專題2第3單元第2課時電能轉化為化學能

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1、 第 2 課時 電能轉化為化學能 學習目標： 1.通過對電解氯化銅溶液的實驗探究，認識電能轉化為化學能的 裝置。 2.初步認識電解反應原理。 (重難點 )3.能根據(jù)原電池、電解池的構成條件 識別原電池、電解池。 (重點 )4.了解電解原理的應用。 [ 自 主 預 習探 新 知 ] 一、電解原理 1．電解氯化銅溶液 實驗裝置 陰極：紅色固體析出； 實驗現(xiàn)象 陽極：產(chǎn)生黃綠色氣體，濕潤的淀粉 -碘化鉀試紙變藍 陰極： Cu2＋ ＋2e－ ===Cu； 反應

2、方程 陽極： 2Cl－ －2e－ ===Cl2↑； 式 通電 總反應： CuCl2=====Cu＋Cl2↑ Cu2＋、 Cl－、 Cu2＋ 移向陰極， Cl－移向陽極 移向 能量轉化 電能轉化為化學能 2.電解池 (1)定義：將電能轉化為化學能的裝置。 (2)電極：①陰極 — 連接電源的負極，發(fā)生還原反應。 ②陽極 —連接電源的正極，發(fā)生氧化反應。 (3)離子移向：陰離子移向陽極，陽離子移向陰極。 (4)電子移向：電子流入陰極，流出陽極。 (5)電流方向：電流流入陽極，流出陰極。 二、電解原理的應用 1．冶煉金屬鈉

3、電解槽示意圖 第 1 頁 (1)熔融氯化鈉中存在的微粒： Na＋、 Cl－ 。 (2)通電后離子的運動 陽離子 Na＋(填離子符號 )移向陰極； 陰離子 Cl－ (填離子符號 )移向陽極。 (3)電極反應式 陰極： 2Na＋ ＋2e－ ===2Na，陽極： 2Cl－ －2e－ ===Cl2↑。 (4)結論是熔融氯化鈉在直流電作用下發(fā)生了氧化還原反應，分解生成了 Na 和 Cl2。 2．銅的電解精煉示意圖 (1)粗銅作陽極，電極反應式： Cu－2e－ ===Cu2＋ 。 (2)純銅作陰極，電極反應式： C

4、u2＋ ＋2e－ ===Cu，用硫酸銅作電解液。 (3)雜質去向：比銅活潑的金屬雜質轉化為陽離子進入溶液；金、銀等活動 性較弱的金屬在陽極沉積，形成陽極泥。 [ 基礎自測 ] 1．判斷正誤 (正確的打“√”，錯誤的打“” ) (1)原電池放電和電解池充電互為可逆反應。 ( ) (2)電解飽和氯化銅溶液在陽極產(chǎn)生銅。 ( ) (3)電解精煉粗銅時，粗銅作陽極。 ( ) (4)電解過程中必定發(fā)生氧化還原反應。 ( ) 【答案】 (1) (2) (3)√ (4)√ 2.如圖是電解 CuCl2 溶液的裝置， 其中 c、d 為石墨電極。 則下

5、列判斷中正確 的是 ( ) A．a(chǎn) 為負極、 b 為正極 B．a(chǎn) 為陽極、 b 為陰極 C．電解過程中， d 電極質量增加 D．電解過程中，氯離子濃度不變 C [ 由于電流從電源正極流出，故 a 為電源的正極， b 為電源的負極， A 項 錯誤；電源稱正、負極， B 項錯誤； Cu2＋向陰極移動， d 電極反應為 Cu2＋＋2e －===Cu，在陰極上析出 Cu，所以 d 極質量增加， C 項正確； Cl－向陽極移動， c 第 2 頁 電極反應為 2Cl－－2e－===Cl2↑，導致溶液中 c(C

6、l －)降低， D 項錯誤。 ] 3．利用電解法可將含有 Fe、Zn、 Ag、 Pt 等雜質的粗銅提純，下列敘述正 確的是 ( ) 【導學號 ：13572089】 A．電解時以純銅作陽極 B．電解時陰極發(fā)生氧化反應 C．粗銅連接電源負極，其電極反應是 Cu－2e－ ===Cu2＋ D．電解后，電解槽底部會形成含少量 Ag 、Pt 等金屬的陽極泥 D [ 電解精煉銅時，粗銅與電源正極相連，作陽極，電極反應有 Cu－ 2e－ ===Cu2＋，Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e－ 2e－===Fe2＋，陰極用鈍銅與電源負極相連，

