2019_2020学年高中化学专题2化学能与电能的转化第2课时电能转化为化学能学案苏教版.docx

第2课时电能转化为化学能1.知道电解的原理和电解池的形成条件，会分析电解的应用。2.能熟练书写电解池的电极反应式和电解反应方程式。电解的原理电解（1）定义：电流通过电解质溶液时引起阴、阳两极发生氧化还原反应的过程。（2）电解池：将电能转化为化学能的装置。（3）电极和电极反应电解CuCl2溶液实验装置实验现象阴极：有红色固体物质析出阳极：产生黄绿色、刺激性气味的气体，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色反应方程式阴极：Cu22e=Cu阳极：2Cl2e=Cl2总反应：CuCl2CuCl21.判断正误（1）有外接电源的装置一定是电解池，无外接电源的装置一定不能构成电解池。（）（2）电解质溶液导电的过程即是电解的过程，在阴、阳两极上分别发生还原和氧化反应。（）（3）原电池中电极称正、负极，电解池中电极称阴、阳极。（）（4）电解NaCl溶液可制得金属钠和Cl2。（）答案：（1）（2）（3）（4）2.如图所示装置中，属于电解池的是（）解析：选C。若要形成电解池必须具备以下条件：有外加直流电源；有两个电极与电源相连；形成闭合回路。3.下列能用电解原理说明的是（）电解是把电能转变成化学能电解是把化学能转变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，必须导致氧化还原反应的发生A.B.C. D.解析：选D。从能量角度看，电解是把电能转变成化学能的过程，故对、错。电解质溶液的导电过程，必将伴随着两个电极上氧化还原反应的发生，同时生成新的物质，故对。某些不能自发进行的氧化还原反应，通过电解的原理供给电能也可以实现，故对。所以D选项符合题意。1.电解池的工作原理（以电解CuCl2溶液为例）电极名称阴极阳极电极材料铜石墨电极反应Cu22e=Cu2Cl2e=Cl2反应类型还原反应氧化反应电子流向电子从电源负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子定向移动形成的内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极离子移向阳离子移向阴极，阴离子移向阳极2.阴、阳极的判断方法（1）由电源正、负极判断。（2）由电极反应现象判断：产生O2或Cl2等或电极本身质量减轻的是阳极，析出金属或H2的是阴极。3.放电顺序（1）若阳极材料为惰性电极（如石墨、Pt）阳极：（阴离子放电）失电子能力：S2IBrClOH含氧酸根离子F。阴极：（阳离子放电）得电子能力：AgFe3Cu2H（浓度高时）Pb2Sn2Fe2Zn2H（浓度低时）Al3Mg2NaCa2K。（2）若阳极材料为活性电极（除石墨、Pt、Au外的金属电极），则阳极放电失电子。以惰性电极电解电解质水溶液，除了电解质溶液外，要注意增加水电离的H和OH，并对离子分组排序，即阳离子组放电顺序和阴离子组放电顺序两组。按照各组首先放电的离子书写电极方程式。合并两个电极反应式得出电解反应的总化学方程式或离子方程式。将如图所示实验装置的K闭合，下列判断正确的是（）A.Cu电极上发生还原反应B.电子沿ZnabCu路径流动C.片刻后甲池中c（SO）增大D.片刻后可观察到滤纸b处变红色解析K闭合时，Zn作负极，Cu作正极，构成原电池，使得a为阴极，b为阳极，构成电解池，电解饱和硫酸钠溶液。正极发生还原反应，A项正确；电子沿Zna，在a上溶液中的H得到电子，在b上溶液中的OH失去电子，电子不能直接由ab，B项错误；该装置工作过程中，甲、乙两池中的SO的浓度都不改变，只是盐桥中的Cl和K分别向甲、乙两池中移动，C项错误；b为阳极，OH放电，使得b附近溶液显酸性，b处滤纸不可能变红色，D项错误。答案A电解的原理在电化学装置中，一定会被氧化而溶解的电极是（）原电池的活泼金属负极原电池的正极电解池的阴极电解池的阳极电解池的活泼金属阳极A.B.C. D.解析：选D。被氧化必然是化合价升高、要溶解的电极。 2.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：选C。