专题1化学能与电能的转化常熟中学.docx

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专题1化学能与电能的转化常熟中学

专题1第二单元化学能与电能的转化

第二课时化学电源班级姓名

学习目标：

1．了解常见的化学电源

2.会写化学电源的电极反应式。

1、几种常见的化学电源

（1）一次电池：

锌锰电池、银锌钮扣电池等。

（2）二次电池：

镍铬电池、铅蓄电池等。

（3）燃料电池：

氢气、甲烷、肼、甲醇等。

2、阅读教材P15—17，填写下列表格。

名称

电极材料

电极反应式

碱性锌

锰干电池

负极为锌，正极为金属棒，电解质溶液为氢氧化钾（原为氯化铵、氯化锌）

负：

正：

电池：

Zn+2H2O+2MnO2=2MnOOH+Zn（OH）2

银锌纽

扣电池

电极分别是Zn和Ag2O，电解质溶液是KOH溶液，电池反应的产物是ZnO和Ag，

负：

正：

电池：

铅蓄

电池

电极分别是Pb、PbO2，电解质是一定浓度的硫酸，

负：

Pb+S042—-2e-=PbS04

正：

电池：

Pb+Pb02+2H2S04=2PbS04+2H2O

镍镉

蓄电池

正极（镍）上有Ni（OH）3，负极主要是镉（含有一些铁），所用电解质为KOH溶液。

负极：

Cd+20H--2e-=Cd（OH）2

正极：

2NiO（OH）+H2O+2e-=2Ni（OH）2+20H

Cd+2NiO（OH）+H2O=2Ni（OH）2+Cd（OH）2

氢氧燃料

电池

一般用30％K0H溶液作这种电池的电解质溶液。

电极可用含有催化剂的多孔石墨电极（负极中催化剂可用铂或钯，正极中催化剂可用Ag2O或CoO）

负：

正：

电池反应式：

2H2+O2=2H2O

甲烷

燃料

电池

电解质溶液为氢氧化钾溶液

负极：

正极：

电池：

【典型例题】

1、用铜片、银片、Cu（NO3）2溶液、AgNO3溶液、导线和盐桥（装有琼脂-KNO3的U型管）构成一个原电池。

以下有关该原电池的叙述正确的是（）

①在外电路中，电流由铜电极流向银电极②正极反应为：

Ag++e-=Ag

③实验过程中取出盐桥，原电池仍继续工作

④将铜片浸入AgNO3溶液中发生的化学反应与该原电池反应相同

A、

B、

C、

D、

2、依据氧化还原反应：

2Ag+（aq）+Cu（s）==Cu2+（aq）+2Ag（s）

设计的原电池如右图所示。

请回答下列问题：

（1）电极X的材料是     ；电解质溶液Y是        ；

（2）银电极为电池的   极，发生的电极反应为           ；

X电极上发生的电极反应为        ；

（3）外电路中的电子是从    电极流向     电极。

3.右图是氢氧燃料电池示意图，电极为多孔镍，电解液是30%的硫酸溶液。

根据图示写出该电池中的电极反应式。

4．

（1）美国“阿波罗”宇宙飞船中使用的氢氧燃料电池。

其构造

第3题如图所示，

其反应为：

2H2+O2====2H2O，则负极通入的是__________，

电极反应式为：

___________________，

正极通入的是________________。

电极反应式为：

______________________。

（2）如把KOH改为稀H2SO4做电解质，则电极反应式为：

负极_______________，正极_______________________。

（3）如把H2改为CH4，KOH做导电物质，则电极反应式为：

负极______________________________，正极___________________________。

5．汽车上用的铅蓄电池是以一组充满海绵状态铜的铅板和另一组结构相似的充满二氧化铅

的铅板组成，用H2SO4作电解液。

总反应为：

Pb+PbO2+2H2SO4====2PbSO4+2H2O

（1）试写出放电时的正、负极反应式

正极：

___________________________________________

负极：

___________________________________________

（2）铅蓄电池工作时，当外电路上有2mol电子通过时，负极消耗Pb的物质的量_____；

溶液中消耗H2SO4的物质的量为___________。

（3）铅蓄电池放电时，溶液的pH_________溶液的密度______（填增大、减小或不变）。

【巩固练习】

1、下列各组成金属和溶液，能组成原电池的是（）

ACu，Cu，稀硫酸BAg，Cu，稀硫酸CCu，Zn，酒精DZn，Cu，CuSO4溶液

2、（2000年春）100mL浓度为2mol·L－1的盐酸跟过量的锌片反应，为加快反应速率，又不影响生成氢气的总量，可采用的方法是（）

A：

加入适量的6mol·L－1的盐酸B：

加入数滴氯化铜溶液

C：

加入适量蒸馏水D：

加入适量的氯化钠溶液

3、把a，b，c，d四块金属片浸入稀硫酸中，用导线两两连接组成原电池：

若a，b相连时，a为负极;c，d相连时，电流由d到c;a，c相连时，c极上产生大量气泡;b，d相连时，b上有大量气泡产生：

则四种金属的活动顺序由强到弱的为（　　）

A:

a>b>c>dB:

a>c>d>bC:

c>a>b>dD:

b>d>c>a

4、在盛有稀硫酸的烧杯中放入用导线连接的锌片和铜片，下列叙述正确的是（）

A正极附近的SO42-离子浓度逐渐增大　B电子通过导线由铜片流向锌片

C　正极有O2逸出　　　　　　D铜片上有H2逸出

5、有一种银锌电池其电极分别是Ag2O和Zn，电解质溶液为KOH，电极反应为:

Zn+2OH--2e－=ZnO+H2O；Ag2O+H2O+2e－=2Ag+2OH-根据上述反应式，判断下列叙述中正确的是：

（）

A．在使用过程中，电池负极区溶液的pH减小

B．使用过程中，电子由Ag2O极经外电路流向Zn极

C．Zn是负极，Ag2O是正极D．Zn电极发生还原反应，Ag2O电极发生氧化反应

6、镁/H2O2酸性燃料电池采用海水作电解质（加入一定量的酸），下列说法不正确的是（）

A．电池总反应为：

Mg+H2O2=Mg（OH）2B．正极发生的电极反应为：

H2O2+2H++2e－=2H2O

C．工作时，正极周围海水的pH增大D．电池工作时，溶液中的H+向负极移动

7、（08海南卷）关于铅蓄电池的说法正确的是（）

A．在放电时，正极发生的反应是Pb（s）+SO42—（aq）=PbSO4（s）+2e—

B．在放电时，该电池的负极材料是铅板C．在充电时，电池中硫酸的浓度不断变小

D．在充电时，阳极发生的反应是PbSO4（s）+2e—=Pb（s）+SO42—（aq）

8、（09年广东）下列有关电池的说法不正确的是（）

A．手机上用的锂离子电池属于二次电池

B．铜锌原电池工作时，电子沿外电路从铜电极流向锌电极

C．甲醇燃料电池可把化学能转化为电能

D．锌锰干电池中，锌电极是负极

9、（09年江苏）以葡萄糖为燃料的微生物燃料电池结构示意图如图所示。

关于该电池的叙述正确的是（）

A．该电池能够在高温下工作

B．电池的负极反应为：

C6H12O6＋6H2O－24e－

6CO2↑＋24H＋

C．放电过程中，H＋从正极区向负极区迁移

D．在电池反应中，每消耗1mol氧气，理论上能生成标准状况下CO2气体

10、我国首创以铝—空气—海水电池为能源的新型海水标志灯。

该灯以海水为电解质溶液，靠空气中的氧气使铝不断氧化而产生电流：

只要把灯放入海水中数分钟，就会发出耀眼的白光，其能量比干电池高20—50倍，请回答:

该电源负极材料是____________，正极材料可以用_________；正极反应：

______________________________，负极反应:

_____________________________________。

专题1第二单元化学能与电能的转化

第三课时电解池的工作原理班级姓名

学习目标

1．了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电解池反应方程式

2．认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用

一、电解原理

例、用石墨电极电解饱和食盐水

现象：

阴极___________________________

阳极___________________________

电极反应:

阴极____________________________

阳极___________________________-

总反应：

离子方程式_______________________________

化学方程式_______________________________

基本知识：

1.电解:

2.电解池

概念：

_______________________________________________________________

构成条件：

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

_____________________________________________________________________

说明：

（1）电子流向________________________________________________

（2）离子流向___________________________________________________

（3）惰性电极和活泼电极

活泼电极：

_____________________________________________________________________

惰性电极：

_____________________________________________________________________

3.电极反应

（1）概念：

阳极：

____________________________阴极：

___________________

（2）书写

阳极反应：

阳极为活泼电极时，_______________________________________

阳极为惰性电极时___________________________________________

阴极反应:

____________________________________________________________

说明：

阴离子放电顺序：

____________________________________________________________________

阳离子放电顺序：

_____________________________________________________________________

4.知识归纳总结：

阳极是活泼电极：

分析电解的思路：

①先分析两极材料，阳极是活泼电极时电极材料失电子；

②分析溶液中的阳离子，阳离子在阴极上得到电子；如果溶液中的阳离子都比H+的得电子能力弱，则是水电离出的H+得到电子，即水参与电解反应；

③写出相应的电极方程式和总方程式时注意水是否参与反应。

例1.以铁电极电解氯化铜溶液，写出电极反应和总反应。

分析书写：

例2.以惰性电极电解氯化铜溶液，写出电极反应和总反应，如何将电解后的溶液恢复至原状？

分析书写：

阳极是惰性电极：

练1.用惰性电极电解硫酸钠溶液：

若要恢复到原溶液浓度，加入一定量____________

阳极电极反应式:

。

阴极电极反应式:

。

总反应式:

。

练2.用惰性电极电解饱和NaCl溶液：

若要恢复到原溶液浓度，加入一定量_____

阳极电极反应式:

。

阴极电极反应式:

。

总反应式：

。

练3.用铜电极电解饱和氯化钠溶液：

阳极阴极

总反应式：

5.原电池和电解池的比较：

原电池

电解池

电极名称

电极反应

能量转化

例子

课堂练习

1.下列说法错误的是（）

A．由电能转化为化学能的装置叫电解池

B．在电解池中跟直流电源的正极相连的电极是电解池的阳极

C．在电解池中通电时，电子从电解池的阴极流出，并沿导线流回电源的负极

D．电解池中阴极发生还原反应，阳极发生氧化反应

2．某同学按图所示的装置进行电解实验。

下列说法正确的是（）

A.电解过程中，铜电极上有H2产生

B.电解初期，主反应方程式为：

Cu＋H2SO4

CuSO4＋H2↑

C.电解一定时间后，石墨电极上有铜析出

D.整个电解过程中，H＋的浓度不断增大

3．下图是电解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

4．在50ml0.2mol/L的硫酸铜溶液中插入两个电极，通电电解（不考虑水分蒸发）。

（1）若两极均为铜片，试说明电解过程中电解质溶液浓度将怎样变化。

（2）若阳极为纯锌，阴极为铜片，阳极反应式为：

。

（3）若以石墨为电极电解，则阳极反应式，阴极反应式总反应式。

（4）若两极均为铜片，如不考虑H+在阴极上放电，当电路中有0.04mol电子通过时，阴极增重g，阴极上的电极反应是。

5．写出以石墨作电极电解盐酸的电极反应式：

阳极：

阴极：

总反应：

专题1第二单元化学能与电能的转化

第四课时电解原理的应用班级姓名

教学目标：

1、以电解食盐水、铜的电解精炼以及电镀为例，进一步巩固电解原理。

2、掌握以惰性电极电解电解质溶液的规律。

3、培养学生电解计算的技能。

二、电解原理的应用

1、用石墨电极电解硫酸铜溶液

现象：

阴极___________________________

阳极___________________________

电极反应:

阴极____________________________

阳极___________________________-

总反应：

离子方程式_______________________________

化学方程式_______________________________

2、铜的电解精炼（阳极，阴极电解质溶液必须含有）

（1）电极反应阴极___________________________

阳极_________________________________

（2）特征:

纯铜作阴极，粗铜作阳极

阳极主要金属与电解质中的阳离子相同

电解液CuSO4的浓度基本不变，有杂质离子Zn2+、Fe2+、Ni2+

3、电镀

定义____________________________________________________

意义___________________________________________________

特征：

阳极：

________________阴极：

__________________电解液

4、电解规律（惰性电极电解电解质溶液的一般规律）

电解

类型

物质类别

实例

电极反应及产物

溶液pH

变化

溶液复

原方法

仅溶剂水电解

含氧酸

H2SO4

阳极：

阴极：

强碱

NaOH

活泼金属的含氧酸盐

Na2SO4

仅溶质电解

无氧酸

HCl

阳极：

阴极：

不活泼金属的无氧酸盐

CuCl2

阳极：

阴极：

溶质和

溶剂同

时电解

活泼金属的无氧酸盐

NaCl

阳极：

阴极：

不活泼金属的含氧酸盐

CuSO4

阳极：

阴极：

知识归纳小结：

原电池、电解池、电镀池判定

（1）若无外接电源，可能是原电池，然后根据原电池的形成条件判定；

（2）若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则可能是电解池或电镀池，当阳极金属与电解质溶液中的金属离子相同则为电镀池；

