2019-2020年高中化学第一章化学反应与能量转化第二节电能转化为化学能-电解第1课时学案鲁科版.doc
《2019-2020年高中化学第一章化学反应与能量转化第二节电能转化为化学能-电解第1课时学案鲁科版.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《2019-2020年高中化学第一章化学反应与能量转化第二节电能转化为化学能-电解第1课时学案鲁科版.doc（16页珍藏版）》请在装配图网上搜索。
2019-2020年高中化学第一章化学反应与能量转化第二节电能转化为化学能-电解第1课时学案鲁科版 [课标要求] 1．了解电解池的构成。 2．了解电解池的电极名称，会写电极反应方程式。 3．掌握电解池工作时，溶液中阴阳离子的放电顺序。 1．电解池组成“三条件” (1)外接电源以及与电源相连的两个电极； (2)电解质溶液； (3)闭合回路。 2．电解池阴、阳极“四特点” 阳极—外接直流电源正极—流出电子—发生氧化反应—阴离子移向； 阴极—外接直流电源负极—流入电子—发生还原反应—阳离子移向。 3．离子放电“两顺序”(惰性电极) 阳极：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－； 阴极：Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Sn2＋>Zn2＋>H＋水>Al3＋。 1．电解熔融NaCl (1)实验现象：通电后，在石墨片周围有气泡产生，在铁片上生成银白色金属。 (2)实验分析：①熔融氯化钠中存在的微粒Na＋、Cl－。 ②通电后离子的运动方向：阳离子Na＋(填离子符号)移向铁电极，阴离子Cl－(填离子符号)移向石墨电极。 ③电极上发生的变化：铁电极：2Na＋＋2e－===2Na， 石墨电极：2Cl－－2e－===Cl2↑。 (3)实验结论：熔融的氯化钠在电流作用下发生了化学变化，分解生成了钠和氯气。 2．电解 让直流电通过电解质溶液或熔融电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 3．电解池 (1)概念：将电能转化为化学能的装置。 (2)构成条件 ①直流电源以及与电源相连的两电极； ②电解质溶液或熔融状态的电解质； ③形成闭合回路。 (3)电极及电极反应 ①阳极：发生氧化反应的电极； 阴极：发生还原反应的电极。 ②电极反应：在电极上进行的半反应，它可以表示电极上物质的变化情况和电子的转移情况。 4．电解池工作原理 (1)电极反应类型 阳极→氧化反应；阴极→还原反应。 (2)电子流向：电源负极→阴极；阳极→电源正极。 (3)电流方向：电源正极→阳极；阴极→电源负极。 (4)离子流向：阳离子→阴极；阴离子→阳极。 用石墨作电极电解CuCl2溶液。 (1)通电前溶液中存在哪些离子？这些离子怎样运动？ 提示：由CuCl2电离出的Cu2＋、Cl－、H2O电离出的少量H＋、OH－，这些离子作自由移动。 (2)通电后离子怎样移动？ 提示：Cu2＋、H＋向阴极移动，Cl－、OH－向阳极移动。 (3)在两极各是什么离子发生反应？产物分别是什么？ 提示：Cu2＋、H＋应在阴极发生还原反应，由于氧化性Cu2＋>H＋，则Cu2＋首先被还原生成铜：Cu2＋＋2e－===Cu；Cl－、OH－应在阳极发生氧化反应，由于还原性Cl－>OH－，Cl－首先被氧化生成氯气：2Cl－－2e－===Cl2↑，即阴极产物是铜，阳极产物是氯气。 1．电解池电极的判断 2．电解池的工作原理 接通外界电源后，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子的定向运动形成内电路，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极，如图所示。 3．电解产物的判断方法 (1)阳极产物的判断：首先看电极材料。 ①若为活性电极(除Au、Pt石墨以外的金属材料)，则电极材料失电子，电极溶解生成相应的金属阳离子。 ②若为惰性电极(Au、Pt、石墨)，则依据溶液中阴离子的失电子能力加以判断。 离子放电(失电子)顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>SO(等含氧酸根离子)。 (2)阴极产物的判断 直接根据阳离子放电(得电子)顺序判断，生成相应的金属单质(或氢气)Ag＋>Hg2＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Sn2＋>Zn2＋>Al3＋>Mg2＋>Na＋>Ca2＋>K＋。 [特别提醒] ①当溶液中的Zn2＋的浓度远大于水溶液中H＋浓度时，得电子能力为 Zn2＋>H＋。 ②K＋、Na＋、Ca2＋、Mg2＋、Al3＋只在熔融状态下放电，在水溶液中不放电。 1.如图是电解熔融NaCl制备金属钠的装置示意图，下列有关判断正确的是( ) A．通过该装置可以将化学能转变为电能 B．石墨电极为正极 C．Na＋在铁极上得到电子被还原为钠原子 D．铁电极为阳极 解析：选C 该装置为电解装置，电能转化为化学能，石墨电极作阳极，铁电极为阴极。 2.如图所示是电解CuCl2溶液的装置，其中c、d为石墨电极。则下列有关判断正确的是( ) A．