蘇教版必修2 專題二第三單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化（第3課時） 學(xué)案.doc

第3課時電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能學(xué)習(xí)目標(biāo)定位1.知道電解的原理和電解池的形成條件，會分析電解的應(yīng)用。2.能熟練書寫電解池的電極反應(yīng)式和電解反應(yīng)方程式。一、電解池的構(gòu)成條件及工作原理1下圖為電解氯化銅溶液的實驗裝置。(1)通電數(shù)分鐘后，陰極觀察到的現(xiàn)象是有紅色物質(zhì)析出；陽極觀察到的現(xiàn)象是有黃綠色刺激性氣味氣體產(chǎn)生。(2)實驗原理分析與討論通電前，氯化銅溶液中存在的離子是cu2、cl、h、oh。通電后，移向陰極的離子是cu2、h，移向陽極的離子是cl、oh。陰極電極反應(yīng)式是cu22e=cu，陽極電極反應(yīng)式是2cl2e=cl2。(3)反應(yīng)的化學(xué)方程式是cucl2cucl2。2根據(jù)上述實驗，討論回答下列問題：(1)上述實驗裝置中的能量變化是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，化學(xué)上把具備這種特點的裝置稱為電解池。(2)電解池的構(gòu)成條件是直流電源，兩個固體電極，電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)，構(gòu)成閉合回路。(3)電極名稱與電極反應(yīng)陰極是與電源負(fù)極相連的電極，發(fā)生還原反應(yīng)。陽極是與電源正極相連的電極，發(fā)生氧化反應(yīng)。3從裝置上比較原電池與電解池的區(qū)別是什么？答案原電池中沒有外加電源，電解池中有外加電源。電解池的工作原理及電解的概念(1)電解池的工作原理(2)電解是在直流電的作用下，在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。1下列關(guān)于電解池的說法正確的是()a電源的負(fù)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(fù)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)答案c解析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(fù)極確定的。與電源負(fù)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)。思維啟迪電解池電極名稱的判斷方法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()aa為負(fù)極、b為正極ba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，氯離子濃度不變答案c解析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(fù)極，a項錯誤；電源稱正、負(fù)極，b項錯誤；cu2向陰極移動，d電極反應(yīng)為cu22e=cu，在陰極上析出cu，所以d電極質(zhì)量增加，c項正確；cl向陽極移動，c電極反應(yīng)為2cl2e=cl2，導(dǎo)致溶液中c(cl)降低，d項錯誤。二、電解原理的應(yīng)用1下圖為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：2na2e=2na，陽極：2cl2e=cl2。(4)結(jié)論：熔融的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下圖為銅的電解精煉示意圖?；卮鹣铝袉栴}：(1)寫出陰極和陽極上的電極反應(yīng)式。答案陰極反應(yīng)式是cu22e=cu；陽極反應(yīng)式是cu2e=cu2、fe2e=fe2、zn2e=zn2。(2)銅的精煉過程中，粗銅中的雜質(zhì)(鋅、鐵、金、銀等)是怎樣被除去的？答案粗銅中的鋅、鐵等比銅活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)溶解變成金屬陽離子進(jìn)入溶液；銀、金等不如銅活潑的金屬，在電解過程中不發(fā)生反應(yīng)，沉積在電解池的底部形成陽極泥；而陰極只有cu2放電，zn2、fe2等留在電解質(zhì)溶液中。(3)從陽極沉積下來的陽極泥中含有哪些金屬？答案不如銅活潑的金屬金、銀等。(4)在電解過程中電解質(zhì)cuso4溶液濃度發(fā)生怎樣的變化？答案電解過程中電解質(zhì)cuso4溶液的濃度減少，需及時補(bǔ)充。電解產(chǎn)物的判斷“先看陽極材料，再看離子放電順序”1. 