電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能教案

電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能教案

　　一. 教學(xué)內(nèi)容：電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能－電解

　　教學(xué)目的：

　　1、理解電解基本原理。

　　2、初步掌握電解電極反應(yīng)式書寫及電解產(chǎn)物的判斷。

　　3、通過電解食鹽水的學(xué)習(xí)，進(jìn)一步理解電解的基本原理，深化離子放電順序的應(yīng)用。

　　4、了解電解精煉銅和電鍍的原理，會(huì)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的電鍍池。

　　二. 重點(diǎn)、難點(diǎn)：

　　電解的基本原理及離子的放電順序

　　三. 知識(shí)分析

　　（一）電解的原理

　　1、電解：在直流電的作用下，在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程叫電解。

　　2、電解池：

　　（1）定義：將電能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能的裝置叫電解池。

　　（2）構(gòu)成條件：由直流電源、固體電極材料、電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)等組成。

　　（3）兩極的確定：

　　3、電極反應(yīng)和電池反應(yīng)

　　電極上物質(zhì)的變化情況及電子的轉(zhuǎn)移情況用電極反應(yīng)式來表明。

　　在電解池中，氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)是在兩個(gè)電極上分別進(jìn)行的，每個(gè)電極上只發(fā)生一個(gè)方向的電子轉(zhuǎn)移，相當(dāng)于氧化還原反應(yīng)的一半，稱為半反應(yīng)。這種在電極上進(jìn)行的半反應(yīng)叫電極反應(yīng)。電極反應(yīng)有兩個(gè)，每個(gè)反應(yīng)總是涉及同一元素兩種價(jià)態(tài)的物質(zhì)，一種處于較高價(jià)，另一種處于較低價(jià)，通常用單箭頭表示這種有確定電子流向的電極反應(yīng)。

　　以石墨做電極電解熔融氯化鈉制備金屬鈉為例：

　　陽(yáng)極：2Cl－→Cl2↑＋2e－

　　陰極：2Na＋＋2e－→2Na

　　電解總反應(yīng)：2NaCl

　　2Na＋Cl2↑

　　4、離子的放電順序：

　　當(dāng)電解質(zhì)溶液中存在多種陽(yáng)離子或者多種陰離子時(shí)，電解質(zhì)溶液中各種離子在兩極上得失電子是有一定順序的，稱之為放電順序。在離子濃度相同時(shí)：

　　陰離子的還原性：S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>（SO42－、CO32?D、PO43－等）>F－

　　（二）電解原理的應(yīng)用

　　電解原理應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)中，主要有工業(yè)上應(yīng)用電解食鹽水溶液的'方法制取燒堿、氫氣、氯氣；電解精練銅、電鍍等。

　　1、電解食鹽水制取燒堿和氯氣

　　（1）原理：

　　陽(yáng)極：2Cl－→Cl2↑＋2e－

　　陰極：2H＋＋2e－→H2↑

　　2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

　　（2）產(chǎn)物檢驗(yàn)：氯氣用濕潤(rùn)的淀粉KI溶液檢驗(yàn)；氫氣用收集后檢驗(yàn)爆鳴聲的方法；堿液用酚酞試液。

　　2、電解精煉銅

　　用粗銅做陽(yáng)極、精銅做陰極，含銅離子的水溶液做電解質(zhì)溶液電解。通電后，因?yàn)殛?yáng)極主要成分是銅，故陽(yáng)極的主要反應(yīng)是：Cu→Cu2＋＋2e－，當(dāng)銅表面出現(xiàn)活潑金屬（如鋅、鐵）時(shí)，活潑金屬優(yōu)先失電子進(jìn)入溶液，此時(shí)由于其陽(yáng)離子氧化性弱于銅離子，故不能在陰極析出，在陰極的反應(yīng)是Cu2＋＋2e－→Cu；而當(dāng)銅表面出現(xiàn)不活潑金屬（如金、鉑）時(shí)，該金屬不會(huì)優(yōu)先失電子，而當(dāng)周圍銅反應(yīng)完畢后，該金屬會(huì)落到陽(yáng)極的底部沉積。這樣電解就可在陰極獲得純凈的銅，從而實(shí)現(xiàn)粗銅的電解精煉。

　　3、電鍍

　　（1）定義：利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層金屬或合金的過程。

　　（2）構(gòu)成條件：鍍層金屬做陽(yáng)極，鍍件做陰極，鍍層金屬的陽(yáng)離子形成的鹽溶液做電解質(zhì)溶液。

　　（3）結(jié)果：陽(yáng)極質(zhì)量減輕，陰極質(zhì)量增加，電解質(zhì)溶液成分幾乎不變。

　　【典型例題】

　　例1. 下列關(guān)于電解池中形成的閉合回路的敘述正確的是（ ）

　　A、電解池中的閉合回路僅是由電子的定向運(yùn)動(dòng)形成的

　　B、金屬導(dǎo)線中電子由電源的負(fù)極流向電解池的陽(yáng)極，從電解池的陰極流向電源的正極

　　C、在電解質(zhì)溶液中，陰離子向陰極移動(dòng)，陽(yáng)離子向陽(yáng)極移動(dòng)

　　D、相同時(shí)間內(nèi)陽(yáng)離子在陰極得到的電子與陰離子在陽(yáng)極失去的電子數(shù)相等

　　例2. 寫出下列電解池的電極反應(yīng)式，并判斷是氧化反應(yīng)還是還原反應(yīng)：

　　答案：

　　陰極：4Ag＋＋4e－→4Ag（還原反應(yīng)）

　　陰極：2H＋＋2e－→H2↑（還原反應(yīng)）

　　例3. 在25℃時(shí)，將兩個(gè)鉑電極插入到一定量的飽和Na2SO4溶液中，通直流電電解并不斷攪拌，在開始較短的時(shí)間內(nèi)，測(cè)定當(dāng)陰極收集到xg氣體的同時(shí)，溶液析出mg結(jié)晶水合物Na2SO4?10H2O，若保持溫度不變，則所剩溶液的溶質(zhì)質(zhì)量分?jǐn)?shù)是（ ）

　　C、71m/161（m＋18x）×100% D、71m/161（m＋36x）×100%

　　2H2↑＋O2↑，當(dāng)陰極上得到xg氣體時(shí)，溶液中消耗水為9xg，電解后仍為飽和溶液，析出的晶體和消耗的水恰好構(gòu)成飽和溶液，其質(zhì)量分?jǐn)?shù)可表示為：142gm/322（m＋9x）×100%，化簡(jiǎn)后可看出B選項(xiàng)符合題意。

　　點(diǎn)評(píng)：本題考查電解知識(shí)和飽和溶液知識(shí)。

　　例4. 在500ml 0.2mol/L的CuSO4溶液中插入兩個(gè)電極，通電電解（不考慮水的揮發(fā)）

　　（1）若兩極均為銅片，電解過程中CuSO4溶液的濃度________________（填“增大”或“減小”或“不變”）。

　　（2）若陽(yáng)極為鋅，陰極為銅片，陽(yáng)極反應(yīng)式為：______________________。

　　（3）陽(yáng)極為鋅，陰極為銅片，若不考慮H＋在陰極上放電，當(dāng)電路中有0.04mol電子通過時(shí)，陰極電極反應(yīng)式為__________________，陰極增重_____________。

　　答案：（1）不變（2）Zn→Zn2＋＋2e－（3）Cu2＋＋2e－→Cu；1.28g

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