2019高中化学第1部分第三单元第二课时电能转化为化学能讲义（含解析）苏教版.docx

电能转化为化学能1电解水得到的产物是什么？你能写出反应的化学方程式吗？提示：电解水得到H2和O2；2H2O2H2O2。2如何检验某化学反应产生的黄绿色气体是氯气？提示：用湿润的淀粉碘化钾试纸检验，若试纸变蓝，证明该黄绿色气体是Cl2。3你知道Ag、Fe3、Cu2、H四种离子氧化能力的强弱顺序吗？试比较Cl和S2还原性的强弱。提示：氧化性：AgFe3Cu2H，还原性：S2Cl。新知探究探究1电解食盐水得到的产物是什么？反应中能量是如何转化的？提示：电解食盐水制得纯碱、氯气和氢气。反应中能量的转化形式是电能转化为化学能。探究2用石墨作电极电解CuCl2溶液，阳极产物和阴极产物各是什么？依据教材P44观察与思考，完成表格：实验装置实验现象阴极：有红色固体析出阳极：产生黄绿色气体，湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝反应方程式阴极：Cu22e=Cu阳极：2Cl2e=Cl2总反应：CuCl2CuCl2探究3用石墨作电极电解CuCl2溶液，通电后溶液中的离子如何移动？其中阳极和阴极发生反应的类型是什么？提示：通电后，阴离子(如Cl)向阳极移动，阳离子(如Cu2)向阴极移动。电解时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。必记结论1电解反应实例(1)电解H2O：2H2O2H2O2。(2)电解NaCl溶液：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。2电解池(1)电解：使电流通过电解质溶液(或熔融的电解质)而在阴、阳两极引起氧化还原反应的过程。(2)电解池：将电能转化为化学能的装置。(3)构成条件： (4)工作原理图示：成功体验1用短线将下列电极与电极反应(或离子移动方向)连接起来。 解析：原电池的负极与电解池的阳极均发生氧化反应；原电池的正极与电解池的阴极均发生还原反应；在原电池中，阳离子向正极移动，阴离子向负极移动；在电解池中，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。答案：(1)A、D(2)B、C(3)B、C(4)A、D2.按如图所示装置，以石墨为电极电解氯化铜溶液。(1)阴极为_，阳极为_。(填写“A”或“B”)(2)在阴极发生反应的微粒为_，电极反应式为_，现象为_。(3)在阳极发生反应的微粒为_，电极反应式为_，现象为_。答案：(1)BA(2)Cu2Cu22e=Cu有红色固体析出(3)Cl2Cl2e=Cl2产生黄绿色气体新知探究探究1工业上如何制备金属铝？你能写出阳极反应式和阴极反应式吗？提示：工业上用电解熔融Al2O3的方法冶炼铝。阳极反应式：6O212e=3O2，阴极反应式：4Al312e=4Al。探究2电解精炼铜时，阳极材料和阴极材料分别是什么？对电解质溶液有什么要求？提示：阳极材料是粗铜、阴极是纯铜。电解质溶液必须是含Cu2的溶液(如CuSO4溶液)。探究3电解精炼铜一段时间后，电解质溶液(如CuSO4)的浓度如何变化？提示：减小。必记结论1制备Na、Mg、Al、Cl2等活泼的金属和非金属单质(1)制取钠：2NaCl(熔融)2NaCl2。(2)制取铝：2Al2O3(熔融)4Al3O2。2电解精炼铜反应特点：比铜活泼的金属：以阳离子形式存在于溶液中；比铜活泼性差的金属：形成阳极泥；电解过程中电解质溶液浓度减小。成功体验3下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是()A粗铜板作阳极B电解时，阳极发生氧化反应，阴极发生的反应为Cu22e=CuC粗铜中所含Ni、Fe、Zn等金属杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥D电解铜的纯度可达99.95%99.98%解析：选C阳极泥是金、银等比铜活泼性差的金属的沉积物。4双选(山东高考节选)以CuSO4溶液为电解质溶液进行粗铜(含Al、Zn、Ag、Pt、Au等杂质)的电解精炼，下列说法正确的是()A电能全部转化为化学能B粗铜接电源正极，发生氧化反应C溶液中Cu2向阳极移动D利用阳极泥可回收Ag、Pt、Au等金属解析：选BD电解精炼铜过程中电能转变为化学能的同时，部分电能转化为热能，A错；电解精炼铜时，粗铜作阳极，与电源正极相连，发生氧化反应，B对；电解过程中 Cu2向阴极移动，C错；粗铜中Ag、Pt、Au放电能力比铜弱，形成阳极泥，可以回收，D对。关键语句小结1将电能转化为化学能的装置，叫电解池；电解池和原电池的最大区别是电解池有外加直流电源。2电解池的两极中，阳极与电源正极相连，发生氧化反应；阴极与电源负极相连，发生还原反应。3电解池内部，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。4离子的放电顺序(惰性电极)：(1)阳极：S2ClOH含氧酸根离子(还原性强弱)；(2)阴极：AgFe3Cu2H(氧化性强弱)。5电解精炼铜时，粗铜作阳极，纯铜作阴极，含Cu2的盐溶液作电解质溶液，反应后，比铜活泼的金属以阳离子形式存在于溶液中，比铜不活泼的金属形成阳极泥。1惰性电极指在作阳极时不被氧化的电极，常见的有金属铂、金和石墨，其他物质作电极，一般称作活性电极。