苏教版电能转化为化学能 (1)

1、2021年年8月月7日星期六日星期六 第一课时第一课时 在生产和生活中我们不但要利用化学反应，使在生产和生活中我们不但要利用化学反应，使 化学能转化为电能，而且要利用化学反应使电能转化学能转化为电能，而且要利用化学反应使电能转 化为化学能。化为化学能。电能转化为化学能一般通过电解的方电能转化为化学能一般通过电解的方 法来完成。法来完成。你能举出在我们已学过的化学课程里涉你能举出在我们已学过的化学课程里涉 及利用电解反应来制取新物质的例子吗？及利用电解反应来制取新物质的例子吗？ 实实 例例 被被 电电 解解 物物 质质 电电 解解 产产 物物 化化 学学 方方 程程 式式 电解水电解水水水 H2

2、、O2 电解食盐水电解食盐水H2O、NaCl NaOH 、 H2 、 Cl2 电解融熔电解融熔 氯化钠氯化钠 NaClNa、 Cl2 电解融熔电解融熔 氧化铝氧化铝 Al2O3Al 、 O22Al2O3=4Al +3 O2 电解电解 2NaCl = 2Na+ Cl2 电解电解 2NaCl +2H2O= 2NaOH +H2 + Cl2 电解电解 2H2O=2H2 +O2 电解电解 电解氯化铜电解氯化铜 电解氯化钠溶液电解氯化钠溶液 在在U形管中加入饱和氯化铜溶液，形管中加入饱和氯化铜溶液， 用石墨棒作电极，接通电源，电解数用石墨棒作电极，接通电源，电解数 分钟后，观察现象。分钟后，观察现象。 （

3、1）接电源负极的石墨棒上有）接电源负极的石墨棒上有 ， 电极反应为电极反应为。 （2）接电源正极的石墨棒上有）接电源正极的石墨棒上有 ， 电极反应为电极反应为。 （3）电解反应的化学方程式）电解反应的化学方程式。 （4）在上述电解反应中，被氧化的物质是）在上述电解反应中，被氧化的物质是， 被还原的物质是被还原的物质是。 （5）比较电解饱和氯化钠溶液与电解饱和氯化铜溶液，）比较电解饱和氯化钠溶液与电解饱和氯化铜溶液， 有什么不同？为什么？有什么不同？为什么？ 有铜析出有铜析出 Cu2+ + 2e- = Cu 有有Cl2放出放出 2Cl- - 2e- = Cl2 CuCl2 CuCl2 因参与电解

4、的微粒不同。因参与电解的微粒不同。 CuCl2 = Cu + Cl2 电解电解 三三.电解原理及电解池电解原理及电解池 3.电极名称和电极反应电极名称和电极反应 与电源负极相连的电极叫与电源负极相连的电极叫阴极阴极，阴极上发生还原反应阴极上发生还原反应。 与电源正极相连的电极叫与电源正极相连的电极叫阳极阳极，阳极上发生氧化反应，阳极上发生氧化反应。 构成电解池有什么条件？电解池有什么条件？ 构成条件构成条件: （1）与外加电源相连的两个电极）与外加电源相连的两个电极 （2）有电解质溶液）有电解质溶液 （3）形成闭合回路）形成闭合回路 1.电解电解:使使电流电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧

5、通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧 化还原反应的过程化还原反应的过程. 2.电解池电解池:借助于电流引起氧化还原反应的装置，即把借助于电流引起氧化还原反应的装置，即把 电能电能转化为转化为化学能化学能的装置叫的装置叫电解池电解池或或电解槽电解槽 e 阴极阳极 阳离子得 电子发生 还原反应 电极材料或阴离 子失电子发生氧 化反应 电解质溶液 电解原理工作示意图 比较原电池、电解池的异同点。比较原电池、电解池的异同点。 原电池原电池电解池电解池 定义定义 化学能转变成电能的装置。化学能转变成电能的装置。 自发的自发的氧化还原反应氧化还原反应 将电能转变成化学能的装将电能转变成化学能的装 置。置。非

6、自发的非自发的氧化还原反氧化还原反 应应 形成形成 条件条件 活动性不同两电极活动性不同两电极 电解质溶液电解质溶液 形成闭合回路形成闭合回路 两电极接直流电源两电极接直流电源 电极插入电解质溶液电极插入电解质溶液 形成闭合回路形成闭合回路 电极电极 名称名称 负极：较活泼金属；负极：较活泼金属； 正极：较不活泼金属正极：较不活泼金属(或或 能导电的非金属等能导电的非金属等) 阳极：电源正极相连阳极：电源正极相连 阴极：电源负极相连阴极：电源负极相连 电极电极 反应反应 负极：氧化反应负极：氧化反应 正极：还原反应正极：还原反应 阳极：氧化反应阳极：氧化反应 阴极：还原反应阴极：还原反应 原电

