苏教版高中化学必修2教案+习题23化学能与电能2.docx

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苏教版高中化学必修2教案+习题23化学能与电能2

课题

2.3电能转化为化学能

课型

新授课

编缟教师

授课教师

授课时间

授课班级

教学目标

知识与技能目标

1、通过电能转化为化学能的实例-----电解和电镀的教学活动，了解电极原理、电解和电镀的重要性。

2、了解日常所用的手机、数码相机等产品的充电、放电原理。

3、通过对实验现象的观察、分析和推理，培养学生的实验能力、观察能力、思维能力

能力与方法目标

1.运过实验探究方法，通过氯化铜溶液的电解学习电解原理。

2.播放电解原理的电脑课件，加深学生对抽象的理论的理解。

情感态度价值观目标

渗透由现象看本质、由个别到一般、由一般到特殊的辨证唯物主义观点。

教学重点

电解原理和以电解CuCl2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律

教学难点

理解电解原理以及铜的电解精练中非惰性电极时电解产物的判断

教学方法

实验探究法——通过实验，分析、讨论、思考、交流、归纳、小结

教学过程

【引入】在生产和生活中我们不但要利用化学反应，使化学能转化为电能，而且要利用化学反应使电能转化为化学能。

电能转化为化学能一般通过电解的方法来完成。

你能举出在我们已学过的化学课程里涉及利用电解反应来制取新物质的例子吗？

【师问】忆一忆：

在我们已学过的化学课程里，涉及利用电解反应来制取新物质的例子？

【投影】

实例

被电解物质

电解产物

化学方程式

电解水

电解食盐水

电解融熔氯化钠

电解融熔氯化钠

电解融熔氧化铝

【过渡】在电解过程中被电解的物质是怎样转化为生成物的呢？

我们可以通过下面的实验作简要的了解。

【投影】在U形管中加入饱和氯化铜溶液，用石墨棒作电极，接通电源，电解数分钟后，观察现象。

【投影】

实验内容

实验内容

所得结论

电解氯化铜

1、阴极上覆盖一层红色的固体

2、阴极上有气泡产生，用湿润的碘化钾淀粉试纸检验，试纸变蓝

1、阴极上有铜生成

2、阳极上有氯气生成

【师问】这个实验说明什么问题？

【生】CuCl2溶液在电流的作用下，生成了铜和氯气。

电流的作用是这种变化的根本原因。

【师讲】与原电池的两极有区别，这里的两个电极叫阴极，阳极。

电解池中与电源的正极相连的叫阳极，与电源的负极相连的电极叫阴极。

【板书】1.电极名称和电极反应

阳极：

与电源的正极相连的电极

阴极：

与电源的负极相连的电极

【投影】[交流与讨论]试分析氯化铜溶液电解发生的反应，写出电极反应式和电解总化学方程式。

【板书】阴极：

Cu2++2e=Cu还原反应

阳极：

2Cl—-2e—=Cl2↑氧化反应

电解的化学方程式为：

CuCl2电解Cu+Cl2↑

阴极产物阳极产物

【师讲】由上可知，电解反应是电解质溶液在电流的作用下，在电极上发生的氧化还原反应叫做电解。

【板书】一、电解

1.电解：

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

【师问】电解的能量转化形式是？

【生】电解是电能转化为化学能。

【板书】电解池：

把电能转化为化学能的装置。

【投影】

[交流与讨论]1、使用的电极是活性的还是惰性的？

2、通电前，氯化铜溶液中存在哪些阴、阳离子？

3、电子的流动方向如何？

外电路上的电流方向怎样？

4、根据阴阳两极的反应产物分析，接通直流电源后，阴、阳离子怎样运动？

5、在CuCl2溶液中，存在Cu2+、Cl—、H+、OH—，为什么H+和OH—没有得失电子？