陽極產(chǎn)物的判斷(1)活性金屬電極(金屬活動性順序表中在ag之前)，電極金屬失電子，生成對應(yīng)的金屬陽離子，陰離子不放電。(2)惰性電極(au、pt、石墨)，溶液中的陰離子失電子，生成對應(yīng)的非金屬單質(zhì)或高價化合物。陰離子放電順序：2陰極產(chǎn)物的判斷不管陰極的電極材料如何，都只起傳導(dǎo)電子的作用，所以在陰極上，一定是陽離子得電子。陽離子得電子順序可依據(jù)金屬活動性順序確定。陽離子放電順序：3下列關(guān)于電解精煉銅的敘述中不正確的是()a粗銅板：陽極b電解時，陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，而陰極發(fā)生的反應(yīng)為cu22e=cuc粗銅中所含ni、fe、zn、ag等雜質(zhì)，電解后以單質(zhì)形式沉積槽底，形成陽極泥d電解銅的純度可達(dá)99.95%99.98%答案c解析電解精煉銅時，比金屬銅活潑的金屬鋅、鐵、鎳會先于金屬銅失電子，比金屬銅活潑性差的pt、ag等固體會沉積下來形成陽極泥。思維啟迪電解池問題解答思路判斷陰、陽電極觀察電極材料分析放電順序確定電極產(chǎn)物解答。4下列有關(guān)電化學(xué)的圖示，完全正確的是()答案d解析原電池中活潑金屬作負(fù)極，a錯；電解精煉銅粗銅作陽極，b錯；電鍍中鍍層金屬作陽極，待鍍金屬作陰極，c錯；d對。1如圖所示裝置中，屬于電解池的是()答案c解析若要形成電解池必須具備以下條件：有一個外加直流電源；有兩個電極與電源相連；形成閉合電路。2關(guān)于電解池的敘述不正確的是()a與電源正極相連的是電解池的陽極b電解質(zhì)溶液中的陽離子向陰極移動c在電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)d電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，再經(jīng)電解質(zhì)溶液流入電解池的陽極答案d解析與電源正極相連的是電解池的陽極，電解池中的陰離子移向陽極，失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，a、b、c正確；電子由電源負(fù)極流向電解池陰極，不能經(jīng)電解質(zhì)溶液流向電解池的陽極，d錯誤。3某同學(xué)按如圖所示的裝置進(jìn)行電解實驗。下列說法正確的是()a電解過程中，銅電極上有h2產(chǎn)生b電解初期，主反應(yīng)方程式為cuh2so4cuso4h2c電解一段時間后，石墨電極質(zhì)量不變d整個電解過程中，h的濃度不斷增大答案b解析銅作陽極：cu2e=cu2，銅電極上無h2產(chǎn)生，a錯誤；石墨作陰極：2h 2e=h2，所以電解初期總方程式為cuh2so4cuso4h2，電解一段時間后，溶液中cu2濃度增大，并不斷向陰極定向移動，故石墨電極上有銅析出，b正確、c錯誤；在電解開始階段，2h 2e=h2，h的濃度減小，d錯誤。4有關(guān)下圖的說法正確的是()a構(gòu)成原電池時溶液中的so移向cu電極b構(gòu)成原電池時cu極反應(yīng)式： cu2e=cu2c要使fe極不被腐蝕，cu片換zn片或a接直流電源負(fù)極da和b分別接直流電源正、負(fù)極，fe片上有氣體產(chǎn)生答案c解析根據(jù)金屬活動性順序表可知，fe比cu活潑，則構(gòu)成原電池時，外電路中fe是流出電子的負(fù)極，cu是流入電子的正極，內(nèi)電路中帶負(fù)電的so移向負(fù)極，帶正電的cu2移向正極，故a項不正確；構(gòu)成原電池時，cu2移向正極，并且在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，析出單質(zhì)銅覆蓋在正極表面，即cu22e=cu，故b項不正確；保護(hù)fe極的方法就是使其作正極或陰極，可以與比fe活潑的金屬構(gòu)成原電池，或者與直流電源的負(fù)極相連，故c項正確；d項中構(gòu)成電解池時，fe極為陽極，cu極為陰極，fe片上的反應(yīng)為fe2e=fe2，cu2移向陰極，并且在陰極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，析出單質(zhì)銅覆蓋在陰極表面，即cu22e=cu，故d項不正確。5如圖所示，a、b兩個裝置的燒杯中分別盛有足量的cucl2溶液。 (1)a、b兩個裝置中屬于原電池的是_，屬于電解池的是_。(2)a池中zn是_極，發(fā)生_(填“氧化”或“還原”， 下同)反應(yīng)，電極反應(yīng)式為_。cu是_極，發(fā)生_反應(yīng)，電極反應(yīng)式為_。a池中總的化學(xué)方程式為_。(3)b池中c是_極，發(fā)生_反應(yīng)，電極反應(yīng)式為_。pt是_極，發(fā)生_反應(yīng)，電極反應(yīng)式為_。b池中總的化學(xué)方程式為_。