第四章 化学反应与电能 章末整合与提升-【核心素养新教学】2025-2026学年高二化学同步优质教学课件（人教版选择性必修1）

该高中化学课件聚焦“化学反应与电能”单元，系统梳理原电池、电解池、电镀池的定义、原理、应用及联系，通过对比表格、判断口诀、流程图等工具构建知识网络，清晰呈现能量转化、电极反应等核心内容的逻辑关系。 其亮点在于采用“比较归纳-典例分析-分层检测”复习策略，结合科学思维（如三池异同比较）和科学探究（课堂检测题设计），如通过原电池与电解池对比表格培养证据推理能力，分层习题满足不同学生需求，助力学生巩固知识，为教师提供精准复习支持。

第一章 化学反应的热效应 第四章 化学反应与电能 章末整合与提升 1 类型 原电池 电解池 电镀池 定义 将化学能转变为电能的装置 将电能转变为化学能的装置 利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属的装置 装置 举例 主13:三池的比较和联系 类型 原电池 电解池 电镀池 形成 条件 ①活动性不同的两电极(连接);②电解质溶液 (电极插入其中并发生自发氧化还原反应);③形成闭合电路 ①两电极接直流电源;②两电极插入电解质溶液;③形成闭合电路 ①镀层金属接电源正极,待镀金属接电源负极;②电镀液必须含有镀层金属的离子(电镀过程浓度不变) 电极 名称 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或者氧气得电子(吸氧腐蚀) 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 阳极:金属电极失电子 阴极:电镀液中镀层金属阳离子得电子(在电镀控制的条件下,水电离产生的H+及OH-一般不放电) 主13:三池的比较和联系 主13:三池的比较和联系 类型 原电池 电解池 电镀池 主要 应用 ①金属的电化学腐蚀分析 ②牺牲阳极法 ③制造多种新的化学电源 ①电解食盐水(氯碱工业) ②电冶金(冶炼Na、Mg、Al) ③电解精炼铜 镀层金属可为铬、锌、镍、银等,使被保护的金属抗腐蚀能力增强,增加表面硬度和美观 实质 使氧化还原反应中转移的电子通过导线定向移动形成电流 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程 主13:三池的比较和联系 类型 原电池 电解池 电镀池 联系 ①同一原电池的正、负极的电极反应得、失电子数相等;②同一电解池的阴、阳极电极反应中得、失电子数相等;③串联电路中的各个电极反应得、失电子数相等;上述三种情况下,在写电极反应式时得、失电子数要相等,在计算产物的量时,应按得、失电子数相等计算 主13:三池的比较和联系 区分原电池、电解池、电镀池方法: 首先看有无外接电源: ①若无则可能是原电池,然后按照原电池形成条件分析判定(看电极材料、电解质溶液,是否形成闭合回路等)。 ②若有外接电源,两极插入电解质溶液中,当电解质溶液中含阳极金属离子时则为电镀池,否则为电解池。 “两池”中电极的判断易混淆,现总结口诀如下:原电池,正负极;电解池,阴阳极;失去电子负(原电池)阳(电解池)极;发生氧化定无疑。 我们还可以根据上述原理总结出一些规律,如:质量增加的电极一般为原电池的正极、电解池的阴极;质量减轻的电极一般为原电池的负极、电解池的阳极。 主13:三池的比较和联系 原电池的正极和负极与电极材料的性质有关,也与电解质溶液有关,不能形成“活泼电极一定作负极”的思维定式。 主13:三池的比较和联系 课堂检测 1.将Fe片和Zn片放入盛有NaCl溶液(其中滴有酚酞)的表面皿中,如图所示。最先观察到变为红色的区域为(　　) A.Ⅰ和Ⅲ　　　　　　B.Ⅰ和Ⅳ C.