2018-2019學年高中化學 專題2 化學反應與能量轉化 第3單元 化學能與電能的轉化 第2課時 電能轉化為化學能學案 蘇教版必修2.doc

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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 實驗現(xiàn)象 陰極：紅色固體析出； 陽極：產生黃綠色氣體，濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍 反應方程式 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu； 陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑； 總反應：CuCl2Cu＋Cl2↑ Cu2＋、Cl－、移向 Cu2＋移向陰極，Cl－移向陽極 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．冶煉金屬鈉電解槽示意圖 (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：Cu2＋＋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。則下列判斷中正確的是(　　) A．a為負極、b為正極 B．a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電極反應為2Cl－－2e－===Cl2↑，導致溶液中c(Cl－)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，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。 【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，電極反應式為Cu2＋＋2e－===Cu，總反應的化學方程式為CuCl2Cu＋Cl2↑。 (4)原電池和電解池工作時能量轉化形式有什么區(qū)別？ 【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 內容 原電池 電解池 能量轉化 化學能→電能 電能→化學能 形成條件 ①活動性不同的兩電極(連接)；②電解質溶液(電極插入其中并與電極發(fā)生反應)；③形成閉合回路 ①兩電極連接直流電源；②兩電極插入電解質溶液；③形成閉合回路 電極 負極：較活潑金屬，發(fā)生氧化反應； 正極：較不活潑金屬(或能導電的非金屬)，發(fā)生還原反應 陰極：與電源負極相連，發(fā)生還原反應； 陽極：與電源正極相連，發(fā)生氧化反應 電子流向 負極→導線→正極 負極→陰極，陽極→正極 陰、陽離子移向 陰離子→負極 陽離子→正極 陰離子→陽極 陽離子→陰極 2．電解池陰陽極的判斷方法 判斷方法 陽極 陰極 與電源連接方式 與電源正極相連的電極 與電源負極相連的電極 電子或電流流動方向 電子流出，電流流入的電極 電子流入，電流流出的電極 離子遷移方向 陰離子移向的電極 陽離子移向的電極 反應類型 發(fā)生氧化反應的電極 發(fā)生還原反應的電極 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．電極產物的判斷 2．書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 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，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)。 (2)A池中，銅極為________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－－2e－===Cl2↑　CuCl2Cu＋Cl2↑ (4)7.1 題組3　電解原理的應用 4．下列描述中，不符合生產實際的是(　　) A．電解熔融的Al2O3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　[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】 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　[Al2O3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，陽極上產生O2，陰極上產生H2，而V(O2)∶V(H2)＝1∶2，C錯。電解過程是電能轉化為化學能的過程，D錯。]