2019-2020年高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第3單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化導(dǎo)學(xué)案 蘇教版必修2.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 專題2 化學(xué)反應(yīng)與能量轉(zhuǎn)化 第3單元 化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化導(dǎo)學(xué)案 蘇教版必修2 【目標(biāo)導(dǎo)航】 1.通過實驗探究認(rèn)識化學(xué)能可以轉(zhuǎn)化為電能及原電池的構(gòu)成條件。 2.知道干電池、充電電池、燃料電池等發(fā)展中的化學(xué)電源的特點(diǎn)。 3.會書寫簡單的原電池的電極反應(yīng)式及電池總反應(yīng)方程式(離子方程式)。 【自主學(xué)習(xí)】 一、 原電池的工作原理 1．實驗探究 實驗步驟 現(xiàn)象 結(jié)論 鋅片______________________ 鋅與稀硫酸 ________________ 銅片______________ 銅與稀硫酸______ 鋅片__________ ____失去電子 銅片______________ H＋在____表面得到電子生成H2 電流計指針________ 導(dǎo)線中有電子定向 移動而產(chǎn)生______ 兩鋅片____________________ 鋅與稀硫酸______ 電流計__________ 導(dǎo)線中________ 鋅片________ Zn、Cu與 銅片________ 乙醇________ 電流計____________ 導(dǎo)線中________ 2.原電池 (1)概念：將________轉(zhuǎn)化成______的裝置稱為原電池，在原電池中發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)是__________反應(yīng)。 (2)工作原理： (以Zn－H2SO4－Cu原電池為例) 電極材料 鋅 銅 電極名稱 電極反應(yīng) Zn－2e－===Zn2＋ 2H＋＋2e－===H2↑ 反應(yīng)類型 ______反應(yīng) ______反應(yīng) 外電路電 子流向 由____片沿導(dǎo)線流向____片 內(nèi)電路離 子移向 溶液中____向正極移動，在____片上被還原為____ 原電池 總反應(yīng) Zn＋2H＋===Zn2＋＋H2↑ (3)構(gòu)成條件： ①本質(zhì)→有自發(fā)進(jìn)行的__________反應(yīng)； ②電極→有活潑性不同的兩個電極(金屬與金屬或金屬與能導(dǎo)電的非金屬)； ③溶液→兩電極插入________溶液或熔融電解質(zhì)； ④回路→形成閉合回路(電極插入電解質(zhì)溶液，且兩電極接觸或用導(dǎo)線連接)。 [議一議] 1．是否所有的化學(xué)反應(yīng)理論上都可以設(shè)計成原電池？ 　 　 2．根據(jù)課本中的活動與探究回答：H＋得到的電子是Cu失去的嗎？在這個過程中Cu起什么作用？你怎樣知道導(dǎo)線中有電子通過？ 　 　 3．以銅和Ag為電極，稀硫酸為電解質(zhì)溶液能否形成原電池？ 　 　 4．若將銅鋅原電池中的Cu電極換成石墨，可以嗎？為什么？ 　 　 　 二、鋼鐵的電化學(xué)腐蝕 實驗內(nèi)容 在一塊表面無銹的鐵片上滴一大滴含酚酞的食鹽水放置一段時間 實驗現(xiàn)象 液滴周圍逐漸呈現(xiàn)紅色，并慢慢形成紅色的銹斑 實驗結(jié)論 鋼鐵在潮濕的空氣中很快被腐蝕 原 電 池 原 理 圖示 形成 條件 鋼鐵表面形成的電解質(zhì)溶液中溶有______，通常溶液呈______或______性 電極 材料 負(fù)極是____，正極是____ 電極 反應(yīng) 負(fù)極反應(yīng)式是______________________，正極反應(yīng)式是______________________ 總反 應(yīng)式 溶液中 的反應(yīng) 電化學(xué)腐 蝕概念 不純金屬或合金與電解質(zhì)溶液接觸，發(fā)生______反應(yīng)，比較活潑的金屬__________被氧化，這種腐蝕叫做____________ [議一議] 1．鋼鐵在干燥的空氣中長時間不易生銹，但在潮濕的空氣里很快就會生銹，純的鐵片在潮濕的空氣里也不容易生銹，這是什么原因呢？ 　 　 2. 右圖是實驗室研究海水對鐵閘不同部位腐蝕情況的剖面示意圖。圖中A、B、C、D四個區(qū)域， (1)生成鐵銹最多的是____(填字母)，并解釋原因？ 　 　 (2)如果在B處用導(dǎo)線接上一塊鋅，能否起到保護(hù)鐵閘的作用？ 　 三、化學(xué)電源 1．分類 (1)一次電池：不能充電，用過之后不能復(fù)原。 (2)二次電池：可充電，可多次重復(fù)使用。 2．