Ⅱ和Ⅲ D.Ⅱ和Ⅳ 答案 B 解析 本题考查原电池和电解池的判断以及各自的工作原理。甲图是原电池,负极(Zn):Zn-2e- === Zn2+;正极(Fe):2H++2e- === H2↑,在Ⅰ区域H2O电离出的OH-浓度较Ⅱ高,能使无色酚酞溶液变成红色。乙图是电解池,阳极(Fe):Fe-2e- === Fe2+;阴极(Zn):2H++2e- === H2↑,在Ⅳ区域H2O电离出的OH-浓度相对Ⅲ较高,能使无色酚酞溶液变红色,综上所述选项B正确。 课堂检测 2.下列图示中关于铜电极的连接错误的是(　　) 答案 C 解析 电镀铜时,Cu作阳极,镀件作阴极,故C错。 课堂检测 3.下列四种装置中,溶液的体积均为250 mL,开始时电解质溶液的浓度均为0.10 mol·L-1,工作一段时间后,测得导线上均通过0.02 mol电子,若不 考虑溶液体积的变化,则下列叙述正确的是(　　) A.工作一段时间后溶液的浓度:①=②=③=④ B.工作一段时间后溶液的pH:④>③>①>② C.产生气体的总体积:④>③>①>② D.电极上析出固体的质量:①>②>③>④ 答案 B 解析 装置①是用惰性电极电解CuSO4溶液,电解时的总反应式为2CuSO4+2H2O 2Cu+O2↑+2H2SO4,当测得导线上通过0.02 mol电子时,共消耗0.01 mol CuSO4,生成0.01 mol Cu、0.005 mol O2和0.01 mol H2SO4。装置②为锌铜原电池装置,原电池的总反应式为Zn+H2SO4 === ZnSO4+H2↑,当测得导线上通过0.02 mol电子时,共消耗0.01 mol H2SO4,还余0.015 mol H2SO4,生成0.005 mol H2,无固体析出。装置③为电镀锌装置,阴极铁棒上的电极反应式为Zn2++2e- === Zn,随着电解的进行,电解液的浓度不发生变化,导线中通过0.02 mol电子时,阴极上析出0.01 mol锌。装置④相当于用惰性电极电解NaCl溶液,电解时的总反应式为2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑,当测得导线上通过0.02 mol电子时,共消耗0.02 mol NaCl,生成0.02 mol气体和0.02 mol NaOH,无固体析出。 课堂检测 4. 如图,下列叙述中正确的是(　　)。 A.烧杯a中的溶液pH降低 B.烧杯b中发生氧化反应 C.烧杯a中发生的反应为2H++2e-══H2↑ D.烧杯b中发生的反应为2Cl--2e-══Cl2↑ 答案:B 解析:由题给原电池装置可知,电子经过导线,由Zn电极流向Fe电极,则Zn作负极,发生氧化反应:Zn-2e-══Zn2+,B项正确,D项错误;O2在Fe电极发生还原反应:O2+2H2O+4e-══4OH-,烧杯a中c(OH-)增大,溶液的pH升高,A项和C项都错误。 1.盐桥的组成和作用 (1)盐桥中装有饱和的KCl、KNO3等溶液与琼胶制成的凝胶。 (2)盐桥的作用:①连接内电路,形成闭合回路;②平衡电荷,使原电池不断产生电流。 2.单液原电池和带盐桥的双液原电池的对比 (1)两装置的相同点。 负极:Zn-2e-══Zn2+, 正极:Cu2++2e-══Cu, 总反应:Zn+Cu2+══Cu+Zn2+。 (2)两装置的不同点。 图1中Zn在CuSO4溶液中直接接触Cu2+,会有一部分Zn与Cu2+直接反应,该装置中既有化学能和电能的转化,又有一部分化学能转化成了热能,装置的温度会升高。 图2中Zn与CuSO4溶液分开,Zn与Cu2+不直接接触,不存在Zn与Cu2+直接反应的过程,使化学能转化成电能的转化率提高,电流稳定,且持续时间长。 思考(1)在上面带盐桥的双液原电池(图2)中,能用金属丝代替盐桥吗? 