蘇教化學(xué)必修江蘇專用專題單元課時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能課件

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1、專題,2,化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)換,課前自主學(xué)案,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,探究整合應(yīng)用,第,3,課時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,第,3,課時,課堂互動講練,知能優(yōu)化訓(xùn)練,課前自主學(xué)案,探究整合應(yīng)用,課前自主學(xué)案,自主學(xué)習(xí),一、電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,1,電解反應(yīng)實例,2.,電解,CuCl,2,溶液,紅,實驗裝置,實驗,現(xiàn)象,陰極,：,有,_,色,固體物質(zhì)析出,陽極：產(chǎn)生黃綠色,、,_,氣味,的氣體，濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍色,刺激性,3.,電解,(1),概念：電流通過電解質(zhì)溶液時引起陰、陽兩極發(fā)生,_,反應(yīng)的過程。,(2),電解池：將,_,轉(zhuǎn)化為,_,的裝置。,(3),電極：,氧化還原,電能,化學(xué)能,Cu,2,

2、2e,=Cu,2Cl,2e,=Cl,2,正極,氧化,還原,負(fù)極,思考感悟,1,(1),在電解的過程中，是否有能量變化？如果有，是什么形式的能量變化？,(2),電解與電離有何區(qū)別？,【,提示,】,(1),有，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。,(2),電離是電解質(zhì)溶于水或熔化狀態(tài)下離解成自由移動離子的過程，電解是在電流作用下，電解質(zhì)溶液中的陰、陽離子在電極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程，電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上。,二、電解的應(yīng)用,1,制備,Na,、,Mg,、,Al,、,F,2,等活潑金屬和非金屬如電解熔融的氧化鋁獲得鋁：,2,電解精煉銅,(1),電解池的構(gòu)成：,_,作陽極；,_,作陰極；,_,作,電解液。,(2),

3、實驗裝置,粗銅,純銅,硫酸酸化的,CuSO,4,溶液,(3),電極反應(yīng),陽極：,_,、,_,等。,陰極：,_,。,(4),反應(yīng)特點,比銅活潑的金屬：以,_,形式存在于溶液,中。,比銅不活潑的金屬：形成,_,。,電解過程中電解質(zhì)溶液濃度,_,，需及時補,充。,陽離子,陽極泥,降低,Zn,2e,=Zn,2,Cu,2e,=Cu,2,Cu,2,2e,=Cu,思考感悟,2,通過電解原理能否實現(xiàn)不能自發(fā)進行的反應(yīng),Cu,H,2,SO,4,(,稀,)=CuSO,4,H,2,？,自主體驗,答案：,B,答案：,D,3,下列對如圖所示裝置實驗現(xiàn)象的描述中正確的是,(,),a,電極,b,電極,X,溶液,實驗現(xiàn)象,A

4、,石墨,石墨,CuCl,2,a,極質(zhì)量增加，,b,極放出無色氣體,B,Fe,石墨,KNO,3,a,極質(zhì)量增加，,b,極放出無色氣體,C,Fe,Cu,CuSO,4,a,極質(zhì)量增加，,b,極質(zhì)量減少,D,石墨,石墨,HCl,a,、,b,極都放出無色氣體,答案：,C,課堂互動講練,要點一,電解原理,1,電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。,2,電解池的形成條件,(1),有兩導(dǎo)體作兩極,(2),外加直流電源,(3),形成閉合回路,(4),兩極插入電解質(zhì)溶液,(,或熔融電解質(zhì),),3,陰、陽極的判斷方法,(1),由電源正、負(fù)極判斷。,(2),由電極反應(yīng)現(xiàn)象判斷：產(chǎn)生,O,2,

5、或,Cl,2,等或電極本身質(zhì)量減輕的是陽極，析出金屬或,H,2,的是陰極。,4,放電順序,(1),若陽極材料為惰性電極,(,如石墨、,Pt),陽極：,(,陰離子放電,),失電子能力：,S,2,I,Br,Cl,OH,含氧酸根離子,F,陰極：,(,陽離子放電,),得電子能力：,Ag,Fe,3,Cu,2,H,(,濃度高時,)Pb,2,Sn,2,Fe,2,Zn,2,H,(,濃度低時,)Al,3,Mg,2,Na,Ca,2,K,(2),若陽極材料為活性電極,(,除石墨、,Pt,、,Au,外的金屬電極,),，陽極放電失電子。,例,1,以學(xué)習(xí)小組為單位完成實驗，并觀察、記錄實驗現(xiàn)象。,探究過程,將兩根碳棒分別

6、插進,U,形管內(nèi)的,CuCl,2,溶液中,(,稍候，若碳棒表面無明顯實驗現(xiàn)象，可取出碳棒繼續(xù)下一步操作,),；,將兩根碳棒用導(dǎo)線連接后，浸入,U,形管內(nèi)的,CuCl,2,溶液中,(,稍候，若碳棒表面無明顯實驗現(xiàn)象，可取出碳棒繼續(xù)下一步操作,),；,將兩根碳棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極相連接，浸入,U,形管內(nèi)的,CuCl,2,溶液中，再接通直流電。,實驗現(xiàn)象,陰極：碳棒上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)。陽極：生成有刺激性氣味、能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{的氣體。,問題提出,結(jié)合以上實驗，回答下列問題：,(1)CuCl,2,溶液中通電前離子如何運動？,(2),通電后離子如何運動？,(3),根據(jù)實驗現(xiàn)象和氯