答案(1)ab(2)負(fù)氧化zn2e=zn2正還原cu22e=cuzncucl2=zncl2cu(3)陰還原cu22e=cu陽氧化2cl2e=cl2cucl2cucl2解析由裝置圖和題給條件知，a為原電池，b為電解池。對于原電池，活潑電極作負(fù)極，負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，不活潑電極作正極，正極上發(fā)生還原反應(yīng)。對于電解池，與電源負(fù)極相連為陰極，陰極上發(fā)生還原反應(yīng)， 與電源正極相連為陽極，陽極上發(fā)生氧化反應(yīng)?；A(chǔ)過關(guān)題組一電解池的工作原理1下列關(guān)于電解池形成的閉合回路的敘述中，不正確的是()a電解池中的閉合回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(fù)極流向電解池的陰極，從電解池的陽極流向電源的正極c在電解質(zhì)溶液中，陰離子向陽極移動，陽離子向陰極移動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)相等答案a解析電解池中電解質(zhì)溶液依靠陰、陽離子的定向移動而導(dǎo)電。2以下能用電解原理說明的是()電解是把電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能電解是把化學(xué)能轉(zhuǎn)化成電能電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是化學(xué)變化，金屬導(dǎo)電是物理變化不能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，通過電解的原理可以實現(xiàn)任何溶液被電解時，必然導(dǎo)致氧化還原反應(yīng)的發(fā)生a bc d答案d3用惰性電極pt電解下列物質(zhì)的溶液，陰極上有金屬析出的是()ana2so4 bnacl cagno3 dkoh答案c4如圖電解池中裝有硫酸銅溶液，選用不同材料的電極進(jìn)行電解。下列說法正確的是()選項電極材料通電后的變化陰極陽極a石墨石墨陰極質(zhì)量增加，溶液的酸性減弱b銅銅陽極質(zhì)量減小，陰極質(zhì)量增加c鐵鐵兩極的質(zhì)量不發(fā)生變化d鉑鐵陰極質(zhì)量不變答案b解析a項，陽極反應(yīng)式為4oh4e=o22h2o，溶液中有h2so4生成，溶液酸性增強(qiáng)，陰極反應(yīng)式為cu22e=cu，陰極質(zhì)量增加；b項，陽極反應(yīng)式為cu2e=cu2，陰極反應(yīng)式為cu22e=cu，因此陽極質(zhì)量減小，陰極質(zhì)量增加；c項，陽極反應(yīng)式為fe2e=fe2，陰極反應(yīng)式為cu22e=cu，因此陽極質(zhì)量減小，陰極質(zhì)量增加；d項，陽極反應(yīng)式為fe2e=fe2，陰極反應(yīng)式為cu22e=cu，因此陽極質(zhì)量減小，陰極質(zhì)量增加。題組二電解原理的應(yīng)用5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，可制得鎂和氯氣答案d解析電解氯化鎂溶液陰極反應(yīng)式為2h2e=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。6若某電能與化學(xué)能的轉(zhuǎn)化裝置(電解池或原電池)中發(fā)生的總反應(yīng)的離子方程式是cu2h=cu2h2。則下列關(guān)于該裝置的有關(guān)說法正確的是()a該裝置可能是原電池，也可能是電解池b該裝置只能是原電池，且電解質(zhì)溶液為硝酸c該裝置只能是電解池，且金屬銅為該電解池的陽極d該裝置只能是原電池，電解質(zhì)溶液不可能是鹽酸答案c解析該反應(yīng)不能自發(fā)進(jìn)行，只有在外加電源的條件下發(fā)生，故該裝置為電解池，且銅作陽極。7以cuso4溶液為電解質(zhì)溶液進(jìn)行粗銅(含al、zn、ag、pt、au等雜質(zhì))的電解精煉，下列說法正確的是()a電能全部轉(zhuǎn)化為化學(xué)能b粗銅接電源正極，發(fā)生還原反應(yīng)c溶液中cu2向陽極移動d利用陽極泥可回收ag、pt、au等金屬答案d解析電解精煉銅過程中電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的同時，部分電能轉(zhuǎn)化為熱能，a錯；電解精煉銅時，粗銅作陽極，與電源正極相連，發(fā)生氧化反應(yīng)，b錯誤；電解過程中cu2向陰極移動，c錯；粗銅中ag、pt、au放電能力比銅弱，形成陽極泥，可以回收，d對。8下列各組溶液電解一段時間后，再加入相關(guān)物質(zhì)，溶液能恢復(fù)原狀況的是()選項電解質(zhì)溶液陽極陰極加入的物質(zhì)anacl溶液碳鐵鹽酸bnaoh溶液碳碳水c硫酸銅溶液碳碳硫酸銅d硫酸鐵碳h2o答案b解析電解過程中，損耗什么物質(zhì)，補(bǔ)充什么物質(zhì)。