【生】在阴极，由于Cu2+比H+易得电子，Cu2+得电子发生还原反应：

Cu2++2e=Cu

在阳极，由于Cl—比OH—易失电子，Cl—失电子生氧化反应：

2Cl—-2e—=Cl2↑

【师问】阴阳离子得失电子的顺序如何判断？

有无规律？

【投影】阳极：

应是失电子能力强的优先反应，

阴离子放电顺序为：

（活泼电极＞）S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根＞F-

阴极：

应是得电子能力强的优先反应，

阳离子放电顺序一般为：

Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+

说明：

离子放电顺序和离子本性、离子浓度、电极材料、电压等很多因素有关，这里只是一般顺序。

【过渡】电解质在溶液中电离产生自由移动的离子，直流电通过，阴阳离子定向移动，并发生氧化还原反应，电解质还能在什么条件下发生电离？

【生】在熔融状态下，也能发生电离产生自由移动的离子。

【师讲】可见，电解质在熔融状态下通电时也能发生电解。

工业上冶炼K、Ca、Na常常是电解它的熔融盐，冶炼铝是电解熔融的氧化铝。

【边讲边板书】3.电解原理：

电解质在水溶液或熔融状态下电离出自由移动的离子，通电时，自由离子作定向移动，阴离子向阳极移动，在阳极失去电子发生氧化反应，阳离子向阴极移动，在阴极得到电子发生还原反应。

【师问】电解池是电能转化为化学能的装置，请大家想一想，要组成一个电解池，至少应该需要什么条件？

【生】电源、电极、电解质溶液、用导线连接成闭合电路。

【板书】4.电解池的组成条件：

①与外加电源相连的两个电极（活泼性相同或不同）

②电解质溶液

③形成闭合电路

【师】前面我们学过了原电池，比较电解池与原电池

【投影】略（比较电解池与原电池）

二、电解原理的应用

1．电解熔融的氯化钠

2．电解氯化钠的水溶液

【投影】课堂练习：

1.写出用碳棒作电极电解熔融的NaCl的电极反应式和电解的化学方程式。

2.写出用碳棒作电极电解NaCl溶液的电极反应式和电解的化学方程式。

阳极:

2Cl--2e-=Cl2↑阴极:

2Na++2e-=2Na

电解熔融食盐的化学方程式为：

2NaCl电解Cl2↑+2Na

阳极:

2Cl--2e-=Cl2↑阴极:

2H++2e-=H2↑

电解食盐水反应的化学方程式为：

2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑

【生】阅读课本拓展视野

【师】粗铜是含有锌、银、金等杂质的铜板，将粗铜板作阳极，由于金属单质失电子的能力强于溶液中的氢氧根离子，所以，锌和铜失电子转化为阳离子进入溶液，金、银等杂质成为阳极泥而成降。

反应如下：

【板书】3.铜的电解精练

阳极:

Zn-2e=Zn2+Cu-2e=Cu2+

【师】此阳极为非惰性的金属,阳极材料本身参加氧化还原反应,

以纯铜作阴极,电解质溶液为硫酸铜溶液,电解时,溶液中的Cu2+优先得到电子成为单质覆盖在阴极上,

【板书】极阴:

Cu2++2e=Cu

【师】如此进行的电解反应,可得到纯度大于99.9%的精练铜.

【板书设计】

第三节电能转化为化学能

一、电解原理

1.电解：

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

2．电解池：

把电能转化为化学能的装置。

3.电极名称和电极反应

阳极：

与电源的正极相连的电极Cu2++2e=Cu还原反应

阴极：

与电源的负极相连的电极2Cl—-2e—=Cl2↑氧化反应

二、电解原理的应用

1．电解熔融的氯化钠

2．电解氯化钠的水溶液

3.铜的电解精练

阳极:

Zn-2e=Zn2+Cu-2e=Cu2+

极阴:

Cu2++2e=Cu

二次备课

教学后记

课后习题

　　　　　　　　　　　　　基础达标　

一、单项选择题

1．下列各种冶炼方法中，可制得相应的金属的是（　　）。

A．加热氧化铝B．加热碳酸钙C．电解熔融氯化钠D．氯化钠与铝粉高温共热

2．已知金属M中混有P，电解M时P以单质形式沉积于阳极下面的泥中。

M、N组成原电池，M为正极，则M、N、P三者金属活动性顺序为（　　）。

A．P>M>NB．N>P>MC．P>M>ND．N>M>P

3．关于原电池和电解池的叙述正确的是（　　）。

A．原电池失去电子的一极称为阴极

B．电解池的阳极、原电池的负极都发生氧化反应

C．原电池的两极，一定要由活动性不同的两种金属组成

D．电解时电解池的阳极一定是阴离子放电

4．滴有酚酞和氯化钠试液的湿润滤纸分别做甲、乙两个实验，如图2－3－5所示，能发现附近变成红色的电极是（　　）。

图2－3－5

A．a和cB．a和dC．b和cD．b和d

5．下列关于电解NaCl水溶液的叙述中正确的是（　　）。

A．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠

B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕黄色

C．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞试液，溶液呈无色

D．电解一段时间后，将全部电解液转移到烧杯中，充分搅拌后溶液呈中性

6．利用电解法可将含有Fe、Zn、Ag、Au等杂质的粗铜提纯，下列叙述正确的是（　　）。

A．电解时以精铜作阳极B．电解时阴极发生还原反应

C．粗铜连接电源负极，其电极反应式是Cu－2e－===Cu2＋

D．电解一段时间后，电解质溶液浓度保持不变

7．以石墨棒作电极，电解氯化铜溶液，若电解转移的电子数为3.01×1023时，则此时在阴极上析出铜的质量为（　　）。

A．8gB．16gC．32gD．64g

二、双项选择题

8．图2－3－6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（　　）。

图2－3－6

A．a为负极，b为正极B．c为阳极，d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

9．化学用语是学习化学的重要工具，下列用来表示物质变化的化学用语中，正确的是（　　）。

A．电解饱和食盐水时，阳极的电极反应式为：

2Cl－－2e－===Cl2↑

B．氢氧燃料电池的负极反应式：

O2＋2H2O＋4e－===4OH－

C．粗铜精炼时，与电源负极相连的是纯铜，电极反应式为：

Cu2＋＋2e－===Cu

D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：

Fe－2e－===Fe2＋

三、非选择题

10．按如图2－3－7所示装置，用石墨电解氯化钠溶液，A极有无色无味的气体放出。

图2－3－7

（1）y是电源的________极。

（2）电极A的名称为__________，电极B的电极反应式为：

________________________________________________________________________，

检验该电极反应产物的方法是__________________________________________

________________________________________________________________________。

（3）写出该电解反应的总化学方程式：

________________________________________

______________________________。

能力提高

11．下列描述中，不符合生产实际的是（　　）。

A．电解熔融氧化铝制取金属铝，用铁作阳极

B．用电解法精炼粗铜时，纯铜作阴极

C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极

D．工业上常用电解熔融Al2O3来生产金属铝

12．用铁丝（电极a）、铜丝（电极b）和CuSO4溶液可以构成原电池或电解池，如图2－3－8所示。

则下列说法正确的是（　　）。

图2－3－8

A．构成原电池时b极反应为：

Cu－2e－===Cu2＋

B．构成电解池时a极质量一定减少

C．构成电解池时b极质量可能减少也可能增加

D．构成的原电池或电解池工作后就可能产生大量气体

13．将0.4molCuCl2和0.5molKCl溶于水，配成100mL溶液，用两个石墨电极电解一段时间，取出电极，滴入酚酞试液变红，则下列说法正确的是（　　）。

