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专题,2,化学反应与能量转换,课前自主学案,课堂互动讲练,知能优化训练,探究整合应用,第,3,课时电能转化为化学能,第,3,课时,课堂互动讲练,知能优化训练,课前自主学案,探究整合应用,课前自主学案,自主学习,一、电能转化为化学能,1,电解反应实例,2.,电解,CuCl,2,溶液,红,实验装置,实验,现象,阴极,：,有,_,色,固体物质析出,阳极：产生黄绿色,、,_,气味,的气体，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝色,刺激性,3.,电解,(1),概念：电流通过电解质溶液时引起阴、阳两极发生,_,反应的过程。,(2),电解池：将,_,转化为,_,的装置。,(3),电极：,氧化还原,电能,化学能,Cu,2,2e,=Cu,2Cl,2e,=Cl,2,正极,氧化,还原,负极,思考感悟,1,(1),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？,(2),电解与电离有何区别？,【,提示,】,(1),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移动离子的过程，电解是在电流作用下，电解质溶液中的阴、阳离子在电极上发生氧化还原反应的过程，电解必须建立在电离的基础上。,二、电解的应用,1,制备,Na,、,Mg,、,Al,、,F,2,等活泼金属和非金属如电解熔融的氧化铝获得铝：,2,电解精炼铜,(1),电解池的构成：,_,作阳极；,_,作阴极；,_,作,电解液。,(2),实验装置,粗铜,纯铜,硫酸酸化的,CuSO,4,溶液,(3),电极反应,阳极：,_,、,_,等。,阴极：,_,。,(4),反应特点,比铜活泼的金属：以,_,形式存在于溶液,中。,比铜不活泼的金属：形成,_,。,电解过程中电解质溶液浓度,_,，需及时补,充。,阳离子,阳极泥,降低,Zn,2e,=Zn,2,Cu,2e,=Cu,2,Cu,2,2e,=Cu,思考感悟,2,通过电解原理能否实现不能自发进行的反应,Cu,H,2,SO,4,(,稀,)=CuSO,4,H,2,？,自主体验,答案：,B,答案：,D,3,下列对如图所示装置实验现象的描述中正确的是,(,),a,电极,b,电极,X,溶液,实验现象,A,石墨,石墨,CuCl,2,a,极质量增加，,b,极放出无色气体,B,Fe,石墨,KNO,3,a,极质量增加，,b,极放出无色气体,C,Fe,Cu,CuSO,4,a,极质量增加，,b,极质量减少,D,石墨,石墨,HCl,a,、,b,极都放出无色气体,答案：,C,课堂互动讲练,要点一,电解原理,1,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。,2,电解池的形成条件,(1),有两导体作两极,(2),外加直流电源,(3),形成闭合回路,(4),两极插入电解质溶液,(,或熔融电解质,),3,阴、阳极的判断方法,(1),由电源正、负极判断。,(2),由电极反应现象判断：产生,O,2,或,Cl,2,等或电极本身质量减轻的是阳极，析出金属或,H,2,的是阴极。,4,放电顺序,(1),若阳极材料为惰性电极,(,如石墨、,Pt),阳极：,(,阴离子放电,),失电子能力：,S,2,I,Br,Cl,OH,含氧酸根离子,F,阴极：,(,阳离子放电,),得电子能力：,Ag,Fe,3,Cu,2,H,(,浓度高时,)Pb,2,Sn,2,Fe,2,Zn,2,H,(,浓度低时,)Al,3,Mg,2,Na,Ca,2,K,(2),若阳极材料为活性电极,(,除石墨、,Pt,、,Au,外的金属电极,),，阳极放电失电子。,例,1,以学习小组为单位完成实验，并观察、记录实验现象。,探究过程,将两根碳棒分别插进,U,形管内的,CuCl,2,溶液中,(,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,),；,将两根碳棒用导线连接后，浸入,U,形管内的,CuCl,2,溶液中,(,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,),；,将两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接，浸入,U,形管内的,CuCl,2,溶液中，再接通直流电。,实验现象,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、能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体。,问题提出,结合以上实验，回答下列问题：,(1)CuCl,2,溶液中通电前离子如何运动？,(2),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有知识分析推断两极生成物的名称。,【,解析,】,通电后，在电场的作用下，带负电的,Cl,移向阳极，并失去电子被氧化成氯原子，进而结合成,Cl,2,，电极反应式：,2Cl,2e,=Cl,2,；带正电的,Cu,2,移向阴极，并得到电子被还原成铜，电极反应式：,Cu,2,2e,=Cu,，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，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。,【,答案,】,(1),在,CuCl,2,溶液中，通电前溶液中的,Cu,2,、,Cl,等做无规则的自由运动。,(2),接通直流电源以后，,Cl,和,OH,向阳极移动，,Cu,2,和,H,向阴极移动；溶液中的离子发生定向移动，形成电流。,(3),溶液中存在,Cu,2,、,Cl,、,OH,和,H,，而在阴极上析出一层红色物质，说明是,Cu,；阳极生成的有刺激性气味、能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体应该是,Cl,2,。,变式训练,1,(2011,年承德高一检测,),如图是电解,CuCl,2,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,(,双选,)(,),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，,c,电极上有气体产生,解析：,选,CD,。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,a,是电源的正极，,b,是电源的负极；在电解,CuCl,2,溶液时，阳极上产生氯气，阴极上析出铜单质，所以,C,、,D,选项正确。