常見的化學(xué)電源 電池名稱 電池組成 電池反應(yīng) 鋅錳干電池 鋅筒為____極，石墨棒為____極，MnO2和NH4Cl作______ Zn＋2NH4Cl＋2MnO2===Zn(NH3)2Cl2＋2MnO(OH) 銀鋅紐扣電池 負(fù)極是____，正極是________，電解質(zhì)溶液是____________溶液 Zn＋Ag2O＋H2O Zn(OH)2＋2Ag 鉛蓄電池 負(fù)極是____，正極是________，電解質(zhì)溶液是______溶液 Pb＋PbO2＋2H2SO4 2PbSO4＋2H2O 鎳氫電池 負(fù)極是__________，正極是__________，電解質(zhì)溶液是____溶液 NiO(OH)＋MHNiO＋M＋H2O(MH表示貯氫合金M中吸收結(jié)合的氫) 氫氧燃料電池 負(fù)極通______，正極通______，____溶液為電解質(zhì)溶液 甲醇－空氣燃料電池 負(fù)極通______，正極通入______，電解質(zhì)溶液是_____溶液 2CH3OH＋3O2＋4OH－===2CO＋6H2O [議一議] 燃料電池兩電極反應(yīng)有何特點(diǎn)？ 　 　 【難點(diǎn)突破】 一、原電池工作原理 1．原電池正、負(fù)極的判斷方法 關(guān)鍵提醒　判斷原電池要“四看” 一看本質(zhì)：反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。 二看電極：具有兩個活潑性不同的電極(燃料電池的電極一般是惰性電極)。 三看溶液：電解質(zhì)溶液(一般負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液反應(yīng))。 四看回路：電極、電解質(zhì)溶液構(gòu)成閉合回路。 2．原電池的工作原理(以銅鋅原電池為例) 例1　右圖是Zn和Cu組成的原電池示意圖，某小組做完該實驗后，在讀書卡片上記錄如下，卡片上描述合理的是(　　) 實驗記錄： ①導(dǎo)線中電流方向：Zn→Cu ②Cu極上有氣泡產(chǎn)生，發(fā)生還原反應(yīng) ③鋅片變薄 實驗結(jié)論： ④Zn為正極，Cu為負(fù)極 ⑤正極反應(yīng)式：Cu－2e－===Cu2＋，發(fā)生氧化反應(yīng) ⑥H＋向Cu極移動，SO向Zn極移動 A．①②③ B．④⑤⑥ C．③④⑤ D．②③⑥ 方法拓展　判斷電極時，有時不能只看金屬的活潑性強(qiáng)弱，還要看電解質(zhì)溶液的性質(zhì)，如：①Al在強(qiáng)堿性溶液中比Mg更易失電子，Al作負(fù)極，Mg作正極；②Fe、Al在濃HNO3中鈍化后，比Cu等金屬更難失電子，Cu等金屬作負(fù)極，F(xiàn)e、Al作正極。 變式訓(xùn)練1　一個原電池反應(yīng)的離子方程式是Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu，該原電池的合理組成是(　　) 正極 負(fù)極 電解質(zhì)溶液 A Zn Cu CuCl2 B Cu Zn H2SO4 C Cu Zn CuSO4 D Cu Zn ZnCl2 方法規(guī)律　(1)已知原電池的總反應(yīng)方程式判斷原電池的正、負(fù)極時，可以直接根據(jù)化合價的升降來判斷。發(fā)生氧化反應(yīng)的一極為負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng)的一極為正極。 (2)根據(jù)原電池總反應(yīng)方程式設(shè)計原電池時，一般原電池的負(fù)極材料與電解質(zhì)溶液反應(yīng)。 二、原電池原理的應(yīng)用 1．加快氧化還原反應(yīng)的速率 自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)，形成原電池時反應(yīng)速率增大。 例如，Zn與稀H2SO4反應(yīng)時，滴加少量CuSO4溶液，則Zn和置換出的Cu在稀H2SO4中構(gòu)成原電池，加快Zn與稀硫酸反應(yīng)的速率。 2．比較金屬的活動性強(qiáng)弱 兩種金屬分別作原電池的兩極時，一般作負(fù)極的金屬比作正極的金屬活潑。 例如，有兩種金屬a、b，用導(dǎo)線連接插入到稀H2SO4中，觀察到a極溶解，b極上有氣泡產(chǎn)生，則a為負(fù)極，b為正極，金屬活動性a＞b。 3．用于金屬腐蝕保護(hù) 使金屬制品作原電池正極而得到保護(hù)。 例如，將鐵質(zhì)輸水管道與鋅塊相連，鋅作原電池的負(fù)極失電子，保護(hù)鐵不被腐蝕。 4．設(shè)計電池 理論上能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)都可以設(shè)計成原電池。 如：把Fe＋2Fe3＋===3Fe2＋設(shè)計成原電池，可用Fe作負(fù)極，銅(或石墨)作正極，F(xiàn)eCl3溶液作電解質(zhì)溶液。 例2　現(xiàn)有如下兩個反應(yīng)： A．NaOH＋HCl===NaCl＋H2O B．Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋ (1)根據(jù)上述兩反應(yīng)的本質(zhì)，________(填序號)反應(yīng)能設(shè)計成原電池，其原因是________________________________________________________。 (2)將上述反應(yīng)中能設(shè)計成原電池的反應(yīng)設(shè)計成原電池。 ①寫出電極反應(yīng)式及反應(yīng)類型： 負(fù)極：______________________，________________； 正極：______________________，________________。 ②畫出裝置圖并標(biāo)明電極材料與名稱、電解質(zhì)溶液、電子流向。 　 　 　 　 ③若導(dǎo)線上通過電子1 mol，則正極質(zhì)量增加________ g。 方法規(guī)律　設(shè)計原電池的具體方法 (1)將已知的氧化還原反應(yīng)拆分為兩個半反應(yīng)：氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)。 (2)選擇電極材料和電解質(zhì)溶液：要結(jié)合原電池的電極反應(yīng)特點(diǎn)和兩個半反應(yīng)選擇。 ①電極材料的選擇：一般選擇較活潑的金屬作負(fù)極，較不活潑金屬或非金屬導(dǎo)體作正極。負(fù)極一般能與電解質(zhì)溶液或電解質(zhì)溶液中溶解的物質(zhì)反應(yīng)。 ②電解質(zhì)溶液的選擇：電解質(zhì)溶液一般能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)，或者電解質(zhì)溶液中溶解的物質(zhì)能與負(fù)極發(fā)生反應(yīng)。 (3)按要求畫出原電池裝置圖，作必要的標(biāo)注，注意形成閉合回路。 變式訓(xùn)練2　①②③④四種金屬片兩兩相連浸入稀硫酸中都可組成原電池，①②相連時，外電路電流從②流向①；①③相連時，③為正極；②④相連時，②有氣泡逸出；③④ 相連時，③的質(zhì)量減少。據(jù)此判斷這四種金屬活動性由強(qiáng)到弱的順序是(　　) A．①③②④ B．①③④② C．③④②① D．③①②④ 方法總結(jié)　金屬活動性強(qiáng)弱的判斷方法 (1)與水或酸反應(yīng)置換出氫氣的難易。 (2)最高價氧化物對應(yīng)的水化物的堿性強(qiáng)弱。 (3)置換反應(yīng)，活動性強(qiáng)的金屬置換出活動性弱的金屬。 (4)一般陽離子的氧化性越弱，金屬的活動性越強(qiáng)。 (5)通常情況下原電池中負(fù)極金屬活動性強(qiáng)于正極金屬。 【當(dāng)堂過關(guān)】 1．下列關(guān)于原電池的敘述中正確的是(　　) A．正極和負(fù)極必須是兩種不同的金屬 B．電子流入的一極為正極 C．原電池工作時，正極和負(fù)極上發(fā)生的都是氧化反應(yīng) D．鋅、銅和鹽酸構(gòu)成的原電池工作時，鋅片上有6.5 g鋅溶解，正極上就有1 g氫氣生成 2．下列裝置不能構(gòu)成原電池的是(　　) 3．鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，正極上發(fā)生的電極反應(yīng)是(　　) A．2H＋＋2e－===H2↑ B．Fe2＋＋2e－===Fe C．2H2O＋O2＋4e－===4OH－ D．Fe3＋＋e－===Fe2＋ 4．常用的紐扣電池為銀鋅電池，它分別以鋅和氧化銀為電極。放電時鋅電極上的電極反應(yīng)是Zn＋2OH－－2e－===Zn(OH)2，氧化銀電極上的反應(yīng)是Ag2O＋H2O ＋2e－===2Ag＋2OH－，下列判斷中正確的是(　　) A．鋅是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化銀是正極，發(fā)生還原反應(yīng) B．鋅是正極，發(fā)生氧化反應(yīng)，氧化銀是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) C．鋅是負(fù)極，發(fā)生還原反應(yīng) ，氧化銀是正極，發(fā)生氧化反應(yīng) D．鋅是正極，發(fā)生還原反應(yīng)，氧化銀是負(fù)極，發(fā)生氧化反應(yīng) 5．在盛裝稀硫酸的燒杯中放入用導(dǎo)線連接的鋅片和銅片。下列敘述不正確的是(　　) A．負(fù)極附近SO的濃度逐漸增大 B．電子由銅片通過導(dǎo)線流向鋅片 C．反應(yīng)一段時間后，溶液中c(H＋)減小 D．銅片上有H2逸出 6．回答下列問題： (1)如圖所示，將鋅片和銅片插入硫酸銅溶液形成原電池，鋅為________極，電極上發(fā)生的是________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電極反應(yīng)式為________________________________ ______________。鋅片上觀察到的現(xiàn)象為____________________；銅為________極，電極上發(fā)生的是________(填“氧化”或“還原”)反應(yīng)，電極反應(yīng)式是________________________ ______；銅片上觀察到的現(xiàn)象是________________，原電池總反應(yīng)的離子方程式為__________________________________________。 (2)若將反應(yīng)Fe＋H2SO4===FeSO4＋ H2↑設(shè)計成原電池，用稀H2SO4作電解質(zhì)溶液，銅為原電池的某一電極材料，則銅為原電池的________(填“正”或“負(fù)”)極。銅片的現(xiàn)象為________________，另一電極材料為________，外電路中電子由__________(填“正”或“負(fù)”，下同)極向________極移動，電解質(zhì)溶液中H＋向________極移動。 (3)若將反應(yīng)2FeCl3＋Cu===2FeCl2＋CuCl2設(shè)計成原電池，負(fù)極電極材料為______，電解質(zhì)溶液選用________，負(fù)極電極反應(yīng)式為________________________________________________ ________________________。 (4)將鐵棒和鋅片連接后浸入CuCl2溶液里，當(dāng)電池中有2 mol電子通過時，負(fù)極質(zhì)量的變化是________(填“增加”或“減少”)_______g。 第2課時　電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 【目標(biāo)導(dǎo)航】　 1.知道電解的原理和電解池的形成條件，會分析電解的應(yīng)用。 2.能熟練書寫電解池的電極反應(yīng)式和電解反應(yīng)方程式。 【自主學(xué)習(xí)】 一、電解池的構(gòu)成條件及工作原理 1．實驗探究：電解氯化銅溶液 實驗裝置和 實驗步驟 按圖示裝置連接好儀器，在U形管內(nèi)加入CuCl2溶液，用石墨棒作電極，接通電源數(shù)分鐘，用濕潤的淀粉碘化鉀試紙檢驗陽極上放出的氣體 實驗現(xiàn)象 陰極 陽極 原 理 分 析 通電前 溶液中存在的離子是____________________________ 通電后 移向陰極的離子是__________________，移向陽極的離子是____________________ 陰極反 應(yīng)式 陽極反 應(yīng)式 反應(yīng)方 程式 CuCl2Cu＋Cl2↑ 2.電解 (1)電解原理：使______通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起__________反應(yīng)。 (2)電解池 概念 把____能轉(zhuǎn)化為______能的裝置 構(gòu) 成 條 件 ① 有一個外加__________ ② 有與電源相連的兩個______ ③ 兩電極插入____________或熔融態(tài)電解質(zhì)中 ④ 構(gòu)成__________ 電極與電 極反應(yīng) 陰極 連接直流電源______，發(fā)生______反應(yīng) 陽極 連接直流電源______，發(fā)生______反應(yīng) 電子流向 從電源____極→導(dǎo)線→電解池的____極 電解池的____極→導(dǎo)線→電源的____極 離子流向 陰離子向____移動，陽離子向____移動 [議一議] 1．從裝置上比較原電池與電解池的區(qū)別是什么？ 　 　 2. 你怎樣判斷電解池的陰極和陽極？ 　 　 3. 電解質(zhì)溶液是如何導(dǎo)電的？ 　 　 4．電解質(zhì)溶液導(dǎo)電時，一定會有化學(xué)反應(yīng)發(fā)生嗎？ 　 　 二、電解原理的應(yīng)用 1．制備Na、Mg、Al、F2等活潑金屬和非金屬 如電解熔融的氧化鋁獲得鋁：2Al2O3(熔融)4Al＋3O2↑。 2．銅的電解精煉(粗銅成分：鋅、鐵、Cu、銀等) 電解精煉 銅的裝置 陽極材料 陰極材料 電解質(zhì)溶液 電極反 應(yīng)式 陽極 陰極 [議一議] 1．銅的電解精煉過程中，粗銅中的雜質(zhì)(鋅、鐵、金、銀等)是怎樣被除去的？ 　 　 2．從陽極沉積下來的陽極泥中含有哪些金屬？ 　 　 3．在電解過程中CuSO4溶液濃度發(fā)生怎樣的變化？ 　 【難點(diǎn)突破】 一、電解池與原電池工作原理的區(qū)別 電池類別 原電池 電解池 能量轉(zhuǎn)變 化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 裝置特點(diǎn) 無外接直流電源 有外接直流電源 電極 正極　負(fù)極 陰極　陽極 電極確定 由電極材料本身的相對活潑性及電解質(zhì)溶液決定，較活潑的是負(fù)極，較不活潑的是正極 由外接電源的正負(fù)極決定，與負(fù)極相連的為陰極，與正極相連的為陽極 電極反應(yīng) 負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng) 陰極發(fā)生還原反應(yīng)，陽極發(fā)生氧化反應(yīng) 電子流向 負(fù)極流向正極 從電源負(fù)極流向陰極，從陽極流向電源正極 形成條件 ①兩個電極 ①外接電源 ②電解質(zhì)溶液 ②電極(惰性或非惰性) ③形成閉合回路 ③形成閉合回路 ④自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng) ④電解質(zhì)(水溶液或熔融態(tài)) 反應(yīng)自 發(fā)性 能自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng) 反應(yīng)一般不能自發(fā)進(jìn)行，需電解條件 舉例 Zn＋CuSO4===ZnSO4＋Cu CuCl2Cu＋Cl2↑ 相似之處 均能發(fā)生氧化還原反應(yīng)，且同一個裝置中兩個電極在反應(yīng)過程中轉(zhuǎn)移的電子總數(shù)相等 例1　如圖是電解CuCl2溶液的裝置，其中c、d為石墨電極。