專題2第3單元第2課時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能

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1、 第 2 課時(shí) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 學(xué)習(xí)目標(biāo)： 1.通過(guò)對(duì)電解氯化銅溶液的實(shí)驗(yàn)探究，認(rèn)識(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的 裝置。 2.初步認(rèn)識(shí)電解反應(yīng)原理。 (重難點(diǎn) )3.能根據(jù)原電池、電解池的構(gòu)成條件 識(shí)別原電池、電解池。 (重點(diǎn) )4.了解電解原理的應(yīng)用。 [ 自 主 預(yù) 習(xí)探 新 知 ] 一、電解原理 1．電解氯化銅溶液 實(shí)驗(yàn)裝置 陰極：紅色固體析出； 實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象 陽(yáng)極：產(chǎn)生黃綠色氣體，濕潤(rùn)的淀粉 -碘化鉀試紙變藍(lán) 陰極： Cu2＋ ＋2e－ ===Cu； 反應(yīng)

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

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

4、u2＋ ＋2e－ ===Cu，用硫酸銅作電解液。 (3)雜質(zhì)去向：比銅活潑的金屬雜質(zhì)轉(zhuǎn)化為陽(yáng)離子進(jìn)入溶液；金、銀等活動(dòng) 性較弱的金屬在陽(yáng)極沉積，形成陽(yáng)極泥。 [ 基礎(chǔ)自測(cè) ] 1．判斷正誤 (正確的打“√”，錯(cuò)誤的打“” ) (1)原電池放電和電解池充電互為可逆反應(yīng)。 ( ) (2)電解飽和氯化銅溶液在陽(yáng)極產(chǎn)生銅。 ( ) (3)電解精煉粗銅時(shí)，粗銅作陽(yáng)極。 ( ) (4)電解過(guò)程中必定發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 ( ) 【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(fù)極、 b 為正極 B．a(chǎn) 為陽(yáng)極、 b 為陰極 C．電解過(guò)程中， d 電極質(zhì)量增加 D．電解過(guò)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(fù)極， A 項(xiàng) 錯(cuò)誤；電源稱正、負(fù)極， B 項(xiàng)錯(cuò)誤； Cu2＋向陰極移動(dòng)， d 電極反應(yīng)為 Cu2＋＋2e －===Cu，在陰極上析出 Cu，所以 d 極質(zhì)量增加， C 項(xiàng)正確； Cl－向陽(yáng)極移動(dòng)， c 第 2 頁(yè) 電極反應(yīng)為 2Cl－－2e－===Cl2↑，導(dǎo)致溶液中 c(C

6、l －)降低， D 項(xiàng)錯(cuò)誤。 ] 3．利用電解法可將含有 Fe、Zn、 Ag、 Pt 等雜質(zhì)的粗銅提純，下列敘述正 確的是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào) ：13572089】 A．電解時(shí)以純銅作陽(yáng)極 B．電解時(shí)陰極發(fā)生氧化反應(yīng) C．粗銅連接電源負(fù)極，其電極反應(yīng)是 Cu－2e－ ===Cu2＋ D．電解后，電解槽底部會(huì)形成含少量 Ag 、Pt 等金屬的陽(yáng)極泥 D [ 電解精煉銅時(shí)，粗銅與電源正極相連，作陽(yáng)極，電極反應(yīng)有 Cu－ 2e－ ===Cu2＋，Zn－2e－===Zn2＋，F(xiàn)e－ 2e－===Fe2＋，陰極用鈍銅與電源負(fù)極相連，

7、 電極反應(yīng)為 Cu2＋＋2e－===Cu，發(fā)生的是還原反應(yīng)。電解后陽(yáng)極形成含少量 Pt、 Ag 等較不活潑金屬的陽(yáng)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(gè)裝置中的兩個(gè)燒杯分別盛有足量的 CuCl2 溶液。 [思考交流 ] (1)從裝置特點(diǎn)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(fù)極，并書寫出電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)。

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

9、 【提示】 原電池工作時(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能， 電解池工作時(shí)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué) 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(xué)能 →電能 電能 →化學(xué)能 轉(zhuǎn)化 ①活動(dòng)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(zhì)溶液 ( 電極插入其中并與電極 兩電極插入電解質(zhì)溶液； ③ 條件 發(fā)生反應(yīng) )； ③形成閉合回路 形成閉合回路 陰極：與電源負(fù)極相連，發(fā) 負(fù)極：較活潑金屬， 發(fā)生氧化反應(yīng)；

