苏教版必修2 专题二第三单元 化学能与电能的转化（第2课时） 学案 (1).doc

第2课时电能转化为化学能学习目标核心素养建构1.通过对电解氯化铜溶液的实验探究，认识电能转化为化学能的装置。2.初步认识电解反应原理。3.能根据原电池、电解池的构成条件识别原电池、电解池。4.了解电解原理的应用。知 识 梳 理一、电解原理1实验探究：如图为电解氯化铜溶液的实验装置。(1)通电数分钟后，阴极观察到的现象是有红色物质析出；阳极观察到的现象是有黄绿色刺激性气味气体产生。(2)实验原理分析与讨论通电前，氯化铜溶液中存在的离子是cu2、cl、h、oh。通电后，移向阴极的离子是cu2、h，移向阳极的离子是cl、oh。阴极电极反应式是cu22e=cu，阳极电极反应式是2cl2e=cl2。(3)反应的化学方程式是cucl2cucl2。2电解(1)电解原理：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应。(2)电解池概念：把电能转化为化学能的装置，也就是借助于电流引起氧化还原反应的装置。构成条件：a.有一个外加直流电源；b.有与电源相连的两个电极；c.两电极插入电解质溶液或熔融态电解质中；d.成闭合回路。电极：阴极连接直流电源负极，在该电极上微粒得到电子，发生还原反应；阳极连接直流电源正极，在该电极上微粒失去电子，发生氧化反应。电子流向：电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，电子从电解池的阳极沿导线流回电源正极，电流方向与电子流向相反。电解质溶液中的离子流向：阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。【自主思考】1从装置上比较原电池与电解池的区别是什么？提示原电池中没有外加电源，电解池中有外加电源。2你怎样判断电解池的阴极和阳极？提示看连接的电源：与电源负极相连的是电解池的阴极，与电源正极相连的是电解池的阳极。3电解质溶液是如何导电的？提示电解质溶于水电离出能自由移动的离子。通电时，自由移动的离子作定向移动，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，分别在两极上发生氧化还原反应。二、电解原理的应用1下图为冶炼金属钠电解槽示意图。(1)熔融氯化钠中存在的微粒：na、cl。(2)通电后离子的运动：阳离子na(填离子符号)移向阴极；阴离子cl(填离子符号)移向阳极。(3)电极反应式：阴极：2na2e=2na，阳极：2cl2e=cl2。(4)结论是熔融的氯化钠在直流电作用下发生了氧化还原反应，分解生成了na和cl2。2下图为铜的电解精炼示意图。粗铜作阳极，电极反应式：cu2e=cu2 纯铜作阴极，电极反应式：cu2 2e=cu用硫酸铜溶液作电解液。【自主思考】4铜的精炼过程中，粗铜中的杂质(锌、铁、金、银等)是怎样被除去的？提示粗铜中的锌、铁等比铜活泼的金属发生氧化反应，溶解变成金属阳离子进入溶液；银、金等不如铜活泼的金属，在电解过程中不发生反应，沉积在电解池的底部形成阳极泥；而阴极只有cu2放电，zn2、fe2等留在电解质溶液中。5从阳极沉积下来的阳极泥中含有哪些金属？提示不如铜活泼的金属金、银等。6在电解过程中cuso4溶液浓度发生怎样的变化？提示电解过程中电解质溶液的浓度减少，需及时补充。效 果 自 测1判断(1)只要有电解反应发生就必将发生氧化还原反应。()(2)电解池中的两个电极活泼性一定不同。()(3)原电池放电和电解池充电互为可逆反应。()(4)电解饱和食盐水阳极产生cl2。()(5)电解时电子的流向为电源负极阴极溶液阳极电源正极。()答案 (1)(2)(3)(4)(5)2利用电解法可将含有fe、zn、ag、pt等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()a电解时以纯铜作阳极b电解时阴极发生氧化反应c粗铜连接电源负极，其电极反应是cu2e=cu2d电解后，电解槽底部会形成含少量ag、pt等金属的阳极泥解析电解精炼铜时，粗铜与电源正极相连，作阳极，电极反应有cu2e=cu2，zn2e=zn2，fe2e=fe2，阴极用纯铜与电源负极相连，电极反应为cu22e=cu，发生的是还原反应。电解后阳极形成含少量pt、ag等较不活泼金属的阳极泥。答案d探究一、电解池与原电池的区别【合作交流】1原电池和电解池的电极名称及其发生反应的类型是什么？提示原电池电解池2原电池和电解池工作时能量转化形式有什么区别？提示原电池工作时化学能转化为电能，电解池工作时电能转化为化学能。【点拨提升】1电解池与原电池的联系与区别电池类别原电池电解池能量转变化学能转化为电能电能转化为化学能装置特点无外接直流电源有外接直流电源电极正极、负极阴极、阳极电极确定由电极材料本身的相对活泼性决定，较活泼的是负极，较不活泼的是正极由外接电源的正、负极决定，与负极相连的为阴极，与正极相连的为阳极电极反应负极发生氧化反应，正极发生还原反应阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应电子流向负极流向正极从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极形成条件两个电极外接电源电解质溶液电极(惰性或非惰性)形成闭合回路形成闭合回路自发发生氧化还原反应电解质(水溶液或熔化态)反应自发性能自发进行的氧化还原反应反应一般不能自发进行，需电解条件举例zncuso4=znso4cucucl2cucl2相似之处均能发生氧化还原反应，且同一个装置中两个电极在反应过程中转移的电子总数相等2.