高一化学：专题2第三单元第3课时　电能转化为化学能 课件（江苏）（苏教版必修2）.ppt

第第3课时课时电电能能转转化化为为化学能化学能 第第3课时课时课堂互动讲练课堂互动讲练知能优化训练知能优化训练课前自主学案课前自主学案探究整合应用探究整合应用课前自主学案课前自主学案自主学习自主学习自主学习自主学习一、一、电电能能转转化化为为化学能化学能1电电解反解反应实应实例例2.电电解解CuCl2溶液溶液红红实验实验装置装置实验实验现现象象阴极：有阴极：有_色固体物色固体物质质析出析出阳极：阳极：产产生黄生黄绿绿色、色、_气味的气气味的气体，湿体，湿润润的淀粉碘化的淀粉碘化钾试纸变蓝钾试纸变蓝色色刺激性刺激性3.电电解解(1)概概念念：电电流流通通过过电电解解质质溶溶液液时时引引起起阴阴、阳阳两两极极发发生生_反反应应的的过过程。程。(2)电电解池：将解池：将_转转化化为为_的装置。的装置。(3)电电极：极：氧化氧化还还原原电电能能化学能化学能Cu22e=Cu2Cl2e=Cl2正极正极氧化氧化还原还原负极负极思考感悟思考感悟1(1)在在电电解的解的过过程中，是否有能量程中，是否有能量变变化？如果化？如果有，是什么形式的能量有，是什么形式的能量变变化？化？(2)电电解与解与电电离有何区离有何区别别？【提示提示】(1)有，有，电电能能转转化化为为化学能。化学能。(2)电电离离是是电电解解质质溶溶于于水水或或熔熔化化状状态态下下离离解解成成自自由由移移动动离离子子的的过过程程，电电解解是是在在电电流流作作用用下下，电电解解质质溶溶液液中中的的阴阴、阳阳离离子子在在电电极极上上发发生生氧氧化化还还原原反反应应的的过过程，程，电电解必解必须须建立在建立在电电离的基离的基础础上。上。二、二、电电解的解的应应用用1制制备备Na、Mg、Al、F2等活等活泼泼金属和非金属如金属和非金属如电电解熔融的氧化解熔融的氧化铝获铝获得得铝铝：2电电解精解精炼铜炼铜(1)电电解池的构成：解池的构成：_作阳极；作阳极；_作阴极；作阴极；_作作电电解液。解液。(2)实验实验装置装置粗粗铜铜纯铜纯铜硫酸酸化的硫酸酸化的CuSO4溶液溶液(3)电电极反极反应应阳极：阳极：_、_等。等。阴极：阴极：_。(4)反反应应特点特点比比铜铜活活泼泼的金属：以的金属：以_形式存在于溶液形式存在于溶液中。中。比比铜铜不活不活泼泼的金属：形成的金属：形成_。电电解解过过程中程中电电解解质质溶液溶液浓浓度度_，需及，需及时补时补充。充。阳离子阳离子阳极泥阳极泥降低降低Zn2e=Zn2Cu2e=Cu2Cu22e=Cu思考感悟思考感悟2通通过电过电解原理能否解原理能否实现实现不能自不能自发进发进行的反行的反应应CuH2SO4(稀稀)=CuSO4H2？自主体验自主体验自主体验自主体验答案：答案：B答案：答案：D3下下列列对对如如图图所所示示装装置置实实验验现现象象的的描描述述中中正正确的是确的是()a电电极极b电电极极X溶液溶液实验现实验现象象A石墨石墨石墨石墨CuCl2a极极质质量增加，量增加，b极放出无色极放出无色气体气体BFe石墨石墨KNO3a极极质质量增加，量增加，b极放出无色极放出无色气体气体CFeCuCuSO4a极极质质量增加，量增加，b极极质质量减少量减少D石墨石墨石墨石墨HCla、b极都放出无色气体极都放出无色气体答案：答案：C课堂互动讲练课堂互动讲练要点一要点一电电解原理解原理1电电解解：使使电电流流通通过过电电解解质质溶溶液液而而在在阴阴、阳阳两极引起氧化两极引起氧化还还原反原反应应的的过过程。