电能转化为化学能教案

电能转化为化学能教案

　　一. 教学内容：电能转化为化学能－电解

　　教学目的：

　　1、理解电解基本原理。

　　2、初步掌握电解电极反应式书写及电解产物的判断。

　　3、通过电解食盐水的学习，进一步理解电解的基本原理，深化离子放电顺序的应用。

　　4、了解电解精炼铜和电镀的原理，会设计简单的电镀池。

　　二. 重点、难点：

　　电解的基本原理及离子的放电顺序

　　三. 知识分析

　　（一）电解的原理

　　1、电解：在直流电的作用下，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。

　　2、电解池：

　　（1）定义：将电能转化成化学能的装置叫电解池。

　　（2）构成条件：由直流电源、固体电极材料、电解质溶液或熔融电解质等组成。

　　（3）两极的确定：

　　3、电极反应和电池反应

　　电极上物质的变化情况及电子的转移情况用电极反应式来表明。

　　在电解池中，氧化反应和还原反应是在两个电极上分别进行的，每个电极上只发生一个方向的电子转移，相当于氧化还原反应的一半，称为半反应。这种在电极上进行的半反应叫电极反应。电极反应有两个，每个反应总是涉及同一元素两种价态的物质，一种处于较高价，另一种处于较低价，通常用单箭头表示这种有确定电子流向的电极反应。

　　以石墨做电极电解熔融氯化钠制备金属钠为例：

　　阳极：2Cl－→Cl2↑＋2e－

　　阴极：2Na＋＋2e－→2Na

　　电解总反应：2NaCl

　　2Na＋Cl2↑

　　4、离子的放电顺序：

　　当电解质溶液中存在多种阳离子或者多种阴离子时，电解质溶液中各种离子在两极上得失电子是有一定顺序的，称之为放电顺序。在离子浓度相同时：

　　阴离子的还原性：S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>（SO42－、CO32?D、PO43－等）>F－

　　（二）电解原理的应用

　　电解原理应用于实际生产中，主要有工业上应用电解食盐水溶液的'方法制取烧碱、氢气、氯气；电解精练铜、电镀等。

　　1、电解食盐水制取烧碱和氯气

　　（1）原理：

　　阳极：2Cl－→Cl2↑＋2e－

　　阴极：2H＋＋2e－→H2↑

　　2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

　　（2）产物检验：氯气用湿润的淀粉KI溶液检验；氢气用收集后检验爆鸣声的方法；碱液用酚酞试液。

　　2、电解精炼铜

　　用粗铜做阳极、精铜做阴极，含铜离子的水溶液做电解质溶液电解。通电后，因为阳极主要成分是铜，故阳极的主要反应是：Cu→Cu2＋＋2e－，当铜表面出现活泼金属（如锌、铁）时，活泼金属优先失电子进入溶液，此时由于其阳离子氧化性弱于铜离子，故不能在阴极析出，在阴极的反应是Cu2＋＋2e－→Cu；而当铜表面出现不活泼金属（如金、铂）时，该金属不会优先失电子，而当周围铜反应完毕后，该金属会落到阳极的底部沉积。这样电解就可在阴极获得纯净的铜，从而实现粗铜的电解精炼。

　　3、电镀

　　（1）定义：利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层金属或合金的过程。

　　（2）构成条件：镀层金属做阳极，镀件做阴极，镀层金属的阳离子形成的盐溶液做电解质溶液。

　　（3）结果：阳极质量减轻，阴极质量增加，电解质溶液成分几乎不变。

　　【典型例题】

　　例1. 下列关于电解池中形成的闭合回路的叙述正确的是（ ）

　　A、电解池中的闭合回路仅是由电子的定向运动形成的

　　B、金属导线中电子由电源的负极流向电解池的阳极，从电解池的阴极流向电源的正极

　　C、在电解质溶液中，阴离子向阴极移动，阳离子向阳极移动

　　D、相同时间内阳离子在阴极得到的电子与阴离子在阳极失去的电子数相等

　　例2. 写出下列电解池的电极反应式，并判断是氧化反应还是还原反应：

　　答案：

　　阴极：4Ag＋＋4e－→4Ag（还原反应）

　　阴极：2H＋＋2e－→H2↑（还原反应）

　　例3. 在25℃时，将两个铂电极插入到一定量的饱和Na2SO4溶液中，通直流电电解并不断搅拌，在开始较短的时间内，测定当阴极收集到xg气体的同时，溶液析出mg结晶水合物Na2SO4?10H2O，若保持温度不变，则所剩溶液的溶质质量分数是（ ）

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

　　2H2↑＋O2↑，当阴极上得到xg气体时，溶液中消耗水为9xg，电解后仍为饱和溶液，析出的晶体和消耗的水恰好构成饱和溶液，其质量分数可表示为：142gm/322（m＋9x）×100%，化简后可看出B选项符合题意。

　　点评：本题考查电解知识和饱和溶液知识。

　　例4. 在500ml 0.2mol/L的CuSO4溶液中插入两个电极，通电电解（不考虑水的挥发）

　　（1）若两极均为铜片，电解过程中CuSO4溶液的浓度________________（填“增大”或“减小”或“不变”）。

　　（2）若阳极为锌，阴极为铜片，阳极反应式为：______________________。

　　（3）阳极为锌，阴极为铜片，若不考虑H＋在阴极上放电，当电路中有0.04mol电子通过时，阴极电极反应式为__________________，阴极增重_____________。

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