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。3.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：选C。由于电流从电源正极流出，故a为电源正极，b为电源负极，A、B错误；电解过程中，Cu2移向阴极d，在阴极上放电析出Cu，d电极质量增加，C正确；Cl移向阳极放电生成Cl2，溶液中c（Cl）降低，D错误。电解原理的应用1.电解反应的应用电解在生产、生活中有着广泛的应用。例如：电解水制氢气和氧气，电解食盐水制氯气等。其他还有电解熔融氧化铝获得铝，对某些器件进行电镀，电解精炼铜，制备Na、K、Mg、F2等活泼的金属和非金属等。实例被电解物质电解产物化学方程式电解水H2OH2、O22H2O2H2O2电解饱和食盐水NaCl、H2OCl2、H2、NaOH2NaCl2H2OCl2H22NaOH电解氧化铝Al2O3Al、O22Al2O34Al3O2电解熔融氯化钠NaClNa、Cl22NaCl2NaCl22.电解精炼铜（1）电解池的构成粗铜作阳极；纯铜作阴极；硫酸酸化的CuSO4溶液作电解液。（2）实验装置（如图）（3）电极反应阳极：Zn2e=Zn2、Cu2e=Cu2等；阴极：Cu22e=Cu。（4）反应特点比铜活泼的金属：以阳离子形式存在于溶液中；比铜不活泼的金属：形成阳极泥；电解过程中电解质溶液浓度降低，需及时补充。1.判断正误（1）电解池中，电子通过电解质溶液从阴极流向阳极。（）（2）电解精炼铜时，粗铜作阴极，精铜作阳极。（）（3）可通过电解熔融NaCl、MgCl2、AlCl3制得金属Na、Mg、Al。（）（4）用U形管做电解饱和食盐水的实验，通电前在U形管的两端滴加几滴石蕊试液，通电后阳极处溶液变蓝。（）答案：（1）（2）（3）（4）2.下列描述中，不符合生产实际的是（）A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C.电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极解析：选A。电解熔融的氧化铝制取金属铝，用石墨作阳极，若用铁作阳极，铁会失电子参与反应。3.下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是（）A.粗铜板作阳极B.电解时，阳极发生氧化反应，阴极发生的反应为Cu22e=CuC.粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥D.电解铜的纯度可达99.95%99.98%解析：选C。阳极泥是金、银等比铜活泼性差的金属的沉积物。1.电解质溶液的电解规律（阳极为惰性电极）类型实例电极反应电解质溶液变化溶液pH变化电解质溶液复原电解水型（含氧酸、碱、活泼金属含氧酸盐）H2SO4阴极：4H4e=2H2阳极：4OH4e=2H2OO2浓度变大变小加水NaOH变大加水Na2SO4不变加水电解电解质型（无氧酸、不活泼金属的无氧酸盐）HCl阴极：2H2e=H2阳极：2Cl2e=Cl2浓度变小变大通氯化氢气体CuCl2阴极：Cu22e=Cu阳极：2Cl2e=Cl2不变加氯化铜粉末续表类型实例电极反应电解质溶液变化溶液pH变化电解质溶液复原放氢生碱型（活泼金属的无氧酸盐）NaCl阴极：2H2e=H2阳极：2Cl2e=Cl2生成了碱变大通氯化氢气体放氧生酸型（不活泼金属的含氧酸盐）CuSO4阴极：2Cu24e=2Cu阳极：4OH4e=2H2OO2生成了酸变小加氧化铜粉末2.氯碱工业电解饱和食盐水制取氯气和烧碱阳极：2Cl2e=Cl2；阴极：2H2e=H2。总反应：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。阴极实际参加反应的微粒是H，但由于H来自于水的电离，水是弱电解质，所以总反应的离子方程式不能写成2Cl2HH2Cl2，而要写成2Cl2H2O2OHH2Cl2。3.电解冶炼活泼金属2NaCl（熔融）2NaCl2，MgCl2（熔融）MgCl2，2Al2O3（熔融）4Al3O2。4.电解法精炼铜粗铜导电能力差，必须经过电解精炼才能得到精铜。电解时粗铜作阳极，精铜作阴极，电解液含有Cu2，电解后Cu2浓度减小。比铜活泼的杂质金属先反应，不会析出。