；
3. 电解质溶液中的电解现象；
4. 通过电化学方法制备金属的原理和操作方法。
教学准备：
1. 教师准备相关的教学资料和教学实验器材；
2. 学生预习相关知识，做好课前准备；
教学过程：
1. 导入：简要介绍电化学的基本概念和重要性，引出本节课的学习内容；
2. 讲解电化学基本概念：电化学的定义、电化学反应、电化学电池的构成等；
3. 讲解电化学电池的工作原理：单质电池、电解质电池的原理和实际应用；
4. 实验操作：实验中演示电解质溶液中的电解现象，让学生亲自操作，观察实验现象；
5. 引导讨论：通过实验现象引导学生讨论电解质溶液中的电解过程；
6. 讲解金属制备原理：介绍通过电化学方法制备金属的原理和操作方法；
7. 总结：对本节课的学习内容进行总结，并布置相关作业。
教学扩展：
1. 可以组织学生进行小组讨论，进一步深化对电化学基础知识的理解；
2. 可以让学生自主设计电化学实验，培养其实验设计和分析能力；
3. 可以邀请专业人士或学者进行讲座，拓展学生对电化学领域的认识。
教学反思：
1. 强化实验教学，让学生通过实践感受电化学知识的魅力；
2. 多种教学手段结合，提高教学效果；
3. 关注学生的学习过程，及时调整教学方法，使学生能够轻松理解和掌握知识。
电化学基础及电化学分析
电化学基础及电化学分析电化学是研究电荷转移过程及其与化学反应之间相互转化关系的学科。
它在现代化学、能源储存和转换、材料科学以及环境和生物科学等领域中具有重要应用。
本文将介绍电化学的基础知识，并重点探讨电化学分析的原理和应用。
一、电化学基础1. 电化学中的基本概念电化学研究的核心是电荷转移过程，该过程包括氧化反应和还原反应。
基本概念包括电势、电流、电解质和电极。
电势是物质中电荷移动的驱动力，电流是单位时间内通过导电体的电荷量。
电解质是能在溶液中形成离子的物质，它们可以导电。
电极是用于充当电流的进出口的物质或表面。
2. 电化学电池电化学电池是将化学能转化为电能的装置。
它由两个电极（阳极和阴极）和一个电解质组成。
阳极是发生氧化反应的电极，阴极是发生还原反应的电极。
电化学电池可以分为原电池和电解池。
原电池利用化学反应自发向电能转化，而电解池则利用外加电势将电能转化为化学反应。
二、电化学分析电化学分析利用电化学技术来检测和定量分析样品中的化学物质。
它具有灵敏度高、选择性好和响应速度快等优点，因此被广泛应用于环境、食品、生物医学和工业领域。
1. 伏安法伏安法是最常用的电化学分析技术之一。
它通过测量电流和电势之间的关系，定量分析样品中的物质。
伏安法可以进一步分为直接伏安法和间接伏安法。
直接伏安法是直接测量电流和电势的关系，而间接伏安法利用电化学反应的峰值电流和电势之间的关系进行分析。
2. 极谱法极谱法是利用电极上产生的电流和电势之间的关系来分析物质。
它可以用于定量分析和定性分析。
常用的极谱法包括线性扫描伏安法（LSV），循环伏安法（CV）和差分脉冲伏安法（DPV）等。
3. 电化学阻抗谱法电化学阻抗谱法是一种研究电化学界面和电解质中离子传递过程的分析方法。
它可以通过测量交流电压下的阻抗变化来监测界面的特性和反应的动力学过程。
4. 恒流电位法恒流电位法是一种基于恒流条件下测量电势变化的电化学分析技术。
它可以用于研究电化学反应动力学，以及测量样品中的特定物质。
电化学教学教案
电极反应与电池反应的概念介 绍
电极反应与电池反应的书写方 法
电极反应与电池反应的实例分 析
电极反应与电池反应的规律总 结
实验目的：通 过实验演示让 学生了解电化 学的基本原理
和应用
实验材料：电 解槽、电极、
电源等
实验步骤：连 接电路，调整 电流电压，观 察实验现象并
记录数据
实验结果：通过 实验演示，让学 生了解电化学反 应的过程和原理， 以及其在能源、 环保等领域的应
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01.