程。2电电解池的形成条件解池的形成条件(1)有两有两导导体作两极体作两极(2)外加直流外加直流电电源源(3)形成形成闭闭合回路合回路(4)两极插入两极插入电电解解质质溶液溶液(或熔融或熔融电电解解质质)3阴、阳极的判断方法阴、阳极的判断方法(1)由由电电源正、源正、负负极判断。极判断。(2)由由电电极极反反应应现现象象判判断断：产产生生O2或或Cl2等等或或电电极极本本身身质质量减量减轻轻的是阳极，析出金属或的是阳极，析出金属或H2的是阴极。的是阴极。4放放电顺电顺序序(1)若阳极材料若阳极材料为为惰性惰性电电极极(如石墨、如石墨、Pt)阳阳极极：(阴阴离离子子放放电电)失失电电子子能能力力：S2IBrClOH含氧酸根离子含氧酸根离子F阴阴极极：(阳阳离离子子放放电电)得得电电子子能能力力：AgFe3Cu2H(浓浓度度高高时时)Pb2Sn2Fe2Zn2H(浓浓度低度低时时)Al3Mg2NaCa2K(2)若若阳阳极极材材料料为为活活性性电电极极(除除石石墨墨、Pt、Au外外的的金金属属电电极极)，阳极放，阳极放电电失失电电子。子。例例例例1 1 以以学学习习小小组组为为单单位位完完成成实实验验，并并观观察察、记录实验现记录实验现象。象。探探究究过过程程将将两两根根碳碳棒棒分分别别插插进进U形形管管内内的的CuCl2溶溶液液中中(稍稍候候，若若碳碳棒棒表表面面无无明明显显实实验验现现象象，可可取取出出碳碳棒棒继继续续下下一一步步操操作作)；将将两两根根碳碳棒用棒用导线连导线连接后，浸入接后，浸入U形管内的形管内的CuCl2溶液中溶液中(稍稍候候，若若碳碳棒棒表表面面无无明明显显实实验验现现象象，可可取取出出碳碳棒棒继继续续下下一一步步操操作作)；将将两两根根碳碳棒棒分分别别跟跟直直流流电电源源的的正正极极和和负负极极相相连连接接，浸浸入入U形形管管内内的的CuCl2溶溶液液中，再接通直流中，再接通直流电电。实实验验现现象象阴阴极极：碳碳棒棒上上逐逐渐渐覆覆盖盖了了一一层层红红色色物物质质。阳阳极极：生生成成有有刺刺激激性性气气味味、能能使使湿湿润润的的淀淀粉粉碘化碘化钾试纸变蓝钾试纸变蓝的气体。的气体。问题问题提出提出结结合以上合以上实验实验，回答下列，回答下列问题问题：(1)CuCl2溶液中通溶液中通电电前离子如何运前离子如何运动动？(2)通通电电后离子如何运后离子如何运动动？(3)根根据据实实验验现现象象和和氯氯化化铜铜溶溶液液的的组组成成成成分分以以及及原原有知有知识识分析推断两极生成物的名称。分析推断两极生成物的名称。【解解析析】通通电电后后，在在电电场场的的作作用用下下，带带负负电电的的Cl移移向向阳阳极极，并并失失去去电电子子被被氧氧化化成成氯氯原原子子，进进而而结结合合成成Cl2，电电极极反反应应式式：2Cl2e=Cl2；带带正正电电的的Cu2移移向向阴阴极极，并并得得到到电电子子被被还还原原成成铜铜，电电极极反反应应式式：Cu22e=Cu，生生成成的的铜铜覆覆盖盖在在阴阴极极上上。通通过过实实验验我我们们发发现现电电解解质质溶溶液液在在导导电电过过程程中中有有新新物物质质产产生生，是是化化学学变变化化。通通过过上上述述装装置置实实现现了了电电能能转转换换为为化学能的化学能的过过程。程。【答答案案】(1)在在CuCl2溶溶液液中中，通通电电前前溶溶液液中中的的Cu2、Cl等做无等做无规则规则的自由运的自由运动动。