电解池阴阳极的判断方法判断方法阳极阴极与电源连接方式与电源正极相连的电极与电源负极相连的电极电子或电流流动方向电子流出，电流流入的电极电子流入，电流流出的电极离子迁移方向阴离子移向的电极阳离子移向的电极反应类型发生氧化反应的电极发生还原反应的电极【典题例证1】如图是电解cucl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列判断中正确的是()aa为负极、b为正极ba为阳极、b为阴极c电解过程中，d电极质量增加d电解过程中，氯离子浓度不变解析由于电流从电源正极流出，故a为电源的正极，b为电源的负极，a项错误；电源称正、负极，b项错误；cu2向阴极移动，d电极反应为cu22e=cu，在阴极上析出cu，所以d极质量增加，c项正确；cl向阳极移动，c电极反应为2cl2e=cl2，导致溶液中c(cl)降低，d项错误。答案c【学以致用1】某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开k2，闭合k1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开k1，闭合k2，发现电流表a指针偏转。下列有关描述正确的是()a断开k2，闭合k1时，总反应的离子方程式为：2h2clcl2h2b断开k2，闭合k1时，石墨电极附近溶液变红c断开k1，闭合k2时，铜电极上的电极反应为：cl22e=2cld断开k1，闭合k2时，石墨电极作正极解析断开k2，闭合k1时，为电解池，两极均有气泡产生，说明cu极不是阳极，所以阳极(石墨)反应为：2cl2e=cl2，阴极(cu)反应为：2h2o2e=h22oh(cu极附近溶液变红，b项错误)，总电解反应为2cl2h2oh22ohcl2(a项错误)。断开k1，闭合k2时，为原电池，有cl2的石墨为正极(d项正确)，反应为：cl22e=2cl(c项错误)；有h2的cu极为负极，反应为：h22e2oh=2h2o(c项错误)。答案d探究二、电解时两电极产物的判断与电极反应式的书写【合作交流】3电解池工作时，溶液中的阴、阳离子分别向什么电极移动？提示阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。4电解硫酸钠溶液时，在阴、阳两极上放电的离子分别是什么？提示阴极：h，阳极：oh【点拨提升】1. 阳极产物的判断 (1)活性金属电极(金属活动性顺序表中在ag之前)，电极金属失电子，生成对应的金属阳离子，阴离子不放电。(2)惰性电极(au、pt、石墨)，溶液中的阴离子失电子，生成对应的非金属单质或高价化合物。阴离子放电顺序：s2ibrcloh高价态含氧酸根f。2阴极产物的判断与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，溶液中的阳离子得电子生成对应的单质或低价化合物阳离子的放电顺序：aghg2fe3cu2hpb2sn2ni2fe2zn2mn2较活泼金属阳离子(注意fe3的顺序)。3电极反应式与电解反应式的书写(以石墨电极电解cucl2溶液为例)(1)电极反应式的书写确定阴、阳极。与电源正极相连的为阳极、与电源负极相连的是阴极。分别写出两极上出现的离子。阴极：cu2、h，阳极：cl、oh。判断阴、阳极放电顺序。阴极：cu2h，阳极： cloh。写电极反应式。列物质标得失选离子、配电荷配原子个数阴极：cu22e=cu，阳极：2cl2e=cl2(2)电解反应方程式的书写通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数相等。把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件“通电”。电解cucl2溶液总反应方程式为cucl2cucl2【典题例证2】下图为直流电源电解稀na2so4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液。下列实验现象正确的是()a逸出气体的体积：a电极的小于b电极的b一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色解析na2so4=2naso，h2o电离出h和oh，so和oh移向b电极，na和h移向a电极，在b电极上：4oh4e =2h2oo2，在a电极上：2h2e=h2，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上h放电，所以a电极附近的c(oh)c(h)，滴加石蕊试液a电极附近变蓝色，同理，b电极附近变红色。