高中化学 1.2电能转化为化学能——电解教案 鲁教版选修4

高中化学 1.2电能转化为化学能——电解教案 鲁教版选修4

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1、第一章化学反应与能量转化第二节电能转化为化学能----电解一、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。4.金属的电化学腐蚀二、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。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,

2、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-H2OH++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:Cu

3、2++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。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+

4、>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

5、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

6、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?

7、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

8、: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Na2CO32)过滤3)加盐酸调节pH为7步骤二、送入阳离子交换塔除去Ca

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