a为负极、b为正极 B．a为阳极、b为阴极 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：选C 电流从电源的正极流出，因此a为电源正极，b为负极，则c为阳极，d为阴极；电解CuCl2溶液电极反应为阳极(c电极)2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极(d电极)Cu2＋＋ 2e－===Cu，故C项正确。 1．电解方程式的书写步骤 以用石墨作电极电解CuSO4溶液为例。 第一步：明确溶液中存在的离子。阳离子：Cu2＋、H＋；阴离子：OH－、SO。 第二步：判断阴阳两极附近离子种类及离子放电顺序。阴极：Cu2＋>H＋；阳极：OH－>SO。 第三步：写出电极反应式和总的电解方程式。 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu； 阳极：2H2O－4e－===O2↑＋4H＋。 根据得失电子数相等，两极反应式相加得总方程式：2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4。 2．电解规律 类型 电解质类别 电极反应 电解质 复原 电解 水型 含氧酸， 如H2SO4 阴极：4H＋＋4e－===2H2↑ 阳极：4OH－－4e－=== 2H2O＋O2↑ 电解化学方程式： 2H2O2H2↑＋O2↑ 加水 可溶性强碱， 如NaOH 活泼金属 含氧酸盐， 如KNO3 电解 电解 质自 身型 无氧酸， 如HCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 电解化学方程式： 2HClH2↑＋Cl2↑ 加溶质 (如HCl) 不活泼金属 无氧酸盐， 如CuCl2 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 电解化学方程式： CuCl2Cu＋Cl2↑ 加溶质 (如CuCl2) 放H2 生碱 型 活泼金属 无氧酸盐， 如NaCl 阴极：2H＋＋2e－===H2↑ 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 电解离子方程式： 2Cl－＋2H2O Cl2↑＋H2↑＋2OH－ 加HCl 放O2 生酸 型 不活泼金属 含氧酸盐， 如CuSO4 阴极：2Cu2＋＋4e－===2Cu 阳极：4OH－－4e－=== 2H2O＋O2↑ 电解离子方程式： 2Cu2＋＋2H2O 2Cu＋O2↑＋4H＋ 加CuO 1．用铂做电极电解下列物质的水溶液，电解方程式正确的是( ) A．CuSO4溶液：2H2O2H2↑＋O2↑ B．稀硫酸：2H2O2H2↑＋O2↑ C．CuCl2溶液：2CuCl2＋2H2O2Cu＋O2↑＋4HCl D．NaCl溶液：2NaCl2Na＋Cl2↑ 解析：选B 当电解池的电极是惰性电极时，阳极不溶解。A项，正确的电解方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4；B项，实质是电解水，电解方程式正确；C项，正确的电解方程式为CuCl2Cu＋Cl2↑；D项，电解的是NaCl溶液，而不是熔融NaCl，正确的电解方程式为2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH。 2．用惰性电极电解下列溶液，一段时间后，再加入一定量的另一种物质(括号内物质)，电解液基本不变的是( ) A．CuCl2(CuSO4) B．NaOH(NaOH) C．NaCl(HCl) D．CuSO4[Cu(OH)2] 解析：选C C中电解NaCl溶液时NaOH仍留在原溶液中，H2、Cl2逸出，则损失了H、Cl两种元素，且物质的量之比是1∶1，故加入HCl是正确的；A中电解CuCl2溶液时，损失了Cu和Cl两种元素，加入CuSO4不能弥补Cl－，而多了SO；B中电解NaOH溶液时，损失了H、O两种元素，若加入NaOH则增加了Na；D中电解CuSO4溶液时，损失了Cu、O两种元素，若加入Cu(OH)2则增加了H2O。 3．写出用惰性电极电解下列溶液的电极反应式和总反应方程式： (1)电解NaCl溶液： 阳极：______________________________________________________________； 阴极：_______________________________________________________________。 总反应式：_____________________________________________________________。 (2)电解CuSO4溶液： 阳极：_______________________________________________________________； 阴极：_________________________________________________________________。 总反应式：______________________________________________________________。 