第一章化学反应与能量转化第二节电能转化为化学能暑假预习学案

第一章化学反应与能量转化第二节电能转化为化学能─电解暑假预习学案编辑人：李莲花学习重点：以电解熔融的氯化钠为例，理解电解的基本原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。学习难点：了解氯碱工业、精炼粗铜及电镀铜的原理，体会电解原理的应用。（阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式。第一课时电解原理问题一、电解【自主学习】⒈电解熔融的氯化钠离子在电场中的是电解质溶液和熔融电解质导电的原因。在电场作用下，熔融的氯化钠中的和分别移向与电源负极和正极相连的电极。与电源负极相连的电极带有，Na＋在这个电极上得到电子，被还原成钠原子：；而与电源正极相连的电极带有，Cl－在将电子转移给这个电极，自身被氧化成，最终生成：。将两个电极上所发生的反应组合起来，就是电解氯化钠制备金属钠的化学反应：。⒉电解的定义在的作用下，电解质在两个电极上分别发生和的过程。[要点强化指导]⑴电解时所用的电流必须是直流电，而不是交流电。⑵熔融态电解质可被电解，电解质溶液也可被电解。⑶电解的过程实质是一个氧化还原反应发生的过程，这一过程在通常情况下是不能进行的。问题二、电解池【自主学习】⒈电解池的含义将转化为的装置被称为电解池。⒉电解过程中的能量变化在电解过程中，电源向反应体系提供能，电能转化为能而“储存”在反应物中。3.电解池的电极：按照电化学规定，电解池中的两个电极是极、极，发生的电极叫做阳极（阳极与电源的相连）；发生的电极叫做阴极（阴极与电源的极相连）。4.：构成电解池的条件(1)(2)(3)(4)【练习1】.分析下图，属于电解池的有（）【练习2】下列说法正确的是()①电解是把电能转变成化学能；②电解是化学能转变成电能；③电解质溶液导电是化学变化；④任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生；问题三、电极反应及其反应式的书写【自主学习】⒈电极反应的含义在电解池中，氧化反应和还原反应是在两个上分别进行的。每个电极上或是发生电子的变化，或是发生电子的变化，分别相当于的一半，这种反应常称为半反应。在电极上进行的半反应叫做电极反应，阳极上发生反应，阴极上发生反应。[合作探究1]：电极与电子的移动方向有怎样的特点？⑴阳极与电源的相连，阳极上发生反应，电子由电解质中的放电经电解池极、外电路到电源的极，即：极电源的极；⑵阴极与电源的极相连，阴极上发生反应，电子由电源的极、外电路到电解池极被电解质中的阳离子得到，即：电源的极电解池的极。[要点强化指导]电极与溶液（或熔融电解质）中的离子移动⑴电解池的极上有富积的大量的，故电解质中带电荷的离子向该极移动；⑵电解池的极上缺失，故电解质中带电的离子向电解池的极移动。规律：阴极：发生还原反应的电极。与电源“—”相连的电极，得到电子的电极，阳离子移到的电极。阳极：发生氧化反应的电极。与电源“+”相连的电极，失去电子的电极，阴离子移到的电极。[规律指导与总结]：电极反应式的书写形式与步骤⑴电极反应式的书写形式有两种（以Cl－被氧化为例）：①2Cl－－2e－＝Cl2↑；②2Cl－→Cl2↑＋2e－。举例：写出电解熔融NaCl的电极方程式⑵总结电极反应式的书写步骤：①看电极：主要看阳极是何类型的电极，若为活性电极，电极本身被氧化；若为惰性电极，溶液或融化状态的电解质中的阴离子被氧化。阴极一般不参与反应。②看离子：搞清溶液或融化状态的电解质中有哪些阳离子、阴离子，首先排出放电顺序，然后书写电极反应式。③书写时一定不要忘了水的电离，水溶液中始终有H＋和OH－，放电顺序中H＋和OH－之后的离子一般不参与电极反应。④两个电极反应式所带的电荷必相等。⑤书写时可依据总的反应式和某一电极反应式来写另一电极反应式。