提示:不可以。 (2)在上面图2的双液原电池中,能不能将溶液中的电解质ZnSO4换成NaCl? 提示:可以。因金属活动性Na>Zn,锌不能置换出钠,因此电解质可以换成NaCl。设电解质的阳离子对应的金属单质为X。若金属活动性X>Zn,则负极区发生的反应只是Zn的溶解。若金属活动性X<Zn,例如电解质换成硫酸铜,锌就会置换出铜,在表面形成原电池,减少供电量。 1.根据装置书写电极反应式 先分析题目给定的图示装置,确定原电池正、负极上的反应物质。 ①负极:活泼金属或燃料失去电子生成阳离子;若电解质溶液中的阴离子与生成的阳离子不共存,则该阴离子应写入负极反应式。 ②正极:阳离子得到电子生成单质或O2得到电子,若反应物是O2,则： 电解质溶液呈碱性或中性:O2+2H2O+4e-=4OH-; 电解质溶液呈酸性:O2+4H++4e-=2H2O。 ③总反应式:正、负电极反应式在得失电子相等的前提下相加得到电池反应的总方程式。 主题2:化学电源电极反应式书写总结 2.给出总反应式,写电极反应式 若给定的是总反应式,可分析此反应中的氧化反应或还原反应(即有关 元素的化合价变化情况),先写出反应相对较简单的一极的电极反应式, 另一极的电极反应式可用总反应式减去已写出的电极反应式,即得结果。 3.可充电电池电极反应式的书写 在书写可充电电池电极反应式时,要明确电池和电极,放电时为原电池, 充电为放电的逆过程。 ①放电时的负极与充电时的阳极均发生氧化反应,对应元素化合价升高。 ②放电时的正极与充电时的阴极均发生还原反应,对应元素化合价降低。 主题2:化学电源电极反应式书写总结 (4)电极反应式的书写过程归纳 ①列物质,标得失:根据负极(阳极)发生氧化反应,正极(阴极)发生还原反应, 判断出电极的产物,分析得失电子的数目,利用得失电子守恒配平。 ②选离子,配电荷:根据溶液的酸碱性选择合适的离子,确保电极产物能在电 解质溶液中稳定存在,然后利用电荷守恒进行配平。 ③巧用水,配个数:通常介质为水溶液,根据需要选择水为反应物或生成物,利 用质量守恒进行配平。 主题2:化学电源电极反应式书写总结 1.一次电池 碱性锌锰电池 锌：____ 电极反应：_________________________ MnO2：____ 电极反应： ______________________________________ KOH的作用：____________ 构造示意图 负极 Zn－2e－+ 2OH －= Zn(OH)2 正极 2MnO2 + 2H2O + 2e- = 2MnO(OH) + 2OH- 电解质溶液 主要反应 Zn+2MnO2+2H2O 2MnO(OH)+Zn(OH)2 主题2:化学电源电极反应式书写总结 2.二次电池 铅酸蓄电池 构造示意图 负极电极反应：_________________________________ 正极电极反应：_________________________________ 总反应：_________________________________ 放电过程的总反应及电极反应式 Pb +SO42- - 2e- PbSO4 PbO2+4H++SO42-+2e- PbSO4+2H2O Pb + PbO2 + 2H2SO4 2PbSO4 + 2H2O 注意：充电时电极的连接:“负接负”后作阴极,“正接正”后作阳极，与上述过程相反 主题2:化学电源电极反应式书写总结 3.燃料电池 氢氧燃料电池工作原理 电解质溶液 H2SO4溶液 KOH溶液 负极反应 2H2-4e-＝4H+ 2H2+4OH--4e-＝4H2O 正极反应 O2+4H++4e-＝2H2O O2+2H2O+4e-＝OH- 总反应 2H2+O2＝2H2O 主题2:化学电源电极反应式书写总结 【典例】下列有关原电池的说法不正确的是 A．