則下列判斷中正確的是(　　) A．a(chǎn)為負(fù)極、b為正極 B．a(chǎn)為陽極、b為陰極 C．電解過程中，d電極質(zhì)量增加 D．電解過程中，氯離子濃度不變 方法規(guī)律　電解池電極名稱的判斷方法 變式訓(xùn)練1　用石墨電極電解CuCl2溶液(見右圖)。下列分析正確的是(　　) A．a(chǎn)端是直流電源的負(fù)極 B．通電使CuCl2發(fā)生電離 C．陽極上發(fā)生的反應(yīng)：Cu2＋＋2e－===Cu D．通電一段時間后，在陰極附近觀察到黃綠色氣體 方法思路　根據(jù)圖示信息→判斷電池類別→根據(jù)電解質(zhì)溶液中離子移向→電極名稱→放電順序→電極產(chǎn)物→電極現(xiàn)象。 二、電解時兩電極產(chǎn)物的判斷與電極 反應(yīng)式的書寫 1. 陽極產(chǎn)物的判斷 (1)活性金屬電極(金屬活動性順序表中在Ag之前)，電極金屬失電子，生成對應(yīng)的金屬陽離子，陰離子不放電。 (2)惰性電極(Au、Pt、石墨)，溶液中的陰離子失電子，生成對應(yīng)的非金屬單質(zhì)或高價化合物。 陰離子放電順序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>高價態(tài)含氧酸根>F－。 2．陰極產(chǎn)物的判斷 與電極材料無關(guān)，直接根據(jù)陽離子放電順序進(jìn)行判斷，溶液中的陽離子得電子生成對應(yīng)的單質(zhì)或低價化合物 陽離子的放電順序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Mn2＋＞較活潑金屬陽離子(注意Fe3＋的順序)。 3．電極反應(yīng)式與電解反應(yīng)式的書寫(以石墨電極電解CuCl2溶液為例) (1)電極反應(yīng)式的書寫 ①確定陰、陽極。與電源正極相連的為陽極、與電源負(fù)極相連的是陰極。②分別寫出兩極上出現(xiàn)的離子。陰極：Cu2＋、H＋，陽極：Cl－、OH－。③判斷陰、陽極放電順序。陰極：Cu2＋>H＋，陽極： Cl－>OH－。④寫電極反應(yīng)式。列物質(zhì)→標(biāo)得失→選離子、配電荷→配原子個數(shù) 陰極：Cu2＋＋2e－===Cu，陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑ (2)電解反應(yīng)方程式的書寫 ①通過最小公倍數(shù)法使兩個電極反應(yīng)式的電子數(shù)相等。 ②把兩個電極反應(yīng)式相加，消去相同項，并注明條件“通電”。 電解CuCl2溶液總反應(yīng)方程式為CuCl2Cu＋Cl2↑ 例2　右圖為直流電源電解稀Na2SO4水溶液的裝置，通電后在石墨電極a和b附近分別滴加石蕊溶液，下列實驗現(xiàn)象正確的是(　　) A．逸出氣體的體積：a電極的小于b電極的 B．一電極逸出無味氣體，另一電極逸出刺激性氣味氣體 C．a(chǎn)電極附近呈紅色，b電極附近呈藍(lán)色 D．a(chǎn)電極附近呈藍(lán)色，b電極附近呈紅色 方法總結(jié)　電解池問題解答思路如下：判斷陰、陽電極→觀察電極材料→分析放電順序→確定電極產(chǎn)物→解答。 變式訓(xùn)練2　利用如圖裝置電解硫酸銅溶液，下列說法正確的是(　　) A．b電極上發(fā)生氧化反應(yīng) B．該裝置能將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能 C．電解質(zhì)溶液中Cu2＋從b電極向a電極遷移 D．若a為銅，則a電極的電極反應(yīng)式為Cu－2e－===Cu2＋ 知識拓展　以惰性電極電解含氧酸鹽(如CuSO4和NaNO3)溶液、含氧酸(如H2SO4)溶液、強(qiáng)堿(如NaOH)溶液時，陽極的電極反應(yīng)式均為4OH－－4e－===2H2O＋O2↑，且陽極附近生成酸。 【當(dāng)堂過關(guān)】 1．關(guān)于電解池的敘述不正確的是(　　) A．與電源正極相連的是電解池的陽極 B．電解質(zhì)溶液中的陽離子向陰極移動 C．在電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng) D．電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，再經(jīng)電解質(zhì)溶液流入電解池的陽極 2．如圖所示裝置中，屬于電解池的是(　　) 3．某同學(xué)按如圖所示的裝置進(jìn)行電解實驗。下列說法正確的是(　　) A．