但往往是兩極損耗物質(zhì)的化合物。對于a，在陽極產(chǎn)生cl2，在陰極產(chǎn)生h2，應(yīng)補(bǔ)充h、cl元素，但加入h2、cl2顯然不行，應(yīng)加hcl，本例中加鹽酸則多引入了水；對于b，只電解了水，補(bǔ)充水是正確的；對于c，陽極放出o2，陰極析出cu，應(yīng)補(bǔ)充cuo；對于d，因陽極材料是鐵，所以電極反應(yīng)式是陽極：fe2e=fe2，陰極：2h2e=h2。按理應(yīng)補(bǔ)h去fe，其實這種變化加一種物質(zhì)無法恢復(fù)。9用pt作電極電解下列某種溶液，當(dāng)陽極生成112 ml氣體時，陰極上析出0.64 g金屬。則該電解池中溶質(zhì)可能是()acuso4 bmgso4cal2(so4)3 dna2so4答案a解析因mg2、al3、na的氧化性弱于h，故水溶液中三種離子不放電，即不會析出金屬，只有a能析出金屬cu，正確。10cu2o是一種半導(dǎo)體材料，基于綠色化學(xué)理念，設(shè)計制取cu2o的電解池示意圖如下，電解總反應(yīng)：2cuh2ocu2oh2。下列說法正確的是() a石墨電極上產(chǎn)生氫氣b銅電極發(fā)生還原反應(yīng)c銅電極接直流電源的負(fù)極d當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.1 mol cu2o生成答案a解析根據(jù)方程式可知，銅失去1個電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，所以銅和電源的正極相連，作陽極，則石墨是陰極。溶液中的氫離子得到電子，產(chǎn)生氫氣，a項正確、b項和c項不正確；當(dāng)有0.1 mol電子轉(zhuǎn)移時，有0.05 mol cu2o生成，所以d項不正確。能力提升11根據(jù)如圖所示電化學(xué)實驗裝置圖，回答下列問題。(1)若只閉合s1，該裝置屬于_，能量轉(zhuǎn)化形式為_，鋅極作_極。(2)若只閉合s2，該裝置屬于_，能量轉(zhuǎn)化形式為_，鋅極上所發(fā)生反應(yīng)的電極方程式為_。(3)若只閉合s3，該裝置屬于_，銅極作_極，鋅極上所發(fā)生反應(yīng)的電極方程式為_，總反應(yīng)的化學(xué)方程式為_。答案(1)原電池化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能負(fù)(2)電解池電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能zn2e=zn2(3)電解池陽2h2e=h2cuh2so4cuso4h2解析(1)若只閉合s1，沒有外接電源，則zn、cu、稀硫酸構(gòu)成原電池，該裝置將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，較活潑的鋅作負(fù)極。(2)若只閉合s2，裝置中有外接電源，該裝置為電解池，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，與電源正極相連的鋅極作陽極，鋅被氧化。(3)若只閉合s3，該裝置為電解池，與電源正極相連的銅極作陽極，銅被氧化，溶液中的h在陰極(鋅極)上被還原為h2。12如圖是電解cucl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。(1)正極為_(填“a”或“b”)，陽極為_(填“c”或“d”)。(2)陽極反應(yīng)式為_，檢驗該陽極產(chǎn)物的方法是_。(3)電解一段時間后發(fā)現(xiàn)陰極增重6.4 g，則外電路中通過的電子的物質(zhì)的量是_ mol，若該電解反應(yīng)所需的電子全部由氫氧燃料電池提供，則至少需要消耗_l氫氣(標(biāo)準(zhǔn)狀況下)才能滿足需要。答案(1)ac(2)2cl2e=cl2 用濕潤的淀粉碘化鉀試紙放在該電極附近，試紙變藍(lán)(3)0.22.2413電解原理在化學(xué)工業(yè)中有廣泛應(yīng)用。如圖表示一個電解池，裝有電解液a；x、y是兩塊電極板，通過導(dǎo)線與直流電源相連。請回答以下問題：(1)若x、y都是惰性電極，a是飽和nacl溶液，實驗開始時，同時在兩邊各滴入幾滴酚酞溶液，則：電解池中x極上的電極反應(yīng)式為_。在x極附近觀察到的實驗現(xiàn)象是_。y電極上的電極反應(yīng)式為_。(2)如要用電解方法精煉粗銅，電解液a選用cuso4溶液，則x電極的材料是_，電極反應(yīng)式為_。y電極的材料是_，電極反應(yīng)式為_。(說明：雜質(zhì)發(fā)生的電極反應(yīng)不必寫出)答案(1)2h2e=h2放出氣體，溶液變紅2cl2e=cl2(2)純銅cu22e=cu粗銅cu2e=cu2解析(1)用惰性電極電解飽和食鹽水時陽極反應(yīng)為2cl2e=cl2；