图甲所示装置中，盐桥中的K+向盛有ZnSO4溶液的烧杯中移动 B．图乙所示装置中，正极的电极反应式为 C．图丙所示装置中，使用一段时间后，锌筒会变薄 D．图丁所示装置中，使用一段时间后，电解质溶液的酸性减弱，导电能力下降 【答案】A 主题2:化学电源电极反应式书写总结 1．明确电极反应规律 (1)阴极：得电子，还原反应 ①(一般)电极本身不参加反应；②一定是电解质溶液中阳离子“争”得电子。 (2)阳极：失电子，氧化反应 ①若为活性电极，则电极本身参加反应；②若为惰性电极，则电解质溶液中阴离子失电子而被氧化。 主题3:电解问题的解题步骤 3.电极反应式的书写 主题3:电解问题的解题步骤 3．联系分析电解问题的基本思路模式 (1)通电前：电解质溶液中含有哪些阴、阳离子(包括水电离出的氢离子和氢氧根离子)。 (2)通电时：阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，结合放电顺序分析谁先放电。 (3)写电极反应，并结合题目要求分析电解结果，如两极现象、水的电离平衡移动、离子浓度的变化、pH的变化等。 主题3:电解问题的解题步骤 4．判断电解后溶液pH变化的方法 根据原溶液的酸、碱性和电极产物即可对电解后溶液pH的变化作出正确的判断，其方法如下： (1)若电极产物只有H2而无O2，则pH变大。 (2)若电极产物只有O2而无H2，则pH变小。 (3)若电极产物既有O2又有H2，原溶液呈酸性则pH变小，原溶液呈碱性则pH变大，原溶液呈中性则pH不变。 主题3:电解问题的解题步骤 课堂检测 5. 用阳极X和阴极Y电解Z的水溶液,电解一段时间后,再加入W,能使溶液恢复到电解前的状态,符合题意的一组是(　　)。 答案:C 解析:电解NaCl溶液时发生反应2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2↑+H2↑,加H2O不能恢复到电解前的状态,应通入适量HCl气体,A项错误。电解CuSO4溶液时,阴极析出铜,阳极析出O2, 物质的量没变,加CuSO4溶液不能恢复到电解前的状态,应加入CuO,B项错误。用惰性电极电解H2SO4溶液实质是电解水,再加入适量水可使H2SO4溶液复原,C项正确。Ag作阳极、Fe作阴极电解AgNO3溶液,实质是Fe上镀Ag,AgNO3溶液浓度不变,不需加AgNO3晶体,D项错误。 电解类型及规律 (用惰性电极电解电解质溶液) 电解类型 实例 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 电解质溶 液的变化 电解后复原 应加入物质 电解 水型 H2SO4溶液 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 4H++4e-=2H2↑ 减小 浓度增大 (饱和溶液除外) H2O NaOH溶液 4OH--4e-= O2↑+2H2O 4H2O+4e-=2H2↑+4OH- 增大 KNO3溶液 2H2O-4e-= O2↑+4H+ 不变 电解类型及规律 (用惰性电极电解电解质溶液) 电解类型 实例 阳极反应式 阴极反应式 pH变化 电解质溶 液的变化 电解后复原 应加入物质 电解 电解 质型 盐酸 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H++2e-=H2↑ 增大 浓度减小 HCl CuCl2溶液 Cu2++2e-=Cu 增大 CuCl2 放氢 生碱 NaCl溶液 2Cl--2e-=Cl2↑ 2H2O+2e- =H2↑+2OH- 增大 生成新 电解质 HCl 放氧 生酸 CuSO4溶液 2H2O-4e-=O2↑+4H+ 2Cu2++4e-=2Cu 减小 生成新 电解质 CuO或 CuCO3 金属的腐蚀 1.