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  • 2021-07-02 发布

高中化学《化学反应原理》4_3电解池教案 新人教版选修4

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第三节电解池 一、教学目标:‎ ‎1.理解电解原理,初步掌握一般电解反应产物的判断方法 ‎2.了解氯碱工业,电镀,冶金的原理 ‎3.掌握电解电极方程式的书写。‎ 二、教学重点:‎ 电解原理及应用 三、教学过程:‎ 我们知道化学能可以转变为热能,即反应热。化学能也能转变为电能,用原电池装置。今天这节课我们就来学习电能如何转化为化学能。‎ 第三节电解池 一、电解原理 讲:首先我们来比较金属导电和电解质导电的区别。‎ ‎ ‎ 金属 电解质 导电粒子 导电状态 温度影响 导电实质 电子定向移动 过渡:电解质导电的实质是什么呢?一起看实验。‎ 实验:现象—一极有气泡,检验为氯气;另一极有红色的物质析出,分析为铜。‎ 讲:要分析此现象我们得研究此装置,首先看电极。‎ ‎1.电极 阳极—与电源正极相连 阴极—与电源负极相连 隋性电极—只导电,不参与氧化还原反应(C/Pt/Au)‎ 活性电极—既导电又参与氧化还原反应(Cu/Ag)‎ 问:通电前和通电时分别发生了怎样的过程?‎ 通电前:CuCl2=Cu2++2Cl- H2O H++‎OH-‎ 通电中:阳离子(Cu2+,H+)向阴极移动被还原;‎ 阴离子(Cl-,OH-)向阳极移动被氧化 讲:即在电极上分别发生了氧化还原反应,称电极反应。‎ ‎2.电极反应( 阳氧阴还 )‎ 阳极:2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)‎ 阴极:Cu2++2e-=Cu(还原)‎ 总电极方程式:___________________‎ 放电:阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。‎ ‎3.电解:电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程叫电解。‎ 讲:所以电解质导电的实质便是——电解 电解池:借助电流引起氧化还原反应的装置,即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。‎ 问:构成电解池的条件是什么?‎ 电源、电极、电解质构成闭和回路。‎ 思考:‎ 电解CuCl2水溶液为何阳极是Cl-放电而不是OH-放电,阴极放电的是Cu2+而不是H+ ?‎ ‎4.离子的放电顺序 阴极:(阳离子在阴极上的放电顺序(得e-))‎ Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+ ‎ 阳极(1)是惰性电极时:阴离子在阳极上的放电顺序(失e-)‎ S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)‎ ‎(2) 是活性电极时:电极本身溶解放电 问:放电能力弱于H+和OH–的物质在水溶液中放电吗? ‎ ‎ 否,但亚铁离子浓度远大于氢离子浓度时,亚铁离子放电。‎ 问:电解水时为了增强水的导电性常常需加入氢氧化钠或稀硫酸,为什么?可以加食盐吗?‎ 练习:电解碘化汞、硝酸铜、氯化锌、盐酸、硫酸、氢氧化钠的电极方程式。‎ ‎5.电解规律:‎ ‎(1)电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐,实质上是电解水,电解水型。‎ 问:初中电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性,影响水的电解吗?‎ 电解硫酸和氢氧化钠时为何H2和O2之比大于2?氧气溶解度大于氢气 又为何硫酸一定大于2,而氢氧化钠可能等于2?硫酸根可能放电。‎ ‎(2)电解不活泼金属的含氧酸盐,阳极产生氧气,阴极析出不活泼金属,放氧生酸型。