《化学能与电能的转化第四课时》教案5-1

化学能与电能的转化第四课时化学能与电能的转化第四课时 教案教案 课标要求课标要求 认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用 课标解读课标解读 1 熟知电解饱和食盐水 电镀的原理 会写其电极反应式和化学方程式 2 学会电解的简单计算 教学地位教学地位 本课时内容是在学习电解原理的基础上介绍相关化工生产方面的应用 如电解食盐水 电镀铜 高考中经常会出现考查这两个知识点的选择题和填空题 新课导入新课导入 在美国奥柏林学院的校园里 有世界上第一座用金属铝铸造的塑像 它是为纪念对炼 铝工业作出重大贡献的霍尔而建立的 1886 年 2 月的 天 霍尔采用电解的方法实现了廉 价炼铝 使这种在地壳中含量占 8 在 19 世纪如同珍宝 价格同黄金相当的元素 从此 成了为人类提供多方面重要用途的普通材料 铝之所以能从高贵走到民间 完全是电的功劳 到了现在 电解的应用就更加广泛 它用于化工生产 金属冶炼 电镀等 在常见的化学物质中 哪些是通过电解制得的 课程安排课程安排 1 电解饱和食盐水制备烧碱 氢气和氯气 1 装置 2 现象 阳极上 有黄绿色气体产生 阴极上 有无色气体产生 阴极附近溶液变红 3 原理分析及电极反应 电解时 Cl OH 移向阳极 H Na 移向阴极 阳极离子放电顺序 Cl OH 电极反应 2Cl 2e Cl2 氧化反应 阴极离子放电顺序 H Na 电极反应 2H 2e H2 还原反应 4 电池反应 化学方程式 2NaCl 2H2O2NaOH H2 Cl2 通电 离子方程式 2Cl 2H2O2OH H2 Cl2 通电 思考题 1 电解过程中阴极 阳极附近溶液的 pH 有什么变化 为什么 答案 阴极 pH 变大 因为 H 放电剩余 OH 阳极 pH 变小 因为生成的 Cl2与 H2O 反应生成 HCl 和 HClO 2 电镀 1 定义 应用电解原理 在金属表面或非金属材料表面镀上一薄层其他金属或合金 的过程 2 目的 使金属抗腐蚀能力增强且增加金属表面的耐磨性和美观性 3 电镀池构成 如 在餐具上镀银时 餐具作阴极 银作阳极 含有银离子的溶液作电解液 发生的 反应如下 阴极 Ag e Ag 还原反应 阳极 Ag e Ag 氧化反应 思考题 2 在某镀件上镀银时 电镀液中 AgNO3的浓度如何变化 答案 电镀液 AgNO3 的浓度不变 3 用惰性电极电解电解质水溶液的规律 问题导思 电解时 溶液的 pH 是否一定会发生改变 答案 不一定 如 KNO3 用惰性电极分别电解硫酸溶液和盐酸 其溶液浓度分别如何变化 答案 H2SO4浓度增大 HCl 浓度减小 用惰性电极电解时 一个电极上有铜析出 另一电极上有氧气产生 溶液中溶质的 成分可能是什么 答案 CuSO4或 Cu NO3 2 类型电解质类别电极反应 放 H2生碱型活泼金属无氧酸盐 如 NaCl 阴极 2H 2e H2 阳极 2Cl 2e Cl2 电解离子方程式 2Cl 2H2O 通电 Cl2 H2 2OH 放 O2生酸型不活泼金属含氧酸盐 如 CuSO4 阴极 2Cu2 4e 2Cu 阳极 4OH 4e 2H2O O2 电解离子方程式 2Cu2 2H2O 通电 2Cu O2 4H 提示 只要是电解质的水溶液 溶液中一定会存在一定浓度的 OH 和 H 所以 不要忽略它们在电极上的反应 提示 只要是电解质的水溶液 溶液中一定会存在一定浓度的 OH 和 H 所以 不要忽略它们在电极上的反应 例 1 2012 云南玉溪高二期中 如图 A 为直流电源 B 为浸透饱和氯化钠溶液和酚 酞试液的滤纸 C 为电镀槽 接通电路后 发现 B 上的 c 点显红色 请填空 1 电源 A 上的 a 为 极 2 滤纸 B 上发生的总化学方程式为 3 欲在电镀槽中实现铁上镀铜 接通 K 使 c d 两点短路 则电极 e 上发生的反应为 电极 f 上发生的反应为 槽中放的电镀液可以是 填一种电解 质溶液即可 解析 1 电解 NaCl 溶液时阴极发生反应 2H 2e H2 生成 NaOH 遇酚酞 变红 所以电源 b 为负极 a 为正极 3 接通 K e 为电镀池的阳极 为活性电极材料 Cu 发生反应 Cu 2e Cu2 电镀液为含 Cu2 的电解液 f 为阴极 发生反应 Cu2 2e Cu 答案 1 正 2 2NaCl 2H2O2NaOH Cl2 H2 3 通电 Cu 2e Cu2 Cu2 2e Cu CuSO4溶液 规律总结 同一个电解装置可以有不同的应用 关键是电极材料 电解质溶液变换 发生的电池反应也随之改变 故确定电极材料和电解质溶液时 须明确实验目的和要求 