本质 金属原子失去电子被氧化的过程。 2.分类 化学腐蚀 电化学腐蚀 条件 电流 现象 本质 影响因素 联系 金属或合金与氧化剂直接接触 不纯金属或合金与电解质溶液接触 无电流产生 有微弱电流产生 金属被腐蚀 较活泼金属被腐蚀 M−ne−=Mn+ M−ne−=Mn+ 与氧化剂的氧化性及温度等有关 与电解质溶液的酸碱性及金属活动性等有关 两者往往同时发生，但电化学腐蚀更普遍。 主题4:金属的腐蚀与防护 2.钢铁的电化学腐蚀 析氢腐蚀 吸氧腐蚀 条件 水膜酸性较强 水膜酸性很弱或呈中性 负极反应 Fe-2e-=Fe2+ 正极 反应 2H++2e-=H2↑ O2+4e-+2H2O=4OH- 总反应 Fe+2H+=Fe2++H2↑ 2Fe+O2+2H2O=2Fe(OH)2 联系 通常两种腐蚀同时存在，但吸氧腐蚀更普遍 注意：吸氧腐蚀中，Fe(OH)2在空气中进一步被氧化为Fe(OH)3，Fe(OH)3失去部分水生成Fe2O3·xH2O(铁锈的主要成分)，反应如下：4Fe(OH)2+O2+2H2O=4Fe(OH)3，2Fe(OH)3＝Fe2O3·xH2O+(3-x)H2O 主题4:金属的腐蚀与防护 3.判断金属腐蚀快慢的规律 ①不同腐蚀类型来说，腐蚀速率的快慢：电解原理引起的腐蚀>原电池原理引起的腐蚀>化学腐蚀>有防护措施的腐蚀 ②对同一金属来说，在不同溶液中腐蚀速率的快慢：强电解质溶液中>弱电解质溶液中>非电解质溶液中 ③活动性不同的两种金属，活动性差别越大，活泼金属腐蚀得越快 ④对同一种电解质溶液来说，电解质浓度越大，金属腐蚀越快 主题4:金属的腐蚀与防护 电化学保护法 牺牲阳极法 外加电流法 原理 利用原电池原理，被保护的金属作正极，活泼性更强的金属作负极 利用电解原理，被保护的金属作 阴极，与电源的负极相连 应用 保护一些钢铁设备，如锅炉内壁、船舶外壳等装上若干镁合金或锌块 保护土壤、海水及河水中的金 属设备 主题4:金属的腐蚀与防护 【典例1】关于下列各装置图的叙述正确的是 A．图①装置实现铜的电解精炼，a极为精铜，离子导体为硫酸酸化CuSO4溶液 B．图②装置中电子由 电极流向 电极，盐桥中KCl的K+移向ZnSO4溶液 C．图③装置中钢闸门应与外接电源的正极相连获得保护 D．图④两个装置中电流计指针偏转方向相同，正极上均产生氢气 【答案】D 【典例2】青铜器的腐蚀产物粉状锈的主要成分是碱式氯化铜［ ］。青铜器电化学腐蚀过程中，表面的粉状锈构成的电极与金属基体组成的电极构成原电池，原理如图，下列说法正确的是 A． 在酸性较强的溶液中易发生析氢腐蚀 B．潮湿的空气中，粉状锈上的电极反应为 C．将青铜长时间浸泡在稀硝酸中是除去青铜表面粉状锈的一种有效方法 D．青铜基体与外接电源正极相连可以减缓青铜的腐蚀 【答案】B Thank you for watching 项目 原电池 电解池 电镀池 电子 流向 负极eq \o(——→,\s\up17(导线))正极 电源负极eq \o(——→,\s\up17(导线))阴极 电源正极eq \o(——→,\s\up17(导线))阳极 同电解池 反应 原理 举例 负极：Zn－2e－═══Zn2＋ 正极：2H＋＋2e－ ═══H2↑ 总反应：Zn＋2H＋═══Zn2＋＋H2↑ 阳极：2Cl－－2e－═══Cl2↑ 阴极：Cu2＋＋2e－═══Cu 总反应：Cu2＋＋2Cl－eq \o(════,\s\up17(电解))Cu＋Cl2↑ 阳极：Zn－2e－═══Zn2＋ 阴极：Zn2＋＋2e－═══Zn 溶液中Zn2＋浓度不变 如铅蓄电池的负极:Pb+S-2e-PbSO4。 $