答案：(1)2Cl－－2e－===Cl2↑ 2H＋＋2e－===H2↑ 2NaCl＋2H2OH2↑＋Cl2↑＋2NaOH (2)4OH－－4e－===O2↑＋2H2O 2Cu2＋＋4e－===2Cu 2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4 [三级训练节节过关] 1．下列是电解不同物质的电极反应，其中错误的是( ) A．电解饱和食盐水 阴极：Na＋＋e－===Na B．电解Na2SO4溶液 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．电解熔融NaCl 阴极：Na＋＋e－===Na D．电解NaOH溶液 阳极：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ 解析：选A A项中电解饱和食盐水时，阴极应是H2O电离出的H＋得电子放出H2。 2．用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是( ) ①CuSO4 ②AgNO3 ③BaCl2 ④H2SO4 A．①② B．②③ C．③④ D．①④ 解析：选A 阴极质量增加，应是金属阳离子在阴极放电；电解液pH下降，应是OH－在阳极放电。 3．用惰性电极电解物质的量浓度相同、体积比为1∶3的CuSO4和NaCl的混合溶液，可能发生的反应有( ) ①2Cu2＋＋2H2O2Cu＋4H＋＋O2↑ ②Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑ ③2Cl－＋2H2O2OH－＋H2↑＋Cl2↑ ④2H2O2H2↑＋O2↑ A．①②③ B．①②④ C．②③④ D．②④ 解析：选C 阴极阳离子的放电先后顺序为Cu2＋、H＋，阳极阴离子放电的先后顺序为Cl－、OH－，通电时首先发生的反应为Cu2＋＋2Cl－Cu＋Cl2↑，Cu2＋全部还原后，Cl－还有剩余，此时阴极放电的离子是H2O电离产生的H＋，因此反应为：2Cl－＋2H2O 2OH－＋H2↑＋Cl2↑，当Cl－全部氧化后，溶液中的溶质为Na2SO4、NaOH，继续通电实质是电解水：2H2O2H2↑＋O2↑，故正确选项为C。 4．用惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液，下列说法中不正确的是( ) A．阴极发生的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu B．阳极发生的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑ C．若有6.4 g金属Cu析出，放出的O2为0.05 mol D．恰好电解完时，加入一定量的Cu(NO3)2溶液可恢复到原来的浓度 解析：选D 惰性电极电解足量的Cu(NO3)2溶液，阴极的电极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，阳极的电极反应为4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，若有6.4 g金属Cu(即0.1 mol)析出，转移电子0.2 mol，放出的O2为0.2 mol4＝0.05 mol，恰好电解完时，应加入一定量的CuO溶液可恢复到原来的浓度，A、B、C正确，D错误。 5．从NO、SO、H＋、Cu2＋、Ba2＋、Ag＋、Cl－等离子中选出适当的离子组成电解质，采用惰性电极对其溶液进行电解。 (1)两极分别放出H2和O2时，电解质的化学式可能是 _________________________________________________(至少答一种，下同)； (2)若阴极析出金属、阳极放出O2时，电解质的化学式可能是_____________________________________________________________； (3)两极分别放出气体，且体积比为1∶1，电解质的化学式可能是________________________________________________________________________。 解析：(1)该题找两极分别放出H2和O2的电解质，其阳离子是H＋或比H＋放电能力弱的Ba2＋；阴离子是OH－或比OH－放电能力弱的SO、NO，则分别由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质符合题意。(2)阴极上的阳离子应是比H＋放电能力强的Cu2＋、Ag＋，阳极上阴离子应是放电能力弱于OH－的NO、SO，由阳离子和阴离子组成的可溶性电解质，即符合题意。(3)阴极放出的是H2，阳极是Cl－放电生成Cl2。 答案：(1)H2SO4、HNO3、Ba(NO3)2 (2)Cu(NO3)2、CuSO4、AgNO3 (3)HCl、BaCl2 1．下列装置中属于电解池的是( ) 解析：选C A项装置是原电池；B项装置既不能构成原电池(两电极相同)也不能构成电解池(无直流电源)；C项装置是电解池；D项装置不能形成闭合回路，故不能构成原电池。 2．电解池中，阳极一定( ) A．发生氧化反应 B．与电源正极相连 C．