（3）若为无明显外接电源的串联电路，则应利用题中信息找出能发生自发氧化还原反应的装置为原电池

.电解有关计算方法：

总体：

得失电子总数相等

（1）串联电路中各电极得失电子数相等,即电路中通过的电量（电子总数）相等求解。

通常存在下列物质的量关系

H2～Cl2～1/2O2～Cu～2Ag～2H+～2OH-

（2）有关电解计算的方法规律

有关电解的计算通常是求电解后某产物的质量、某气体的体积、某元素的化合价以及溶液的pH、物质的量浓度等。

解答此类题的方法有两种：

一是根据电解方程式或电极反应式列比例式求解；

二是利用各电极、线路中转移的电子数目守恒列等式求解。

因电子守恒较为简便，应注意运用。

强化训练

1．在盛有饱和Na2CO3溶液的烧杯中插入惰性电极进行电解，若温度始终不变，则通电一段时间后，下列说法中正确的是（）

A．溶液的PH值变大B．溶液中Na2CO3的物质的量不变

C．Na2CO3溶液的浓度不变D．溶液中Na2CO3的质量不变

2.在铁制品上镀上一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是（  ）

 A锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子

 B铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子

 C铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子

D锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子

3.下列叙述正确的是（）

A.在原电池的负极和电解池的阴极上都是发生失电子的氧化反应

B.用惰性电极电解Na2SO4溶液，阴阳两极产物的物质的量之比为1：

2

C.用惰性电极电解饱和NaCl溶液，若有1mol电子转移，则生成1molNaOH

D.镀层破损后，镀锡铁板比镀锌铁板更耐腐蚀

4．下列关于铜电极的叙述，不正确的是（）

A.铜锌原电池中铜是正极B.用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极

C.在镀件上镀铜时可用金属铜做阳极D.电解硫酸制H2、O2时铜作阳极

5．（2008全国Ⅱ卷）右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

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

6.下列图示中关于铜电极的连接错误的是（）

7.下列叙述中不正确的是（）

A．电解池的阳极上发生氧化反应，阴极上发生还原反应

B．原电池跟电解池连接后，电子从原电池负极流向电解池阳极

C．电镀时，电镀池里的阳极材料发生氧化反应

D．电解饱和食盐水时，阴极得到氢氧化钠溶液和氢气

8.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是（）

A．电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变

B．电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小

C．电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:

2

D．电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1:

1

9.用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，电解液的pH增大了的是（）

A、H2SO4B、KOHC、AgNO3D、Na2SO4

10.把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞

试液混合溶液的玻璃皿中（如图所示平

面图），经过一段时间后，首先观察到

溶液变红的区域是（）

A．Ⅰ和Ⅲ附近B．Ⅰ和Ⅳ附近C．Ⅱ和Ⅲ附近D．Ⅱ和Ⅳ附近

11.关于电解NaCI水溶液，下列叙述正确的是（）

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人KI溶液，溶液呈棕色

C．若在阴极附近的溶液中滴人酚酞试液，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，充分搅拌后落液呈中性

12.下列描述中，不符合生产实际的是（）

A．电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极

B．电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极

C．电解饱和食盐水制烧碱，用涂镍碳钢网作阴极

D．在镀件上电镀锌，用锌作阳极

13.某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电

解饱和氯化钠溶液，通电时，为使Cl2被完全吸收，制得有较

强杀菌能力的消毒液，设计了如图的装置，则对电源电极名称

和消毒液的主要成分判断正确的是（）

A.a为正极，b为负极；NaClO和NaCl

B.a为负极，b为正极；NaClO和NaCl

C.a为阳极，b为阴极；HClO和NaCl

D.a为阴极，b为阳极；HClO和NaCl

14.把分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三个电解槽串联，在一定条件下通电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为（）

A．1︰2︰3B．3︰2︰1C．6︰3︰1D．6︰3︰2

15.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，与电源正极相连的是纯铜，电极反应式为：

Cu－2e－==Cu2+

D．钢铁发生电化学腐蚀的正极反应式：

Fe－2e－==Fe2+

16.从H+.Cu2+.Na+.SO42-.Cl-五种离子中选择适当的离子组成电解质，符合下列要求。

（1）以石墨棒为电极，电解时电解质质量减小，水量不变，应选用的电解质是_________

（2）以石墨棒为电极，电解时电解质质量不变，水量减小，应选用的电解质是_________

（3）以石墨棒为阳极，铁棒为阴极，电解时电解质质量和水量都减小，应选用的电解质

是

17.如下图所示的装置，C、D、E、F、X、Y都是惰性电极。

将电源接通后，向乙中滴入酚酞液，在F极附近显红色。

试回答以下问题：

（1）电源A极的名称是_______。

（2）甲装置中电解反应的总化学方程式是_________________________。

（3）如果收集乙装置中产生的气体，两种气体的体积比是______________。

（4）欲用丙装置给铜镀银，G应该是_______，电镀液的主要成分是_________（填化学式）。

（5）装置丁中的现象是______________________________________，

说明___________________________________。

18.工业上采用Fe、C为电极电解K2MnO4.溶液制K