7、池、电解池的比较原电池、电解池的比较 电解质溶液 负极正极 e 得到电 子还原 反应 失去电子 氧化反应 电解质溶液 e 阴极阳极 阳离子得 电子发生 还原反应 电极材料或阴离 子失电子发生氧 化反应 原电池与电解池的比较原电池与电解池的比较 e e C C 阴极阴极 阳极阳极 电解质溶液电解质溶液 5. 电子、离子的流向电子、离子的流向 电子电子从从阳极阳极通过电源流向通过电源流向阴极阴极 阳离子阳离子在电解质溶液中在电解质溶液中移向移向阴极阴极 阴离子阴离子在电解质溶液中在电解质溶液中移向移向阳极阳极 Cl- Cu2+ Cu2+ Cu2+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cu2+

8、Cu2+ Cu2+ Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- Cl- 阴极阳极 通电前 通电后 通电前后溶液里离子移动示意图通电前后溶液里离子移动示意图 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 稀硫酸稀硫酸 硫酸硫酸 A B C D A B C D 例题例题1： 下列装置中属于原电池的是下列装置中属于原电池的是 （ ） 属于电解池的是属于电解池的是 （ ） B C D 怎样区分原电池、电解池？怎样区分原电池、电解池？ 原电池、电解池的区分关键看原电池、电解池的区分关键看是否有外接电源是否有外接电源； 多池组合判断：多池组合判断： 无外电源无外电源：一池为原电池，其余为电解池；：一池为原电池，其余为电解池；

9、有外电源有外电源：全部为电解池或电镀池、精炼池。：全部为电解池或电镀池、精炼池。 （1 1）阳离子放电顺序）阳离子放电顺序 AgAg+ +HgHg2+ 2+Fe Fe3+ 3+Cu Cu2+ 2+(H (H+ +) ) 一般水溶液里只考虑此部分一般水溶液里只考虑此部分 PbPb2+ 2+Sn Sn2+ 2+Fe Fe2+ 2+Zn Zn2+ 2+ 浓度大时排在浓度大时排在 H H+ +前面前面 AlAl3+ 3+Mg Mg2+ 2+Na Na+ + Ca Ca2+ 2+ K K+ + 在水溶液里不放电在水溶液里不放电, ,只在熔化状态下放电只在熔化状态下放电 离子放电顺序离子放电顺序 （2 2

10、）阴离子放电顺序）阴离子放电顺序 S S2 2 I I BrBr ClCl OHOH 一般水溶液里只考虑此部分一般水溶液里只考虑此部分 NONO3 3 SOSO4 42 2 COCO3 32 2 F F 在水溶液里不放电在水溶液里不放电 例：电解稀例：电解稀H H2 2SOSO4 4、Cu(NOCu(NO3 3) )2 2、NaClNaCl的混的混 合液合液, ,最初一段时间阴极和阳极上分别析最初一段时间阴极和阳极上分别析 出的物质是出的物质是 （ ） A.H A.H2 2和和ClCl2 2 B.Cu B.Cu和和ClCl2 2 C.H C.H2 2和和O O2 2 D.Cu D.Cu和和O

11、O2 2 B 6.电极产物的判断及电极反应的书写电极产物的判断及电极反应的书写 阳极阳极:先看电极后看溶液先看电极后看溶液 (1) 活泼金属电极活泼金属电极:金属电极失电子（除金和铂金属电极失电子（除金和铂) (2) 惰性电极惰性电极:溶液中阴离子失去电子溶液中阴离子失去电子, 失电子能力为失电子能力为: S2- I - Br - Cl - OH - 含氧酸根含氧酸根F- 阴极阴极: 溶液中阳离子得电子溶液中阳离子得电子,得电子能力为得电子能力为: Ag+ Fe3+ Cu2+ H+ （酸）酸） Pb2+ Sn2+ Fe2+ Zn2+ H+ （水）水） Al3+ Mg2+ （2）活泼金属的冶炼）

