苏教化学必修2专题2第三单元第3节电能转化为化学能

1、第第3节电能转化为化学能节电能转化为化学能第第3课时课时课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案探究整合应用探究整合应用课前自主学案课前自主学案一、电能转化为化学能一、电能转化为化学能1电解反应实例电解反应实例2.电解电解CuCl2溶液溶液红红实验实验装置装置实验实验现象现象阴极阴极：有有_色色固体物质析出固体物质析出阳极：产生黄绿色阳极：产生黄绿色、_气味气味的气的气体，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色体，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色刺激性刺激性3.电解电解(1)概念：电流通过电解质溶液时引起阴、阳两极概念：电流通过电解质溶液时引起阴、阳两极发生发生_反应的过程。反应

2、的过程。(2)电解池：将电解池：将_转化为转化为_的装置。的装置。(3)电极：电极：氧化还原氧化还原电能电能化学能化学能Cu22e=Cu2Cl2e=Cl2正极正极氧化氧化还原还原负极负极思考感悟思考感悟1(1)在电解的过程中，是否有能量变化？如果在电解的过程中，是否有能量变化？如果有，是什么形式的能量变化？有，是什么形式的能量变化？(2)电解与电离有何区别？电解与电离有何区别？【提示】【提示】(1)有，电能转化为化学能。有，电能转化为化学能。(2)电离是电解质溶于水或熔化状态下离解成自由电离是电解质溶于水或熔化状态下离解成自由移动离子的过程，电解是在电流作用下，电解质移动离子的过程，电解是在电

3、流作用下，电解质溶液中的阴、阳离子在电极上发生氧化还原反应溶液中的阴、阳离子在电极上发生氧化还原反应的过程，电解必须建立在电离的基础上。的过程，电解必须建立在电离的基础上。二、电解的应用二、电解的应用1制备制备Na、Mg、Al、F2等活泼金属和非金属等活泼金属和非金属如电解熔融的氧化铝获得铝：如电解熔融的氧化铝获得铝：2电解精炼铜电解精炼铜(1)电解池的构成：电解池的构成：_作阳极；作阳极；_作阴极；作阴极；_作作电解液。电解液。(2)实验装置实验装置粗铜粗铜纯铜纯铜硫酸酸化的硫酸酸化的CuSO4溶液溶液(3)电极反应电极反应阳极阳极：_、_等等。阴极阴极：_。(4)反应特点反应特点比铜活泼的

4、金属：以比铜活泼的金属：以_形式存在于溶液形式存在于溶液中。中。比铜不活泼的金属：形成比铜不活泼的金属：形成_。电解过程中电解质溶液浓度电解过程中电解质溶液浓度_，需及时补，需及时补充。充。阳离子阳离子阳极泥阳极泥降低降低Zn2e=Zn2Cu2e=Cu2Cu22e=Cu思考感悟思考感悟2通过电解原理能否实现不能自发进行的反应通过电解原理能否实现不能自发进行的反应CuH2SO4(稀稀)=CuSO4H2？答案：答案：B答案：答案：D3下列对如图所示装置实验现象的描述中正下列对如图所示装置实验现象的描述中正确的是确的是()a电极电极b电极电极X溶液溶液实验现象实验现象A石墨石墨石墨石墨CuCl2a极

5、质量增加，极质量增加，b极放出无色极放出无色气体气体BFe石墨石墨KNO3a极质量增加，极质量增加，b极放出无色极放出无色气体气体CFeCuCuSO4a极质量增加，极质量增加，b极质量减少极质量减少D石墨石墨石墨石墨HCla、b极都放出无色气体极都放出无色气体答案：答案：C课堂互动讲练课堂互动讲练电解原理电解原理1电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。两极引起氧化还原反应的过程。2电解池的形成条件电解池的形成条件(1)有两导体作两极有两导体作两极(2)外加直流电源外加直流电源(3)形成闭合回路形成闭合回路(4)两极插入电解质溶液两极