(2)接接通通直直流流电电源源以以后后，Cl和和OH向向阳阳极极移移动动，Cu2和和H向向阴阴极极移移动动；溶溶液液中中的的离离子子发发生生定定向向移移动动，形成，形成电电流。流。(3)溶溶液液中中存存在在Cu2、Cl、OH和和H，而而在在阴阴极极上上析析出出一一层层红红色色物物质质，说说明明是是Cu；阳阳极极生生成成的的有有刺刺激激性性气气味味、能能使使湿湿润润的的淀淀粉粉碘碘化化钾钾试试纸变蓝纸变蓝的气体的气体应该应该是是Cl2。变变式式训训练练1(2011年年承承德德高高一一检检测测)如如图图是是电电解解CuCl2溶溶液液的的装装置置，其其中中c、d为为石石墨墨电电极极，则则下下列有关判断正确的是列有关判断正确的是(双双选选)()Aa为负为负极，极，b为为正极正极Ba为为阳极，阳极，b为为阴极阴极C电电解解过过程中，程中，d电电极极质质量增加量增加D电电解解过过程中，程中，c电电极上有气体极上有气体产产生生解解析析：选选CD。该该题题考考查查的的是是电电解解池池的的工工作作原原理理。根根据据电电流流方方向向可可以以判判断断出出a是是电电源源的的正正极极，b是是电电源源的的负负极极；在在电电解解CuCl2溶溶液液时时，阳阳极极上上产产生生氯氯气，阴极上析出气，阴极上析出铜单质铜单质，所以，所以C、D选项选项正确。正确。要点二要点二惰性惰性电电极极电电解解电电解解质质溶液的溶液的规规律律1电电解解类类型及型及电电极反极反应应特点特点类类型型电电极反极反应应特点特点电电解水型解水型阴极：阴极：4H4e=2H2阳极：阳极：4OH4e=2H2OO2电电解解电电解解质质型型电电解解质电质电离出的阴、阳离子分离出的阴、阳离子分别别在在两极放两极放电电放放H2生碱型生碱型阴极：放出阴极：放出H2生成碱生成碱阳极：阳极：电电解解质质阴离子放阴离子放电电放放O2生酸型生酸型阴极：阴极：电电解解质质阳离子放阳离子放电电阳极：阳极：OH放放电电生成酸生成酸2.实实例例实实例例电电解物解物质质电电解解质质溶溶液液浓浓度度pH电电解解质质溶溶液复原液复原NaOH水水增大增大增大增大水水H2SO4水水增大增大减小减小水水Na2SO4水水增大增大不不变变水水HCl电电解解质质减小减小增大增大氯氯化化氢氢CuCl2电电解解质质减小减小增大增大氯氯化化铜铜NaCl电电解解质质和和水水生成新生成新电电解解质质增大增大氯氯化化氢氢CuSO4电电解解质质和和水水生成新生成新电电解解质质减小减小氧化氧化铜铜例例例例2 2 (2011年年徐徐州州高高一一检检测测)用用惰惰性性电电极极实实现现电电解解，下列下列说说法正确的是法正确的是()A电电解解稀稀硫硫酸酸溶溶液液，实实质质上上是是电电解解水水，故故溶溶液液pH不不变变B电电解解稀稀氢氢氧氧化化钠钠溶溶液液，要要消消耗耗OH，故故溶溶液液pH减小减小C电电解解硫硫酸酸钠钠溶溶液液，在在阴阴极极上上和和阳阳极极上上析析出出产产物的物物的物质质的量之比的量之比为为12D电电解解氯氯化化铜铜溶溶液液，在在阴阴极极上上和和阳阳极极上上析析出出产产物的物物的物质质的量之比的量之比为为11【解析解析】电电解稀硫酸溶液，解稀硫酸溶液，实质实质上是上是电电解解水，水，c(H)增大，增大，pH减小；减小；电电解稀解稀氢氢氧化氧化钠钠溶液，溶液，实质实质上是上是电电解水，解水，c(OH)增大，增大，pH增大；增大；电电解硫酸解硫酸钠钠溶液，溶液，实质实质上是上是电电解水，解水，阴极析出阴极析出氢氢气，阳极析出氧气，物气，阳极析出氧气，物质质的量之的量之比比为为21；电电解解氯氯化化铜铜溶液，溶液，实质实质上是上是电电解解氯氯化化铜铜本身，阳极析出本身，阳极析出Cl2，阴极析出，阴极析出铜铜，物，物质质的量之比的量之比为为11。