高一化学苏教版必修2课件：2.3.2 电能转化为化学能

目标导航,预习导引,目标导航,预习导引,1,2,1.电能转化为化学能(1)电解池把电能转化为化学能的装置。(2)以惰性电极(Pt或石墨)电解CuCl2溶液为例,填写下列空白:,目标导航,预习导引,1,2,(3)电子流向电子从电源负极流向阴极,自阳极流入电源正极;在电解质溶液中,阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动。预习交流1(1)如何判断一个装置是原电池还是电解池?答案:有外接电源的装置是电解池,没有外接电源的装置是原电池。(2)在电解的过程中,是否有能量变化?如果有,是什么形式的能量变化?答案:有,电能转化为化学能。,目标导航,预习导引,1,2,目标导航,预习导引,1,2,目标导航,预习导引,1,2,目标导航,预习导引,1,2,预习交流2电解精炼铜时电解质溶液的浓度会发生变化吗?答案:会发生变化。电解精炼铜时阳极除发生主要反应:Cu-2e-Cu2+外,还会有锌、铁等活泼金属失去电子,而阴极上只有Cu2+得电子,故阴极析出的铜多于阳极溶解的铜,而多析出的铜来自电解质溶液,导致电解质溶液的浓度发生变化。,问题导学,当堂检测,一,二,一、电解原理初探活动与探究1.以学习小组为单位完成实验,并观察、记录实验现象。,问题导学,当堂检测,一,二,【探究过程】将两根碳棒分别插进U形管内的CuCl2溶液中(稍候,若碳棒表面无明显实验现象,可取出碳棒继续下一步操作);将两根碳棒用导线连接后,浸入U形管内的CuCl2溶液中(稍候,若碳棒表面无明显实验现象,可取出碳棒继续下一步操作);将两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接,浸入U形管内的CuCl2溶液中,再接通直流电。【实验现象】阴极:碳棒上逐渐覆盖了一层红色物质。阳极:生成黄绿色有刺激性气味能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体。【问题提出】结合以上实验,回答下列问题:(1)CuCl2溶液中通电前离子如何运动?(2)通电后离子如何运动?(3)根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原有知识分析推断两极生成物的名称。,问题导学,当堂检测,一,二,解析:通电后,在电场的作用下,带负电的Cl-移向阳极,并失去电子被氧化成氯原子,进而结合成Cl2,电极反应式:2Cl-2e-Cl2;带正电的Cu2+移向阴极,并得到电子被还原成铜,电极反应式:Cu2+2e-Cu,生成的铜覆盖在阴极上。通过实验我们发现电解质溶液在导电过程中有新物质产生,发生了化学变化。通过上述装置实现了电能转换为化学能的过程。答案:(1)在CuCl2溶液中,通电前溶液中的Cu2+、Cl-等做无规则的自由运动。(2)接通直流电源以后,Cl-和OH-向阳极移动,Cu2+和H+向阴极移动,溶液中的离子发生定向移动,形成电流。(3)溶液中存在Cu2+、Cl-、OH-和H+,而在阴极上析出一层红色物质,说明是Cu;阳极生成的黄绿色有刺激性气味能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体应该是Cl2。,问题导学,当堂检测,一,二,2.电解与电离有何区别?答案:电离是电解质溶于水或熔融状态下离解成自由移动离子的过程。电解是在电流作用下,电解质溶液中的阴、阳离子在电极上发生氧化还原反应的过程,电解必须建立在电离的基础上。,问题导学,当堂检测,一,二,迁移与应用例1用惰性电极实现电解,下列说法正确的是()A.电解稀硫酸,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,在阴极和阳极上析出的产物的物质的量之比为12D.电解氯化铜溶液,在阴极和阳极上析出的产物的物质的量之比为11解析:电解稀硫酸,实质是电解水,稀硫酸的浓度增大,溶液pH减小;电解稀氢氧化钠溶液,实质也是电解水,NaOH溶液浓度增大,故溶液pH增大;电解硫酸钠溶液,在阴极上和阳极上析出的产物分别是H2和O2,两者的物质的量之比为21,而不是12;电解氯化铜溶液,在阴极和阳极上析出的产物分别是Cu和Cl2,两者的物质的量之比为11。答案:D,问题导学,当堂检测,一,二,温馨提示:在判断电极产物时,应先确定阴、阳极。判断阳极产物时,要先看电极材料,若为惰性电极,则为溶液中的阴离子放电,放电能力越强的阴离子,越优先放电。,问题导学,当堂检测,一,二,迁移训练1电浮选凝聚法处理污水的原理如图所示。电解过程生成的胶体能使污水中的悬浮物凝聚成团而除去,电解时阳极也会产生少量气体。