6、插入电解质溶液(或熔融电解质或熔融电解质)3阴、阳极的判断方法阴、阳极的判断方法(1)由电源正、负极判断。由电源正、负极判断。(2)由电极反应现象判断：产生由电极反应现象判断：产生O2或或Cl2等或电极本等或电极本身质量减轻的是阳极，析出金属或身质量减轻的是阳极，析出金属或H2的是阴极。的是阴极。4放电顺序放电顺序(1)若阳极材料为惰性电极若阳极材料为惰性电极(如石墨、如石墨、Pt)阳极：阳极：(阴离子放电阴离子放电)失电子能力：失电子能力：S2IBrClOH含氧酸根离子含氧酸根离子F阴极：阴极：(阳离子放电阳离子放电)得电子能力：得电子能力：AgFe3Cu2H(浓度高时浓度高时)Pb2Sn2

7、Fe2Zn2H(浓浓度低时度低时)Al3Mg2NaCa2K(2)若阳极材料为活性电极若阳极材料为活性电极(除石墨、除石墨、Pt、Au外的外的金属电极金属电极)，阳极放电失电子。，阳极放电失电子。 以学习小组为单位完成实验，并观察、以学习小组为单位完成实验，并观察、记录实验现象。记录实验现象。探究过程探究过程将两根碳棒分别插进将两根碳棒分别插进U形管内的形管内的CuCl2溶液中溶液中(稍候，若碳棒表面无明显实验现稍候，若碳棒表面无明显实验现象，可取出碳棒继续下一步操作象，可取出碳棒继续下一步操作)；将两根碳将两根碳棒用导线连接后，浸入棒用导线连接后，浸入U形管内的形管内的CuCl2溶液中溶液中(

8、稍候，若碳棒表面无明显实验现象，可取出碳稍候，若碳棒表面无明显实验现象，可取出碳棒继续下一步操作棒继续下一步操作)；将两根碳棒分别跟直流将两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接，浸入电源的正极和负极相连接，浸入U形管内的形管内的CuCl2溶液中，再接通直流电。溶液中，再接通直流电。实验现象实验现象阴极：碳棒上逐渐覆盖了一层红色物阴极：碳棒上逐渐覆盖了一层红色物质。阳极：生成有刺激性气味、能使湿润的淀粉质。阳极：生成有刺激性气味、能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体。碘化钾试纸变蓝的气体。问题提出问题提出结合以上实验，回答下列问题：结合以上实验，回答下列问题：(1)CuCl2溶液中通电前离子如何

9、运动？溶液中通电前离子如何运动？(2)通电后离子如何运动？通电后离子如何运动？(3)根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原有知识分析推断两极生成物的名称。有知识分析推断两极生成物的名称。【解析】【解析】通电后，在电场的作用下，带负电通电后，在电场的作用下，带负电的的Cl移向阳极，并失去电子被氧化成氯原子，移向阳极，并失去电子被氧化成氯原子，进而结合成进而结合成Cl2，电极反应式：，电极反应式：2Cl2e=Cl2；带正电的；带正电的Cu2移向阴极，并得到电移向阴极，并得到电子被还原成铜，电极反应式：子被还原成铜，电极反应式：Cu22e=Cu，生成的铜覆盖

10、在阴极上。通过实验我，生成的铜覆盖在阴极上。通过实验我们发现电解质溶液在导电过程中有新物质产生，们发现电解质溶液在导电过程中有新物质产生，是化学变化。通过上述装置实现了电能转换为是化学变化。通过上述装置实现了电能转换为化学能的过程。化学能的过程。【答案】【答案】(1)在在CuCl2溶液中，通电前溶液中溶液中，通电前溶液中的的Cu2、Cl等做无规则的自由运动。等做无规则的自由运动。(2)接通直流电源以后，接通直流电源以后，Cl和和OH向阳极移动，向阳极移动，Cu2和和H向阴极移动；溶液中的离子发生定向阴极移动；溶液中的离子发生定向移动，形成电流。向移动，形成电流。(3)溶液中存在溶液中存在Cu2

11、、Cl、OH和和H，而在，而在阴极上析出一层红色物质，说明是阴极上析出一层红色物质，说明是Cu；阳极生；阳极生成的有刺激性气味、能使湿润的淀粉碘化钾试成的有刺激性气味、能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体应该是纸变蓝的气体应该是Cl2。变式训练变式训练1 (2011年承德高一检测年承德高一检测)如图是电解如图是电解CuCl2溶液的装置，其中溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下为石墨电极，则下列有关判断正确的是列有关判断正确的是(双选双选)()Aa为负极，为负极，b为正极为正极Ba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，电解过程中，c电极上

