1、第2课时 电能转化为化学能学习目标核心素养建构1.通过对电解氯化铜溶液的实验探究，认识电能转化为化学能的装置。2.初步认识电解反应原理。3.能根据原电池、电解池的构成条件识别原电池、电解池。4.了解电解原理的应用。一、电解原理1实验探究：如图为电解氯化铜溶液的实验装置。知 识 梳 理(1)通电数分钟后，阴极观察到的现象是_；阳极观察到的现象是_。(2)实验原理分析与讨论通电前，氯化铜溶液中存在的离子是_。通电后，移向阴极的离子是_，移向阳极的离子是_。阴极电极反应式是Cu22e=Cu，阳极电极反应式是2Cl2e=Cl2。(3)反应的化学方程式是_。有红色物质析出有黄绿色刺激性气味气体产生Cu2
2、、Cl、H、OHCu2、HCl、OHCuCl2=电解 CuCl22电解(1)电解原理：使_通过电解质溶液而在阴、阳两极引起_反应。(2)电解池概念：把_转化为_的装置，也就是借助于电流引起_反应的装置。构成条件：a.有一个外加_；b.有与电源相连的两个_；c.两电极插入_或熔融态电解质中；d.成_。电流氧化还原电能化学能氧化还原直流电源电极电解质溶液闭合回路电极：阴极连接直流电源_，在该电极上微粒_电子，发生_反应；阳极连接直流电源_，在该电极上微粒_电子，发生_反应。电子流向：电子从电源的_沿导线流入电解池的_，电子从电解池的_沿导线流回电源_，电流方向与电子流向_。电解质溶液中的离子流向：
3、阴离子向_移动，阳离子向_移动。负极得到还原正极失去氧化负极阴极阳极正极相反阳极阴极【自主思考】1从装置上比较原电池与电解池的区别是什么？提示 原电池中没有外加电源，电解池中有外加电源。2你怎样判断电解池的阴极和阳极？提示 看连接的电源：与电源负极相连的是电解池的阴极，与电源正极相连的是电解池的阳极。3电解质溶液是如何导电的？提示 电解质溶于水电离出能自由移动的离子。通电时，自由移动的离子作定向移动，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极，分别在两极上发生氧化还原反应。二、电解原理的应用1下图为冶炼金属钠电解槽示意图。(1)熔融氯化钠中存在的微粒：_、_。(2)通电后离子的运动：阳离子_(填离子符号)
4、移向_极；阴离子_(填离子符号)移向_极。(3)电极反应式：阴极：2Na2e=2Na，阳极：2Cl2e=Cl2。(4)结 论 是 熔 融 的 氯 化 钠 在 _ 作 用 下 发 生 了_，分解生成了_。NaClNa阴Cl阳直流电氧化还原反应Na和Cl2 2下图为铜的电解精炼示意图。粗铜作阳极，电极反应式：_；纯铜作阴极，电极反应式：_；用_作电解液。Cu2e=Cu2Cu2 2e=Cu 硫酸铜溶液【自主思考】4铜的精炼过程中，粗铜中的杂质(锌、铁、金、银等)是怎样被除去的？提示 粗铜中的锌、铁等比铜活泼的金属发生氧化反应，溶解变成金属阳离子进入溶液；银、金等不如铜活泼的金属，在电解过程中不发生反
5、应，沉积在电解池的底部形成阳极泥；而阴极只有Cu2放电，Zn2、Fe2等留在电解质溶液中。5从阳极沉积下来的阳极泥中含有哪些金属？提示 不如铜活泼的金属金、银等。6在电解过程中CuSO4溶液浓度发生怎样的变化？提示 电解过程中电解质溶液的浓度减少，需及时补充。1判断(1)只要有电解反应发生就必将发生氧化还原反应。()(2)电解池中的两个电极活泼性一定不同。()(3)原电池放电和电解池充电互为可逆反应。()(4)电解饱和食盐水阳极产生Cl2。()(5)电解时电子的流向为电源负极阴极溶液阳极电源正极。()答案(1)(2)(3)(4)(5)效 果 自 测2利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Pt等杂
6、质的粗铜提纯，下列叙述正确的是()A电解时以纯铜作阳极B电解时阴极发生氧化反应C粗铜连接电源负极，其电极反应是Cu2e=Cu2D电解后，电解槽底部会形成含少量Ag、Pt等金属的阳极泥解析 电解精炼铜时，粗铜与电源正极相连，作阳极，电极反应有Cu2e=Cu2，Zn2e=Zn2，Fe2e=Fe2，阴极用纯铜与电源负极相连，电极反应为Cu2 2e=Cu，发生的是还原反应。电解后阳极形成含少量Pt、Ag等较不活泼金属的阳极泥。答案 D【合作交流】1原电池和电解池的电极名称及其发生反应的类型是什么？2原电池和电解池工作时能量转化形式有什么区别？提示 原电池工作时化学能转化为电能，电解池工作时电能转化为化
7、学能。探究一、电解池与原电池的区别提示 原电池正极：还原反应负极：氧化反应电解池阴极：还原反应阳极：氧化反应【点拨提升】1电解池与原电池的联系与区别电池类别原电池电解池能量转变化学能转化为电能电能转化为化学能装置特点无外接直流电源有外接直流电源电极正极、负极阴极、阳极电极确定由电极材料本身的相对活泼性决定，较活泼的是负极，较不活泼的是正极由外接电源的正、负极决定，与负极相连的为阴极，与正极相连的为阳极电池类别原电池电解池电极反应 负极发生氧化反应，正极发生还原反应阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应电子流向负极流向正极从电源负极流向阴极，从阳极流向电源正极形成条件两个电极电解质溶液形成闭合回路自