是铂电极 D．得电子 解析：选B 阳极材料若为活泼金属则直接发生氧化反应；若为惰性电极，则最易失电子的阴离子发生氧化反应。 3．电解CuCl2和NaCl的混合溶液，阴极和阳极上首先析出的物质分别是( ) A．Cu和Cl2 B．H2和Cl2 C．H2和O2 D．Cu和O2 解析：选A 在CuCl2和NaCl溶液中，Cu2＋、Na＋、H＋向阴极移动，因Cu2＋氧化性最强，则阴极反应为Cu2＋＋2e－===Cu，而Cl－、OH－向阳极移动，因Cl－的还原性比OH－强，所以阳极反应为2Cl－－2e－===Cl2↑，故电解时阴极、阳极首先析出的物质分别为Cu和Cl2。 4．某同学欲完成2HCl＋2Ag===2AgCl＋H2↑反应，设计了下列四个实验，你认为可行的是( ) 解析：选C 银在金属活动性顺序中位于氢之后，因此Ag不能直接与盐酸反应，可利用电解的方式使反应得以进行。根据元素化合价的变化，Ag须失电子成为Ag＋，因此Ag为阳极。 5．用石墨电极电解某酸溶液时，在相同条件下，阴、阳两极收集到的气体的体积之比是2∶1，则下列结论正确的是( ) A．阴极上一定产生H2，阳极上一定产生O2 B．该酸可能是盐酸 C．电解后溶液的酸性减弱 D．阳极的电极反应式为2H＋＋2e－===H2↑ 解析：选A 电解酸溶液时，H＋在阴极上放电产生H2，又因阴、阳两极收集到的气体的体积之比是2∶1，可知阳极上一定产生O2，故该酸为含氧酸，电解该酸溶液的实质是电解水，则电解后溶液的酸性增强。 6.如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附近分别滴加一滴石蕊溶液。下列实验现象中正确的是( ) A．逸出气体的体积(标准状况下)，a电极的小于b电极的 B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出有刺激性气味气体 C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色 D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色 解析：选D 由图可知a为阴极，b为阳极，由于电极为石墨，且在溶液中存在的微粒为Na＋、SO、H＋和OH－，故电极反应为阳极4OH－－4e－===O2↑＋2H2O；阴极4H＋＋4e－===2H2↑，两极均产生无色、无味气体，且阳极气体比阴极气体少；由于阳极附近OH－减少，故溶液呈酸性，由于阴极附近H＋减少，故溶液呈碱性，故滴入石蕊溶液，阳极附近显红色，阴极附近显蓝色。 7．下列各组中，每种电解质溶液电解时只生成氢气和氧气的是( ) A．HCl、CuCl2、Ba(OH)2 B．NaOH、CuSO4、H2SO4 C．NaOH、H2SO4、Ba(OH)2 D．NaBr、H2SO4、Ba(OH)2 解析：选C 电解时只生成氢气和氧气，则电解质所含的阳离子在H＋之后放电，阴离子应该在OH－之后放电。电解HCl溶液的方程式为2HClCl2↑＋H2↑，A项错误；电解CuSO4溶液的方程式为2CuSO4＋2H2O2Cu＋2H2SO4＋O2↑，B项错误；电解NaBr溶液的方程式为2NaBr＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Br2，D项错误。 8．以石墨为电极，电解KI溶液(其中含有少量酚酞和淀粉)。下列说法错误的是( ) A．阴极附近溶液呈红色 B．阴极逸出气体 C．阳极附近溶液呈蓝色 D．溶液的pH变小 解析：选D 以石墨为电极，电解KI溶液时，阴离子在阳极的放电能力I－>OH－，阳离子在阴极的放电能力H＋>K＋，所以该电解反应为2KI＋2H2OI2＋H2↑＋2KOH。由于在溶液中含有少量酚酞和淀粉，所以在阳极附近碘单质遇淀粉，溶液变为蓝色；在阴极由于产生氢气，溶液显碱性，遇酚酞，溶液变为红色。因为产生了碱，溶液碱性增强，所以溶液的pH变大。 9．如下图装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液呈红色。 (1)电源的负极是________，B中的阳极是________。 (2)电极质量增加的是________，A溶液的pH______________________________(填“增大”“减小”或“不变”)。 (3)B装置用U形管的原因是______________________________________________。 解析：题给装置是电解装置，根据现象推断，a、b为惰性电极，a附近溶液显红色，即a附近溶液呈碱性。则a极析出H2，发生还原反应，是阴极。故电源X是负极，Y是正极。在A装置中，铂极是阴极，铜极是阳极。阳极活性电极本身放电，阴极是Cu2＋放电，即阳极：Cu－2e－===Cu2＋(氧化反应)，阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应)，故A装置是典型的电镀装置，pH无变化，各离子浓度也无变化。B用U形管是为了让H2和Cl2分开，防止爆炸。电解方程式：2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。 