【答案答案】D变变式式训训练练2 pHa的的某某电电解解质质溶溶液液中中，插插入入两两支支惰惰性性电电极极通通直直流流电电一一段段时时间间后后，溶溶液液的的pHa，则该电则该电解解质质可能是可能是()ANaOH BH2SO4CAgNO3 DNa2SO4解解析析：选选A。电电解解前前后后，溶溶液液的的pHapHa，原原溶溶液液显显酸酸性性、碱碱性性、中中性性并并不不知知道道，但但根根据据pH的的变变化化，可可知知溶溶液液中中c(H)下下降降，c(OH)上上升升。对对于于A、B、D选选项项，均均属属于于电电解解水水类类型型，溶溶质质浓浓度度均均增增大大。NaOH溶溶液液中中c(OH)上上升升，符符合合题题意意；H2SO4溶溶液液中中c(H)增增大大，pH下下降降；Na2SO4溶溶液液中中pH不不变变，不不符符合合题题意意；对对于于AgNO3溶溶液液，属属于于放放O2生生酸酸型型，则则pH下下降降，不不符合符合题题意。意。要点三要点三电电解原理的解原理的应应用用2电电解精解精炼炼如粗如粗铜铜(含含Zn、Fe、Ag、Au等等)的提的提纯纯电电解解质质溶液：含溶液：含Cu2的的盐盐溶液溶液(如如CuSO4溶液溶液)阳极阳极(粗粗铜铜)：Zn2e=Zn2Fe2e=Fe2Cu2e=Cu2阴极阴极(纯铜纯铜)：Cu22e=Cu电电解解过过程程中中，活活泼泼性性比比Cu弱弱的的Ag、Au不不放放电电，形形成成阳阳极极泥泥(可可从从阳阳极极泥泥中中提提纯纯Ag、Au)，电电解解质质溶溶液液中中c(Cu2)会会不不断断减减小小，应应定定期期更更换换电电解解质质溶液。溶液。例例例例3 3 电电解解原原理理在在化化学学工工业业中中有有广广泛泛应应用用。图图中中表表示示一一个个电电解解池池，装装有有电电解解液液a；X、Y是是两两块块电电极极板板，通通过过导导线线与与直直流流电电源源相相连连。请请回回答答以以下下问问题题：(1)若若X、Y都都是是惰惰性性电电极极，a是是饱饱和和NaCl溶溶液液，实实验验开开始始时时，同同时时在在两两边边各各滴滴入入几几滴滴酚酚酞酞试试液液，则则电电 解解 池池 中中 X极极 上上 的的 电电 极极 反反 应应 式式 为为_，在在X极极附附近近观观察察到到的的实实验验现现象象是是_；Y电电极上的极上的电电极反极反应应式式为为_，检验该电检验该电极反极反应产应产物的方法是物的方法是_。(2)如要用如要用电电解方法精解方法精炼炼粗粗铜铜，电电解液解液a选选用用CuSO4溶液，溶液，则则X电电极的材料是极的材料是_，电电极反极反应应式式为为_；Y电电极的材料是极的材料是_，电电极反极反应应式式为为_。(说说明：明：杂质发杂质发生的生的电电极反极反应应不必写出不必写出)【解解析析】电电解解饱饱和和NaCl溶溶液液时时，H移移向向阴阴极极得得电电子子生生成成氢氢气气，2H2e=H2，促促进进了了水水的的电电离离，阴阴极极附附近近呈呈碱碱性性，使使溶溶液液变变红红。Y极极上上Cl失失电电子子，2Cl2e=Cl2，用用KI-淀淀粉粉试试纸纸检检验验。粗粗铜铜精精炼炼时时，粗粗铜铜作作阳阳极极，粗粗铜铜是是活活性性电电极极，失失电电子子，Cu2e=Cu2，纯纯铜铜作作阴阴极极，Cu22e=Cu。