12、活泼金属的冶炼 钠的制取钠的制取 镁的制取镁的制取 铝的制取铝的制取 总反应式总反应式 : 2NaCl 2Na+Cl2 通电 总反应式总反应式 : MgCl2 Mg+Cl2 通电 总反应式总反应式 : 2Al2O3 2Al+3O2 通电 （1）氯碱工业）氯碱工业电解饱和食盐水电解饱和食盐水 总反应：总反应：2NaCl+2H2O2NaOH+ Cl2 + H2 电解 5.电解原理的应用电解原理的应用 ？完成上述反应的电极反应式完成上述反应的电极反应式 （3）电镀铜）电镀铜 (1) 电镀是利用电解原理在某些镀件上镀上电镀是利用电解原理在某些镀件上镀上 一层其他金属或合金的过程，是电解的一一层其他金属

13、或合金的过程，是电解的一 个重要应用。个重要应用。 (2) 电镀池的形成条件电镀池的形成条件 阴极：待镀金属制品阴极：待镀金属制品 阳极：镀层金属阳极：镀层金属 电镀液：含有镀层金属阳离子的可溶性盐溶液电镀液：含有镀层金属阳离子的可溶性盐溶液 镀件镀件 铜铜 氯化铜溶液氯化铜溶液 实验现象实验现象 阳极：阳极： 阴极：阴极： 铜变小铜变小 有红色固体产生有红色固体产生 反应方程式反应方程式 Cu2e- Cu2+ Cu2+2e-Cu （2）电镀液的组成及酸碱性不会变化）电镀液的组成及酸碱性不会变化 实例：在铁件上镀铜实例：在铁件上镀铜 讨论：讨论：与用石墨电极电解与用石墨电极电解氯化铜溶液比较，

14、有哪些不同？氯化铜溶液比较，有哪些不同？ （1）阳极反应不同）阳极反应不同 (05上海上海)10、关于如图所示装置的叙述，、关于如图所示装置的叙述， 正确的是正确的是 （ ） A、铜是阳极，铜片上有气泡产生铜是阳极，铜片上有气泡产生 B、铜片质量逐渐减少铜片质量逐渐减少 C、电流从锌片经导线流向铜片电流从锌片经导线流向铜片 D、氢离子在铜片表面被还原氢离子在铜片表面被还原 D 高考题例析高考题例析 （2002广东广东10）在原电池和电解池的电极上所发）在原电池和电解池的电极上所发 生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是生的反应，同属氧化反应或同属还原反应的是 A.原电池的正极和电解池的阳极所

15、发生的反应原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应 B.原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应 C.原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应 D.原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应 高考题例析高考题例析 B C （05全国卷全国卷I）11关于电解关于电解NaCl水溶液，下列叙述水溶液，下列叙述 正确的是正确的是 A电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 B若在阳极附近的溶液中滴入若在阳极附近的溶液中滴入KI试液，溶液呈棕色试液，溶液呈棕色 C若

16、在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色 D电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分 搅拌后溶液呈中性搅拌后溶液呈中性 B （2003上海上海16右图是电解右图是电解CuCl2溶液的装置，溶液的装置， 其中其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的为石墨电极。则下列有关的判断正确的 是是 A.a为负极、为负极、b为正极为正极 B.a为阳极、为阳极、b为阴极为阴极 C.电解过程中，电解过程中，d电极质量增加电极质量增加 D.电解过程中，氯离子浓度不变电解过程中，氯离子浓度不变 C （4）铜的电解精

17、炼）铜的电解精炼 、粗铜所含的杂质、粗铜所含的杂质 Zn、Fe、Ni、Ag、Au等等 + 纯铜纯铜 粗铜粗铜 CuSO4溶液溶液 、粗铜的精炼、粗铜的精炼 以粗铜为阳极，以纯以粗铜为阳极，以纯 铜为阴极，铜为阴极， 以以CuSO4溶液溶液 为电解液进行电解为电解液进行电解 阳极：阳极： Zn 2e Zn2+ Fe2e Fe2+ Ni 2e Ni2+ Cu2e Cu2+ 阴极：阴极： Cu2+ +2e Cu 长时间电解后必须补充电解液长时间电解后必须补充电解液 粗铜 Cu2+Cu 纯铜 电解精炼铜的原理示意图电解精炼铜的原理示意图： Cu2+Cu2+ Cu2+Cu2+ Cu2+Cu2+ Cu2+