02.
03.
04.
05.
06.
掌握电化学的基本概念和原理 理解原电池、电解池的工作原理和组成 了解电极反应和电池反应的书写方法 掌握电化学在生产和生活中的应用
能够掌握电化学 的基本原理和概 念
能够理解和分析 电化学实验数据 和结果
能够运用电化学 知识解决实际问 题
用
回顾电化学的 基本概念和原
理
总结电解池和 原电池的工作
原理和应用
复习电化学实 验的设计和操
作要点
强调电化学在 日常生活和工 业生产中的应
用和意义
学生参与度：观察学生在课堂上的表现和参与度，判断学生对教学内容的兴趣和投入程度。
课堂互动：评估学生在课堂上的互动情况，包括提问、讨论和合作等，反映学生的思考能力 和合作精神。
作业完成情况：检查学生的作业完成情况，包括课后习题、实验报告等，了解学生对课堂知 识的掌握程度和应用能力。
随堂测试：通过随堂测试的方式，检测学生对课堂内容的理解和掌握程度，及时发现并解决 学生的学习困难。
作业评价：通过布置 和批改作业，了解学 生对知识的掌握程度， 及时调整教学策略。
测验评价：定期进行 测验，评估学生的学 习效果，以便及时发 现问题并进行补救。
高中电化学教案
高中电化学教案
主题: 电化学基础
一、教学目标:
1. 了解电化学的基本概念和原理。
2. 掌握电化学相关的基本术语和符号。
3. 理解电化学反应的基本过程和机理。
4. 掌握如何进行电化学实验。
二、教学内容:
1. 电化学的概念和意义
2. 电化学的基本原理
3. 电化学反应的种类和特点
4. 电解和电沉积反应
5. 电化学实验方法和技巧
三、教学过程:
1. 导入：介绍电化学的概念和意义，引出学生对电化学的兴趣。
2. 理论讲解：讲解电化学的基本原理和基本术语，让学生了解电化学的基本知识。
3. 实验演示：进行电化学实验演示，让学生观察实验过程并对电化学反应有更直观的理解。
4. 讨论分享：引导学生进行小组讨论，分享对电化学的理解和感悟。
5. 练习巩固：布置一些练习题，让学生进行巩固和检验学习成果。
6. 总结提高：对本节课的重点内容进行总结，鼓励学生在课后进行进一步学习。
四、教学资源:
1. 课件和电子书籍
2. 实验器材和化学药品
3. 练习题和教学辅助材料
五、教学评估:
1. 学生参与度和课堂表现
2. 练习题和作业的完成情况
3. 实验报告的质量和准确性
六、教学反思:
1. 总结本节课的教学效果和不足之处，为下节课的教学改进提供参考。
2. 关注学生的学习情况和反馈意见，及时调整教学方法和内容。
注: 教案仅供参考，具体教学内容和方法可根据教学实际情况进行调整和改进。
电化学基础及应用
金属的防护
方 法：
1.改变金属的内部组织结构（如制不锈钢） 2.在金属表面覆盖保护层： （1）在表面刷一层油漆； （2）在表面涂上机油； （3）在表面镀一层其他耐腐蚀金属； （4）在表面烧制搪瓷 ； （5）使金属表面形成致密的氧化膜 。 3.电化学保护法 ： （1）牺牲阳极的阴极保护法 （2）外加电流的阴极保护法
电解池
e氧 化 反 应 e还 原 反 应
组成电解池的条件：
(1)．外接直流电源 (2)．电极(金属或惰性电极) (3)．电解质溶液或熔融的电解质 (4)．形成闭合回路
阳 极
阴 极
电解池阴阳极的比较
比较项目 与电源连接 阴极 接电源负极 阳极 接电源正极
判断金属腐蚀快慢的规律
不纯的金属或合金，在潮湿空气中形成微电池发生电化腐蚀，活泼 金属因被腐蚀而损耗，金属腐蚀的快慢与下列二种因素有关：
1）与构成微电池的材料有关，两极材料的活动性差别越大，
电动势越大，氧化还原反应的速度越快，活泼金属被腐蚀的速度就 越快；
2）与金属所接触的电解质强弱有关，活泼金属在电解质溶液
O2 + 4e- = 2O2-
(04天津理综)下图为氢氧燃料电池原理示意图，按照此图 的提示，下列叙述不正确的是 B
A. a电极是负极 B. b电极的电极反应为： 4OH－4e ＝2H2O＋Ｏ2 C. 氢氧燃料电池是一种具有应用前景的绿色电源 D. 氢氧燃料电池是一种不需要将还原剂和氧化剂全部储藏 在电池内的新型发电装置