電解過程中，銅電極上有H2產(chǎn)生 B．電解初期，主反應(yīng)方程式為 Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑ C．電解一定時間后，石墨電極質(zhì)量不變 D．整個電解過程中，H＋的濃度不斷增大 4．用電解法從氯化銅廢液中提取出銅，方案正確的是(　　) A．用銅片連接電源的正極，另一電極用鉑片 B．用碳棒連接電源的正極，另一電極用銅片 C．用氫氧化鈉溶液吸收陰極產(chǎn)物 D．用帶火星的木條檢驗陽極產(chǎn)物 5．有關(guān)右圖的說法正確的是(　　) A．構(gòu)成原電池時溶液中的SO移向Cu電極 B．構(gòu)成原電池時Cu極反應(yīng)式： Cu－2e－===Cu2＋ C．要使Fe極不被腐蝕，Cu片換Zn片或a接直流電源負(fù)極 D．a(chǎn)和b分別接直流電源正、負(fù)極，F(xiàn)e片上有氣體產(chǎn)生 6．如圖所示，A、B兩個裝置的燒杯中分別盛有足量的CuCl2溶液。 (1)A、B兩個裝置中屬于原電池的是________，屬于電解池的是________。 (2)A池中Zn是________極，發(fā)生________反應(yīng)(填“氧化”或“還原”， 下同)，電極反應(yīng)式為________________________________________________________________________。 Cu是____極，發(fā)生______反應(yīng)，電極反應(yīng)式為__________________。A池中總的化學(xué)方程式為________________________________________________________________________。 (3)B池中C是____極，發(fā)生______反應(yīng)，電極反應(yīng)式為______________________。Pt是____極，發(fā)生________反應(yīng)，電極反應(yīng)式為__________________________________________。 B池中總的化學(xué)方程式為______________________________________________________。 學(xué)案答案精析 第1課時　化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能　化學(xué)電源 自主學(xué)習(xí) 一、1.(從左到右，從上到下)逐漸溶解，表面有氣泡　反應(yīng)產(chǎn)生H2 表面無氣泡　不反應(yīng)　逐漸溶解　鋅　表面有氣泡　Cu　發(fā)生偏轉(zhuǎn)　電流　逐漸溶解且表面都有氣泡　反應(yīng)　指針不偏轉(zhuǎn)　無電流　無現(xiàn)象　無現(xiàn)象　不反應(yīng)　指針不偏轉(zhuǎn)　無電流 2．(1)化學(xué)能　電能　氧化還原　(2)(從左到右，從上到下)負(fù)極　正極　氧化　還原　鋅　銅　H＋　銅　H2　(3)①氧化還原?、垭娊赓|(zhì) 議一議 1．不是。原電池是利用氧化還原反應(yīng)原理，將還原反應(yīng)與氧化反應(yīng)分別在兩極上發(fā)生，使電子在導(dǎo)線中定向移動，形成電流。 2．不是；Cu做導(dǎo)體，起傳導(dǎo)電子的作用；電流計的指針發(fā)生了偏轉(zhuǎn)。 3．不能，因為原電池是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)，而Cu或Ag與稀H2SO4都不能自發(fā)地反應(yīng)。 4．可以，因為Cu在該原電池中起到的是傳遞電子的作用，其本身并未參與電極反應(yīng)。所以，把Cu電極換成能導(dǎo)電的材料就可以。當(dāng)然，該材料的活潑性不能比負(fù)極活潑。 二、O2　中性　弱堿　Fe　C　2Fe－4e－===2Fe2＋　2H2O＋O2＋4e－===4OH－　2Fe＋2H2O＋O2===2Fe(OH)2　4Fe(OH)2＋O2＋2H2O===4Fe(OH)3,2Fe(OH)3===Fe2O3xH2O＋(3－x)H2O　原電池　失去電子　電化學(xué)腐蝕 議一議 1．鋼鐵腐蝕實質(zhì)上是發(fā)生了原電池反應(yīng)，潮濕的空氣具備了構(gòu)成原電池的條件，而干燥的空氣中不具備與電解質(zhì)溶液接觸的條件，純的鐵片不能構(gòu)成原電池的兩電極，所以不容易生銹。 2. (1)B　海水顯弱堿性，氧氣不易溶于水，因此B點(diǎn)海水中氧氣濃度最大，發(fā)生腐蝕最明顯，生成的鐵銹也最多。 (2)能起到保護(hù)鐵閘的作用。鋅、鐵閘和海水形成原電池，鋅作負(fù)極，鐵閘作正極，此時被腐蝕的是鋅，而鐵閘被保護(hù)。 三、2.(從左到右，從上到下)負(fù)　正　電解質(zhì)　鋅　氧化銀　氫氧化鉀　Pb　PbO2　硫酸　貯氫合金　泡沫氧化鎳　KOH　氫氣 氧氣　KOH　2H2＋O2===2H2O　甲醇　空氣　KOH 議一議 兩個電極均為惰性電極，本身不參與反應(yīng)。燃料電池常用的燃料有H2、CH4、C2H4、CH3OH等可燃性物質(zhì)，在反應(yīng)中燃料一般表現(xiàn)為失去電子，在電源負(fù)極通入。