7、 電極反應為 Cu2＋＋2e－===Cu，發(fā)生的是還原反應。電解后陽極形成含少量 Pt、 Ag 等較不活潑金屬的陽極泥。 ] [ 合 作 探 究攻 重 難 ] 電解池與原電池的比較 [背景材料 ] 如圖所示， A、 B 兩個裝置中的兩個燒杯分別盛有足量的 CuCl2 溶液。 [思考交流 ] (1)從裝置特點上判斷 A 、 B 兩裝置的類型。 【提示】 A 裝置是原電池； B 裝置為電解池。 (2)分析 A 裝置的正極、負極，并書寫出電極反應和電池總反應。

8、 【提示】 Zn 為負極，電極反應式為 Zn－ 2e－===Zn2＋；Cu 為正極，電極 反應式為 Cu2＋＋2e－===Cu；總反應為 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。 (3)分析 B 裝置的陰極和陽極，并寫出電極反應和電池總反應。 【提示】 Pt 為陽極，電極反應式為 2Cl－－2e－===Cl2↑，C 為陰極，電極 2 ＋＋2e－===Cu，總反應的化學方程式為 CuCl2 通電 反應式為 Cu =====Cu＋Cl2↑。 (4)原電池和電解池工作時能量轉化形式有什么區(qū)別？ 第 3 頁

9、 【提示】 原電池工作時化學能轉化為電能， 電解池工作時電能轉化為化學 能。 1．原電池與電解池的比較 內(nèi)容 原電池 電解池 能量 化學能 →電能 電能 →化學能 轉化 ①活動性不同的兩電極 (連接 )；②電 ①兩電極連接直流電源； ② 形成 解質溶液 ( 電極插入其中并與電極 兩電極插入電解質溶液； ③ 條件 發(fā)生反應 )； ③形成閉合回路 形成閉合回路 陰極：與電源負極相連，發(fā) 負極：較活潑金屬， 發(fā)生氧化反應；

10、 生還原反應； 電極 正極：較不活潑金屬 (或能導電的非 陽極：與電源正極相連，發(fā) 金屬 )，發(fā)生還原反應 生氧化反應 電子 負極 →導線 →正極 負極 → 陰極，陽極 → 正極 流向 陰、陽 陰離子 →負極 陰離子 →陽極 離子 陽離子 →正極 陽離子 →陰極 移向 2．電解池陰陽極的判斷方法 判斷方法 陽極 陰極 與電源負極相連的 與電源連接方式 與電源正極相連的電極 電極

11、 第 4 頁 電子流出，電流流入的 電子流入，電流流出 電子或電流流動方向 電極 的電極 離子遷移方向 陰離子移向的電極 陽離子移向的電極 發(fā)生還原反應的電 反應類型 發(fā)生氧化反應的電極 極 電解池的電極反應式書寫 [背景材料 ] 利用如圖裝置 (電極均為惰性電極 )電解飽和食鹽水。 [思考交流 ] (1)分析飽和食鹽水中陰、陽離子的種類，并分析電解池工作時離子的移動 方向。 【提示】 飽和食鹽水中陽離子有 Na＋、 H＋ ，陰離子有 Cl －、OH－。電解

12、 池工作時陽離子移向陰極，陰離子移向陽極。 (2)電解飽和食鹽水時，在陰極、陽極反應的離子是哪一種？為什么？ 【提示】 由于 H＋ 的氧化性強于 Na＋，所以在陰極上 H＋得電子被還原； Cl －的還原性強于 OH－， Cl－在陽極失去電子被氧化。 (3)怎樣確定電解池工作時在陰極、陽極放電的離子？ 【提示】 首先分析電解質溶液中離子的種類， 再根據(jù)離子得失電子的能力 進行判斷，得電子能力最強的陽離子優(yōu)先在陰極得電子被還原， 失電子能力最強 的陰離子優(yōu)先在陽極失電子被氧化。 1．電極產(chǎn)物的判斷 2．書