下列说法正确的是()A.可以用铝片或铜片代替铁片B.阳极产生的气体可能是O2C.电解过程中H+向阳极移动D.若污水导电能力较弱,可加入足量硫酸解析:可用铝片代替铁片,但不能使用铜片代替铁片,A项错;阳极为Fe失电子变成Fe2+,但由题意知,阳极产生少量气体,则只可能为O2,B项对;电解过程中H+向阴极移动,C项错;处理污水的原理是将阳极生成的金属离子水解为胶体,吸附污水中的悬浮物,加入足量硫酸会破坏胶体的形成,D项错。答案:B,问题导学,当堂检测,一,二,1.电解池(1)特点:将电能转化为化学能(2)形成条件与电源相连的两个电极电解质溶液(或熔融的电解质)形成闭合回路,问题导学,当堂检测,一,二,2.电解原理(1)阴、阳极的判断及反应原理与电源正极相连阴离子移向阳极发生氧化反应阳离子移向阴极发生还原反应与电源负极相连,问题导学,当堂检测,一,二,以电解CuCl2溶液为例,可图示如下:,问题导学,当堂检测,一,二,(2)电解时电极产物的判断阳极产物的判断首先看电极,如果是活性电极(金属活动性顺序中Ag以前),则电极材料失电子,电极被溶解,溶液中的阴离子不能失电子。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨),则要再看溶液中阴离子的失电子能力。此时根据阴离子放电顺序加以判断。阴离子放电顺序:S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根F-。阴极产物的判断直接根据阳离子放电顺序进行判断,阳离子放电顺序:Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(酸)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+H+(水)Al3+Mg2+Na+Ca2+K+。,问题导学,当堂检测,一,二,二、原电池和电解池的比较和判断活动与探究如何从本质上判断原电池和电解池?答案:原电池是化学能转化为电能,是化学反应产生电流;电解池是电能转化为化学能,是电流引起化学反应。,问题导学,当堂检测,一,二,迁移与应用例2甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒(如图)。请回答下列问题。,(1)若两池中均盛放CuSO4溶液,反应一段时间后:有红色物质析出的是:甲池中的棒;乙池中的棒。在乙池中阳极的电极反应式是。(2)若两池中均盛放饱和NaCl溶液:写出乙池中总反应的离子方程式:。将湿润的淀粉KI试纸放在乙池附近,发现试纸变蓝,待一段时间后又发现蓝色褪去。这是因为过量的Cl2将生成的I2氧化。若反应的Cl2和I2的物质的量之比为51,且生成两种酸,则该反应的化学方程式为。,问题导学,当堂检测,一,二,问题导学,当堂检测,一,二,问题导学,当堂检测,一,二,迁移训练2常用的锌锰干电池基本构造如图所示:,问题导学,当堂检测,一,二,.若用锌锰干电池作电源,如下图所示连接装置:装置中a、b、c、d均为石墨电极,接通电源后,金属M沉积于b极。试回答:(1)a与锌锰干电池的(填“正极”或“负极”)相连,d为极。(2)电解开始阶段,c极的电极反应式为;一段时间后,罩在c极上的试管中收集到了气体,此时c极上的电极反应式为。(3)当d电极上收集到44.8mL气体(标准状况)时停止电解,测得b电极上沉积金属M的质量为0.432g,则金属M的摩尔质量为gmol-1;此时锌锰干电池中有g锌被氧化。,问题导学,当堂检测,一,二,问题导学,当堂检测,一,二,问题导学,当堂检测,一,二,问题导学,当堂检测,一,二,2.原电池、电解池的判定(1)若无外接电源,可能是原电池,然后根据原电池的形成条件判定。(2)若有外接电源,两极插入电解质溶液中,则是电解池。(3)若是多个装置串联且无外加电源,则一般情况下电极金属性相差最大的为原电池。,问题导学,当堂检测,1,2,3,4,1.能用电解原理说明的问题是()电解是把电能转变成化学能电解是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,必然导致氧化还原反应的发生A.B.C.D.解析: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。答案:D,问题导学,当堂检测,1,2,3,4,2.用惰性电极实现电解,下列说法正确的是()A.电解氢氧化钠稀溶液,溶液浓度增大,pH变小B.电解氯化钠溶液,溶液浓度减小,pH不变C.电解硝酸银溶液,要消耗OH-,溶液pH变小D.电解稀硫酸,实质是电解水,溶液pH不变解析:电解氢氧化钠稀溶液相当于电解水,溶液浓度增大,pH增大;电解氯化钠溶液生成氢氧化钠