‎ 练习:电解硫酸铜方程式。加入下列哪些物质可以恢复到硫酸铜原来的溶液:氧化铜、氢氧化铜、铜、碳酸铜。‎ ‎(3)电解不活泼金属无氧酸盐,实际上是电解电解质本身,分解电解质型。‎ ‎(4)电解活泼金属(K/Ca/Na)的无氧酸盐,阴极产生氢气,阳极析出非金属,放氢生碱型。‎ ‎6.电解中电极附近溶液pH值的变化。‎ ‎(1)电极区域 A.阴极H+放电产生H2,阴极区域pH变大。‎ ‎ B.阳极OH-放电产生O2,阳极区域pH变小。‎ ‎(2)电解质溶液中 A.电解过程中,既产生H2,又产生O2,则原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变(浓度变大)。 ‎ ‎ B.电解过程中, 无H2和O2产生, pH几乎不变。但象CuCl2变大 C.电解过程中,只产生H2, pH变大。‎ D.电解过程中,只产生O2, pH变小。‎ 过渡:如果把阳极换成铜棒,阳极发生的反应就是铜自身溶解,如果电解质是硫酸,阴极析出的是什么?也是铜,这就是我们的铜的电解精炼法。‎ 二、电解原理的应用 ‎1.铜的电解精炼 ‎ 阳极:粗铜棒 ‎ 阴极:精铜棒 ‎ 电解质:含铜电解质 问:精炼中硫酸铜的浓度怎样?基本不变,但变小。‎ 过渡:若把阴极精铜棒换成铁棒,电解过程变吗?‎ 不变,但不是精炼铜了,而叫电镀铜。‎ ‎2.电镀铜 ‎ 阳极:镀层金属 ‎ 阴极:待镀金属(镀件)‎ ‎ 电镀液:含镀层金属的电解质。‎ ‎3.电解饱和食盐水——氯碱工业 问:1、电解饱和食盐水的阴极产物、阳极产物分别是什么?‎ ‎2、转移的电子数和氢氧化钠的物质的量的关系?‎ ‎3、从Cl- Cl2一定需要加氧化剂吗?‎ ‎4、阴极产物和阳极产物能接触吗?‎ ‎5、饱和食盐水为何需要精制?如何精制?‎ 精制:步骤一、1)先加过量的BaCl2和过量的NaOH(顺序可换),再加入过量的Na2CO3‎ ‎ 2)过滤 ‎ 3)加盐酸调节pH为7‎ ‎ 步骤二、送入阳离子交换塔除去Ca2+、Mg2+等。 ‎ ‎4.电冶金 电解熔融氯化钠:2NaCl(熔融)=(电解)2Na+Cl2‎ 适用范围:活泼金属K~Al 练习:‎ ‎1、在水中加等物质的量的Ag+,Pb2 +,Na +, SO42-, NO3- , Cl-,该溶液放在用惰性电极做电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物质量比为( )‎ A. 35.5:108 B. 16:‎207 ‎C.8:1  D.108:35.5‎ ‎2、用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定质量的另一种物质溶液能与原来完全一样的是 氯化铜加硫酸铜、氢氧化钠加氢氧化钠、氯化钠加氯化氢、硫酸铜加氢氧化铜 ‎3、0.1摩氯化铜和0.1摩溴化钠共0.4摩电子转移,分析过程。‎ ‎4、铁、C/硫酸——C、C/氯化铜用导线相连,分析正负极和阴阳极及两装置的p H的变化。‎ ‎5、如何判断电解池的阴阳极?‎ ‎ 与正极相连的、发生氧化反应的、阴离子移向的一极是阳极,反之是阴极。‎ ‎ 如:高锰酸钾的做电解质,发现红色加深的是什么极?‎ ‎ 湿润的淀粉KI试纸并滴有酚酞,变红的是什么极?变蓝的是什么极?‎ ‎6、以A、B两根石墨电极电解足量的硝酸银溶液,通电t分钟,在B极收到11.2mL标况下气体,此后将电源反接,以相同的电流强度通电t/2分钟。问:(1)A、B分别是什么极?(2)电源反接后A、B电极质量如何变化?(3)若溶液体积为200mL,则通电t/2分钟时的溶液p H=?‎ 原 电 池 电 解 池 电极名称 ‎ 正负极 阴阳极 ‎ 电极材料 负极:活泼金属 ‎ 正极:不活泼金属或可导电的非金属(如C) ‎ 惰性材料或活性材料 ‎ ‎ 电流方向:外电路 内电路 组成 原理 功能 化学能到电能 电能到化学能

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