电能转化为化学能.

第1页苏教版•高中化学•必修2第3课时电能转化为化学能第2页苏教版•高中化学•必修2课标定位：①能根据原电池、电解池的构成条件识别原电池、电解池；正确书写电极反应式。②掌握电解原理在电解饱和食盐水、电解氧化铝、电镀和铜的电解精练中的应用。③认识电解反应原理。第3页苏教版•高中化学•必修2第4页苏教版•高中化学•必修2填一填·知识清单———————————————一、电能转化为化学能1．电解反应实例被电解物质电解产物化学方程式H2ONaCl和H2ONaOH、________第5页苏教版•高中化学•必修22.电解池(1)概念：将________转化为________的装置。(2)构成条件：①有一个______________。②与电源相连的两个电极。③两极材料均插入________或熔融状态的电解质中，并形成闭合回路。第6页苏教版•高中化学•必修2(3)电解CuCl2溶液。①阴极现象：。反应：。②阳极现象：。反应：，。③电解总方程式：____________________________，氧化剂为____________，还原剂为________。④能量转化形式：________转化为________。第7页苏教版•高中化学•必修2(4)电极。第8页苏教版•高中化学•必修2二、电解的应用1．电镀(1)概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的方法。(2)构成：阳极：阴极：电镀液：离子的电解质溶液2．制备Na、Mg、Al等活泼金属和F2等活泼非金属电解熔融氧化铝冶炼铝的反应为：2Al2O3(熔融)=====通电4Al＋3O2↑。第9页苏教版•高中化学•必修23．铜的电解精炼(1)阳极反应：______________________(2)阴极反应：____________________(3)特点：比铜活泼的金属__________________________；比铜活泼性差的金属形成________；电解液的浓度________。第10页苏教版•高中化学•必修2自我校对一、1.H2和O22H2O=====通电2H2O↑＋O2↑Cl2、H22NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑2.(1)电能化学能(2)外加直流电源电解质溶液(3)有红色物质析出Cu2＋＋2e－===Cu产生能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体2Cl－－2e－===Cl2↑Cl2＋2KI===I2＋2KClCuCl2=====通电Cu＋Cl2↑CuCl2CuCl2电能化学能(4)正负氧化还原阴阳二、1.(2)镀层金属待镀金属含镀层金属3.(1)Cu－2e－===Cu2＋，Zn－2e－===Zn2＋(2)Cu2＋＋2e－===Cu(3)以阳离子形式存在于溶液中阳极泥减小第11页苏教版•高中化学•必修2做一做·自我测评———————————————1．下列关于原电池和电解池的叙述中，正确的是()A．原电池中失去电子的电极为正极B．在原电池的负极、电解池的阳极上都发生氧化反应C．原电池的两极一定是由活性不同的两种金属组成D．电解时在电解池的阳极上一定有阴离子放电解析：精炼铜时，阳极本身失去电子。答案：B第12页苏教版•高中化学•必修22．用石墨作电极，通直流电电解CuCl2溶液，电解一段时间后，下列说法中错误的是()A．在阳极上可产生有刺激性气味的气体B．溶液中的Cu2＋向阴极移动C．理论上若有1molCu析出，就有1molCl2产生D．阳极发生还原反应解析：电解池的阳极发生氧化反应。答案：D第13页苏教版•高中化学•必修2第14页苏教版•高中化学•必修2核心解读———————————————————一、原电池和电解池的比较装置原电池电解池能量转化化学能→电能电能→化学能反应特征自发反应非自发反应原理使氧化还原反应中电子的转移做定向移动，从而形成电流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形成条件①两种活动性大小不同的金属(或一种是能导电的非金属或化合物)相连②电解质溶液③形成闭合回路①直流电源②电极(惰性或非惰性)③电解质(水溶液或熔融态)④形成闭合回路第15页苏教版•高中化学•必修2装置原电池电解池电极名称正极：流入电子，发生还原反应负极：流出电子，发生氧化反应阳极：连电源正极，发生氧化反应阴极：连电源负极，发生还原反应电子流向负极流向正极阳极→电源正极阴极←电源负极电流方向正极流向负极应用①防止金属的电化学腐蚀②化学电源①电解食盐水(氯碱工业)②电镀(镀铜)③电冶炼(冶炼Na、Mg、Al)④精炼(铜)第16页苏教版•高中化学•必修2特别提醒：(1)通常可根据有无外加直流电源对原电池和电解池作出判断，电解池有外加电源。(2)二次电池(如铅蓄电池)在放电时为原电池，在充电时为电解池。(3)若多个电池串联且无外加电源，则其中有1个装置为原电池，其余为电解池。第17页苏教版•高中化学•必修2二、电解规律1．电解质分解型无氧酸(除HF外，如HCl)、不活泼金属的无氧酸盐(除氟化物外，如CuCl2)溶液的电解，水不参加反应。阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：Cu2＋＋2e－===Cu总反应：CuCl2=====通电Cu＋Cl2↑因溶质量减小，溶液浓度减小第18页苏教版•高中化学•必修22．电解水型强碱(如NaOH)、活泼金属的含氧酸盐(如K2SO4)、含氧酸(如H2SO4)等溶液的电解，只有水参加反应。阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑阴极：4H＋＋4e－===2H2↑总反应：2H2O=====通电2H2↑＋O2↑因水减少，溶液浓度增大第19页苏教版•高中化学•必修23．放氢生碱型电解活泼金属的无氧酸盐(除氟化物外，如NaCl)时，电解质电离出的阴离子和水电离出的H＋放电，溶质和水都参加反应。阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑阴极：2H＋＋2e－===H2↑总反应：2NaCl＋2H2O=====通电2NaOH＋H2↑＋Cl2↑溶液中c(H＋)减小，pH增大第20页苏教版•高中化学•必修24．