,要点二,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,类型,电极反应特点,电解水型,阴极：,4H,4e,=2H,2,阳极：,4OH,4e,=2H,2,O,O,2,电解电解质型,电解质电离出的阴、阳离子分别在两极放电,放,H,2,生碱型,阴极：放出,H,2,生成碱,阳极：电解质阴离子放电,放,O,2,生酸型,阴极：电解质阳离子放电,阳极：,OH,放电生成酸,2.,实例,实例,电解物质,电解质溶液浓度,pH,电解质溶液复原,NaOH,水,增大,增大,水,H,2,SO,4,水,增大,减小,水,Na,2,SO,4,水,增大,不变,水,HCl,电解质,减小,增大,氯化氢,CuCl,2,电解质,减小,增大,氯化铜,NaCl,电解质和水,生成新电解质,增大,氯化氢,CuSO,4,电解质和水,生成新电解质,减小,氧化铜,例,2,(2011,年徐州高一检测,),用惰性电极实现电解，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,pH,不变,B,电解稀氢氧化钠溶液，要消耗,OH,，故溶液,pH,减小,C,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,1,2,D,电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为,1,1,【,解析,】,电解稀硫酸溶液，实质上是电解,水，,c,(H,),增大，,pH,减小；电解稀氢氧化钠,溶液，实质上是电解水，,c,(OH,),增大，,pH,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,比为,2,1,；电解氯化铜溶液，实质上是电解,氯化铜本身，阳极析出,Cl,2,，阴极析出铜，物,质的量之比为,1,1,。,【,答案,】,D,变式训练,2,pH,a,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,pH,a,，则该电解质可能是,(,),A,NaOH,B,H,2,SO,4,C,AgNO,3,D,Na,2,SO,4,解析：,选,A,。电解前后，溶液的,pH,a,pH,a,，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,c,(H,),下降，,c,(OH,),上升。对于,A,、,B,、,D,选项，均属于电解水类型，溶质浓度均增大。,NaOH,溶液中,c,(OH,),上升，符合题意；,H,2,SO,4,溶液中,c,(H,),增大，,pH,下降；,Na,2,SO,4,溶液中,pH,不变，不符合题意；对于,AgNO,3,溶液，属于放,O,2,生酸型，则,pH,下降，不符合题意。,要点三,电解原理的应用,2,电解精炼,如粗铜,(,含,Zn,、,Fe,、,Ag,、,Au,等,),的提纯,电解质溶液：含,Cu,2,的盐溶液,(,如,CuSO,4,溶液,),阳极,(,粗铜,),：,Zn,2e,=Zn,2,Fe,2e,=Fe,2,Cu,2e,=Cu,2,阴极,(,纯铜,),：,Cu,2,2e,=Cu,电解过程中，活泼性比,Cu,弱的,Ag,、,Au,不放电，形成阳极泥,(,可从阳极泥中提纯,Ag,、,Au),，电解质溶液中,c,(Cu,2,),会不断减小，应定期更换电解质溶液。,例,3,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,a,；,X,、,Y,是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下问题：,(1),若,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试液，则,电解池中,X,极上的电极反应式为,_,，在,X,极附近观察到的实验现象是,_,；,Y,电极上的电极反应式为,_,，,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,a,选用,CuSO,4,溶液，则,X,电极的材料是,_,，电极反应式为,_,；,Y,电极的材料是,_,，电极反应式为,_,。,(,说明：杂质发生的电极反应不必写出,),【,解析,】,电解饱和,NaCl,溶液时，,H,移向阴极得电子生成氢气，,2H,2e,=H,2,，促进了水的电离，阴极附近呈碱性，使溶液变红。,Y,极上,Cl,失电子，,2Cl,2e,=Cl,2,，用,KI-,淀粉试纸检验。粗铜精炼时，粗铜作阳极，粗铜是活性电极，失电子，,Cu,2e,=Cu,2,，纯铜作阴极，,Cu,2,2e,=Cu,。,【,答案,】,(1),2H,2e,=H,2,溶液变红,2Cl,2e,=Cl,2,把湿润的,KI-,淀粉试纸放在,Y,电极气体出口处，试纸变蓝色,(2),纯铜,Cu,2,2e,=Cu,粗铜,Cu,2e,=Cu,2,变式训练,3,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,_,_,。,(2),若戴维法与盖,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,_,。,(3),目前工业上常用电解熔融氯化钠法制钠,(,如图,),，电解槽中石墨极为,_,极，铁为,_,极。,答案：,(1)4OH,4e,=2H,2,O,O,2,(2)1,2,(3),阳阴,探究整合应用,原电池和电解池的比较和判断,1,原电池和电解池的区别和联系,内容,原电池,电解池,装置图,定义,将化学能转变为电能的装置,将电能转化为化学能的装置,内容,原电池,电解池,形成条件,活动性不同的两电极,(,连接,),；,电解质溶液,(,电极插入其中并与电极自发反应,),；,形成闭合回路,两电极接直流电源；,两电极插入电解质溶液；,形成闭合回路,两电极规定及反应,负极：较活泼金属，发生氧化反应；正极：较不活泼金属,(,或能导电的非金属,),，发生还原反应,阴极：与电源负极相连，发生还原反应。,阳极：与电源正极相连，发生氧化反应,电子流向,负极,导线,正极,负极,阴极,阳离子,正极,阳极,阴离子,2.,原电池、电解池的判定,(1),若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定。,(2),若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则是电解池。,(3),若是多个电池串联且无外加电源，则其中只有,1,个原电池，其余为电解池。一般情况下电极金属性相差最大的为
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