常用的氧化劑是氧氣，在反應(yīng)中表現(xiàn)為得到電子，在電源正極通入。 難點(diǎn)突破 例1　D　[鋅比銅活潑性強(qiáng)，因此在Cu—Zn—H2SO4原電池中，鋅為負(fù)極，電子由鋅→銅，導(dǎo)線中電流由銅→鋅，鋅失去電子而溶解，溶液中的H＋移向銅片，在Cu極得到電子而產(chǎn)生H2氣泡。故D項正確。] 變式訓(xùn)練1　C　[由總反應(yīng)式知，Zn被氧化，作原電池的負(fù)極，符合條件的有B、C、D，電解質(zhì)溶液中的反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，B選項中是2H＋＋2e－===H2↑，D選項不含Cu2＋，故應(yīng)選C。] 例2　(1)B　A為非氧化還原反應(yīng)，沒有電子轉(zhuǎn)移；B為氧化還原反應(yīng)，有電子轉(zhuǎn)移 (2) ①Cu－2e－===Cu2＋　 氧化反應(yīng)　2Ag＋＋2e－===2Ag　還原反應(yīng) ② ③108 解析　(1)只有自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)才能設(shè)計成原電池，B是自發(fā)進(jìn)行的氧化還原反應(yīng)。 (2)根據(jù)電池反應(yīng)式Cu＋2Ag＋===2Ag＋Cu2＋可知，Cu失電子作負(fù)極，負(fù)極材料是Cu，正極材料應(yīng)是比銅不活潑的金屬或?qū)щ姷姆墙饘?；Ag＋得電子，所以此電解質(zhì)溶液只能為AgNO3溶液。由2Ag＋＋2e－===2Ag知導(dǎo)線上通過電子1 mol 生成Ag 1 mol。 變式訓(xùn)練2　B　[外電路中，電流從正極流向負(fù)極，則①為原電池的負(fù)極，②作正極，故活潑性①>②；活潑性較差的金屬作原電池的正極，①③相連時，③為正極，故金屬活動性①>③；有氣泡產(chǎn)生的電極發(fā)生反應(yīng)2H＋＋2e－===H2↑，為原電池的正極，故活動性④>②；質(zhì)量減少的電極發(fā)生氧化反應(yīng)生成金屬陽離子進(jìn)入溶液而溶解，為負(fù)極，故活動性③>④；由此可得活動性①>③>④>②。] 當(dāng)堂過關(guān) 1．B　[原電池中電子從負(fù)極流出，從正極流入，它的正、負(fù)極可以是兩種活動性不同的金屬，也可以是金屬與非金屬；原電池工作時負(fù)極上發(fā)生氧化反應(yīng)，正極上發(fā)生還原反應(yīng)；當(dāng)鋅片上有6.5 g鋅溶解時，正極上生成2 g氫氣。] 2．C 3．C　[鋼鐵發(fā)生吸氧腐蝕時，負(fù)極反應(yīng)為Fe－2e－===Fe2＋，正極反應(yīng)為O2＋4e－＋2H2O===4OH－，C正確。] 4．A　[放電時是原電池。負(fù)極是較活潑金屬，還原性物質(zhì)，發(fā)生氧化反應(yīng)；正極是較不活潑金屬或?qū)w，氧化性物質(zhì)， 發(fā)生還原反應(yīng)。] 5．B　[該原電池中鋅片為負(fù)極，銅片為正極，鋅片失電子被氧化為Zn2＋進(jìn)入溶液，電子沿導(dǎo)線流向銅片，溶液中的H＋從銅片上得電子被還原成氫原子，氫原子結(jié)合為氫分子從銅片上逸出。溶液中的SO向負(fù)極Zn片方向移動。故A、C、D正確。] 6．(1)負(fù)　氧化　Zn－2e－===Zn2＋　鋅片溶解　正　還原　Cu2＋＋2e－===Cu　銅極變粗　Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu　(2)正　有氣泡放出　鐵　負(fù)　正　正　(3)銅　FeCl3溶液　Cu－2e－===Cu2＋　(4)減少　6.5 解析　(1)CuSO4溶液為電解質(zhì)溶液時，銅鋅原電池的負(fù)極為鋅，電極反應(yīng)式為Zn－2e－===Zn2＋，所以鋅片不斷溶解，正極為銅，電極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－===Cu，所以銅極不斷變粗，電池總反應(yīng)式為Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。(2)該原電池中，鐵作負(fù)極，銅作正極，外電路中電子由負(fù)極流向正極，電解質(zhì)溶液中H＋向正極移動，在銅片上得電子生成H2，所以銅片上有氣泡放出。 (3)Cu是還原劑，作原電池的負(fù)極；FeCl3是氧化劑，在正極上反應(yīng)，電解質(zhì)溶液是FeCl3溶液，可選石墨或不比銅活潑的金屬作正極。(4)將鐵棒和鋅片連接后不浸入CuCl2溶液里，鋅片作負(fù)極，Zn－2e－===Zn2＋，當(dāng)電池中有2 mol電子通過時，負(fù)極質(zhì)量減少為65 gmol－1＝6.5 g。 第2課時　電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 自主學(xué)習(xí) 一、1.石墨棒上覆蓋一層紫紅色固體物質(zhì)　有黃綠色刺激性氣味氣體放出，試紙變藍(lán)色　Cu2＋、Cl－、H＋、OH－　Cu2＋、H＋　Cl－、OH－　Cu2＋＋2e－===Cu　2Cl－－2e－===Cl2↑ 2．