18、Cu2+ H+ Fe2+ e- Cu2+Cu Cu2+Cu Cu2+Cu Cu2+Cu Cu2+Cu Fe Ag Cu2+Cu2+ Fe2+ Cu2+Cu2+ Au OH- SO42- SO42- SO42- 纯铜作阴极，粗铜作阳极；纯铜作阴极，粗铜作阳极； e- e- Ag Ag Au 硫酸铜溶液作电解液硫酸铜溶液作电解液 （05天津）天津）12金属镍有广泛的用途。粗镍中金属镍有广泛的用途。粗镍中 含有少量含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质，可用电解法制等杂质，可用电解法制 备高纯度的镍，下列叙述正确的是备高纯度的镍，下列叙述正确的是 （已知：氧化性（已知：氧化性Fe2+Ni2+Cu2+）

19、 A阳极发生还原反应，其电极反应式：阳极发生还原反应，其电极反应式： Ni2+ + 2e- = Ni B电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增 加相等加相等 C电解后，溶液中存在的金属阳离子只有电解后，溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+ 和和Zn2+ D电解后，电解槽底部的阳极泥中只有电解后，电解槽底部的阳极泥中只有Cu和和Pt D 高考题例析高考题例析 电解产物电解产物 电解池的构造电解池的构造 电极材料电极材料 离子放电顺序离子放电顺序 电极反应电极反应 总反应式总反应式 分析电解问题的基本思路分析电解问题的基本思路 ( (1)1)阴极：发生还原反

20、应阴极：发生还原反应 （一般）电极本身不参加反应（一般）电极本身不参加反应 一般是电解质溶液中阳离子得电子一般是电解质溶液中阳离子得电子 两极的电极反应规律两极的电极反应规律 若为惰性电极（若为惰性电极（C C、Pt)Pt)，电解质溶液中阴离子失电子。电解质溶液中阴离子失电子。 若为金属电极，电极失电子若为金属电极，电极失电子, ,被腐蚀。被腐蚀。 (2)(2)阳极：发生氧化反应阳极：发生氧化反应 通电前通电前 结论结论 通电时通电时 溶液中有哪些离子溶液中有哪些离子 离子定向移动、两极现象离子定向移动、两极现象 分析电解产物分析电解产物 用惰性电极电解用惰性电极电解 (2000广东广东21)

21、用铂电极（情性）电解下列溶液时，用铂电极（情性）电解下列溶液时， 阴极和阳极上的主要产物分别是阴极和阳极上的主要产物分别是H2和和O2的是的是 A.稀稀NaOH溶液溶液 B.HCl溶液溶液 C.酸性酸性MgSO4溶液溶液 D.酸性酸性AgNO3 A C 高考题例析高考题例析 （2004广东广东11）PHa的某电解质溶液中，插的某电解质溶液中，插 入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的入两支惰性电极通直流电一段时间后，溶液的 pHa，则该电解质可能是则该电解质可能是 A.NaOH B.H2SO4 C.AgNO3 D.Na2SO4 A (2003江苏江苏16)用惰性电极实现电解，下列说法正用惰性

22、电极实现电解，下列说法正 确的是确的是 A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液p H 不变不变 B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH ， ，故溶液故溶液pH 减小减小 C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物 的物质的量之比为的物质的量之比为1:2 D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物 的物质的量之比为的物质的量之比为1:1 D 高考题例析高考题例析 （2002上海上海16）某学生想制作一）某学生想制作一 种家用环保型消毒液发生器，用石墨

23、种家用环保型消毒液发生器，用石墨 作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时， 为使为使Cl2被完全吸收，制得有较强杀菌被完全吸收，制得有较强杀菌 能力的消毒液，设计了如图的装置，能力的消毒液，设计了如图的装置， 则对电源电极名称和消毒液的主要成则对电源电极名称和消毒液的主要成 分判断正确的是分判断正确的是 A.a为正极，为正极，b为负极；为负极；NaClO和和NaCl B.a为负极，为负极，b为正极；为正极；NaClO和和NaCl C.a为阳极，为阳极，b为阴极；为阴极；HClO和和NaCl D.a为阴极，为阴极，b为阳极；为阳极；HClO和和NaCl B 高考题例析

24、高考题例析 高考题例析高考题例析 （2000全国全国18）下列关于实验现象的描述不正确）下列关于实验现象的描述不正确 的是的是 A把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜把铜片和铁片紧靠在一起浸入稀硫酸中，铜 片表面出现气泡片表面出现气泡 B用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌用锌片做阳极，铁片做做阴极，电解氯化锌 溶液，铁片表面出现一层锌溶液，铁片表面出现一层锌 C把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出把铜片插入三氯化铁溶液中，在铜片表面出 现一层铁现一层铁 D把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯把锌粒放入盛有盐酸的试管中，加入几滴氯 化铜溶液，气泡放出速率加快化铜溶液，气泡放出速率加快