2电极产物的判断(1)阳极产物：如果是活性电极(Pt、Au、石墨之外的材料)，则电极材料失电子，电极溶解。如果是惰性电极(Pt、Au、石墨等)，则溶液中的阴离子失电子，放电顺序：S2Cl OH含氧酸根。电极反应式：S22e=S；2Cl2e=Cl2；4OH4e=2H2OO2。(2)阴极产物：无需考虑电极材料。阳离子放电顺序：AgFe3Cu2H电极反应式：Age=Ag；Fe3e=Fe2；Cu22e=Cu；2H2e=H2。例1如图是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关的判断正确的是()Aa为负极、b为正极Bd为阳极、c为阴极Cd极反应为Cu22e=CuD电解过程中，氯离子浓度不变解析：选C电流从电源的正极流出，故a为电源的正极，b为电源的负极，与电源正极相连的c为阳极，与电源负极相连的d为阴极。在电解过程中，因Cu2是阳离子，移向阴极(d)，在阴极放电析出Cu，所以d电极质量增加；Cl是阴离子，移向阳极(c)，在阳极放电生成Cl2，会导致溶液中氯离子浓度降低。电解池阴、阳极的判断方法(1)若例1中未给出电流的方向，而是已知c极质量增加，则电源的正极是a极，还是b极？(2)溶液的颜色如何变化？提示：(1)c极质量增加，说明c为阴极，电极反应式为Cu22e=Cu，则a为电源负极，b为电源正极。(2)因Cu2放电，故c(Cu2)减小，溶液颜色变浅。答案：(1)b(2)溶液颜色变浅电解规律(惰性电极)“四大类型”例2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电解硫酸铜溶液一段时间，加入Cu(OH)2可使溶液恢复原状况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11解析：选D电解稀硫酸溶液，实质是电解水，硫酸溶液浓度增大，溶液pH减小；电解稀氢氧化钠溶液，也是电解水，NaOH溶液浓度增大，故溶液pH增大；电解CuSO4溶液一段时间后要使溶液恢复到原状况，应加入CuO而不是Cu(OH)2；电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物分别是Cu和Cl2，两者的物质的量之比为11。电解质溶液电解后恢复原状态的方法：加入电解时“脱离体系的物质”，即“出什么加什么”，如电解NaCl溶液时脱离溶液的是H2和Cl2，若恢复原状态，应通入HCl气体，而不是加入盐酸。用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，加原溶质能恢复原状态的是()ACuSO4BCuCl2CBaCl2 DH2SO4解析：选B阴极质量增加，说明有不活泼金属阳离子被还原成金属析出，A、B选项符合，但电解CuSO4溶液时生成Cu、O2和稀H2SO4，应加入CuO才能恢复原状态，而电解CuCl2溶液时生成Cu和Cl2，故再加适量CuCl2能恢复原状态。1下列有关电极的说法正确的是()A铜锌原电池中铜是负极B用电解法精炼粗铜时粗铜作阴极C在电解CuCl2溶液时阳极上产生Cl2D电解NaCl溶液时，NaOH在阳极上生成解析：选CA项，锌比铜活泼，故铜作正极，错误；B项，电解冶炼铜时，粗铜作阳极，错误；D项，电解NaCl溶液时，在阴极上产生H2、NaOH，错误。2在原电池和电解池的电极上所发生的反应，属于氧化反应的是()A原电池的正极和电解池的阳极所发生的反应B原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应D原电池的负极和电解池的阴极所发生的反应解析：选C原电池的负极和电解池的阳极所发生的反应为氧化反应，原电池的正极和电解池的阴极所发生的反应为还原反应。3用石墨作电极电解一定浓度的下列物质的水溶液，电解结束后，向剩余电解液中加适量的水，能使溶液和电解前相同的是()AAgNO3BCuSO4CNaOH DNaCl解析：选C电解NaOH溶液，实质上是电解水，故若复原应加水。4将粗铜和硫酸铜溶液组成电解池，利用电解的方法可以将粗铜提纯。下列叙述正确的是()A阳极发生还原反应B电解过程中，阳极质量减少量与阴极质量增加量相等C粗铜连接电源的正极，发生的主要电极反应式为Cu2e=Cu2D由于阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相等，所以溶液中硫酸铜的浓度保持不变解析：选C与电源正极相连的是电解池的阳极，阳极铜因发生氧化反应而被溶解；粗铜中含有比铜活泼的锌、镍、铁等杂质，电解过程中这些杂质先失去电子，变成金属阳离子进入溶液中，所以电解过程中阳极质量减少量与阴极质量增加量并不相等，阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率也不相等，溶液中硫酸铜的浓度减小。5如图所示，A、B两个装置中的两个烧杯分别盛有足量的CuCl2溶液。(1)A、B两个装置中属于原电池的是_(填标号，下同)，属于电解池的是_。(2)A池中Zn是_极，Cu极发生_反应。(3)B池中C是_极，发生_反应，电极反应式为_。解析：判断装置是原电池还是电解池，关键是看它有没有外接直流电源，有则为电解池，无则为原电池。由此可知A为原电池，B为电解池。A中Zn作负极失去电子被氧化，发生反应为Zn2e=Zn