高中化学专题2化学反应与能量转化化学能与电能的转化2.3.3电能转化为化学能导学案苏教版.doc

第3课时电能转化为化学能【目标导航】1.知道电解的原理和电解池的形成条件，会分析电解的应用。2.能熟练书写电解池的电极反应式和电解反应方程式。【自主学习】一、电解池的构成条件及工作原理1实验探究：电解氯化铜溶液实验装置和实验步骤按图示装置连接好仪器，在U形管内加入CuCl2溶液，用石墨棒作电极，接通电源数分钟，用湿润的淀粉碘化钾试纸检验阳极上放出的气体实验现象阴极阳极原理分析通电前溶液中存在的离子是_通电后移向阴极的离子是_，移向阳极的离子是_阴极反应式阳极反应式反应方程式CuCl2CuCl22.电解(1)电解原理：使_通过电解质溶液而在阴、阳两极引起_反应。(2)电解池概念把_能转化为_能的装置构成条件有一个外加_有与电源相连的两个_两电极插入_或熔融态电解质中构成_电极与电极反应阴极连接直流电源_，发生_反应阳极连接直流电源_，发生_反应电子流向从电源_极导线电解池的_极电解池的_极导线电源的_极离子流向阴离子向_移动，阳离子向_移动议一议1从装置上比较原电池与电解池的区别是什么？2. 你怎样判断电解池的阴极和阳极？3. 电解质溶液是如何导电的？4电解质溶液导电时，一定会有化学反应发生吗？二、电解原理的应用1制备Na、Mg、Al、F2等活泼金属和非金属如电解熔融的氧化铝获得铝：2Al2O3(熔融)4Al3O2。2铜的电解精炼(粗铜成分：锌、铁、Cu、银等)电解精炼铜的装置阳极材料阴极材料电解质溶液电极反应式阳极阴极议一议1铜的电解精炼过程中，粗铜中的杂质(锌、铁、金、银等)是怎样被除去的？2从阳极沉积下来的阳极泥中含有哪些金属？3在电解过程中CuSO4溶液浓度发生怎样的变化？【难点突破】一、电解池与原电池工作原理的区别电池类别原电池电解池能量转变化学能转化为电能电能转化为化学能装置特点无外接直流电源有外接直流电源电极正极负极阴极阳极电极确定由电极材料本身的相对活泼性及电解质溶液决定，较活泼的是负极，较不活泼的是正极由外接电源的正负极决定，与负极相连的为阴极，与正极相连的为阳极电极反应负极发生氧化反应，正极发生还原反应阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应电子流向负极流向正极从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极形成条件两个电极外接电源电解质溶液电极(惰性或非惰性)形成闭合回路形成闭合回路自发发生氧化还原反应电解质(水溶液或熔融态)反应自发性能自发进行的氧化还原反应反应一般不能自发进行，需电解条件举例ZnCuSO4=ZnSO4CuCuCl2CuCl2相似之处均能发生氧化还原反应，且同一个装置中两个电极在反应过程中转移的电子总数相等例1如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列判断中正确的是()Aa为负极、b为正极Ba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，氯离子浓度不变方法规律电解池电极名称的判断方法变式训练1用石墨电极电解CuCl2溶液(见右图)。下列分析正确的是()Aa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：Cu22e=CuD通电一段时间后，在阴极附近观察到黄绿色气体方法思路根据图示信息判断电池类别根据电解质溶液中离子移向电极名称放电顺序电极产物电极现象。二、电解时两电极产物的判断与电极反应式的书写1. 阳极产物的判断(1)活性金属电极(金属活动性顺序表中在Ag之前)，电极金属失电子，生成对应的金属阳离子，阴离子不放电。(2)惰性电极(Au、Pt、石墨)，溶液中的阴离子失电子，生成对应的非金属单质或高价化合物。阴离子放电顺序：S2IBrClOH高价态含氧酸根F。2阴极产物的判断与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，溶液中的阳离子得电子生成对应的单质或低价化合物阳离子的放电顺序：AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Ni2Fe2Zn2Mn2较活泼金属阳离子(注意Fe3的顺序)。3电极反应式与电解反应式的书写(以石墨电极电解CuCl2溶液为例)(1)电极反应式的书写确定阴、阳极。与电源正极相连的为阳极、与电源负极相连的是阴极。分别写出两极上出现的离子。阴极：Cu2、H，阳极：Cl、OH。判断阴、阳极放电顺序。阴极：Cu2H，阳极： ClOH。写电极反应式。列物质标得失选离子、配电荷配原子个数阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2(2)电解反应方程式的书写通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数相等。把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件“通电”。电解CuCl2溶液总反应方程式为CuCl2CuCl2例2右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液，下列实验现象正确的是()A逸出气体的体积：a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色方法总结电解池问题解答思路如下：判断阴、阳电极观察电极材料分析放电顺序确定电极产物解答。变式训练2利用如图装置电解硫酸铜溶液，下列说法正确的是()Ab电极上发生氧化反应B该装置能将化学能转变成电能C电解质溶液中Cu2从b电极向a电极迁移D若a为铜，则a电极的电极反应式为Cu2e=Cu2知识拓展以惰性电极电解含氧酸盐(如CuSO4和NaNO3)溶液、含氧酸(如H2SO4)溶液、强碱(如NaOH)溶液时，阳极的电极反应式均为4OH4e=2H2OO2，且阳极附近生成酸。