《电能转化为化学能——电解第一课时》导学案3 (2)

电能转化为化学能电能转化为化学能 电解第一课时电解第一课时 导学案导学案 学习目标学习目标 会描述电解池的工作原理 能正确书写电解池的电极反应式和总反应方程式 熟悉电 解规律和电解产物的判断方法 知识回顾知识回顾 1 用氧化还原反应的观点分析判断下列各组微粒具有的性质 组别微粒性质强弱顺序 第1组 Zn2 Na Cu2 H 氧化性 第2组 Cu Fe OH Cl 还原性 2 判断下列说法的正误 1 金属导电是因为在电场作用下 自由电子发生定向移动 2 电解质是在熔融或溶于水时能够导电的物质 3 金属导电是物理变化 电解质溶液导电是化学变化 4 硫酸铜溶于水后 能发生电离产生自由移动的Cu2 和SO 2 4 5 氯化钠溶液中只存在Na 和Cl 3 下图为电解水的实验装置图 1 A端为电源的正极 C试管中收集到的气体是O2 D试管中收集到的气体是H2 2 写出电解水的化学方程式 2H2O2H2 O2 通电 学习探究学习探究 一 电解的原理 1 下图为工业上电解熔融氯化钠生产金属钠的装置示意图 容器中盛有熔融的氯化钠 两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料 两个电极分别与电源的正极和负极相连 1 通电前 熔融NaCl中存在的微粒有Na Cl 这些微粒的运动状态是自由移动 2 通电后离子运动方向 阳离子Na 填离子符号 移向铁电极 发生还原反应 阴离 子Cl 填离子符号 移向石墨电极 发生氧化反应 电极上发生的变化是 铁电极 2Na 2e 2Na 石墨电极 2Cl 2e Cl2 3 由以上分析可知 熔融的NaCl在直流电源作用下发生了氧化还原反应 分解生成了 Na和Cl2 2 电解和电解池 1 电解是使直流电通过电解质溶液或熔融电解质而在两个电极上引起氧化还原反应的 过程 2 电解池是将电能转化为化学能的装置 3 电极名称 阴极 与电源负极相连的电极 发生还原反应 阳极 与电源正极相连的电极 发生氧化反应 4 电解池的构成条件 具有与直流电源相连接的两个电极 阴极 阳极 插入电解质 溶液或熔融电解质中 形成闭合回路 归纳总结 1 电解池的工作原理示意图 2 电解质导电的过程就是电解质的电解过程 例1 下列关于电解池的叙述中 正确的是 A 电解池中的闭合回路仅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阳极 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数与阴离子在阳极上失去的电子数相等 答案 D 二 酸 碱 盐溶液的电解规律 1 按下图所示装置完成CuCl2溶液的电解实验 1 实验过程中观察到的现象是 检流计指针发生偏转 与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层红色物质 与正极相连的a极一侧有有刺激性气味的气体产生 能使湿润的淀粉 KI试纸变蓝 2 实验结论是电解质CuCl2溶液在导电过程中有金属铜析出 并产生了氯气 3 实验原理分析 氯化铜溶液中的电离过程有CuCl2 Cu2 2Cl H2O H OH 溶液中存在的 离子有Cu2 Cl H OH 通电前 这些离子在溶液中做自由运动 通电时 在电场的作用下 溶液中的离子做定向移动 即Cl OH 趋向a极 Cu2 H 趋向b极 a极电极反应式是2Cl 2e Cl2 b极电极反应式是Cu2 2e Cu 总反应式是C uCl2Cu Cl2 通电 2 有下列两组离子 Cu2 Na H Ag Cl I SO OH 用惰性 2 4 电极电解时 移向阳极的是 放电先后顺序是I Cl OH SO 移向阴极的是 2 4 放电先后顺序是Ag Cu2 H Na 3 用惰性电极电解下列酸 碱 盐电解质溶液 H2SO4 HCl NaOH Na2S O4 CuCl2 NaCl CuSO4 回答下列问题 1 阴极反应式与 相同的有 其电极反应式是2H 2e H2 与 相同的 有 其电极反应式是Cu2 2e Cu 2 阳极反应式与 相同的有 其电极反应式是4OH 4e O2 2H2O 与 相同的有 其电极反应式是2Cl 2e Cl2 3 写出下列电解的化学方程式 2H2O2H2 O2 通电 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 通电 2CuSO4 2H2O2H2SO4 2Cu O2 通电 4 只水发生电解的是 只电解质本身发生电解的是 电解质和水都发生电 解的是 5 电解后溶液的pH显著增大的是 减小的是 不变的是 6 欲使电解后的溶液复原 只加入水的是 只加入电解质的是 欲使电解 后的 复原需通入HCl气体 欲使电解后的 复原需加入CuO 归纳总结 1 分析电解问题的基本方法思路 