(1)電流　氧化還原　(2)電　化學(xué)　①直流電源?、陔姌O?、垭娊赓|(zhì)溶液?、荛]合回路　負(fù)極　還原　正極　氧化　負(fù)　陰　陽　正　陽極　陰極 議一議 1．原電池中沒有外加電源，電解池中有外加電源。 2. ①從外接電源：與電源正極相連的電極稱陽極，與電源負(fù)極相連的電極稱陰極；②從電極反應(yīng)：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極是陽極，發(fā)生還原反應(yīng)的電極是陰極；③從電子流向：電子從外接電源的負(fù)極流出，流向電解池的陰極；電解池的陽極上失去電子，電子流回外接電源的正極；④從離子移向：電解質(zhì)溶(或熔)液中陽離子向陰極移動。陰離子向陽極移動；⑤從電解現(xiàn)象：有金屬沉積或H2放出的是電解池的陰極，電極質(zhì)量減少或有O2或Cl2等放出的是電池的陽極。 3．電解質(zhì)溶于水電離出能自由移動的離子。通電時，自由移動的離子作定向移動，陽離子移向陰極，陰離子移向陽極，分別在兩極上發(fā)生氧化還原反應(yīng)。 4．一定有，因為電解池就是把電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置，溶液導(dǎo)電時電極上一定有電極反應(yīng)。 二、2.粗銅　純銅　硫酸銅溶液　Zn－2e－===Zn2＋、Fe－2e－=== Fe2＋、Cu－2e－===Cu2＋　Cu2＋＋ 2e－===Cu 議一議 1．粗銅中的鋅、鐵等比銅活潑的金屬發(fā)生氧化反應(yīng)溶解變成金屬陽離子進(jìn)入溶液；銀、金等不如銅活潑的金屬，在電解過程中不發(fā)生反應(yīng)，沉積在電解池的底部形成陽極泥；而陰極只有Cu2＋放電，Zn2＋、Fe2＋等留在電解質(zhì)溶液中。 2．不如銅活潑的金屬金、銀等。 3．電解過程中電解質(zhì)溶液的濃度減小，需及時補(bǔ)充。 難點(diǎn)突破 例1　C　[由于電流從電源正極流出，故a為電源的正極，b為電源的負(fù)極，A項錯誤；電源稱正、負(fù)極，B項錯誤；Cu2＋向陰極移動，d電極反應(yīng)為Cu2＋＋2e－===Cu，在陰極上析出Cu，所以d極質(zhì)量增加，C項正確；Cl－向陽極移動，c電極反應(yīng)為2Cl－－2e－===Cl2↑，導(dǎo)致溶液中c(Cl－)降低，D項錯誤。] 變式訓(xùn)練1　A　[在電解過程中，陽離子向陰極移動，陰離子向陽極移動，陰極與直流電源的負(fù)極相連，陽極與直流電源的正極相連，A項正確；電解質(zhì)在溶液中的電離是因為水分子的作用，與通電無關(guān)，B項錯誤；電解過程中陽極上發(fā)生的反應(yīng)為氧化反應(yīng)，陽極反應(yīng)為2Cl－－2e－===C12↑，在陽極附近可觀察到黃綠色氣體，C、D項錯誤。] 例2　D　[Na2SO4===2Na＋＋SO，H2O電離出H＋＋OH－，SO和OH－移向b電極，Na＋和H＋移向a電極，在b電極上：4OH－－4e－ ===2H2O＋O2↑，在a電極上：2H＋＋2e－===H2↑，所以產(chǎn)生的氣體體積a電極的大于b電極的；兩種氣體均為無色無味的氣體；由于a電極上H＋放電，所以a電極附近的c(OH－)＞c(H＋)，滴加石蕊溶液a電極附近變藍(lán)色，同理，b電極附近變紅色。] 變式訓(xùn)練2　D　[由裝置圖可知為電解池裝置，電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，a連接電源正極，為電解池的陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，b連接電源負(fù)極，為電解池的陰極，發(fā)生還原反應(yīng)，故A項不正確；該裝置外接電源，為電解池裝置，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，故B項不正確；電解時，陽離子向陰極移動，該題中陽離子從a極移向b極，故C項不正確；a為陽極，發(fā)生氧化反應(yīng)，電極方程式為Cu－2e－===Cu2＋，故D項正確。] 當(dāng)堂過關(guān) 1．D　2.C 3．B　[銅作陽極：Cu－2e－===Cu2＋，銅電極上無H2產(chǎn)生，A錯誤；石墨作陰極：2H＋＋ 2e－===H2↑，所以總方程式為Cu＋H2SO4CuSO4＋H2↑，電解一定時間后，溶液中Cu2＋濃度增大，并不斷向陰極定向移動，故石墨電極上有銅析出，B正確、C錯誤；在電解開始階段，2H＋＋ 2e－===H2↑，H＋的濃度減小，D錯誤。] 4．B　[電解氯化銅廢液得到金屬銅，銅必須作陰極，這樣可以達(dá)到回收銅的目的，故A項不正確；電解時陽極可用惰性電極(碳棒)，但銅應(yīng)作陰極，故B項正確；陰極產(chǎn)物為銅，和氫氧化鈉溶液不反應(yīng)，故C項不正確；陽極產(chǎn)物為氯氣，不能用帶火星的木條檢驗，二者不反應(yīng)，故D項不正確。] 5．C 6．(1)A　B (2)負(fù)　氧化　Zn－2e－===Zn2＋　正　還原 Cu2＋＋2e－===Cu　Zn＋CuCl2===ZnCl2＋Cu (3)陰　還原　Cu2＋＋2e－===Cu　陽　氧化 2Cl－－2e－===Cl2↑　CuCl2Cu＋Cl2↑