8、发发生氧化还原反应外接电源电极(惰性或非惰性)形成闭合回路电解质(水溶液或熔化态)电池类别原电池电解池反应自发性能自发进行的氧化还原反应反应一般不能自发进行，需电解条件举例ZnCuSO4=ZnSO4CuCuCl2=通电 CuCl2相似之处均能发生氧化还原反应，且同一个装置中两个电极在反应过程中转移的电子总数相等2.电解池阴阳极的判断方法判断方法阳极阴极与电源连接方式与电源正极相连的电极与电源负极相连的电极电子或电流流动方向电子流出，电流流入的电极电子流入，电流流出的电极离子迁移方向阴离子移向的电极阳离子移向的电极反应类型发生氧化反应的电极发生还原反应的电极【典题例证1】如图是电解饱和NaCl溶
9、液的实验装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是()A.a为正极、b为负极B.c为阴极、d为阳极C.电解过程中，d电极质量增加D.电解过程中，氯离子浓度不变解析 由电子流向可知，a为正极，b为负极，c为阳极，d为阴极，c极发生的电极反应为2Cl2e=Cl2；d极发生的电极反应为2H2e=H2，B、C、D项错误。答案 A【学以致用1】某兴趣小组设计如下微型实验装置。实验时，先断开K2，闭合K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开K1，闭合K2，发现电流表A指针偏转。下列有关描述正确的是()A断开 K2，闭合 K1 时，总反应的离子方程式为：2H2Cl=电解 Cl2H2B断开 K2，闭合
10、 K1 时，石墨电极附近溶液变红C断开 K1，闭合 K2 时，铜电极上的电极反应为：Cl22e=2ClD断开 K1，闭合 K2 时，石墨电极作正极解析 断开 K2，闭合 K1 时，为电解池，两极均有气泡产生，说明 Cu 极不是阳极，所以阳极(石墨)反应为：2Cl2e=Cl2，阴极(Cu)反应为：2H2O2e=H22OH(Cu极附近溶液变红，B 项错误)，总电解反应为 2Cl2H2O=电解H22OHCl2(A 项错误)。断开 K1，闭合 K2 时，为原电池，有 Cl2 的石墨为正极(D 项正确)，反应为：Cl22e=2Cl(C 项错误)；有 H2的 Cu 极为负极，反应为：H22e2OH=2H2
11、O(C 项错误)。答案 D【合作交流】3电解池工作时，溶液中的阴、阳离子分别向什么电极移动？提示 阴离子移向阳极，阳离子移向阴极。4电解硫酸钠溶液时，在阴、阳两极上放电的离子分别是什么？提示 阴极：H，阳极：OH。探究二、电解时两电极产物的判断与电极反应式的书写【点拨提升】1阳极产物的判断(1)活性金属电极(金属活动性顺序表中在Ag之前)，电极金属失电子，生成对应的金属阳离子，阴离子不放电。(2)惰性电极(Au、Pt、石墨)，溶液中的阴离子失电子，生成对应的非金属单质或高价化合物。阴离子放电顺序：S2IBrClOH高价态含氧酸根F。2阴极产物的判断与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断
12、，溶液中的阳离子得电子生成对应的单质或低价化合物阳离子的放电顺序：AgHg2Fe3Cu2HPb2Sn2Ni2Fe2Zn2Mn2较活泼金属阳离子(注意Fe3的顺序)。3电极反应式与电解反应式的书写(以石墨电极电解CuCl2溶液为例)(1)电极反应式的书写确定阴、阳极。与电源正极相连的为阳极、与电源负极相连的是阴极。分别写出两极上出现的离子。阴极：Cu2、H，阳极：Cl、OH。判断阴、阳极放电顺序。阴极：Cu2H，阳极：ClOH。写电极反应式。列物质标得失选离子、配电荷配原子个数阴极：Cu22e=Cu，阳极：2Cl2e=Cl2(2)电解反应方程式的书写通过最小公倍数法使两个电极反应式的电子数相等。
13、把两个电极反应式相加，消去相同项，并注明条件“通电”。电解 CuCl2 溶液总反应方程式为 CuCl2=电解 CuCl2【典题例证2】下图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加石蕊溶液。下列实验现象正确的是()A逸出气体的体积：a电极的小于b电极的B一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体Ca电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色Da电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色解析 Na2SO4=2NaSO，H2O电离出H和OH，SO和OH移向b电极，Na和H移向a电极，在b电极上：4OH4e=2H2OO2，在a电极上：2H2e=H2，所以产生的气体体积a电极的大于b电极的；两种气体均为无色无味的气体；由于a电极上H放电，所以a电极附近的c(OH)c(H)，滴加石蕊试液a电极附近变蓝色，同理，b电极附近变红色。答案 D【学以致用2】用电解法提取氯化铜废液中的铜，方案正确的是()A.用铜片连接电源的正极，另一电极用铂片 B.用碳棒连接电源的正极，另一电极用铜片 C.用氢氧化钠溶液吸收阴极产物 D.用带火星的木条检验阳极产物 解析 由精炼铜原理知提取铜应该用纯铜做阴极，A错误，B正确；若阳极为惰性电极，则阳极氯离子失电子生成Cl2，应该用氢氧化钠溶液吸收，C、D错误。答案 B