学案电能转化为化学能-电解

12/12电能转化为化学能——电解【学时安排】2学时【第一学时】【学习内容】电解的原理。【学习目标】1．以电解熔融氯化钠为例，理解并掌握电解池的概念和构成条件。2．掌握电解原理。3．掌握电解池的阴极、阳极的电极反应式的书写。【学习重点】电解原理。【学习难点】电解池阴极、阳极电极反应式的书写。【学习过程】课前复习1．原电池中的能量转化方式是什么？2．构成原电池的条件是什么？【联想质疑】金属钠与氯气在常温下就可以发生氧化还原反应生成氯化钠，同时放出大量的热：2Na(s)+Cl2(g)=2NaCl(s)△H=-822.3kJ·mol-1反之，若以氯化钠为原料制备金属钠，则需要从外界获得能量（如电能）。在生产实践中，人们是如何利用电能，以氯化钠为原料制取金属钠的呢？电解：是将能转化为能的过程，通过电解可以使反应得以进行。【问题探究】一、电解的原理工业上利用方法生产金属钠，石墨电极与电源极相连，铁电极与电源的相连。接通电源后，在电场作用下熔融的氯化钠中的Na＋和Cl－分别移向电极和电极。电极带有负电荷，Na＋在电极上得电子，发生反应，电极反应式为。电极带有正电荷，Cl－在电极上电子，发生反应，电极反应式为。电解熔融氯化钠的总反应式为。【归纳总结】1．电解：。2．电解池：。3．构成电解池的条件：、、。4．阳极：发生反应，与电源极相连。阴极：发生反应，与电源极相连。【交流研讨】对比原电池和电解池，请分析：原电池和电解池在工作原理上有何异同？原电池和电解池在装置构成上有何异同？完成下表：5．原电池和电解池的区别异同原电池电解池工作原理不同相同装置构成不同相同【观察思考】观察观察电解氯化铜溶液的实验记录实验现象完成以下问题：1．实验现象阳极：，电极反应式。阴极：，电极反应式。电解的总反应式：。2．通电前氯化铜溶液中含有自由移动离子，通电后移向阳极，在阳极失电子的离子为，移向阴极，在阴极上得电子的是。思考：溶液中氢离子和氢氧根离子定向移动吗？为什么它们没有放电？【归纳总结】离子的放电顺序放电：离子在电极表面的过程。阴极上，金属阳离子得电子能力越强越先放电，常见阳离子的放电顺序：阳极上，阳极材料为金属（铂、金等惰性金属除外）时，金属阳极材料优先失去电子；阳极材料为石墨时，电解质溶液中阴离子失去电子，阴离子失电子能力越强越先放电。常见阴离子的放电顺序：【迁移应用】1．用铜做电极，电解H2SO4溶液，分析两极反应现象，写出电极反应式2．用石墨做电极，电解Na2SO4溶液，分析两极反应现象，写出电极反应式3．用石墨做电极，电解NaCl溶液，分析两极反应现象，写出电极反应式4．用石墨做电极，电解CuSO4溶液，分析两极反应现象，写出电极反应式【归纳总结】电解的规律（惰性电极）电解本省型：电解水型：放氢生碱型：放氧生酸型：【学习小结】检测反馈1．如下图所示装置中，属于电解池的是（）2．下列说法不正确的是（）A．熔融的NaCl中，Na+、Cl-处于自由运动状态B．电解熔融NaCl的装置中，Na+向阳极移动、Cl-向阴极移动C．电解是把电能转变成化学能D．电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化3．下列说法不正确的是（）A．电解池的阳极与电源的负极相连B．原电池中阳离子向正极移动，电解池中阳离子向阴极移动C．原电池放电和电解池充电互为可逆反应D．原电池的负极和电解池的阳极都发生氧化反应4．下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是（）A．电解池是一种将电能转变成化学能的装置B．电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应D．与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应5．如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是（）A．a为负极，b为正极B．a为阳极，b为阴极C．电解过程中，d电极质量增加D．电解过程中，氯离子浓度不变6．如图为直流电源电解稀Na2SO4溶液的装置。通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是（）A．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色B．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色C．逸出气体的体积，a极的小于b极的D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体7．用惰性电极电解下列溶液一段时间后再加入一定量的某种物质（方括号内物质），能够使溶液恢复到原来的成分和浓度的是（）A．AgNO3[AgNO3]B．NaOH[H2O]C．KCl[KCl]D．CuSO4[Cu(OH)2]8．用惰性电极电解下列溶液，其中随着电解的进行，溶液pH逐渐减小的是（）①氯化钠溶液②硫酸铜溶液③氢氧化钠溶液④稀硫酸⑤稀盐酸⑥硫酸钠溶液A．①③⑤B．②④⑤C．②④ D．②④⑥9．用石墨电极电解CuCl2溶液。下列分析正确的是（）A．a端是直流电源的负极B．通电使CuCl2发生电离C．阳极上发生的反应：Cu2＋＋2e－=CuD．通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体10.以石墨为电极，电解KI溶液（其中含有少量酚酞和淀粉），下列说法错误的是（）A．阴极附近溶液呈红色B．阴极逸出气体C．阳极附近溶液呈蓝色D．溶液的pH变小检测反馈答案1．【答案】C【解析】判断某装置是否为电解池，要以构成电解池的三个基本条件为标准。构成电解池的三个条件：①有与直流电源相连的两个电极；②有电解质溶液或熔融态电解质；③能形成闭合回路。2．【答案】B3．【答案】AC4．【答案】D5．【答案】C【解析】根据图示电流方向，先确定a是电源正极，b是电源负极；则c是电解池的阳极，电极反应为2Cl－－2e－=Cl2↑，溶液中氯离子不断减少；d是电解池的阴极，电极反应为Cu2＋＋2e－=Cu，d电极质量不断增加。6．【答案】B【解析】a极为阴极，H2O电离出的H＋放电，促进H2O的电离平衡向右移动，c(OH－)增大，石蕊溶液变蓝色，b极为阳极，H2O电离出的OH－放电，c(H＋)增大，石蕊溶液变红色，A项不正确、B项正确；a极产生H2，b极产生O2，H2的体积是O2体积的2倍，故C、D项不正确。7．【答案】B8．【答案】C9．