10、 生還原反應(yīng)； 電極 正極：較不活潑金屬 (或能導(dǎo)電的非 陽(yáng)極：與電源正極相連，發(fā) 金屬 )，發(fā)生還原反應(yīng) 生氧化反應(yīng) 電子 負(fù)極 →導(dǎo)線 →正極 負(fù)極 → 陰極，陽(yáng)極 → 正極 流向 陰、陽(yáng) 陰離子 →負(fù)極 陰離子 →陽(yáng)極 離子 陽(yáng)離子 →正極 陽(yáng)離子 →陰極 移向 2．電解池陰陽(yáng)極的判斷方法 判斷方法 陽(yáng)極 陰極 與電源負(fù)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(yè) 電子流出，電流流入的 電子流入，電流流出 電子或電流流動(dòng)方向 電極 的電極 離子遷移方向 陰離子移向的電極 陽(yáng)離子移向的電極 發(fā)生還原反應(yīng)的電 反應(yīng)類型 發(fā)生氧化反應(yīng)的電極 極 電解池的電極反應(yīng)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(yáng)離子的種類，并分析電解池工作時(shí)離子的移動(dòng) 方向。 【提示】 飽和食鹽水中陽(yáng)離子有 Na＋、 H＋ ，陰離子有 Cl －、OH－。電解

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

13、寫電極反應(yīng)式的一般步驟 (1)分清陰、陽(yáng)極，看陽(yáng)極是否是活性電極參與反應(yīng)。 (2)分析電解質(zhì)溶液的全部離子，包括水電離出的 H＋和 OH－。 (3)根據(jù)陰、陽(yáng)離子放電順序，分別寫出兩極上的電極反應(yīng)式 (若陽(yáng)極為活性 第 5 頁(yè) 電極則不必考慮陰離子放電 )。 (4)合并兩個(gè)電極反應(yīng)式得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 [ 當(dāng) 堂 達(dá) 標(biāo)固 雙 基 ] 題組 1 電解原理 1．下列關(guān)于電解池說(shuō)法正確的是 ( ) A．電源的負(fù)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(fù)極相連的電極上發(fā)生還原反應(yīng) D．陽(yáng)極上發(fā)生還原反應(yīng) C [ 解答本題需了解電解池陰、陽(yáng)極的判斷及電解的特點(diǎn)。 電解池的陰、 陽(yáng)極是根據(jù)直流電源的正、 負(fù)極確定的。 與電源負(fù)極相連的電極為電解池的陰 極，該電極上發(fā)生還原反應(yīng)； 與電源正極相連的電極為電解池的陽(yáng)極， 該電極上 發(fā)生氧化反應(yīng)。 ] 2．下列關(guān)于電解池形成的閉合回路的敘述中，正確的是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào) ：13572090】 A．電解池中的閉合電路是由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成的 B．金屬導(dǎo)線中，電子從電源的負(fù)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(zhì)溶液中，陰離子向陰極移動(dòng)，陽(yáng)離子向陽(yáng)極移動(dòng) D．相同時(shí)間內(nèi)，陽(yáng)離子在陰極上得到的電子與陰離子在陽(yáng)極上失去的電子 數(shù)相等 D [ 電解池中電解質(zhì)溶液依靠陰、 陽(yáng)離子的定向移動(dòng)而導(dǎo)電， 電解過(guò)程中陰 極、陽(yáng)極得失電子數(shù)目守恒。 ] 電解原理 題組 2 電極反應(yīng)式的書寫 3．按如圖所示，兩個(gè)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(gè)裝置中，屬于原電池的是 __________________填(標(biāo)號(hào) )。 第 6 頁(yè) (2)A 池中，銅極為 _______

16、_極，發(fā)生 ________反應(yīng) (填“氧化”或“還原” )， 電極反應(yīng)式為 。 (3)B 池中，左邊 C 是________極，電極反應(yīng)式為 ________________ ， 總反應(yīng)式為 。 (4)B 池中當(dāng)陰極產(chǎn)生 6.4 g 銅時(shí)，陽(yáng)極放出 ________ g 氣體。 【解析】 (1)A 裝置無(wú)外接電源符合原電池的構(gòu)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(fù)極， Cu 作正極。 (3)B 池中左邊 C 與直流電源正極相連是陽(yáng)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(zhuǎn)移電子數(shù)守恒計(jì)算。 【答案】 (1)A (2)正 還原 2H＋＋ 2e－===H2↑ (3)陽(yáng) 2Cl － － 通電 －2e ===Cl2↑ CuCl2=====Cu＋ Cl2↑ (4)7.1 題組 3 電解原理的應(yīng)用 4．下列描述中，不符合生產(chǎn)實(shí)際的是 ( ) A．電解熔融的 Al 2O3 制取鋁，用石墨作陽(yáng)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(yīng)式為 2H＋＋2e－===H2 ↑，無(wú)金屬鎂生成。工 業(yè)上通過(guò)電解熔融氯化鎂制取鎂與氯氣。 ] 5．下列說(shuō)法正確的是 ( ) 【導(dǎo)學(xué)號(hào) ：13572091】 第 7 頁(yè) 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(shí)，在相同條件下，陽(yáng)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(guò)程是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿倪^(guò)程 B [Al 2O3 既被氧化也被還原， A 錯(cuò)。 NaCl―→Na，Na 得電子，所以鈉在陰極得到， B 正確。電解水時(shí)，陽(yáng)極上產(chǎn)生 O2，陰極上產(chǎn)生 H2，而 V(O2)∶ V(H 2) ＝ 1∶ 2， C 錯(cuò)。電解過(guò)程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過(guò)程， D 錯(cuò)。 ] 第 8 頁(yè)