《化学能与电能的转化第三课时》教案5 (2)

化学能与电能的转化第三课时化学能与电能的转化第三课时 教案教案 课标要求课标要求 体验化学能与电能相互转化的探究过程 了解电解池的工作原理 能写出电极反应和 电池反应方程式 课标解读课标解读 1 通过实验探究加深理解电解池的工作原理 2 能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式 3 熟悉电解规律和电解产物的判断方法 教学地位教学地位 本课时内容重点是电解池工作原理 构成条件 离子的放电顺序 电极反应方程式的 书写 学好这一节 将为下一课时内容的学习打下坚实的基础 而这一内容也是电化学理 论知识重要组成部分 在高考中一直保持着非常高的命题频率 新课导入新课导入 1799 年 当意大利人发明了最原始的电池 伏打电池之后 许多科学家对电产生了 浓厚的兴趣 电给世界带来了太多的不可思议 好奇心驱使着人们去进行各种尝试 想看 看它还能出现什么奇特的现象 1807 年 当英国化学家戴维将铂电极插入熔融的氢氧化钾 并接通直流电源时 奇迹终于发生了 在阴极附近产生一种银白色的金属 随即形成紫色 的火焰 这就是发现钾元素的主要过程 当时在社会上引起轰动 他随后用电解法又相继发现 了钠 钙 锶 钡 镁 硼 硅等元素 戴维成为发现化学元素最多的人 电解原理是什么 通过电解法发现活泼金属 你能从中得到什么启示 本课时我们将 学习电解池的工作原理 课程安排课程安排 1 熔融氯化钠的电解 1 实验现象 通电后 在阳极周围有气泡产生 在阴极上生成银白色金属 2 实验分析 2 电解相关的基本概念 1 电解 在直流电的作用下 在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程 2 电解池 定义 将电能转化为化学能的装置 组成 直流电源 固体电极材料 电解质溶液或熔融电解质 构成闭合回路 3 电极及电极反应 阳极 与电源正极相连的电极 发生氧化反应 阴极 与电源负极相连的电极 发生还原反应 3 电解的工作原理 思考题 1 电解池与原电池最主要的区别是什么 答案 从装置组成看 有没有外接电源是电解池和原电池最主要的区别 4 电解 CuCl2溶液的分析 装置现象反应 阴极有红色物质析出 Cu2 2e Cu 还原反应 阳极有黄绿色气体生成 2Cl 2e Cl2 氧化反应 总电池反应 CuCl2Cu Cl2 通电 思考题 2 电解质溶液导电时 一定会有化学反应发生吗 答案 一定有 因为电解池就是由电能转变成化学能的装置 溶液导电 电极上一 定有电极反应 5 电解时电极产物的判断 问题导思 根据电极材料 电极是如何分类的 电极产物与电极材料有关系吗 答案 据电极材料的种类可分为活性电极和惰性电极 阳极产物与电极材料有关 阴极产物与电极材料无关 溶液中有多种离子时 怎样判断电极产物 答案 据阳离子放电顺序判断阴极产物 据电极材料的阴离子放电顺序判断阳极产 物 能通过电解 NaCl 溶液获取金属钠吗 答案 不能 因为溶液中有 H 且放电能力大于 Na 1 阳极产物的判断 活性电极 金属活动性顺序中 Ag 以前的金属 则电极材料失电子 电极溶解 溶液 中的阴离子不能失去电子 惰性电极 Pt Au 石墨等 则要再看溶液中离子的失电子能力 此时应根据阴离 子的放电顺序加以判断 阴离子放电顺序 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 阳离子放电顺序 提示 一般地中学阶段遇到的在水溶液中电解时阴极产物判断的情况可记规律 Ag Fe3 Cu2 H 即可解决问题 提示 Al3 Mg2 Na Ca2 K 只有在熔融状态下放电 在水溶液里不放电 例 1 现用 Pt 电极电解 1 L 浓度均为 0 1 mol L 的 HCl CuSO4的混合溶液 装置如 图 下列说法正确的是 A 电解开始时阴极有 H2放出 B 电解开始时阳极上发生 Cu2 2e Cu C 当电路中通过电子的量超过 0 1 mol 时 此时阴极放电的离子发生了变化 D 整个电解过程中 SO不参与电极反应 2 4 解析 依据放电顺序阴极先放电的是 Cu2 故阴极开始析出的是 Cu 阳极先放电的是 Cl 故阳极开始产生的是 Cl2 答案 A B 错 由阴极反应 Cu2 2e Cu n Cu2 0 1 mol 当电路中通过电子的量达到 0 2 mol 时 此时 Cu2 消耗完毕 阴极放电离子变 为 H 所以 C 错 阳极先是 Cl 放电 当 Cl 消耗完毕 此时 H2O 电离产生的 OH 开始 在阳极放电 SO不参与电极反应 2 4 答案 D 变式 电解 CuSO4和 NaCl 的混合溶液 开始时阴极和阳极上析出的物质分别是 A H2和 Cl2 B Cu 和 Cl2 C H2和 O2 D Cu 和 O2 解析 混合液中阳离子为 Cu2 Na H 放电能力 Cu2 H Na 阴离子 为 Cl SO OH 放电能力 Cl OH SO 2 4 2 4 答案 B 6 电极反应式的书写方法 问题导思 怎样正确书写电极反应式 答案 先确定电极 再确定电极反应 书写电极反应式注意电荷 质量守恒 电极反应式和电解总反应式有何关系 答案 电极反应式中 得失电子数目相加 可得总电解池反应式 确定电极 与电源正极相连的为阳极 与电源负极相连的为阴极 