【当堂过关】1关于电解池的叙述不正确的是()A与电源正极相连的是电解池的阳极B电解质溶液中的阳离子向阴极移动C在电解池的阳极发生氧化反应D电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，再经电解质溶液流入电解池的阳极2如图所示装置中，属于电解池的是()3某同学按如图所示的装置进行电解实验。下列说法正确的是()A电解过程中，铜电极上有H2产生B电解初期，主反应方程式为CuH2SO4CuSO4H2C电解一定时间后，石墨电极质量不变D整个电解过程中，H的浓度不断增大4用电解法从氯化铜废液中提取出铜，方案正确的是()A用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片B用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片C用氢氧化钠溶液吸收阴极产物D用带火星的木条检验阳极产物5有关右图的说法正确的是()A构成原电池时溶液中的SO移向Cu电极B构成原电池时Cu极反应式： Cu2e=Cu2C要使Fe极不被腐蚀，Cu片换Zn片或a接直流电源负极Da和b分别接直流电源正、负极，Fe片上有气体产生6如图所示，A、B两个装置的烧杯中分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B两个装置中属于原电池的是_，属于电解池的是_。(2)A池中Zn是_极，发生_反应(填“氧化”或“还原”， 下同)，电极反应式为_。Cu是_极，发生_反应，电极反应式为_。A池中总的化学方程式为_。(3)B池中C是_极，发生_反应，电极反应式为_。Pt是_极，发生_反应，电极反应式为_。B池中总的化学方程式为_。参考答案自主学习一、1.石墨棒上覆盖一层紫红色固体物质有黄绿色刺激性气味气体放出，试纸变蓝色Cu2、Cl、H、OHCu2、HCl、OHCu22e=Cu2Cl2e=Cl22(1)电流氧化还原(2)电化学直流电源电极电解质溶液闭合回路负极还原正极氧化负阴阳正阳极阴极议一议1原电池中没有外加电源，电解池中有外加电源。2. 从外接电源：与电源正极相连的电极称阳极，与电源负极相连的电极称阴极；从电极反应：发生氧化反应的电极是阳极，发生还原反应的电极是阴极；从电子流向：电子从外接电源的负极流出，流向电解池的阴极；电解池的阳极上失去电子，电子流回外接电源的正极；从离子移向：电解质溶(或熔)液中阳离子向阴极移动。阴离子向阳极移动；从电解现象：有金属沉积或H2放出的是电解池的阴极，电极质量减少或有O2或Cl2等放出的是电池的阳极。3电解质溶于水电离出能自由移动的离子。通电时，自由移动的离子作定向移动，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，分别在两极上发生氧化还原反应。4一定有，因为电解池就是把电能转变成化学能的装置，溶液导电时电极上一定有电极反应。二、2.粗铜纯铜硫酸铜溶液Zn2e=Zn2、Fe2e= Fe2、Cu2e=Cu2Cu2 2e=Cu议一议1粗铜中的锌、铁等比铜活泼的金属发生氧化反应溶解变成金属阳离子进入溶液；银、金等不如铜活泼的金属，在电解过程中不发生反应，沉积在电解池的底部形成阳极泥；而阴极只有Cu2放电，Zn2、Fe2等留在电解质溶液中。2不如铜活泼的金属金、银等。3电解过程中电解质溶液的浓度减小，需及时补充。难点突破例1C由于电流从电源正极流出，故a为电源的正极，b为电源的负极，A项错误；电源称正、负极，B项错误；Cu2向阴极移动，d电极反应为Cu22e=Cu，在阴极上析出Cu，所以d极质量增加，C项正确；Cl向阳极移动，c电极反应为2Cl2e=Cl2，导致溶液中c(Cl)降低，D项错误。变式训练1A在电解过程中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动，阴极与直流电源的负极相连，阳极与直流电源的正极相连，A项正确；电解质在溶液中的电离是因为水分子的作用，与通电无关，B项错误；电解过程中阳极上发生的反应为氧化反应，阳极反应为2Cl2e=C12，在阳极附近可观察到黄绿色气体，C、D项错误。例2DNa2SO4=2NaSO，H2O电离出HOH，SO和OH移向b电极，Na和H移向a电极，在b电极上：4OH4e =2H2OO2，在a电极上：2H2e=H2，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上H放电，所以a电极附近的c(OH)c(H)，滴加石蕊溶液a电极附近变蓝色，同理，b电极附近变红色。变式训练2D由装置图可知为电解池装置，电能转化为化学能，a连接电源正极，为电解池的阳极，发生氧化反应，b连接电源负极，为电解池的阴极，发生还原反应，故A项不正确；该装置外接电源，为电解池装置，将电能转化为化学能，故B项不正确；电解时，阳离子向阴极移动，该题中阳离子从a极移向b极，故C项不正确；a为阳极，发生氧化反应，电极方程式为Cu2e=Cu2，故D项正确。当堂过关1D2.C3B铜作阳极：Cu2e=Cu2，铜电极上无H2产生，A错误；石墨作阴极：2H 2e=H2，所以总方程式为CuH2SO4CuSO4H2，电解一定时间后，溶液中Cu2浓度增大，并不断向阴极定向移动，故石墨电极上有铜析出，B正确、C错误；在电解开始阶段，2H 2e=H2，H的浓度减小，D错误。4B电解氯化铜废液得到金属铜，铜必须作阴极，这样可以达到回收铜的目的，故A项不正确；电解时阳极可用惰性电极(碳棒)，但铜应作阴极，故B项正确；阴极产物为铜，和氢氧化钠溶液不反应，故C项不正确；阳极产物为氯气，不能用带火星的木条检验，二者不反应，故D项不正确。5C6(1)AB(2)负氧化Zn2e=Zn2正还原Cu22e=CuZnCuCl2=ZnCl2Cu(3)阴还原Cu22e=Cu阳氧化2Cl2e=Cl2CuCl2CuCl2