答案d【学以致用2】关于电解nacl水溶液，下列叙述正确的是()a电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠b若在阳极附近的溶液中滴入ki溶液，溶液呈棕色c若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色d电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性解析电解氯化钠溶液的方程式为2nacl2h2o2naohh2cl2。a选项，在阳极得到氯气，阴极得到氢气、氢氧化钠溶液。b选项，在阳极附近滴入ki溶液后，氯气与ki发生反应生成i2，溶液呈现棕色。c选项，在阴极附近滴入酚酞试液，溶液呈现红色。d选项，电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈碱性。答案b1下列关于电解池说法正确的是()a电源的负极就是阴极b与直流电源正极相连的是电解池的阴极c与直流电源负极相连的电极上发生还原反应d阳极上发生还原反应解析解答本题需了解电解池阴、阳极的判断及电解的特点。电解池的阴、阳极是根据直流电源的正、负极确定的。与电源负极相连的电极为电解池的阴极，该电极上发生还原反应；与电源正极相连的电极为电解池的阳极，该电极上发生氧化反应。答案c2如图所示装置中，属于电解池的是()解析若要形成电解池必须具备以下条件：有一个外加直流电源；有两个电极与电源相连；形成闭合电路；有电解质溶液或熔融的电解质。答案c3如图所示的两个电解池中，a、b、c和d均为pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重bd。符合上述实验结果的x、y溶液分别是()选项xyamgso4cuso4bagno3cu(no3)2cfeso4al2(so4)3dcuso4agno3解析由装置图可知电极b、d为阴极，可依照溶液中离子的放电顺序判断电极产物。mgso4溶液中b极放出h2，a项错误；此时b极、d极分别析出ag、cu，满足2e2agcu，若转移2 mol e则析出216 g ag,64 g cu，b项正确；此时电极d上放出h2，c项错误；此时电极b上析出cu的质量小于d电极析出ag的质量，d项错误。答案b4如图，电解用粗盐(含mg2、ca2、so等杂质)配制的食盐水，以下说法正确的是()aa是电解池的正极ba电极上发生还原反应cb电极附近有白色沉淀出现db电极上有黄绿色气体产生解析a为阳极，发生氧化反应；b为阴极，2h2e=h2，产生oh，与mg2形成沉淀。答案c5如图所示，a、b两个装置的烧杯中分别盛有足量的cucl2溶液。 (1)a、b两个装置中属于原电池的是_，属于电解池的是_。(2)a池中zn是_极，发生_(填“氧化”或“还原”， 下同)反应，电极反应式为_。cu是_极，发生_反应，电极反应式为_。a池中总的化学方程式为_。(3)b池中c是_极，发生_反应，电极反应式为_。pt是_极，发生_反应，电极反应式为_。b池中总的化学方程式为_。解析由装置图和题给条件知，a为原电池，b为电解池。对于原电池，活泼电极作负极，负极发生氧化反应，不活泼电极作正极，正极上发生还原反应。对于电解池，与电源负极相连为阴极，阴极上发生还原反应， 与电源正极相连为阳极，阳极上发生氧化反应。答案(1)ab(2)负氧化zn2e=zn2正还原cu22e=cuzncucl2=zncl2cu(3)阴还原cu22e=cu阳氧化2cl2e=cl2cucl2cucl2课时作业基础巩固1下列关于电解池形成的闭合回路的叙述中，正确的是()a电解池中的闭合电路是由电子的定向运动形成的b金属导线中，电子从电源的负极流向电解池的阴极，从电解池的阴极流向电源的正极c在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动d相同时间内，阳离子在阴极上得到的电子与阴离子在阳极上失去的电子数相等解析电解池中电解质溶液依靠阴、阳离子的定向移动而导电，电解过程中阴极、阳极得失电子数目守恒。答案d2以下能用电解原理说明的是()电解是把电能转化成化学能电解是把化学能转化成电能电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现任何溶液被电解时，必然导致氧化还原反应的发生a bcd答案d3下列关于电解池的叙述中不正确的是()a与电源正极相连的是电解池的阴极b与电源负极相连的是电解池的阴极c在电解池的阳极上发生氧化反应d电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极答案a4在原电池和电解池的电极上所发生的反应，属于氧化反应的是()a原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应b原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应c原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应d原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应解析原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应为氧化反应，原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应为还原反应。