没有铜活泼的杂质金属在阳极沉积下来，形成阳极泥。阳极：Fe2e=Fe2，Cu2e=Cu2等；阴极：Cu22e=Cu。电镀的原理与电解精炼铜的原理是一致的。电镀时，一般都是用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液；把待镀金属制品浸入电镀液中与直流电源的负极相连，作为阴极；用镀层金属作为阳极，与直流电源正极相连。通入低压直流电，阳极金属溶解在溶液中成为阳离子，移向阴极，这些离子在阴极获得电子被还原成金属，覆盖在需要电镀的金属制品上。某同学设计一个燃料电池（如图所示），目的是探究氯碱工业原理和粗铜的精炼原理，其中乙装置中X为阳离子交换膜。根据要求回答相关问题：（1）通入氢气的电极为（填“正极”或“负极”），负极的电极反应式为_。（2）石墨电极为（填“阳极”或“阴极”），反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，（填“铁极”或“石墨极”）区的溶液先变红。（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度将（填“增大”“减小”或“不变”）。精铜电极上的电极反应式为_。解析 （1）通入氢气的电极为负极，由于电解质溶液是碱性的，所以该电极反应式为H22e2OH=2H2O。（2）由于石墨电极与电源的正极连接，所以石墨电极为阳极，反应一段时间后，在乙装置中滴入酚酞溶液，溶液中的H在阴极（Fe电极）放电，破坏了附近的水的电离平衡，该区域的溶液显碱性，因此铁极的溶液先变红。（3）如果粗铜中含有锌、银等杂质，因为粗铜中有活动性比Cu强的金属失去电子，而得到电子的只有Cu2，所以丙装置中反应一段时间，硫酸铜溶液浓度会减小；精铜电极上的电极反应式为Cu22e=Cu。答案（1）负极H22e2OH=2H2O（2）阳极铁极（3）减小Cu22e=Cu（1）写出上述例题中乙池电解的总反应方程式：_。（2）若上述例题甲池中消耗标准状况下的氢气11.2 L，则丙池中理论上应析出铜的质量为。答案：（1）2NaCl2H2O2NaOHCl2H2（2）32 g电解原理的应用1.如图为电解饱和食盐水的简易装置，下列有关说法正确的是（）A.电解一段时间后，往蛋壳中的溶液中滴加几滴酚酞，呈红色B.蛋壳表面缠绕的铁丝发生氧化反应C.铁丝表面生成的气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝D.蛋壳可阻止生成的氯气与氢气、氢氧化钠溶液接触解析：选D。由题图可知，蛋壳表面的铁丝为阴极，发生反应：2H2e=H2，石墨棒为阳极，发生反应：2Cl2e=Cl2，故往蛋壳中滴加酚酞，溶液不会变红。铁丝为阴极，不发生反应，附近H发生还原反应。2.关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是（）A.都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B.电解液的成分都保持不变C.阳极反应都只有Cu2e=Cu2D.阴极反应都只有Cu22e=Cu解析：选D。A项电镀时镀件作阴极；B项电解精炼铜时电解液成分改变；C项电解精炼铜时，若有比铜活泼的金属杂质如锌，则阳极还会发生Zn2e=Zn2的反应。3.用电解氧化法可以在铝制品表面形成致密、耐腐蚀的氧化膜，电解质溶液一般为H2SO4H2C2O4混合溶液。下列叙述错误的是（）A.待加工铝质工件为阳极B.可选用不锈钢网作为阴极C.阴极的电极反应式为Al33e=AlD.硫酸根离子在电解过程中向阳极移动解析：选C。利用电解氧化法在铝制品表面形成致密的Al2O3薄膜，即待加工铝质工件作阳极，A项正确；阴极与电源负极相连，对阴极电极材料没有特殊要求，可选用不锈钢网等，B项正确；电解质溶液呈酸性，阴极上应是H放电，C项错误；在电解过程中，电解池中的阴离子向阳极移动，D项正确。4.海水提镁的最后一步是将氯化镁电解获取金属镁，下列有关该电解过程的叙述中，正确的是（）A.两个电极必须都用惰性电极B.阳极可以用金属电极，阴极必须是惰性电极C.电解熔融状态的氯化镁D.电解氯化镁的水溶液解析：选C。电解MgCl2获取金属镁，也就是说镁离子需要得电子，如果