25、C （2004全国全国1-27）电解原理）电解原理 在化学工业中有广泛应用。右图在化学工业中有广泛应用。右图 表示一个电解池，装有电解液表示一个电解池，装有电解液a； X、Y是两块电极板，通过导线与是两块电极板，通过导线与 直流电源相连。请回答以下问题：直流电源相连。请回答以下问题： 若若X、Y都是惰性电极，都是惰性电极，a是饱和是饱和NaCl溶液，实溶液，实 验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则 电解池中电解池中X极上的电极反应式是极上的电极反应式是 。 在在X极附近观察到的现象是极附近观察到的现象是 。 Y电极上的电极反应式是电极上的电极反应

26、式是 ， 检验该电极反应产物的方法是检验该电极反应产物的方法是 。 A a X Y 2H+ + 2e - = H2 放出气体，溶液变红。放出气体，溶液变红。 2Cl - - 2e - = Cl2 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。电极附近，试纸变蓝色。 高考题例析高考题例析高考题例析高考题例析电化学综合题电化学综合题 如要用电解方法精炼粗铜，如要用电解方法精炼粗铜， 电解液电解液a选用选用CuSO4溶液，则溶液，则 X电极的材料是电极的材料是 ， 电极反应式是电极反应式是 。 Y电极的材料是电极的材料是 ， 电极反应式是电极反应式是 。 （说明：杂质发

27、生的电极反应不必写出）（说明：杂质发生的电极反应不必写出） A a X Y 纯铜纯铜 Cu2+ + 2e - = Cu Cu - 2e - = Cu2+ 粗铜粗铜 16.（上海理综（上海理综35、36、38）化学电池在通讯、）化学电池在通讯、 交通及日常生活中有着广泛的应用。交通及日常生活中有着广泛的应用。 （1）目前常用的镍（）目前常用的镍（Ni）镉（镉（Cd）电池，其电池电池，其电池 总反应可以表示为：总反应可以表示为： Cd2NiO(OH)2H2O 2Ni(OH)2Cd(OH)2 已知已知Ni(OH)2和和Cd(OH)2均难溶于水但能溶于酸，均难溶于水但能溶于酸， 以下说法中正确的是以下

28、说法中正确的是 以上反应是可逆反应以上反应是可逆反应 以上反应不是可逆反应以上反应不是可逆反应 充电时化学能转变为电能充电时化学能转变为电能 放电时化学能转变放电时化学能转变 为电能为电能 A B C D B 高考题例析高考题例析电化学综合题电化学综合题 （2）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资）废弃的镍镉电池已成为重要的环境污染物，有资 料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去料表明一节废镍镉电池可以使一平方米面积的耕地失去 使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为使用价值。在酸性土壤中这种污染尤为严重。这是因为 (3)另一种常用的电池是锂电池（锂是一种碱金属元素，另

29、一种常用的电池是锂电池（锂是一种碱金属元素， 其相对原子质量为其相对原子质量为7，由于它的比容量（单位质量电板，由于它的比容量（单位质量电板 材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器，材料所能转换的电量）特别大而广泛应用于心脏起搏器， 一般使用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成；电一般使用时间可长达十年。它的负极用金属锂制成；电 池总反应可表示为：池总反应可表示为：LiMnO2LiMnO2 试回答：锂电池比容量特别大的原因是试回答：锂电池比容量特别大的原因是 锂锂电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种电池中的电解质溶液需用非水溶剂配制，为什么这种 电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其电池不能使用电解质的水溶液？请用化学方程式表示其 原因原因 Ni(OH)2和和Cd(OH)2能溶于酸性溶液。能溶于酸性溶液。 锂的摩尔质量小锂的摩尔质量小 2Li2H2OLiOHH2 O22Cu4Ag4H 2H22Cl24OH PH 例例2：用石墨电极电解：用石墨电极电解100mL H2SO4与与CuSO4的混合液，的混合液， 通电一段时间后，两极均收集到通电一段时间后，两极均收集到2.24L（标况）气体，标况）气体， 则原混合液中则原混合液中Cu2+的物质的量浓度为（的物质的量浓度为（ ） A.1mol/L B.2mol/L C.3mol/L D.4m