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4.2.1 電解池 學案 (含答案) 2023-2024學年高二化學人教版(2019)選擇性必修1

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4.2.1 電解池 學案 (含答案) 2023-2024學年高二化學人教版(2019)選擇性必修1

資源簡介

新授課
第四章 化學反應與電能
第4課時 電解池
【學習目標】
1.掌握電解池的構成條件及工作原理。 2.知道原電池與電解池的區別。
【學習活動】
學習任務
目標一:掌握電解池的構成條件及工作原理。 任務1:實驗4-2:在U形管中注入質量分數為25%的CuCl2溶液,插入兩根石墨棒作電極,把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒(與電源正極相連的電極叫陽極)附近。接通直流電源,觀察U形管內的現象和試紙顏色的變化。 實驗現象 陰極:石墨棒上覆蓋一層紅色固體; 陽極:①有氣泡冒出并聞到刺激性氣味,②濕潤的碘化鉀淀粉試紙變為藍色。 (1)通電前,CuCl2溶液中存在的離子有哪些? 參考答案:CuCl2===Cu2++2Cl-,H2OH++OH-,故溶液中存在的離子有Cu2+、H+、Cl-、OH-。 (2)陽極石墨棒上產生的氣體能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍,說明產生的氣體是什么?寫出電極反應式并判斷發生反應的類型(氧化反應或還原反應)。 參考答案:說明產生的氣體是Cl2;陽極反應式為2Cl--2e-===Cl2↑,發生氧化反應。 (3)陰極石墨棒上覆蓋了一層紅色固體物質,該物質是什么?寫出電極反應式并判斷發生反應的類型(氧化反應或還原反應)。 參考答案:該固體物質為Cu;陰極反應式為Cu2++2e-===Cu,發生還原反應。 (4)通電后,CuCl2溶液中陰、陽離子的遷移方向及電子運動的方向是什么?寫出電解CuCl2溶液的總化學方程式。 參考答案:電解時,Cl-(陰離子)向陽極移動,Cu2+(陽離子)向陰極移動;電子從電源的負極流向電解池陰極,從電解池陽極流回電源的正極,電解總反應:CuCl2Cu+Cl2↑。 (5)在氯化銅溶液中除了Cu2+和Cl-之外還有H+和OH-,這兩種離子為什么沒有得到或失去電子? 參考答案:電解時,溶液中離子的放電先后順序與離子的氧化性或還原性有關,氧化性強的陽離子先得電子被還原,還原性強的陰離子先失電子被氧化。Cu2+比H+更容易得電子,而Cl-比OH-更容易失電子,可從氧化性強弱的角度比較得電子的順序,從還原性強弱的角度比較失電子的順序。 【概念生成】 電解:將直流電源通過電解質溶液或熔融的電解質,在兩個電極上分別發生氧化反應和還原反應的過程叫作電解。 陽極:發生氧化反應的電極叫作陽極(與電源正極相連)。 陰極:發生還原反應的電極叫作陰極(與電源負極相連)。 電解池:將電能轉化為化學能的裝置叫作電解池。 “放電”:離子在電極表面得到或失去電子的過程通常叫作“放電”。 任務2:(1)根據任務1中電解氯化銅溶液的裝置,思考電解池的構成條件有哪些?電解池工作時,電子的流向、離子的運動方向,并在上圖的基礎上,繪制出電解池工作時,是如何構成閉合回路的? 參考答案:①直流電源 ②電極材料 ③電解質溶液或熔融的電解質 ④形成閉合回路。 接通外接電源后,電子從電源的負極沿導線流入電解池的陰極,陽離子向陰極移動,在陰極上得電子,發生還原反應,陰離子向陽極移動,在陽極上失去電子,發生氧化反應,電子由陽極流出,并沿導線流回電源的正極,如圖所示。 (2)某同學將電解池工作時電子、離子流動方向及電極種類等信息表示在圖中。分析電極a、b、c、d的名稱以及Q離子是陰離子還是陽離子?a、b電極生發生反應的類型? 參考答案:根據題圖知,該裝置有外接電源,所以屬于電解池,根據電子流向知,c是負極,d是正極,a是陰極,b是陽極,電解時,電解質溶液中陽離子向陰極移動,陰離子向陽極移動,則Q離子是陽離子,P離子是陰離子。 a是陰極,其上發生的是還原反應;b是陽極,其上發生的是氧化反應。