12、有气体产生电极上有气体产生解析：解析：选选CD。该题考查的是电解池的工作原理。该题考查的是电解池的工作原理。根据电流方向可以判断出根据电流方向可以判断出a是电源的正极，是电源的正极，b是是电源的负极；在电解电源的负极；在电解CuCl2溶液时，阳极上产生溶液时，阳极上产生氯气，阴极上析出铜单质，所以氯气，阴极上析出铜单质，所以C、D选项正确。选项正确。惰性电极电解电解质溶液的规律惰性电极电解电解质溶液的规律1电解类型及电极反应特点电解类型及电极反应特点类型类型电极反应特点电极反应特点电解水型电解水型阴极：阴极：4H4e=2H2阳极：阳极：4OH4e=2H2OO2电解电解质电解电解质型型电解质电离

13、出的阴、阳离子分别在电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电两极放电放放H2生碱型生碱型阴极：放出阴极：放出H2生成碱生成碱阳极：电解质阴离子放电阳极：电解质阴离子放电放放O2生酸型生酸型阴极：电解质阳离子放电阴极：电解质阳离子放电阳极：阳极：OH放电生成酸放电生成酸2.实例实例实例实例电解物质电解物质电解质溶电解质溶液浓度液浓度pH电解质溶电解质溶液复原液复原NaOH水水增大增大增大增大水水H2SO4水水增大增大减小减小水水Na2SO4水水增大增大不变不变水水HCl电解质电解质减小减小增大增大氯化氢氯化氢CuCl2电解质电解质减小减小增大增大氯化铜氯化铜NaCl电解质和电解质和水水生成新电生成

14、新电解质解质增大增大氯化氢氯化氢CuSO4电解质和电解质和水水生成新电生成新电解质解质减小减小氧化铜氧化铜 (2011年徐州高一检测年徐州高一检测)用惰性电极实现电解，用惰性电极实现电解，下列说法正确的是下列说法正确的是()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pH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物的物质的量之比为12D电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的

15、物质的量之比为物的物质的量之比为11【解析解析】电解稀硫酸溶液，实质上是电解电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，水，c(H)增大，增大，pH减小；电解稀氢氧化钠减小；电解稀氢氧化钠溶液，实质上是电解水，溶液，实质上是电解水，c(OH)增大，增大，pH增大；电解硫酸钠溶液，实质上是电解水，增大；电解硫酸钠溶液，实质上是电解水，阴极析出氢气，阳极析出氧气，物质的量之阴极析出氢气，阳极析出氧气，物质的量之比为比为21；电解氯化铜溶液，实质上是电解；电解氯化铜溶液，实质上是电解氯化铜本身，阳极析出氯化铜本身，阳极析出Cl2，阴极析出铜，物，阴极析出铜，物质的量之比为质的量之比为11。【答案答案】D变式训练

16、变式训练2 pHa的某电解质溶液中，插入两的某电解质溶液中，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()ANaOH BH2SO4CAgNO3 DNa2SO4解析：解析：选选A。电解前后，溶液的。电解前后，溶液的pHapHa，原溶液显酸性、碱性、中性并不知道，但根据原溶液显酸性、碱性、中性并不知道，但根据pH的变化，可知溶液中的变化，可知溶液中c(H)下降，下降，c(OH)上上升。对于升。对于A、B、D选项，均属于电解水类型，选项，均属于电解水类型，溶质浓度均增大。溶质浓度均增大。NaOH溶液中溶液中c(OH)上升，

17、上升，符合题意；符合题意；H2SO4溶液中溶液中c(H)增大，增大，pH下降；下降；Na2SO4溶液中溶液中pH不变，不符合题意；对于不变，不符合题意；对于AgNO3溶液，属于放溶液，属于放O2生酸型，则生酸型，则pH下降，下降，不符合题意。不符合题意。电解原理的应用电解原理的应用2电解精炼电解精炼如粗铜如粗铜(含含Zn、Fe、Ag、Au等等)的提纯的提纯电解质溶液：含电解质溶液：含Cu2的盐溶液的盐溶液(如如CuSO4溶液溶液)阳极阳极(粗铜粗铜)：Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Cu2e=Cu2阴极阴极(纯铜纯铜)：Cu22e=Cu电解过程中，活泼性比电解过程中，活泼性比Cu弱的弱的Ag、