7、化銅溶液的組成成分以及原有知識分析推斷兩極生成物的名稱。,【,解析,】,通電后，在電場的作用下，帶負(fù)電的,Cl,移向陽極，并失去電子被氧化成氯原子，進而結(jié)合成,Cl,2,，電極反應(yīng)式：,2Cl,2e,=Cl,2,；帶正電的,Cu,2,移向陰極，并得到電子被還原成銅，電極反應(yīng)式：,Cu,2,2e,=Cu,，生成的銅覆蓋在陰極上。通過實驗我們發(fā)現(xiàn)電解質(zhì)溶液在導(dǎo)電過程中有新物質(zhì)產(chǎn)生，是化學(xué)變化。通過上述裝置實現(xiàn)了電能轉(zhuǎn)換為化學(xué)能的過程。,【,答案,】,(1),在,CuCl,2,溶液中，通電前溶液中的,Cu,2,、,Cl,等做無規(guī)則的自由運動。,(2),接通直流電源以后，,Cl,和,OH,向陽極移動，

8、,Cu,2,和,H,向陰極移動；溶液中的離子發(fā)生定向移動，形成電流。,(3),溶液中存在,Cu,2,、,Cl,、,OH,和,H,，而在陰極上析出一層紅色物質(zhì)，說明是,Cu,；陽極生成的有刺激性氣味、能使?jié)駶櫟牡矸鄣饣浽嚰堊兯{的氣體應(yīng)該是,Cl,2,。,變式訓(xùn)練,1,(2011,年承德高一檢測,),如圖是電解,CuCl,2,溶液的裝置，其中,c,、,d,為石墨電極，則下列有關(guān)判斷正確的是,(,雙選,)(,),A,a,為負(fù)極，,b,為正極,B,a,為陽極，,b,為陰極,C,電解過程中，,d,電極質(zhì)量增加,D,電解過程中，,c,電極上有氣體產(chǎn)生,解析：,選,CD,。該題考查的是電解池的工作原理。根

9、據(jù)電流方向可以判斷出,a,是電源的正極，,b,是電源的負(fù)極；在電解,CuCl,2,溶液時，陽極上產(chǎn)生氯氣，陰極上析出銅單質(zhì)，所以,C,、,D,選項正確。,要點二,惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律,1,電解類型及電極反應(yīng)特點,類型,電極反應(yīng)特點,電解水型,陰極：,4H,4e,=2H,2,陽極：,4OH,4e,=2H,2,O,O,2,電解電解質(zhì)型,電解質(zhì)電離出的陰、陽離子分別在兩極放電,放,H,2,生堿型,陰極：放出,H,2,生成堿,陽極：電解質(zhì)陰離子放電,放,O,2,生酸型,陰極：電解質(zhì)陽離子放電,陽極：,OH,放電生成酸,2.,實例,實例,電解物質(zhì),電解質(zhì)溶液濃度,pH,電解質(zhì)溶液復(fù)原,NaOH,

10、水,增大,增大,水,H,2,SO,4,水,增大,減小,水,Na,2,SO,4,水,增大,不變,水,HCl,電解質(zhì),減小,增大,氯化氫,CuCl,2,電解質(zhì),減小,增大,氯化銅,NaCl,電解質(zhì)和水,生成新電解質(zhì),增大,氯化氫,CuSO,4,電解質(zhì)和水,生成新電解質(zhì),減小,氧化銅,例,2,(2011,年徐州高一檢測,),用惰性電極實現(xiàn)電解，下列說法正確的是,(,),A,電解稀硫酸溶液，實質(zhì)上是電解水，故溶液,pH,不變,B,電解稀氫氧化鈉溶液，要消耗,OH,，故溶液,pH,減小,C,電解硫酸鈉溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物質(zhì)的量之比為,1,2,D,電解氯化銅溶液，在陰極上和陽極上析出產(chǎn)物的物

11、質(zhì)的量之比為,1,1,【,解析,】,電解稀硫酸溶液，實質(zhì)上是電解,水，,c,(H,),增大，,pH,減??；電解稀氫氧化鈉,溶液，實質(zhì)上是電解水，,c,(OH,),增大，,pH,增大；電解硫酸鈉溶液，實質(zhì)上是電解水，,陰極析出氫氣，陽極析出氧氣，物質(zhì)的量之,比為,2,1,；電解氯化銅溶液，實質(zhì)上是電解,氯化銅本身，陽極析出,Cl,2,，陰極析出銅，物,質(zhì)的量之比為,1,1,。,【,答案,】,D,變式訓(xùn)練,2,pH,a,的某電解質(zhì)溶液中，插入兩支惰性電極通直流電一段時間后，溶液的,pH,a,，則該電解質(zhì)可能是,(,),A,NaOH,B,H,2,SO,4,C,AgNO,3,D,Na,2,SO,4,解