13、寫電極反應式的一般步驟 (1)分清陰、陽極，看陽極是否是活性電極參與反應。 (2)分析電解質溶液的全部離子，包括水電離出的 H＋和 OH－。 (3)根據(jù)陰、陽離子放電順序，分別寫出兩極上的電極反應式 (若陽極為活性 第 5 頁 電極則不必考慮陰離子放電 )。 (4)合并兩個電極反應式得出電解反應的總化學方程式或離子方程式。 [ 當 堂 達 標固 雙 基 ] 題組 1 電解原理 1．下列關于電解池說法正確的是 ( ) A．電源的負極就是陰極 B．與直流電源正極相連的是電解池的陰極

14、C．與直流電源負極相連的電極上發(fā)生還原反應 D．陽極上發(fā)生還原反應 C [ 解答本題需了解電解池陰、陽極的判斷及電解的特點。 電解池的陰、 陽極是根據(jù)直流電源的正、 負極確定的。 與電源負極相連的電極為電解池的陰 極，該電極上發(fā)生還原反應； 與電源正極相連的電極為電解池的陽極， 該電極上 發(fā)生氧化反應。 ] 2．下列關于電解池形成的閉合回路的敘述中，正確的是 ( ) 【導學號 ：13572090】 A．電解池中的閉合電路是由電子的定向運動形成的 B．金屬導線中，電子從電源的負極流向電解池的陰極，從電解池的陰極流

15、 向電源的正極 C．在電解質溶液中，陰離子向陰極移動，陽離子向陽極移動 D．相同時間內(nèi)，陽離子在陰極上得到的電子與陰離子在陽極上失去的電子 數(shù)相等 D [ 電解池中電解質溶液依靠陰、 陽離子的定向移動而導電， 電解過程中陰 極、陽極得失電子數(shù)目守恒。 ] 電解原理 題組 2 電極反應式的書寫 3．按如圖所示，兩個燒杯中分別盛有足量的稀硫酸溶液和氯化銅溶液： (1)A、 B 兩個裝置中，屬于原電池的是 __________________填(標號 )。 第 6 頁 (2)A 池中，銅極為 _______

16、_極，發(fā)生 ________反應 (填“氧化”或“還原” )， 電極反應式為 。 (3)B 池中，左邊 C 是________極，電極反應式為 ________________ ， 總反應式為 。 (4)B 池中當陰極產(chǎn)生 6.4 g 銅時，陽極放出 ________ g 氣體。 【解析】 (1)A 裝置無外接電源符合原電池的構成條件， B 裝置中有直流電 源是電解池。 (2)Zn 比 Cu 活潑， Zn 作負極， Cu 作正極。 (3)B 池中左邊 C 與直流電源正極相連是陽極，不是金屬材料活性電極，按 放電

17、順序是 Cl－放電。 (4)根據(jù)電路中轉移電子數(shù)守恒計算。 【答案】 (1)A (2)正 還原 2H＋＋ 2e－===H2↑ (3)陽 2Cl － － 通電 －2e ===Cl2↑ CuCl2=====Cu＋ Cl2↑ (4)7.1 題組 3 電解原理的應用 4．下列描述中，不符合生產(chǎn)實際的是 ( ) A．電解熔融的 Al 2O3 制取鋁，用石墨作陽極 B．電解法精煉銅，用純銅作陰極 C．工業(yè)上電解飽和食鹽水，可制得燒堿、氫氣和氯氣 D．電解氯化鎂溶液，可制得鎂和氯氣 D

18、 [ 電解氯化鎂溶液陰極反應式為 2H＋＋2e－===H2 ↑，無金屬鎂生成。工 業(yè)上通過電解熔融氯化鎂制取鎂與氯氣。 ] 5．下列說法正確的是 ( ) 【導學號 ：13572091】 第 7 頁 A．電解熔融氧化鋁制取金屬鋁，氧化鋁只被還原 B．電解熔融 NaCl 制 Na，Na 在陰極得到 C．電解水時，在相同條件下，陽極和陰極產(chǎn)生的氣體體積比為 2∶1 D．電解食鹽水制 H2、Cl2 的過程是把化學能轉變?yōu)殡娔艿倪^程 B [Al 2O3 既被氧化也被還原， A 錯。 NaCl―→Na，Na 得電子，所以鈉在陰極得到， B 正確。電解水時，陽極上產(chǎn)生 O2，陰極上產(chǎn)生 H2，而 V(O2)∶ V(H 2) ＝ 1∶ 2， C 錯。電解過程是電能轉化為化學能的過程， D 錯。 ] 第 8 頁