放氧生酸型电解不活泼金属的含氧酸盐(如CuSO4)时，电解质电离出的阳离子和水电离出的OH－放电，溶质和水都参加反应。阳极；4OH－－4e－===2H2O＋O2↑阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu总反应：2CuSO4＋2H2O=====通电2H2SO4＋2Cu＋O2↑溶液中c(OH－)减小，pH减小第21页苏教版•高中化学•必修2特别提醒：电极产物的判断(1)阳极产物的判断：①如果是活性电极，则电极材料失电子，电极溶解。②如果是惰性电极(Pt、Au、石墨)，则溶液中的阴离子失电子，放电顺序S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞SO42－＞NO3－＞F－。(2)阴极产物的判断：直接根据阳离子放电顺序判断，阳离子放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Al3＋＞Mg2＋＞Na＋＞Ca2＋＞K＋。第22页苏教版•高中化学•必修2题型研析———————————————————知识点一理解可充电电池的原理【例1】(江苏高考题)锂离子电池已经成为新一代实用化的蓄电池，该电池具有能量密度大、电压高的特性。锂离子电池放电时的电极反应式为负极：C6Li－xe－===C6Li1－x＋xLi＋(C6Li表示锂原子嵌入石墨形成的复合材料)正极：Li1－xMO2＋xLi＋＋xe－===LiMO2(LiMO2表示含锂的过渡金属氧化物)下列有关说法正确的是()第23页苏教版•高中化学•必修2A．锂离子电池充电时电池反应为C6Li＋Li1－xMO2===LiMO2＋C6Li1－xB．电池反应中，锂、锌、银、铅各失去1mol电子，金属锂所消耗的质量最小C．锂离子电池放电时电池内部Li＋向负极移动D．锂离子电池充电时阴极反应为C6Li1－x＋xLi＋＋xe－===C6Li第24页苏教版•高中化学•必修2解析：把题目所给的放电时的正、负极电极反应相加，得电池总反应为C6Li＋Li1－xMO2===LiMO2＋C6Li1－x，充电反应为放电反应的逆反应，A不正确；锂、锌、银、铅等金属各失去1mol电子时所对应消耗的质量分别为7g、32.5g、108g、103.5g，B正确；由电池电极反应式知，负极不断产生Li＋，正极不断消耗Li＋，在电池放电时，电池内部的Li＋向电源正极移动，C不正确；在锂电池充电时阴极发生还原反应生成锂的单质，电池充电时阴极反应是放电时负极反应的逆反应，D正确。答案：BD点拨：电池充电时，电池负极与外加电源负极相连，作电解池的阴极，电池正极与外加电源正极相连，作电解池的阳极。第25页苏教版•高中化学•必修2知识点二理解离子交换膜电解槽的原理【例2】铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：(1)工业冶炼铝的化学方程式是________________。(2)铝与氢氧化钾溶液反应的离子方程式是________________。(3)工业品氢氧化钾溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如下图所示。第26页苏教版•高中化学•必修2①该电解槽的阳极反应式：____________________________________________________。②通电开始后，阴极附近溶液pH会增大，请简述原因：______。③除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口__(填“A”或“B”)导出。解析：离子交换膜法电解提纯KOH时，阳极发生的反应为：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，阴极发生的反应为：4H＋＋4e－===2H2↑(留下水电离出的OH－，pH增大)。电解过程中阳极附近的K＋通过阳离子交换膜向阴极移动，含氧酸根离子不能通过离子交换膜。一段时间后，阴极附近K＋、OH－浓度变大，从B口(阴极区)导出，得到溶液，蒸发结晶后可得较纯净的KOH。第27页苏教版•高中化学•必修2点拨：离子交换膜电解槽的导电原理是：①在外电路导线内通过自由电子的定向移动导电；②在两极上分别发生氧化(失e－)、还原(得e－)反应导电；③在电解质溶液中通过阳离子(阳离子交换膜)定向移动导电。答案：(1)2Al2O3=====通电4Al＋3O2↑(2)2Al＋2OH－＋2H2O===2AlO2－＋3H2↑(3)①4OH－－4e－===2H2O＋O2↑②H＋放电，促进水的电离，OH－浓度增大③B第28页苏教版•高中化学•必修2知识点三运用电解原理测定NA【例3】右图是可用于测量阿伏加德罗常数的装置示意图，其中A、B是两块纯铜片，插在CuSO4稀溶液中，铜片与引出导线相连，引出端分别为X、Y。(1)当以I＝0.21A的电流电解60min后，测得铜片A的质量增加了0.25g，则装置中的X端与直流电的__________极相连，它是电解池的__________极。(2)电解后铜片B的质量__________。(填“增加”、“减少”或“不变”)(3)列式计算实验测得的NA。(电子电量为1.60×10－19C)第29页苏教版•高中化学•必修2解析：溶液里存在Cu2＋、H＋、SO42－、OH－，通电后，Cu2＋、H＋向阴极移动；SO42－、OH－向阳极移动。电解池的阴极与电源负极相连。由“铜片A的质量增加”可推知A的电板反应为：Cu2＋＋2e－===Cu；A为阴极，X为负极。在电解过程中，阳极发生氧化反应，失电子能力为：CuOH－SO42－，所以Cu优先失去电子，Cu－2e－===Cu2＋。生成1molCu，要2mol电子，依题意有：0．21A×60×60s＝0.25g64g·mol－1×2NA×1.60×10－19C，解得：NA＝6.05×1023mol－1。第30页苏教版•高中化学•必修2答案：(1)负阴(2)减少(3)NA＝6.05×1023mol－1点拨：本题运用逆向思维方法，从A极增重入手，推知电解池的阴、阳极，进而推知电源的正、负极。理解电解原理是解这