答案：(1)X b (2)Pt 不变 (3)防止H2、Cl2混合后发生爆炸 10．用惰性电极电解下列电解质溶液：①硫酸；②盐酸；③NaOH溶液；④Na2SO4溶液；⑤CuCl2溶液；⑥NaCl溶液；⑦CuSO4溶液。 请依据所学知识回答下列问题(填序号)： (1)阴极反应与①相同的有________，与⑤相同的有________。 (2)阳极反应与①相同的有________，与②相同的有________。 (3)写出电解下列溶液的化学方程式： ③_____________________________________________________________________； ⑥_____________________________________________________________________； ⑦_____________________________________________________________________。 (4)只有水被电解的是________，只有电解质本身被电解的是________，电解质和水都被电解的是________。 (5)电解后溶液的pH显著增大的是________，减小的是________。 (6)欲使溶液⑥电解后复原需______________，欲使电解后的⑦复原需加入________。 答案：(1)②③④⑥ ⑦ (2)③④⑦ ⑤⑥ (3)2H2O2H2↑＋O2↑ 2NaCl＋2H2O2NaOH＋H2↑＋Cl2↑ 2CuSO4＋2H2O2H2SO4＋2Cu＋O2↑ (4)①③④ ②⑤ ⑥⑦ (5)②③⑥ ①⑦ (6)通入HCl气体 CuO 1．同温、同压下，用惰性电极在U形管中电解下列物质的水溶液，消耗相同的电量，生成气体体积最大的是( ) A．饱和食盐水 B．CuCl2溶液 C．CuSO4溶液 D．NaOH溶液 解析：选A 电解饱和食盐水，两极分别产生氢气和氯气，假设转移2 mol电子，生成氢气和氯气各1 mol，共2 mol；而电解CuCl2溶液产生的气体只有氯气，转移2 mol电子，生成氯气1 mol；电解CuSO4溶液，产生的气体只有氧气，转移2 mol电子，生成氧气0.5 mol；电解NaOH溶液，两极分别产生氢气和氧气，转移2 mol电子，生成氢气1 mol、氧气0.5 mol，共1.5 mol。 2．下列有关水的电解实验的说法中不正确的是( ) A．为提高水的电解速率，可以在水中加入少量的氯化钠 B．若在水中加入少量的硫酸钠，电解结束后溶液的pH将会保持不变 C．电解过程中，阴极区附近溶液的pH会增大 D．当电解产生氧气1.12 L(标准状况)时，转移电子的物质的量为0.2 mol 解析：选A 氯化钠是电解质，加入少量的氯化钠后，电解速率加快，但是电解时氯离子要失电子，阳极得到氯气；加入少量的硫酸钠，实为电解水，硫酸钠浓度增大，但溶液的pH将会保持不变；电解过程中，阴极区氢离子得电子，氢氧根离子浓度增大，溶液的pH增大；产生1 mol氧气转移4 mol e－，故产生氧气1.12 L(标准状况)时，转移电子的物质的量为0.2 mol。 3.某同学按右图所示的装置进行电解实验。下列说法错误的是( ) A．电解初期，石墨电极上有H2产生 B．整个电解过程中，H＋的浓度不断增大 C．电解一定时间后，石墨电极上有铜析出 D．电解初期，总反应方程式为Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑ 解析：选B 电解初期，阳极发生的电极反应为Cu－2e－===Cu2＋；阴极发生的电极反应为2H＋＋2e－===H2↑。电解一段时间后，成为电镀铜，溶液中离子浓度及pH等不再变化。 4．按图甲所示装置进行实验，若乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量，则下列叙述正确的是( ) A．F表示反应生成Cu的物质的量 B．E表示反应消耗H2O的物质的量 C．E表示反应生成O2的物质的量 D．F表示反应生成H2SO4的物质的量 解析：选B 题图甲装置中发生的反应为2CuSO4＋2H2O2Cu＋O2↑＋2H2SO4，当转移4 mol电子时，消耗H2O 2 mol，生成的Cu、O2和H2SO4的物质的量分别为2 mol、1 mol、2 mol。 5．下图所示的电解池Ⅰ和Ⅱ中，a、b、c和d均为Pt电极。电解过程中，电极b和d上没有气体逸出，但质量均增大，且增重b
- 配套讲稿：
如PPT文件的首页显示word图标，表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制：
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片，仅作为作品整体效果示例展示，禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词：
- 2019 2020 年高 化学 第一章 化学反应 能量 转化 第二 节电 化学能 电解 课时 学案鲁科版
装配图网所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
链接地址：https://www.zhuangpeitu.com/p-2513436.html