2H+ + 2e- = H2↑
Fe - 2e- = Fe2+
O2＋2H2O＋4e-=4OH-
总反应
Fe+
2H+
Fe2++2OH-=Fe(OH)2 = H2↑ 4Fe(OH)2 +O2+2H2O=4Fe(OH)3 4Fe(OH)3＝Fe2O3· 2O(铁锈)+(3-x)H2O xH
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2021届新课标高考化学一轮复习同步测控（教师版）
专题2：电化学基础及其应用（1）（精品）
第I卷选择题（50分）
一、选择题（本题共10小题，共50分。
在每小题给出的A、B、C、D四个选项中，
只有一项是符合题目要求的。
）
1、（2020·盐城模拟）下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是
A. HCl、 CuCl2、 Ba(OH)2
B. NaOH、CuSO4、 H2SO4
C. NaOH、H2SO4、 Ba(OH)2
D. NaBr、 H2SO4、 Ba(OH)2
2、（2020郴州模拟）将镁片、铝片平行插入到一定浓度的NaOH溶液中，用导线连接成闭合回路，该装置在工作时，下列叙述正确的是
A．镁比铝活泼，镁失去电子被氧化成Mg2＋
B．铝是电池的负极，开始工作时溶液中会立即有白色沉淀生成
C．该装置的内、外电路中，均是电子的定向移动形成电流
D．该装置开始工作时，铝片表面的氧化膜可不必处理
【解析】对NaOH溶液而言Al比Mg活泼，故Al为负极，Mg为正极，负极电极反应式为：Al＋4OH－－3e－===AlO－2＋2H2O，故A、B两项均不正确；内电路
是阴、阳离子定向移动形成电流，故C项不正确；Al表面氧化膜不必另外处理，
溶液中NaOH即可使其溶解，故D项正确。
3、（2020江西五校联考）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＋2MnO2＋2H2O＝Zn(OH)2＋2MnOOH，下列说法错误的是
A．电池工作时，锌失去电子
B．电池正极的电极反应式为：2MnO2＋2H2O＋2e－＝2MnOOH＋2OH－
C．电池工作时，电子由正极通过外电路流向负极
D．外电路中每通过0.2 mol 电子，锌的质量理论上减少6.5 g
4、(2020·天津高考，4)锌铜原电池装置如图所示,其中阳离子交换膜只允许阳离子和水分子通过,下列有关叙述正确的是
A.铜电极上发生氧化反应
B.电池工作一段时间后,甲池的c(S)减小
C.电池工作一段时间后,乙池溶液的总质量增加
D.阴阳离子分别通过交换膜向负极和正极移动,保持溶液中电荷平衡
【解析】由锌铜原电池原理可知,锌电极为负极,失电子,发生氧化反应,铜电极为正极,得电子,发生还原反应,A项错误;阳离子交换膜只允许阳离子和水分子
通过,两池中c(S)不变,B项错误;电解过程中Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进
入乙池,乙池中Cu2++2e-Cu,其溶液中的离子转换为Cu2+→Zn2+,摩尔质量
M(Cu2+)<M(Zn2+),乙池溶液的总质量增加,C项正确;阳离子交换膜只允许阳离子和
水分子通过,电解过程中Zn2+由甲池通过阳离子交换膜进入乙池保持溶液的电荷平
衡,阴离子并不通过交换膜,D项错误。
5、以惰性电极电解CuSO4溶液。
一段时间后取出电极，加入9.8 g Cu(OH)2后溶液
与电解前相同，则电解时电路中流过的电子为
A．0.1 mol B．0.2 mol C．0.3 mol D．0.4 mol
6、甲醇燃料电池（DMFC）可用于笔记本电脑、汽车等，它一极通入甲醇；电解质是质
子交换膜，它能传导氢离子。
电池工作时，甲醇被氧化为二氧化碳和水，氧气在电极上的反应是：O2+4H++4e－=2H2O。
下列叙述中，不正确
．．．的是