【答案】A【解析】在电解池中，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，由Cu2＋和Cl－的移动方向可知，a为负极，b为正极，A项正确；电解质在溶液中的电离是在水分子的作用下进行的，并非通电才发生，B项错；阳极上发生氧化反应，电极反应式为2Cl－－2e－=Cl2↑，故C、D项均错。10．【答案】D【解析】以石墨为电极电解KI溶液，在阳极I－放电：2I－－2e－=I2，在阴极H2O电离产生的H＋放电：2H＋＋2e－=H2↑，由于H＋放电促进了H2OH＋＋OH－的平衡正向移动，c(OH－)增大，溶液呈碱性。由于溶液中含有少量的酚酞和淀粉，所以阳极附近的溶液会变蓝（淀粉遇碘变蓝），阴极附近的溶液会变红（溶液呈碱性）；由于电解产物有KOH，所以溶液的pH逐渐增大。【第二学时】【学习内容】电解原理的应用。【学习目标】熟知电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理，会写其电极反应式及化学方程式。【学习重点】电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜、电冶金的原理。【学习难点】电极反应式的书写。【学习过程】课前复习1．电解是将直流电通过或，在两个电极上分别发生和的过程。2．电解池是将转化为的装置。3．电解池中与电源负极相连的电极称为极，发生反应。与电源正极相连的电极称为极，发生反应。阳离子移向电解池的极，阴离子移向电解池的极。4．常见阳离子的放电顺序为。常见阴离子的放电顺序为。【问题探究】二、电解原理的应用1．电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气（1）请你分析饱和食盐水中可能存在哪些离子，在电场中他们的移动方向如何，可能发生的电极反应是什么？（2）接通电源，观察发生电极表面现象。根据已有的化学知识，设法检验两极附近溶液组成的变化并判断气体产物。（3）判断阴极和阳极，写出电极反应式和电解反应的化学方程式。现象电极反应式阴极阳极电解反应的化学方程式【思考交流】（1）阴极区溶液中生成的越来越多OH-越来越多，氢氧根移向阳极，会产生什么影响？（2）生成物H2和Cl2混合有什么危险？（3）如何阻止OH-越向阳极移动。且不让生成物H2和Cl2混合？（4）工业电解食盐水两电极的产物分别是什么？2．铜的电解精炼【自主学习】阅读教材P25页内容，了解铜的精炼原理。完成以下问题：（1）电解精炼铜时阳极和阴极材料分别是什么？离子导体是？（2）两电极上放电的微粒是什么？写出电极反应式。（3）电解精炼后电解质溶液的浓度如何变化？【总结】电解精炼铜用做阳极材料，用做阴极材料，做离子导体。阳极发生的电极反应式为；阴极的电极反应式为。形成阳极泥，电解精炼后电解质溶液的浓度。3．电镀（1）电镀定义。（2）电镀目的。【活动探究】根据所给仪器和用品完成“铁定镀铜”实验，完成以下表格设计思路及依据实验装置实验现象确定阴极阴极材料：阴极反应物：确定阳极阳极材料：阳极反应物：构成闭合回路离子导体：电子导体：讨论：1．尝试分析你设计的实验装置的工作原理。2．为了让镀层很好的附着在镀件上，可以采取哪些措施？【归纳总结】电镀时一般用做阳极材料；做阴极材料；做电镀液，电镀过程中电镀液的浓度。【迁移应用】白铁，我们日常生活中常用的一种金属材料，是一种镀锌铁。在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，应怎样设计电镀池？4．电解的其他应用（1）利用电解法可获得等元素的单质。（2）利用电解将电能转化为化学能，可以实现。铅蓄电池充电过程两极的电极反应式分别是阳极；阴极。【学习小结】检测反馈1．下列关于电解氯化钠水溶液（铁作阴极、石墨作阳极）的叙述正确的是（）A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黄色C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠D．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2．在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（）A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离子3．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Au等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是（）A．电解时以纯铜作阳极B．电解时阳极发生还原反应C．纯铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－=Cu2＋D．电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Au等金属的阳极泥4．下列描述中，不符合生产实际的是（）A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极5．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是（）A．都用粗铜作阳极、纯铜作阴极B．电解液的成分都保持不变C．阳极反应都只有Cu－2e－=Cu2＋D．阴极反应都只有Cu2＋＋2e－=Cu6．电解原理在化学工业中有广泛应用。如图表示一个电解池，X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞溶液。请回答以下问题：（1）电解池中X极上的电极反应式为__________________________。在X极附近观察到的现象是____________________________________。（2）Y电极上的电极反应式为____________________________________________，检验该电极反应产物的方法是____________________________________________。检测反馈答案1．【答案】B【解析】电解食盐水时发生的反应：阳极：2Cl－－2e－=Cl2↑阴极：2H＋＋2e－=H2↑总反应：2NaCl＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑对照分析选项，C错误；阳极附近