18、Au不放电，不放电，形成阳极泥形成阳极泥(可从阳极泥中提纯可从阳极泥中提纯Ag、Au)，电解，电解质溶液中质溶液中c(Cu2)会不断减小，应定期更换电解会不断减小，应定期更换电解质溶液。质溶液。 电解原理在化学工业中有广泛应用。图中电解原理在化学工业中有广泛应用。图中表示一个电解池，装有电解液表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：题：(1)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，溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，

19、则则 电 解 池 中电 解 池 中 X 极 上 的 电 极 反 应 式 为极 上 的 电 极 反 应 式 为_，在，在X极附近观察到的实验现极附近观察到的实验现象是象是_；Y电极上的电极反应式为电极上的电极反应式为_，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_。(2)如要用电解方法精炼粗铜，电解液如要用电解方法精炼粗铜，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_，电极反应式为，电极反应式为_；Y电极的材料是电极的材料是_，电极反应式为，电极反应式为_。(说明：杂质发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)【解析】【解析】电解饱和电解饱和Na

20、Cl溶液时，溶液时，H移向阴极得移向阴极得电子生成氢气，电子生成氢气，2H2e=H2，促进了水的，促进了水的电离，阴极附近呈碱性，使溶液变红。电离，阴极附近呈碱性，使溶液变红。Y极上极上Cl失电子，失电子，2Cl2e=Cl2，用，用KI-淀淀粉试纸检粉试纸检验。粗铜精炼时，粗铜作阳极，粗铜是活性电极，验。粗铜精炼时，粗铜作阳极，粗铜是活性电极，失电子，失电子，Cu2e=Cu2，纯铜作阴极，纯铜作阴极，Cu22e=Cu。【答案】【答案】(1)2H2e=H2溶液变红溶液变红2Cl2e=Cl2把湿润的把湿润的KI-淀淀粉试纸放粉试纸放在在Y电极气体出口处，试纸变蓝色电极气体出口处，试纸变蓝色(2)纯

21、铜纯铜Cu22e=Cu粗铜粗铜Cu2e=Cu2变式训练变式训练3据此回答下列问题：据此回答下列问题：(1)电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电极反应为电解熔融氢氧化钠制钠，阳极发生电极反应为_。(2)若戴维法与盖若戴维法与盖吕萨克法制得等量的钠，则两吕萨克法制得等量的钠，则两反应中转移的电子总数之比为反应中转移的电子总数之比为_。(3)目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠(如图如图)，电解槽中石墨极为电解槽中石墨极为_极，铁为极，铁为_极。极。答案：答案：(1)4OH4e=2H2OO2(2)12(3)阳阴阳阴探究整合应用探究整合应用原电池和电解池的比较和判断原电池和

22、电解池的比较和判断1原电池和电解池的区别和联系原电池和电解池的区别和联系内容内容原电池原电池电解池电解池装置图装置图定义定义将化学能转变将化学能转变为电能的装置为电能的装置将电能转化为将电能转化为化学能的装置化学能的装置内容内容原电池原电池电解池电解池形成条件形成条件活动性不同的两电极活动性不同的两电极(连连接接)；电解质溶液电解质溶液(电极插电极插入其中并与电极自发反应入其中并与电极自发反应)；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；两电极插入电解两电极插入电解质溶液；质溶液；形成闭合形成闭合回路回路两电极规两电极规定及反应定及反应负极：较活泼金属，发生氧负极：较活泼金属，发生氧化反应；正极：较不活泼金化反应；正极：较不活泼金属属(或能导电的非金属或能导电的非金属)，发，发生还原反应生还原反应阴极：与电源负极相阴极：与电源负极相连，发生还原反应。连，发生还原反应。阳极：与电源正极相阳极：与电源正极相连，发生氧化反应连，发生氧化反应电子流向电子流向负极负极导线导线正极