A. 电池的总反应是：2CH3OH+3O2=2CO2+4H2O
B. 负极的反应为：CH3OH+H2O-6e－=CO2↑+6H+
C．正极的反应为：O2+4H++4e—=2H2O
D．电池工作时，H+由正极移向负极
7、(2020·四川高考，4)用下图所示装置除去含CN-、Cl-废水中的CN-时,控制溶液pH 为9～10,阳极产生的ClO-将CN-氧化为两种无污染的气体。
下列说法不正确的是
A.用石墨作阳极,铁作阴极
B.阳极的电极反应式:Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O
C.阴极的电极反应式:2H2O+2e-H2↑+2OH-
D.除去CN-的反应:2CN-+5ClO-+2H+N2↑+2CO2↑+5Cl-+H2O
【解析】 A选项石墨作阳极,为惰性电极,由溶液中的Cl-放电,电极反应式:Cl-+2OH--2e-ClO-+H2O,铁作阴极,在碱性环境下发生
2H2O+2e-H2↑+2OH-,故A、B、C正确;D选项pH为9~10的碱性溶液不可能是
H+参加反应,离子反应应为2CN-+5ClO-+H2O N2↑+2CO2↑+5Cl-+2OH-。
8、（2020银川模拟）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。
关于该电池的叙述正确的是
A ．该电池能够在高温下工作
B ．电池的负极反应为：
C 6H 12O 6＋6H 2O －24e －===6CO 2↑＋24H ＋
C ．放电过程中，H ＋从正极区向负极区迁移
D ．在电池反应中，每消耗1 mol 氧气，理论上能生成标准状况下CO 2气体22.46
L 【解析】 A 选项：温度过高，不利于微生物的生存；C 选项中，原电池工作
时，电解质溶液中的阳离子(H ＋)应从负极向正极做定向运动；D 选项中，原电池工作的总反应为：C 6H 12O 6＋6O 2===6CO 2＋6H 2O ，所以每消耗1 mol O 2，就能生成1 mol CO 2气体。
9、（2020福建高三二模，8）一种新型燃料电池，一极通入空气，另一极通入丁烷气体；电解质是掺杂氧化钇（Y 2O 3）的氧化锆（ZrO 2）晶体，在熔融状态下能传导O 2—。
下列对该燃料电池说法正确的是
A ．在熔融电解质中，O 2— 由负极移向正极
B ．电池的总反应是：2
C 4H 10 + 13O 2→ 8CO 32― + 10H 2O
C．通入空气的一极是正极，电极反应为：O2 + 4e—→2O2—
D．通入丁烷的一极是正极，电极反应为：C4H10 + 26e— + 13O2—→4CO2 + 5H2O
10、（2020江苏模拟）获得“863”计划和中科院“百人计划” 支持的环境友好型铝碘电池已研制成功，电解质为AlI3溶液，相关论文发表在J.Am.Chem.Soc.(128,8720～8721,2006)上，已知电池总反应式为2Al＋3I2===2AlI3。
下列说法不正确的是
A．该电池负极的电极反应为：Al－3e－===Al3＋
B．电池工作时，溶液中铝离子向正极移动
C．消耗相同质量金属时，用锂作负极产生电子的物质的量比用铝时多
D．该电池可能是一种可充电的二次电池
【解析】 A项，根据电池总反应式，推知该原电池中铝作负极，电极反应式为Al－3e－===Al3＋；B项，电池工作时，Al3＋向正极移动；C项，Li的摩尔质量比
Al小，因此Li比等质量Al提供电子的物质的量多；D项，充电时为电解池，在水
溶液中Al3＋不可能得电子生成Al，因此该电池不是可充电的二次电池。
第II卷非选择题（50分）
二、分析填空题（本题共4小题，共50分）
11、（基础题）（15分）某课外活动小组设计了如下图所示的装置，调节滑动变阻
器，控制电流强度适中的情况下用其进行缓慢电解NaCl溶液及相关实验(此时，打开止水夹a，关闭止水夹b)。
由于粗心，实验并未达到预期目的，但也看到了令人很高兴的现象(阳离子交换膜只允许阳离子和水通过)。