答案c5下列描述中，不符合生产实际的是()a电解熔融的al2o3制取铝，用石墨作阳极b电解法精炼铜，用纯铜作阴极c工业上电解饱和食盐水，可制得烧碱、氢气和氯气d电解氯化镁溶液，可制得镁和氯气解析电解氯化镁溶液阴极反应式为2h2e=h2，无金属镁生成。工业上通过电解熔融氯化镁制取镁与氯气。答案d6某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液。通电时，为使cl2被完全吸收制得有较强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是()aa为正极，b为负极；naclo和naclba为负极，b为正极；naclo和naclca为阳极，b为阴极；hclo和naclda为阴极，b为阳极；hclo和nacl解析本题考查电解饱和食盐水在生活中的应用。由于要制取消毒液，因此要让电解后的cl2与naoh充分反应生成nacl和naclo，故与b极相连的电极应为阳极，b为正极，与a极相连的电极为阴极，a为负极。答案b7下列说法正确的是()a电解熔融氧化铝制取金属铝，氧化铝只被还原b电解熔融nacl制na，na在阴极得到c电解水时，在相同条件下，阳极和阴极产生的气体体积比为21d电解食盐水制h2、cl2的过程是把化学能转变为电能的过程解析al2o3既被氧化也被还原，a错。naclna，na得电子，所以钠在阴极得到，b正确。电解水时，阳极上产生o2，阴极上产生h2，而v(o2)v(h2)12，c错。电解过程是电能转化为化学能的过程，d错。答案b8某小组设计电解饱和食盐水的装置如图，通电后两极均有气泡产生，下列叙述正确的是()a铜电极附近观察到黄绿色气体b石墨电极附近溶液呈红色c溶液中的na向石墨电极移动d铜电极上发生还原反应解析根据电解饱和食盐水的装置，如果通电后两极均有气泡产生，则金属铜一定是阴极，该极上的反应为：2h2o2e=h22oh，石墨为阳极，发生的电极反应为：2cl2e=cl2，故石墨电极附近观察到黄绿色气体，铜电极附近溶液呈红色，a、b错误，d正确；电解池中，阳离子移向阴极，即移向铜电极，c错误。答案d9用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是()a用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片b用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片c用氢氧化钠溶液吸收阴极产物d用带火星的木条检验阳极产物解析由精炼铜原理知提取铜应该用纯铜做阴极，a错误，b正确；若阳极为惰性电极，则阳极氯离子失电子生成cl2，应该用氢氧化钠溶液吸收，c、d错误。答案b10如下图所示，a是石墨棒、b是铜棒，下列叙述正确的是()a烧杯中铜棒是阳极，发生氧化反应，b是阴极，发生还原反应b装置工作时，硫酸铜溶液中c(cu2)不变c往滤纸上滴加酚酞试液，b极附近颜色变红db极附近会生成蓝色固体解析铜、锌和cuso4溶液构成原电池，铜为正极，发生还原反应电极反应为cu22e=cu，故a、b错误；b与电源负极(zn)相连，故为阴极，电极反应为2h2o2e=h22oh，滴加酚酞会变红，c正确。答案c能力提升11如图是电解cucl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。(1)正极为_(填“a”或“b”)，阳极为_(填“c”或“d”)。(2)阳极电极反应式为_，检验该阳极产物的方法是_。(3)电解一段时间后发现阴极增重6.4 g，则外电路中通过的电子的物质的量是_ mol，若该电解反应所需的电子全部由氢氧燃料电池提供，则至少需要消耗_l氢气(标准状况下)才能满足需要。答案(1)ac(2)2cl2e=cl2 湿润的淀粉碘化钾试纸(3)0.22.2412电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，装有电解液a；x、y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：(1)若x、y都是惰性电极，a是饱和nacl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则电解池中x极上的电极反应式为_。在x极附近观察到的实验现象是_。y电极上的电极反应式为_。检验该电极反应产物的方法是_。(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用cuso4溶液，则x电极的材料是_，电极反应式为_。y电极的材料是_，电极反应式为_。(说明：杂质发生的电极反应不必写出)解析用惰性电极电解饱和食盐水时阳极反应为2cl2e=cl2；阴极反应为2h2e=h2。x极反应产物为h2和naoh，h2逸出，naoh使溶液呈现碱性，加入酚酞变