用总的反应式减去某一电极反应式就等于另一电极反应式问题四、电解质溶液中各离子的放电顺序【自主学习】⒈离子的放电是指离子失去电子或离子得到电子的过程。阴离子放电越容易，电子就越容易，性就越强；反之，阳离子放电越容易，电子就越容易，性就越强。判断阴极的方法判断阳极的方法⒉阳离子的放电顺序（阴极）：K+＜Ca2+＜Na+＜Mg2+＜Al3+＜H+（H+浓度较小）＜Zn2+＜Fe2+＜Sn2+＜Pb2+＜H+（H+浓度较大）＜Cu2+＜Fe3+＜Hg2+＜Ag+＜Pt2+＜Au3+⒊阴离子的放电顺序（阳极）：S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根离子（SO42－、NO3－等）＞F－【问题分析】例题1：电解CuCl2溶液的电极反应的书写。针对性练习：1．工业制镁是采用电解熔融的氯化镁的方法。试分析电解熔融的MgCl2的原理，写出有关的电极反应式及总反应式。例题2：：以石墨为电极电解Cu（NO3）2溶液和硫酸溶液。⑴写出电极反应式；⑵写出电解的总反应式和离子方程式。针对性练习：2．用惰性电极电解CuSO4和NaCl的混合溶液，开始时阴极和阳极上分别析出的物质是（）A．H2和Cl2B．Cu和Cl2C．H2和O2D．Cu和O2【总结】电解的几种类型（1）电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐，实质上是电解水，电解水型；（2）电解不活泼金属无氧酸盐，实际上是电解电解质本身，分解电解质型；（3）电解不活泼金属的含氧酸盐，放氧生酸型；（4）电解活泼金属（K/Ca/Na）的无氧酸盐，放氢生碱型；课后练习：1．下列关于电解槽的叙述不正确的是（）A．与电源正极相连的是电解槽的阴极B．与电源负极相连的是电解槽的阴极C．在电解槽的阳极上发生氧化反应D．电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极2．能用电解的原理说明问题的是（）①电解是把电能转化成化学能；②电解是把化学能转化成电能；③电解质溶液导电是化学变化，金属导电是物理变化；④某些不能自发的氧化还原反应，通过电解的原理可以实现；⑤任何溶液被电解时，必须导致氧化还原反应的发生。A．①②③④B．②③⑤C．③④D．①③④⑤3．电解下列物质的水溶液时，在阴极区无金属析出的是（）A．AgNO3B．CuCl2C．NaOHD．CaCl24．用石墨作电极，下列离子浓度相同时，在电解过程中最容易发生的电极反应是（）A．2Cl－→Cl2↑＋2e－B．4OH－→2H2O＋O2↑＋4e－C．S2－→S＋2e－D．2Br－→Br2＋2e－5．若电解熔融的氯化铜，其有关的电极反应式及总反应式怎样？答案：A、D、CD、CCu2+H+Cl-OH-e-e-石墨电极石墨电极CuCl2溶液第二课时电解原理的应用问题一、氯碱工业的电解原理（电解食盐水）【自主学习】分析：氯碱工业就是电解饱和食盐水，在饱和食盐水溶液中，含有、、、，阳离子、在阴极上的放电顺序是；阴离子、在阳极上放电顺序是。所以，电极反应式为：阳极；阴极。将两个电极反应式相加，得到电解的总反应式为。故，在阴极上得到的产物是和，阳极上得到的产物是。[合作探究]：电解熔融的食盐和饱和的食盐水的异同点？电解熔融的食盐电解饱和的食盐水目的制取金属钠制取NaOH和Cl2条件熔融（无水）水溶液电极反应阳极阴极产物总反应方程式问题二、铜的精炼的原理（铜的电解精炼）【自主学习】⒈精炼粗铜是将铜溶解重新冶炼成铜的过程。⒉利用电解的原理，若将粗铜溶解，必将粗铜作极，精铜作极，电解质溶液中必须含有（离子），阳极上不活泼的金属以的形式沉在电解池中，活泼的金属以的形式进入溶液。阳极（少量、）；阴极。问题三、生产生活中电镀的原理（电镀）【自主学习】⒈电镀是应用电解原理在金属表面镀上一薄层的过程。⒉电镀主要的目的是、或。