【答案答案】(1)2H2e=H2溶液溶液变红变红2Cl2e=Cl2把把湿湿润润的的KI-淀淀粉粉试试纸纸放放在在Y电电极气体出口极气体出口处处，试纸变蓝试纸变蓝色色(2)纯铜纯铜Cu22e=Cu粗粗铜铜Cu2e=Cu2变变式式训练训练3据此回答下列据此回答下列问题问题：(1)电电解熔融解熔融氢氢氧化氧化钠钠制制钠钠，阳极，阳极发发生生电电极反极反应为应为_。(2)若戴若戴维维法与盖法与盖吕萨吕萨克法制得等量的克法制得等量的钠钠，则则两反两反应应中中转转移的移的电电子子总总数之比数之比为为_。(3)目前工目前工业业上常用上常用电电解熔融解熔融氯氯化化钠钠法制法制钠钠(如如图图)，电电解槽中石墨极解槽中石墨极为为_极，极，铁为铁为_极。极。答案：答案：(1)4OH4e=2H2OO2(2)12(3)阳阴阳阴探究整合应用探究整合应用原原电电池和池和电电解池的比解池的比较较和判断和判断1原原电电池和池和电电解池的区解池的区别别和和联联系系内容内容原原电电池池电电解池解池装置装置图图定定义义将化学能将化学能转变转变为电为电能的装置能的装置将将电电能能转转化化为为化学能的装置化学能的装置内容内容原原电电池池电电解池解池形成条件形成条件活活动动性不同的两性不同的两电电极极(连连接接)；电电解解质质溶液溶液(电电极插极插入其中并与入其中并与电电极自极自发发反反应应)；形成形成闭闭合回路合回路两两电电极接直流极接直流电电源；源；两两电电极插入极插入电电解解质质溶液；溶液；形成形成闭闭合回合回路路两两电电极极规规定及反定及反应应负负极：极：较较活活泼泼金属，金属，发发生氧生氧化反化反应应；正极：；正极：较较不活不活泼泼金金属属(或能或能导电导电的非金属的非金属)，发发生生还还原反原反应应阴极：与阴极：与电电源源负负极相极相连连，发发生生还还原反原反应应。阳极：与阳极：与电电源正极相源正极相连连，发发生氧化反生氧化反应应电电子流向子流向负负极极导线导线正极正极负负极极阴极阴极阳离子阳离子正极正极阳极阳极阴离子阴离子2.原原电电池、池、电电解池的判定解池的判定(1)若若无无外外接接电电源源，可可能能是是原原电电池池，然然后后根根据据原原电电池的形成条件判定。池的形成条件判定。(2)若若有有外外接接电电源源，两两极极插插入入电电解解质质溶溶液液中中，则则是是电电解池。解池。(3)若若是是多多个个电电池池串串联联且且无无外外加加电电源源，则则其其中中只只有有1个个原原电电池池，其其余余为为电电解解池池。一一般般情情况况下下电电极极金属性相差最大的金属性相差最大的为为原原电电池。池。例例例例 在在A、B、C三三只只烧烧杯杯中中各各盛盛放放稀稀硫硫酸酸溶溶液液、氯氯化化钠钠溶溶液液和和硝硝酸酸银银溶溶液液各各1000 mL。根根据据下下图图判判断断下下列列说说法法中中正正确确的的是是(假假设设溶溶液液的的体体积积变变化化忽忽略不略不计计，两极，两极产产物不物不发发生反生反应应)()AA池池为电为电解装置解装置BC池池为为原原电电池装置池装置C A池池 铜铜 棒棒 上上 的的 电电 极极 反反 应应 为为 2H 2e=H2D当当A池池产产生生0.05 mol H2时时，B池池中中溶溶液液OH的的浓浓度度为为0.05 mol/L【思路点思路点拨拨】解答本解答本题题需要明确以下两点：需要明确以下两点：(1)根据根据电电极金属性的差异判断出原极金属性的差异判断出原电电池。池。(2)闭闭合合回回路路中中电电极极连连接接顺顺序序是是：负负极极阴阴极极阳极阳极阴极阴极阳极阳极正极正极负负极。极。【答案答案】C同学们来学校和回家的路上要注意安全同学们来学校和回家的路上要注意安全