确定电极反应 Error 写电极反应式 7 电解池反应式的书写方法 1 通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数相等 2 把两个电极反应式相加 消去相同项 并注明条件 通电 3 若是水电离出的 H 或 OH 得或失电子 在总反应式中应是 H2O 参与反应 例 2 写出下列各物质电解时的阴阳极 电极反应式及总反应 1 CuSO4溶液 阴极 阳极 总反应 2 Na2SO4溶液 阴极 阳极 总反应 3 NaCl 溶液 阴极 阳极 总反应 解析 1 中离子有 H Cu2 SO OH 故放电顺序为 2 4 Cu2 H OH SO 同样 2 中 H Na OH SO 3 中 2 4 2 4 H Na Cl OH 答案 1 2Cu2 4e 2Cu 4OH 4e O2 2H2O 2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4 通电 2 4H 4e 2H2 4OH 4e O2 2H2O 2H2O2H2 O2 通电 3 2H 2e H2 2Cl 2e Cl2 2NaCl 2H2O 通电 2NaOH H2 Cl2 规律总结 正确书写电极反应式 要注意原子数 电荷数是否守恒 变式 下面列出了电解不同物质的电极反应式 其中错误的是 A 电解饱和食盐水 阴极 Na e Na B 电解 CuCl2溶液 阳极 2Cl 2e Cl2 C 电解熔融 NaCl 阴极 Na e Na D 电解 NaOH 溶液 阳极 4OH 4e 2H2O O2 解析 电解食盐水时 因放电能力 H Na 所以阴极反应为 2H 2e H2 故 A 错 答案 A 课堂练习课堂练习 1 下列说法错误的是 A 电解质的导电过程是化学变化 而金属的导电是物理变化 B 电解质溶液导电的过程 就是电解质被电解的过程 C 电解质在任何条件下均可以导电 D 电解质溶液导电过程中一定有新物质生成 解析 电解质导电的过程就是被电解的过程 在电解过程中发生氧化还原反应 一 定有新物质生成 所以是化学变化 金属导电是靠自由电子的定向移动 无新物质生成 是物理变化 A B D 项正确 电解质要导电只有在电离的条件下 存在自由移动的离子 时才能导电 所以 C 项错误 答案 C 2 2012 浙江嘉兴南湖高二期中 关于电解池和原电池的下列说法中正确的是 A 电解池的阳极发生还原反应 B 电解池的阴极发生还原反应 C 原电池的负极发生还原反应 D 原电池的正极发生氧化反应 解析 原电池的负极 电解池的阳极发生氧化反应 原电池的正极 电解池的阴极 发生还原反应 答案 B 3 如图是电解 CuCl2溶液的装置 其中 c d 为石墨电极 则下列有关判断正确的是 A a 为负极 b 为正极 B a 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 A 中由于电流从电源的正极流出 故 a 为电源的正极 b 为电源的负极 A 错 B 中电源用正 负极命名 B 错 C 中电解过程 中 因为 Cu2 是阳离子 移向阴极 d 在阴极上放电析出 Cu 所以 d 极质量增加 C 正确 D 中 Cl 是阴离子 移向阳极 c 在阳极放出 Cl2 导致溶液中 c Cl 降低 D 错 答案 C 4 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 溶液呈黄色 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 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液 发生的反应是 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 故电解一段时间后电解液呈碱性 电解时 电解 阳极发生氧化反应 2Cl 2e Cl2 在阳极附近的溶液中滴入 KI 溶液时 发生反应 2I Cl2 2Cl I2 故溶液呈黄色 阴极发生还原反应 2H 2e H2 因而阴极 附近的溶液呈碱性 滴入酚酞试液变红 答案 B 5 2012 镇江高二质检 在下图中 甲烧杯中盛有 100 mL 0 50 mol L 1 AgNO3溶液 乙烧杯中盛有 100 mL 0 25 mol L 1 CuCl2溶液 A B C D 均为质量相同的石墨电极 如果电解一段时间后 发现 A 极比 C 极重 1 9 g 则 1 电源 E 为 极 2 A 极的电极反应式为 析出物质 mol 3 B 极的电极反应式为 析出气体 mL 标准状况 4 C 极的电极反应式为 析出物质 mol 5 D 极的电极反应式为 析出气体 mL 标准状况 6 甲烧杯中滴入石蕊试液 极附近变红 如果继续电解 在甲烧杯中最终得 到 溶液 解析 根据电解池甲 乙的串联关系 可进一步得出 A B C D 依次为阴极 阳 极 阴极 阳极 电极反应依次为 A 极 4Ag 4e 4Ag B 极 4OH 4e 2H2O O2 C 极 Cu2 2e Cu D 极 2Cl 2e Cl2 由于串 联时各电极上流过的电量是相同的 假设电路中均通过 4 mol 电子 则 A 极上生成 4 mol Ag B 极上生成 1 mol O2 C 极上生成 2 mol Cu D 极上生成