⒊电镀池的阳极是，阴极是，电镀液中一定含有的离子。[合作探究]：用惰性电极电解电解质溶液的变化规律。惰性电极电解电解质溶液时，溶液的PH值变化与发生电解反应的离子有密切关系，常见的一些物质的PH值及其它性质的变化如下所示：类型电极反应特点物质类型及实例电解的对象电解质浓度的变化PH值变化电解水型水电离出的放电阴极：阳极：强碱（如）含氧酸（如）活泼金属含氧酸盐（如）电解电解质型电解质电离出的阴离子在极上电子，阳离子在极上电子无氧酸（）不活泼金属无氧酸盐（）放H2生碱阴极：水电离出H＋放电阳极：电解质电离出活泼金属无氧酸盐（）型的离子在极上失电子放O2生酸型阴极：电解质电离出的离子在极上得电子阳极：水电离出的放电，不活泼金属含氧酸盐（、）小结：电解池、电解精练池、电镀池的比较电解池电解精练池电镀池定义将电能转变成化学能的装置应用电解原理将不纯的金属提纯的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置形成条件①两电解接直流电源②电极插入电解质溶液或熔融电解质中③形成闭合回路①不纯金属接电源正极，纯的金属接电源负极②电解质溶液须待提纯金属的离子①镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极②电镀液须含有镀层金属的离子电极名称阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：不纯金属阴极：纯金属阳极：镀层金属阴极：镀件电极反应阳极：氧化反应阴极：还原反应问题四、电解的计算⒈有关电解的计算通常是某些产物的质量、气体的体积、某元素的化合价以及溶液的PH值、物质的量浓度等。⒉解答此类题目主要依据有：⑴依据电解方程式或电极反应式，列比例式求解；⑵依据各电极、线路中转移的电子守恒，特别多个电解池串联的，在各电极、线路中通过的电量相等，列等式求解。课后练习：1．在铁制品上镀一定厚度的锌层，以下设计方案正确的是（）A．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含有锌离子B．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含有锌离子C．锌作阳极，铁制品作阴极，溶液中含有亚铁离子D．锌作阴极，铁制品作阳极，溶液中含有亚铁离子2．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，加入一定质量的另一种物质（括号中），溶液能与原溶液完全相同的是（）A．CuCl2（CuSO4）B．NaOH（H2O）C．NaCl（HCl）D．CuSO4（Cu2O）3．关于电解食盐水，下列说法正确的是（）A．电解时阳极得到氯气，阴极得到金属钠B．若在阳极附近滴入KI溶液，溶液呈棕色C．若在阴极附近滴入酚酞溶液，溶液呈无色D．电解一段时间后，将全部电解质转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性4．用两支惰性电极插入500mLAgNO3溶液中，通电电解，当电解液的c（H＋）从1×10－6mol·L－1变为1×10－3mol·L－1时（设电解时阴极没有氢气析出且电解液在电解前后体积变化可以忽略不计），电极上析出银的质量约是（）A．27mgB．54mgC．108mgD．216mg5．如图为相互串联的甲乙两个电解池，E、F为直流电源的两个电极。乙池溶液是滴有酚酞的食盐水电解过程中，发现电极D附近先变红。请回答：⑴电源E极为极。⑵甲池若为精炼铜的装置，A极是极，材料是，电极反应为；B极是极，材料是，电极反应为，电解质溶液为。⑶若甲池阴极增重12.8g，则乙池阴极放出气体在标准状况下的体积为。答案：A、BC、B、C、正、阳、粗铜、Cu－2e－＝Cu2+阴、纯铜、Cu2++2e－＝Cu硫酸铜溶液、4.48升