例谈微课在电化学复习中的应用

例谈微课在电化学复习中的应用

清远市第一中学广东清远511510

摘要:微课见微知著、突出主题、指向明确,按照认知规律,从某个核心知识点切入,能显著提高学生的学习效率。电化学是高考的热点,又是学生学习的弱点和难点,利用微课短小精悍、主题突出的特点,逐一突破重难点,从而提高备考效率。

关键词:微课见微知著电化学复习

一、原电池和电解池的工作原理

关键在于确定“两池”中的电极及反应形式,理清电子和离子的移向。

1.原电池的工作原理(锌铜原电池为例)

(1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液和琼胶制成的胶冻。

(2)盐桥的作用:①连接内电路,形成闭合回路;②平衡电荷(K+移向正极,Cl-移向负极),使原电池不断产生电流。

2.电解池的工作原理(电解CuCl2溶液为例)

常考放电顺序:阳极:活性电极>Cl->OH->含氧酸根离子阴极:Ag+>Cu2+>H+(水)。

二、根据电池总式书写电极方程式

本质是氧还,通过化合价的变化确定两极及得失电子数目,关键是利用“两守恒”(电荷守恒和原子守恒)配平。

1.标价找两极,确定得失电子数目。

2.写反应式,满足“两守恒”。

(1)碱性锌锰干电池:Zn+2MnO2+2H2O=2MnOOH+Zn(OH)2。

负极:Zn-2e-→Zn(OH)2两守恒→Zn+2OH--2e-=Zn(OH)2。

正极:2MnO2+2e-→2MnOOH两守恒→2MnO2+2H2O+2e-=2MnOOH+2OH-。

(2)镍镉可充电电池:Cd+2NiOOH+2H2OCd(OH)2+2Ni(OH)2。

①放电:

负极:Cd-2e-→Cd(OH)2两守恒→Cd+2OH--2e-=Cd(OH)2。

正极:2NiOOH+2e-→2Ni(OH)2两守恒→2NiOOH+2H2O-2e-=2Ni(OH)2+2OH-。

②充电:

阴极:Cd(OH)2+2e-=Cd+2OH-。

阳极:2Ni(OH)2+2OH-+2e-=2NiOOH+2H2O。

三、燃料电池的种类及电极方程式的书写(甲烷燃料电池为例)

介质是否与负极产物进一步反应,若反应则写出新产物,然后根据两守恒配平。正极是O2得电子为-2价的氧,产物根据介质情况为O2-、H2O、OH-、CO32-等。

1.酸性:CH4+2O2=CO2+2H2O。

负极:CH4-8e-→CO2两守恒→CH4-8e-+2H2O=CO2+8H+。

正极:O2+4H++4e-=2H2O。

2.碱性:CH4+2O2+2NaOH=Na2CO3+3H2O。

负极:CH4-8e-→CO32-两守恒→CH4+10OH--8e-=CO32-+7H2O。

正极:O2+2H2O+4e-=4OH-。

3.固体电解质(高温下能传导O2-):CH4+2O2=CO2+2H2O。

负极:CH4-8e-→CO2两守恒→CH4+4O2--8e-=CO2+2H2O。

正极:O2+4e-=2O2-。

4.熔融碳酸盐:CH4+2O2=CO2+2H2O。

负极:CH4-8e-→CO2两守恒→CH4+4CO32--8e-=5CO2+2H2O。

正极:O2+2CO2+4e-=2CO32-。

四、电解原理的应用

介绍电解的4大应用。氯碱工业关键是理解两室所加溶液及产物、阳膜的作用,电镀、电解精炼铜、电冶金要分清两极材料。

1.氯碱工业:

阳极:2Cl--2e-=Cl2↑。阴极:2H++2e-=H2↑。总式:2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑。

2.电镀(金属表面镀银为例):

(1)镀件作阴极,镀层金属银作阳极。

(2)电解质溶液是AgNO3溶液等含镀层金属阳离子的盐溶液。

(3)电极反应:阳极:Ag-e-=Ag+阴极:Ag++e-=Ag。

(4)特点:阳极溶解,阴极沉积,电镀液的浓度不变。

3.电解精炼铜:

(1)电极材料:阳极为粗铜;阴极为纯铜。

(2)电解质溶液:含Cu2+的盐溶液。

(3)电极反应:阳极:Zn-2e-=Zn2+、Fe-2e-=Fe2+、Ni-2e-=Ni2+、Cu-2e-=Cu2+。阴极:Cu2++2e-=Cu。

(4)特点:电解液的浓度变小,阳极提炼Au、Ag。

4.电冶金(冶炼铝为例):

总式:2Al2O3(熔融)4Al+3O2↑。阳极:6O2--12e-=3O2↑。阴极:4Al3++12e-=4Al。

五、根据装置图书写电极方程式

分清装置是原电池还是电解池,利用化合价的变化确立两极反应及得失电子数目,最后利用两守恒配平。

1.根据有无电源,确定装置类型。

2.根据物质及其化合价的变化确定电极名称及得失电子数,再书写两极反应式,满足两守恒。

(1)质子固体电解质膜下,电极a和电极b连接负载,装置为原电池。

电极a:H2S→S2,化合价升高失电子为负极。

电极b:O2→H2O,化合价降低得电子为正极。

负极:2H2S-4e-→S2两守恒→2H2S-4e-=S2+4H+。

正极:O2+4H++4e-=2H2O

(2)金属Fe失电子为负极,NO3-→NH4+得电子为正极。

负极:Fe-2e-=Fe2+。

正极:NO3-+8e-→NH4+两守恒→NO3-+10H++8e-=NH4++3H2O

(3)NH4NO3稀溶液为电解液,两极都通入NO气体进行电解。

阴极:NO+5e-→NH4+两守恒→NO+6H++5e-=NH4++H2O。

阳极:NO-3e-→NO3-两守恒→NO+2H2O-3e-=NO3-+4H+。

(4)铁作电极电解处理废水。

阳极:Fe-2e-=Fe2+Cr2O72-+6Fe2++14H+=2Cr3++6Fe3++7H2O。

阴极:2H2O+2e-=H2↑+2OH-。

通过5个案例的具体分析,能够深化学生对电化学核心知识的理解。显然,这种将核心知识点模块化、碎片化的做法最大程度地抓住学生的注意力,比起课堂40多分钟的教学更能做到有的放矢。学生利用零碎时间进行由点到面的复习,对某个核心知识点领悟深刻,备考效率必定有质的飞跃。

参考文献

[1]唐美洁微课在高中化学教学中的有效运用[J].中国教育技术装备,2017,(03),103-105。

[2]张学瑞如何利用微课提高高中化学教学的有效性[J].新课程学习:中旬,2014,(4),35-36。

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