第2节 电能转变成化学能 - 电解

2020-04-14 22:21

高中化学《化学反应原理》青岛市大集备:

第1章 化学反应与能量转化

青岛58中高二化学

第2节 电能转化为化学能——电解 【课标要求】

1、体验电能转化为化学能的探究过程 2、了解电解池的工作原理 3、能写出电极反应和电池反应 【考纲要求】

1、了解电解池的工作原理 2、了解电解原理的几种重要应用 【内容展现】

【教学目标】

1、知道可以通过电解使电能转化为化学能,能使许多在通常条件下不能发生的化学反应得以进行,具有十分重要的实际意义

2、了解什么是电解,知道电解池是将电能转化为化学能的装置

3、知道在电解池中,氧化反应和还原反应是在两个电极上分别进行的,了解什么是电极反应,知道在阳极发生氧化反应,在阴极发生还原反应

4、对于一些电解过程(如电解熔融氯化钠、饱和食盐水),能结合实例简要分析

电解的工作原理,能根据所给出的离子放电序分析电极上发生的反应,写出相应的电极反应式

5、能举例说明电解原理在氯碱生产、金属冶炼和电镀中的应用 【重点难点】

本节教材的重点是电解原理,难点是阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式 【教学方法】

实验探究,演绎、归纳法 【教学建议】

1、电解原理中关于阴、阳两极上的放电原因的解释:与直流电源正极相连的电极带有正电荷,电势高,具有夺取电子的能力,发生氧化反应;与直流电源负极相连的电极带有负电荷,电势低,能给出电子,发生还原反应。

2、阴、阳两极的定义:发生氧化反应的电极叫做阳极,发生还原反应的电极叫做阴极,这在电极池和原电池中是统一的。金属的防护中的牺牲阳极的阴极保护法这一名称就源于此。

3、电解食盐水过程的探究:要让学生体会到,①并不是所有离子都能在电极上放电,阳极上还原性强的离子先失去电子被氧化,阴极上氧化性强的离子先得到电子被还原。②电极反应的发生使电极附近溶液组成发生变化。③电极反应的产物和在电极附近溶液中富集的物质都是电解的产品。

另外水的电离平衡的移动尽量淡化,换做其他通俗的语言来描述。

4、惰性电极电解规律的总结:大胆放给学生,多练习几个例子(硫酸、氢氧化钠、硫酸钠,氯化铜、盐酸,硫酸铜、硝酸银等),让学生通过充分的练习和讨论得出规律:电解水型、电解电解质型、放氢生碱型、放氧生酸型四种类型电解规律。从某种意义说,分析电解的过程比最后得到的结论更重要,因为过程的体验让学生学会了解决问题的方法,同时也强化了相关基础知识。

5、在铜的电解精炼内容后建议介绍电冶金,有条件的话可以完善金属的冶炼部分的内容整理。相关内容参考如下:

电冶金

利用电能从矿石或其他原料中提取、回收和精炼金属的冶金过程。包括电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解等。电冶金成为大规模工业生产的先决条件,是廉价电能的大量供应。电冶金方法的采用,特别是电弧炉炼钢和熔盐电解炼铝是近代冶金技术的重大进步。

电冶金成为大规模工业生产的先决条件是廉价电能的大量供应。电冶金包括电炉冶炼、熔盐电解和水溶液电解等。

①电炉冶炼是利用电能获得冶金所要求的高温而进行的冶金生产。如电弧炉炼钢是通过石墨电极向电弧炼钢炉内输入电能,以电极端部和炉料之间发生的电弧为热源进行炼钢,可获得比用燃料供热更高的温度,且炉内气氛较易控制,对熔炼含有易氧元素较多的钢种极为有利。

②熔盐电解是利用电能加热并转化为化学能,将某些金属的盐类熔融并作为电解质进行电解,自熔盐中还原金属,以提取和提纯金属的冶金过程,如铝、镁、钠、钽、铌的熔盐电解生产。

③水溶液电解是利用电能转化的化学能使溶液中的金属离子还原为金属析出,或使粗金属阳极经由溶液精炼沉积于阴极,如铜、锌的电积和铜、铅的电解精炼。

例如:电解熔融NaCl可以得到金属钠,NaCl在高温下熔融,并发生电离:NaCl ==Na+ + Clˉ。通直流电后,阴极:2Na+ + 2eˉ ==2Na 阳极:2Clˉ - 2eˉ ==Cl2↑ 总反应:2NaCl(熔融)==电解==2Na+Cl2↑

6、电镀:建议做演示实验,让学生提供几种待镀材料如小刀、钥匙等。实验对学生的影响那是相当的震撼。对电镀液浓度、电流强度、镀件处理等电镀条件的控制请参照相关材料,并在授课前实验几次以保证效果。

7、关于课时安排:共三课时,第一课时电解原理中包含电解熔融氯化钠和电解食盐水两个例子,由浅入深,层层递进。第二课时电解规律和电解原理的应用。第三课时习题课。

【学案设计】

第1课时

【学习目标】

1. 了解电解池的工作原理

2. 了解电解过程中阴、阳极不同离子的放电顺序 3. 能够熟练书写电极反应方程式

【学习重、难点】

电解池的工作原理

【学习过程】

【课前预习区】

1.写出下列物质的电离方程式

①HCl ②H2SO4 ③NaCl(熔融) ④H2O ⑤CuSO4 ⑥AgNO3 2.写出下列反应的化学方程式

①电解水

②电解食盐水 3.电离、电解的区别?

4.氧化剂(具有 性)→ 电子→化合价 →被 (发生 反应)→生成 产物;Fe2+、Ag+、Cu2+的氧化性由强到弱的顺序是: 还原剂(具有 性)→ 电子→化合价 →被 (发生 反应)→生成 产物。Cl、Br、I的还原性由强到弱的顺序是: 5.比较常见非金属元素(F、Cl、Br、I、O、S)的氧化性顺序:

以上元素阴离子还原性顺序: 金属顺序表中元素的还原性顺序: 以上元素阳离子还氧化性顺序:

【课堂互动区】

一、电解池的工作原理 (一)电解熔融氯化钠 【问题组1】阅读教材P11

1、什么是电离?电离需要通电吗?

2、熔融NaCl中含有哪些微粒?在通电前后分别是如何运动的? 3、通电后电极表面分别发生了什么化学反应? 4、写出电极上发生的电极反应式和电解池总反应。 5、分析电解过程中电子的流向。 【归纳整理】

阳极 阴极 电解池的定义 构成电解池的条件是 (二)电解饱和食盐水制取氯气和烧碱

【活动探究】惰性电极(石墨或金、铂电极)电解饱和食盐水 【问题组2】

1. NaCl溶液中含有哪些离子?

2. 通电前后,溶液中离子的运动状态有何不同?

3. NaCl溶液在通电过程中两极分别有哪些离子发生反应?可观察到什么现象? 4. 完成电极反应式和电解反应总方程式。

阳极 阴极 现象 电极反应式


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