2018-2019學(xué)年高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第3單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化 第2課時 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能學(xué)案 蘇教版必修2.doc
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第2課時 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 學(xué)習(xí)目標(biāo):1.通過對電解氯化銅溶液的實驗探究,認識電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。2.初步認識電解反應(yīng)原理。(重難點)3.能根據(jù)原電池、電解池的構(gòu)成條件識別原電池、電解池。(重點)4.了解電解原理的應(yīng)用。 [自 主 預(yù) 習(xí)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(chǎn)生黃綠色氣體,濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍 反應(yīng)方程式 陰極:Cu2++2e-===Cu; 陽極:2Cl--2e-===Cl2↑; 總反應(yīng):CuCl2Cu+Cl2↑ Cu2+、Cl-、移向 Cu2+移向陰極,Cl-移向陽極 能量轉(zhuǎn)化 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 2.電解池 (1)定義:將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。 (2)電極:①陰極—連接電源的負極,發(fā)生還原反應(yīng)。 ②陽極—連接電源的正極,發(fā)生氧化反應(yīng)。 (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(yīng)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(yīng)式 陰極:2Na++2e-===2Na,陽極:2Cl--2e-===Cl2↑。 (4)結(jié)論是熔融氯化鈉在直流電作用下發(fā)生了氧化還原反應(yīng),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(yīng)式:Cu-2e-===Cu2+。 (2)純銅作陰極,電極反應(yīng)式:Cu2++2e-===Cu,用硫酸銅作電解液。 (3)雜質(zhì)去向:比銅活潑的金屬雜質(zhì)轉(zhuǎn)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(chǔ)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(yīng)。( ) (2)電解飽和氯化銅溶液在陽極產(chǎn)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(yīng)。( ) 【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(chǎn)為負極、b為正極 B.a(chǎn)為陽極、b為陰極 C.電解過程中,d電極質(zhì)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(yīng)為Cu2++2e-===Cu,在陰極上析出Cu,所以d極質(zhì)量增加,C項正確;Cl-向陽極移動,c電極反應(yīng)為2Cl--2e-===Cl2↑,導(dǎo)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(zhì)的粗銅提純,下列敘述正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)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(yīng) C.粗銅連接電源負極,其電極反應(yīng)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(yīng)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(yīng)為Cu2++2e-===Cu,發(fā)生的是還原反應(yīng)。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(yīng)和電池總反應(yīng)。 【提示】 Zn為負極,電極反應(yīng)式為Zn-2e-===Zn2+;Cu為正極,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu;總反應(yīng)為Zn+Cu2+===Zn2++Cu。 (3)分析B裝置的陰極和陽極,并寫出電極反應(yīng)和電池總反應(yīng)。 【提示】 Pt為陽極,電極反應(yīng)式為2Cl--2e-===Cl2↑,C為陰極,電極反應(yīng)式為Cu2++2e-===Cu,總反應(yīng)的化學(xué)方程式為CuCl2Cu+Cl2↑。 (4)原電池和電解池工作時能量轉(zhuǎn)化形式有什么區(qū)別? 【提示】 原電池工作時化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能,電解池工作時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 1.原電池與電解池的比較 內(nèi)容 原電池 電解池 能量轉(zhuǎn)化 化學(xué)能→電能 電能→化學(xué)能 形成條件 ①活動性不同的兩電極(連接);②電解質(zhì)溶液(電極插入其中并與電極發(fā)生反應(yīng));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(zhì)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(yīng); 正極:較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬),發(fā)生還原反應(yīng) 陰極:與電源負極相連,發(fā)生還原反應(yīng); 陽極:與電源正極相連,發(fā)生氧化反應(yīng) 電子流向 負極→導(dǎo)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(yīng)類型 發(fā)生氧化反應(yīng)的電極 發(fā)生還原反應(yīng)的電極 電解池的電極反應(yīng)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(yīng)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(zhì)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(chǎn)物的判斷 2.書寫電極反應(yīng)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(yīng)。 (2)分析電解質(zhì)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(yīng)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(yīng)式得出電解反應(yīng)的總化學(xué)方程式或離子方程式。 [當(dāng) 堂 達 標(biāo)固 雙 基] 題組1 電解原理 1.下列關(guān)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(yīng) D.陽極上發(fā)生還原反應(yīng) 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(yīng);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(yīng)。] 2.下列關(guān)于電解池形成的閉合回路的敘述中,正確的是( ) 【導(dǎo)學(xué)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(dǎo)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(zhì)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(nèi),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(zhì)溶液依靠陰、陽離子的定向移動而導(dǎo)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(yīng)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(biāo)號)。 (2)A池中,銅極為________極,發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”),電極反應(yīng)式為______________________________。 (3)B池中,左邊C是________極,電極反應(yīng)式為________________ ___________________________________________________________, 總反應(yīng)式為__________________________。 (4)B池中當(dāng)陰極產(chǎn)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(gòu)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(zhuǎn)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(yīng)用 4.下列描述中,不符合生產(chǎn)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(yīng)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(dǎo)學(xué)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(chǎn)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(xué)能轉(zhuǎn)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(chǎn)生O2,陰極上產(chǎn)生H2,而V(O2)∶V(H2)=1∶2,C錯。電解過程是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的過程,D錯。]- 1.請仔細閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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