電能轉化為化學能教案

2021-06-10 教案

　　一. 教學內容：電能轉化為化學能－電解

　　教學目的：

　　1、理解電解基本原理。

　　2、初步掌握電解電極反應式書寫及電解產物的判斷。

　　3、通過電解食鹽水的學習，進一步理解電解的基本原理，深化離子放電順序的應用。

　　4、了解電解精煉銅和電鍍的原理，會設計簡單的電鍍池。

　　二. 重點、難點：

　　電解的基本原理及離子的放電順序

　　三. 知識分析

　　（一）電解的原理

　　1、電解：在直流電的作用下，在兩個電極上分別發生氧化反應和還原反應的過程叫電解。

　　2、電解池：

　　（1）定義：將電能轉化成化學能的裝置叫電解池。

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

　　（3）兩極的確定：

判斷方法	陽極	陰極
反應類型	氧化反應	還原反應
電子得失	失電子	得電子
電子流向	電子流出	電子流入
與直流電源的連接情況	與正極相連	與負極相連

　　3、電極反應和電池反應

　　電極上物質的變化情況及電子的'轉移情況用電極反應式來表明。

　　在電解池中，氧化反應和還原反應是在兩個電極上分別進行的，每個電極上只發生一個方向的電子轉移，相當于氧化還原反應的一半，稱為半反應。這種在電極上進行的半反應叫電極反應。電極反應有兩個，每個反應總是涉及同一元素兩種價態的物質，一種處于較高價，另一種處于較低價，通常用單箭頭表示這種有確定電子流向的電極反應。

　　以石墨做電極電解熔融氯化鈉制備金屬鈉為例：

　　陽極：2Cl－→Cl2↑＋2e－

　　陰極：2Na＋＋2e－→2Na

　　電解總反應：2NaCl

　　2Na＋Cl2↑

　　4、離子的放電順序：

　　當電解質溶液中存在多種陽離子或者多種陰離子時，電解質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：

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

　　（二）電解原理的應用

　　電解原理應用于實際生產中，主要有工業上應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：

　　陽極：2Cl－→Cl2↑＋2e－

　　陰極：2H＋＋2e－→H2↑

　　2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

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

　　2、電解精煉銅

　　用粗銅做陽極、精銅做陰極，含銅離子的水溶液做電解質溶液電解。通電后，因為陽極主要成分是銅，故陽極的主要反應是：Cu→Cu2＋＋2e－，當銅表面出現活潑金屬（如鋅、鐵）時，活潑金屬優先失電子進入溶液，此時由于其陽離子氧化性弱于銅離子，故不能在陰極析出，在陰極的反應是Cu2＋＋2e－→Cu；而當銅表面出現不活潑金屬（如金、鉑）時，該金屬不會優先失電子，而當周圍銅反應完畢后，該金屬會落到陽極的底部沉積。這樣電解就可在陰極獲得純凈的銅，從而實現粗銅的電解精煉。

　　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）構成條件：鍍層金屬做陽極，鍍件做陰極，鍍層金屬的陽離子形成的鹽溶液做電解質溶液。

　　（3）結果：陽極質量減輕，陰極質量增加，電解質溶液成分幾乎不變。

　　【典型例題】

　　例1. 下列關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動形成的

　　B、金屬導線中電子由電源的負極流向電解池的陽極，從電解池的陰極流向電源的正極

　　C、在電解質溶液中，陰離子向陰極移動，陽離子向陽極移動

　　D、相同時間內陽離子在陰極得到的電子與陰離子在陽極失去的電子數相等

　　例2. 寫出下列電解池的電極反應式，并判斷是氧化反應還是還原反應：

　　答案：