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H 和OH 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优先放电 注意活 泼金属作阳极时优先放电 3 正确书写电极反应式 要注意原子数 电荷数是否守恒 4 能结合题目要求分析电解时的各种变化情况 如两极现象 水的电离平衡移动 离 子浓度的变化 pH变化等 2 电极反应规律 1 阴极 无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应 发生反应的是溶液中的阳 离子 阳离子放电顺序 Ag Cu2 H Pb2 Fe2 Zn2 2 阳极 电极材料本身失去电子被氧化而溶入溶液中 或者溶液中还原性强的阴离子 失去电子被氧化 其放电顺序 金属阳极 S2 I Cl OH 含氧酸根 3 用惰性电极进行电解时的电解规律 用惰性电极进行电解时各种变化情况简析 类型电极反应特点溶液种类 电解对 象 电解质 浓度 pH 电解质溶 液复原 NaOH水增大增大加水 H2SO4水增大减小加水 电解水型 阴极 2H 2e H2 阳极 4OH 4 e 2H2O O2 Na2SO4水增大不变加水 HCl电解质减小增大加氯化氢 电解电解质型 电解质电离出的 阴 阳离子分别 在两极放电 CuCl2电解质减小略增大加氯化铜 放H2生碱型 阴极 H2O放出H 2生成碱 阳极 电解质的 阴离子放电 NaCl 电解质 和水 生成新 电解质 增大加氯化氢 放O2生酸型 阴极 电解质的 阳离子放电 CuSO4 电解质 和水 生成新 电解质 减小加氧化铜 阳极 H2O放出O 2生成酸 例2 用惰性电极电解AgNO3溶液 下列说法不正确的是 A 电解过程中阴极质量不断增加 B 电解过程中溶液的pH不断降低 C 此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况 D 电解后两极产生的气体体积比为2 1 答案 D 解析 处理有关电解问题首先注意电极材料 在此基础上写出电极反应式和总的电 解反应式 根据总的电解反应式来分析电解前后的物质变化和溶液浓度变化 分析溶液的p H变化必须注意原溶液的pH情况 用惰性电极电解AgNO3溶液 总的电极反应式为4AgNO3 2H2O4Ag O2 4HNO3 可知 阴极上析出Ag 阳极上放出O2 故A 通电 正确 D错误 由于生成HNO3溶液 pH应不断降低 B正确 要使溶液恢复到电解前的状 况要看加入的物质在溶液中的反应 2Ag2O 4HNO3 4AgNO3 2H2O 得到的物质恰好是 反应掉的物质 可以使溶液恢复到电解前的状况 C正确 例3 用石墨作电极电解CuCl2和KCl的混合溶液 电解初期阴极和阳极分别析出的 物质是 A H2 Cl2B Cu Cl2C H2 O2D Cu O2 答案 B 解析 本题考查离子放电顺序 溶液中的离子有Cu2 K H 及Cl OH 五种 离子 得电子能力 Cu2 H K 失电子能力 Cl OH 所以电解初期阴极 Cu2 2e Cu 阳极 2Cl 2e Cl2 故选B 课堂练习课堂练习 1 下列关于电解池工作原理的说法中 错误的是 A 电解池是一种将电能转变成化学能的装置 B 电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应 C 电解池工作时 阳极发生氧化反应 阴极发生还原反应 D 电解池放电时 电极本身不会参加电极反应 2 用石墨作电极 电解下列物质的溶液 其实质不是电解水的是 A NaNO3B NaOH C Na2SO4D NaCl 3 用惰性电极电解下列溶液 其中随着电解的进行 溶液pH逐渐减小的是 氯化钠溶液 硫酸铜溶液 氢氧化钠溶液 稀硫酸 稀盐酸 硫酸钠溶 液 A B C D 4 用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质 方括号内物质 能 够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是 A AgNO3 AgNO3 B NaOH H2O C KCl KCl D CuSO4 Cu OH 2 5 在某电解质溶液中 用M和N作电极 通电一段时间后 发现M极质量减小 N极 质量增大 符合这一情况的是 A 电解质溶液是稀硫酸 B 金属M是阳极 N是阴极 C M和N是石墨电极 D M是阴极 N是阳极 6 用惰性电极电解CuSO4溶液 若阴极上析出Cu的质量为3 2 g 则阳极上产生的气 体在标准状况下的体积为 常温下 若将电解后的溶 液稀释至1 L 则溶液的pH约为 参考答案 1 D 2 D 3 C 4 B 5 B 解析 由题意可知 M极溶解 发生氧化反应 为阳极 N极质量增加 故有金属 单质在N极上析出 发生还原反应 为阴极 电解质溶液为盐溶液 M为金属电极 6 0 56 L