A．部分CuCl2未被电解B．电解产生气体只有一种

C．有Cu（OH）2沉淀生成D．电解产生的Cl2大于0.4mol

14．电解原理在化学工业中有广泛应用。

如图2－3－9表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。

图2－3－9

请回答以下问题：

（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则：

①电解池中X极上的电极反应式为：

__________________________，在X极附近观察到的现象是______________________。

②Y电极上的电极反应式为：

________________________________，检验该电极反应产物的方法及现象是_______________________________________________________。

（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则：

①X电极的材料是________，电极反应式是：

________________________。

②Y电极的材料是________，电极反应式是：

________________________。

（说明：

杂质发生的电极反应不必写出）

15．如图2－3－10所示，A为一张浸透淀粉碘化钾溶液并滴有酚酞试剂的滤纸，a、b为两张紧贴在滤纸上的Pt片，用导线与直流电源的M、N极分别相连。

通电后，在a周围观察到无色溶液变为蓝色。

（1）电源哪一极是正极？

哪一极是负极？

（2）b周围可观察到什么现象？

为什么？

图2－3－10

答案

1．C

2．D　解析：

M、N组成原电池，M为正极，说明M的活泼性比N弱；电解M时P不溶解而M溶解，说明活泼性M强于P，故三者金属活泼性顺序为：

N>M>P。

3．B　解析：

原电池的电极称为正负极，电解池的电极称为阴阳极，A错；燃料电池的两极都是石墨棒或者Pt电极，所以原电池的电极可以是相同的金属、也可以是不同的金属、还可以是非金属，C错；当电解池的阳极为活性阳极时，阳极被腐蚀，阴离子不放电，如电解精炼铜，D错。

4．D　解析：

甲形成原电池，乙为电解池。

甲装置中氧气在b极得到电子生成OH－；而乙装置中H＋在d极放电，OH－浓度增大，所以变红的电极是b和d。

5．B　解析：

电解食盐水时发生的反应：

阳极：

2Cl－－2e－===Cl2↑

阴极：

2H＋＋2e－===H2↑

总反应：

2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

对照分析选项，A项错误，阳极附近的溶液中会溶有少量的Cl2，滴加KI溶液后发生反应：

Cl2＋2I－===I2＋2Cl－，溶液呈棕黄色，B项正确；阴极附近产生大量的OH－，滴加酚酞后呈红色，C项错误；电解过程中生成了NaOH，溶液呈碱性，D项错误。

6．B

7．B　解析：

根据题意，n（e－）＝0.5mol，阴极反应为：

Cu2＋＋2e－===Cu，反应中转移0.5mol电子，则析出Cu0.25mol，因此m（Cu）＝0.25mol×64g/mol＝16g。

8．BC　解析：

电流方向这一已知条件是解决本题的突破口，依据物理电学基础知识可以确定a为直流电源的正极，则c一定为电解池的阳极，d为电解池的阴极，逐项分析即可。

9．AC

10．

（1）正

（2）阴极　2Cl－－2e－===Cl2↑　用湿润淀粉碘化钾试纸置于B电极电解质溶液上方，观察试纸是否变蓝

（3）2NaCl＋2H2O

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

11．A

12．C　解析：

若构成原电池，必是铁作负极，发生的电极反应：

Fe－2e－===Fe2＋，铜作正极，发生电极反应：

Cu2＋＋2e－===Cu，原电池反应：

Fe＋Cu2＋===Fe2＋＋Cu。

若构成电解池，在没有给定直流电源的情况下，电极b可能是阳极，也可能是阴极，作阳极时为活性阳极，质量减少；作阴极时，Cu2＋在此得电子放电，质量增加，同理a极也相同，质量可能增加，也可能减少。

13．D　解析：

由电解后的溶液呈碱性，易知CuCl2已经完全电解，产生的气体有Cl2和H2，且Cl2大于0.4mol，Cu2＋全部转化为Cu附于石墨之上，故D正确，其余错误。

14．

（1）①2H＋＋2e－===H2↑　放出气体，溶液变红

②2Cl－－2e－===Cl2↑　把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色

（2）①纯铜　Cu2＋＋2e－===Cu

②粗铜　Cu－2e－===Cu2＋

15．

（1）M极为正极，N极为负极

（2）b极周围可看到溶液变成红色，因为b极为阴极，其电极反应式为：

2H＋＋2e－===H2，由于H＋不断放电破坏了水的电离平衡，使c（OH－）增大，使得b极附近溶液碱性增强，酚酞变红