12、析：,選,A,。電解前后，溶液的,pH,a,pH,a,，原溶液顯酸性、堿性、中性并不知道，但根據(jù),pH,的變化，可知溶液中,c,(H,),下降，,c,(OH,),上升。對于,A,、,B,、,D,選項，均屬于電解水類型，溶質(zhì)濃度均增大。,NaOH,溶液中,c,(OH,),上升，符合題意；,H,2,SO,4,溶液中,c,(H,),增大，,pH,下降；,Na,2,SO,4,溶液中,pH,不變，不符合題意；對于,AgNO,3,溶液，屬于放,O,2,生酸型，則,pH,下降，不符合題意。,要點三,電解原理的應(yīng)用,2,電解精煉,如粗銅,(,含,Zn,、,Fe,、,Ag,、,Au,等,),的提純,電解質(zhì)溶液：

13、含,Cu,2,的鹽溶液,(,如,CuSO,4,溶液,),陽極,(,粗銅,),：,Zn,2e,=Zn,2,Fe,2e,=Fe,2,Cu,2e,=Cu,2,陰極,(,純銅,),：,Cu,2,2e,=Cu,電解過程中，活潑性比,Cu,弱的,Ag,、,Au,不放電，形成陽極泥,(,可從陽極泥中提純,Ag,、,Au),，電解質(zhì)溶液中,c,(Cu,2,),會不斷減小，應(yīng)定期更換電解質(zhì)溶液。,例,3,電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。圖中表示一個電解池，裝有電解液,a,；,X,、,Y,是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題：,(1),若,X,、,Y,都是惰性電極，,a,是飽和,NaCl,溶液，實

14、驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞試液，則,電解池中,X,極上的電極反應(yīng)式為,_,，在,X,極附近觀察到的實驗現(xiàn)象是,_,；,Y,電極上的電極反應(yīng)式為,_,，,檢驗該電極反應(yīng)產(chǎn)物的方法是,_,_,。,(2),如要用電解方法精煉粗銅，電解液,a,選用,CuSO,4,溶液，則,X,電極的材料是,_,，電極反應(yīng)式為,_,；,Y,電極的材料是,_,，電極反應(yīng)式為,_,。,(,說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出,),【,解析,】,電解飽和,NaCl,溶液時，,H,移向陰極得電子生成氫氣，,2H,2e,=H,2,，促進了水的電離，陰極附近呈堿性，使溶液變紅。,Y,極上,Cl,失電子，,2Cl,2e,=Cl,

15、2,，用,KI-,淀粉試紙檢驗。粗銅精煉時，粗銅作陽極，粗銅是活性電極，失電子，,Cu,2e,=Cu,2,，純銅作陰極，,Cu,2,2e,=Cu,。,【,答案,】,(1),2H,2e,=H,2,溶液變紅,2Cl,2e,=Cl,2,把濕潤的,KI-,淀粉試紙放在,Y,電極氣體出口處，試紙變藍色,(2),純銅,Cu,2,2e,=Cu,粗銅,Cu,2e,=Cu,2,變式訓(xùn)練,3,據(jù)此回答下列問題：,(1),電解熔融氫氧化鈉制鈉，陽極發(fā)生電極反應(yīng)為,_,_,。,(2),若戴維法與蓋,呂薩克法制得等量的鈉，則兩反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)之比為,_,。,(3),目前工業(yè)上常用電解熔融氯化鈉法制鈉,(,如圖,),

16、，電解槽中石墨極為,_,極，鐵為,_,極。,答案：,(1)4OH,4e,=2H,2,O,O,2,(2)1,2,(3),陽陰,探究整合應(yīng)用,原電池和電解池的比較和判斷,1,原電池和電解池的區(qū)別和聯(lián)系,內(nèi)容,原電池,電解池,裝置圖,定義,將化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿难b置,將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置,內(nèi)容,原電池,電解池,形成條件,活動性不同的兩電極,(,連接,),；,電解質(zhì)溶液,(,電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng),),；,形成閉合回路,兩電極接直流電源；,兩電極插入電解質(zhì)溶液；,形成閉合回路,兩電極規(guī)定及反應(yīng),負(fù)極：較活潑金屬，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極：較不活潑金屬,(,或能導(dǎo)電的非金屬,),，發(fā)生還原反應(yīng),陰極：與電源負(fù)極相連，發(fā)生還原反應(yīng)。,陽極：與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng),電子流向,負(fù)極,導(dǎo)線,正極,負(fù)極,陰極,陽離子,正極,陽極,陰離子,2.,原電池、電解池的判定,(1),若無外接電源，可能是原電池，然后根據(jù)原電池的形成條件判定。,(2),若有外接電源，兩極插入電解質(zhì)溶液中，則是電解池。,(3),若是多個電池串聯(lián)且無外加電源，則其中只有,1,個原電池，其余為電解池。一般情況下電極金屬性相差最大的為