目標二:知道原電池與電解池的區別。 任務1:對比分析原電池和電解池的構成條件和工作原理,回答下列問題。 (1)原電池和電解池在裝置構成上有何區別? 參考答案:原電池和電解池裝置構成條件都有電極反應物、電極材料、離子導體(電解質溶液或熔融電解質)、電子導體(導線),且都要形成閉合回路。 電解池裝置需要有直流電源,而原電池裝置不需要。 原電池是將化學能轉化為電能的裝置,電解池是將電能轉化為化學能的裝置。 (2)原電池和電解池在工作原理上有何異同? 參考答案:原電池和電解池工作時都在兩電極上分別發生氧化反應和還原反應。 原電池在工作時是利用自發進行的氧化還原反應,實現化學能轉化為電能。電解池在工作時是利用電源提供的電能實現將電能轉化為化學能的過程,可以使非自發的氧化還原反應發生。 任務2:如何確定原電池的正負極,如何確定電解池的陰陽極? 參考答案:決定原電池正負極的是電極反應物的性質,還原性物質在負極發生反應,氧化性物質在正極發生反應。 決定電解池陰陽極的是外接電源,與外接電源負極想連接的是陰極,與外接電源正極相連接的是陽極。 電解池的陰極、陽極的判斷: 【知識拓展】 電化學是以電能和化學能之間的相互轉化及轉化過程中的有關規律為主要研究內容的科學。
【學習總結】
回顧本課所學,畫出思維導圖
2新授課
第四章 化學反應與電能
第4課時 電解池
【學習目標】
1.掌握電解池的構成條件及工作原理。 2.知道原電池與電解池的區別。
【學習活動】
學習任務
目標一:掌握電解池的構成條件及工作原理。 任務1:實驗4-2:在U形管中注入質量分數為25%的CuCl2溶液,插入兩根石墨棒作電極,把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在與直流電源正極相連的石墨棒(與電源正極相連的電極叫陽極)附近。接通直流電源,觀察U形管內的現象和試紙顏色的變化。 (1)通電前,CuCl2溶液中存在的離子有哪些? (2)陽極石墨棒上產生的氣體能使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍,說明產生的氣體是什么?寫出電極反應式并判斷發生反應的類型(氧化反應或還原反應)。 (3)陰極石墨棒上覆蓋了一層紅色固體物質,該物質是什么?寫出電極反應式并判斷發生反應的類型(氧化反應或還原反應)。 (4)通電后,CuCl2溶液中陰、陽離子的遷移方向及電子運動的方向是什么?寫出電解CuCl2溶液的總化學方程式。 (5)在氯化銅溶液中除了Cu2+和Cl-之外還有H+和OH-,這兩種離子為什么沒有得到或失去電子? 【概念生成】 電解:將直流電源通過電解質溶液或熔融的電解質,在兩個電極上分別發生氧化反應和還原反應的過程叫作電解。 陽極:發生氧化反應的電極叫作陽極(與電源正極相連)。 陰極:發生還原反應的電極叫作陰極(與電源負極相連)。 電解池:將電能轉化為化學能的裝置叫作電解池。 “放電”:離子在電極表面得到或失去電子的過程通常叫作“放電”。 任務2:(1)根據任務1中電解氯化銅溶液的裝置,思考電解池的構成條件有哪些?電解池工作時,電子的流向、離子的運動方向,并在上圖的基礎上,繪制出電解池工作時,是如何構成閉合回路的? (2)某同學將電解池工作時電子、離子流動方向及電極種類等信息表示在圖中。分析電極a、b、c、d的名稱以及Q離子是陰離子還是陽離子?a、b電極生發生反應的類型?
目標二:知道原電池與電解池的區別。 任務1:對比分析原電池和電解池的構成條件和工作原理,回答下列問題。 (1)原電池和電解池在裝置構成上有何區別? (2)原電池和電解池在工作原理上有何異同? 任務2:如何確定原電池的正負極,如何確定電解池的陰陽極?
【學習總結】
回顧本課所學,畫出思維導圖
2

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