变式 2012 海南高考 下列各组中 每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是 A HCl CuCl2 Ba OH 2 B NaOH CuSO4 H2SO4 C NaOH H2SO4 Ba OH 2 D NaBr H2SO4 Ba OH 2 解析 电解基本原理考查 电解时只生成氧气和氢气 则电解质所含阳离子在金属 活动性顺序表中位于铜之前 阴离子不是简单离子 答案 C 4 原电池 电解池 电镀池的比较 问题导思 原电池 电解池在能量转化上有什么区别 答案 原电池是化学能转化为电能的装置 电解池是电能转化为化学能的装置 电镀池是利用哪种装置的工作原理制成电镀装置 答案 电解池工作原理 电镀液中的 H OH 放电吗 答案 一般不放电 原电池电解池电镀池 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 阳极 氧化反应 溶液中的阴离 子失电子 或金属电极失电子 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 电子流向 负极正极 导线 电源负极阴极 导线 电源正极阳极 导线 同电解池 例 2 如下图所示 下列叙述正确的是 A Y 为阴极 发生还原反应 B X 为正极 发生氧化反应 C Y 与滤纸接触处有氧气生成 D X 与滤纸接触处变红 解析 左侧装置为原电池 Zn 片为负极 Cu 片为正极 右侧装置为电解池 Y 与 Zn 片相连 为阴极 发生的反应为 2H 2e H2 还原反应 X 与 Cu 片相连 为阳 极 发生氧化反应 故选 A 答案 A 变式 下列关于电解和电镀的叙述中不正确的是 A 电解池的阳极发生氧化反应 阴极发生还原反应 B 电池跟电解池连接后电子从电池的负极直接流向电解池的阳极 C 电镀时 电镀池里的阳极材料发生氧化反应 D 电解饱和食盐水时 阴极得到 NaOH 溶液和 H2 解析 与电源负极相连的电解池的一极为阴极 所以 B 错误 答案 B 课堂练习课堂练习 1 电解池中 阳极的电极材料一定 A 发生氧化反应 B 与电源正极相连 C 是铂电极 D 得电子 解析 阳极材料可以是惰性电极 不参加氧化反应 可以是活性电极 参加氧化反 应 它们一定与电源正极相连 答案 B 2 2012 山东临沂高二期末 用惰性电极实现电解 下列说法正确的是 A 电解稀硫酸溶液 实质上是电解水 故溶液 pH 不变 B 电解稀氢氧化钠溶液 要消耗 OH 故溶液 pH 减小 C 电解硫酸钠溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1 2 D 电解氯化铜溶液 在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为 1 1 解析 电解 H2SO4 NaOH Na2SO4的溶液实质是电解水 它们的浓度增大 所以 H2SO4溶液的 pH 减小 NaOH 溶液的 pH 增大 电解 Na2SO4溶液时 阴极生成 H2 阳极 生成 O2 物质的量之比为 2 1 故 A B C 均错误 答案 D 3 2011 大纲全国卷 用石墨作电极电解 CuSO4溶液 通电一段时间后 欲使电解液 恢复到起始状态 应向溶液中加入适量的 A CuSO4B H2O C CuO D CuSO4 5H2O 解析 由硫酸铜溶液的电解方程式 2CuSO4 2H2O2Cu O2 2H2SO4 电解 可知 加入 CuO 才可与生成的 H2SO4反应生成 CuSO4而使电解液恢复到原浓度 故 C 正 确 答案 C 4 欲在金属表面镀银 应把镀件挂在电镀池的阴极 下列各组中 选用的阳极金属和 电镀液均正确的是 A Ag 和 AgCl 溶液B Ag 和 AgNO3溶液 C Pt 和 Ag2CO3溶液D Pt 和 Ag2SO4溶液 解析 镀层金属银做阳极 电镀液为含镀层金属离子的电解质溶液 答案 B 5 电解原理在化学工业中有广泛应用 如右图表示一个电解池 装有电解质溶液 c A B 分别是两块电极板 通过导线与直流电源相连 1 若 A B 都是惰性电极 电解质溶液 c 是饱和 NaCl 溶液 实 验开始时 同时在 U 形管两边各滴入几滴酚酞试液 试判断 a 是 极 填 正 或 负 B 是 极 填 阴 或 阳 A 电极上的电极反应式为 B 电极 上的电极反应式为 检验 A 电极产物的方法是 2 若在铁片上电镀一层铜 则 A 电极的材料是 电解质溶液中须含 离子 解析 1 电流从正极流出 流入电解池的阳极 所以 a 是正极 B 是阴极 A 电极 的