2017-2018学年高中化学 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（第2课时）教案 鲁科版选修4.docVIP

第二节 电能转化为化学能——电解 第2课时 电解原理的应用 【教学目标】 1.了解电冶金、氯碱工业、电镀和电解精炼的原理。 2.学会应用电解的原理解决实际问题。 3.能够应用电解原理判断离子的氧化性或还原性强弱。 【教学过程】 本在理解电解原理的基础上相关化工生产方面的应用，如电镀等。通过学习加深对氧化还原反应的认识，提高辩证思维能力，同时帮助学生牢固树立理论联系实际的学风。电解原理的应用　　1、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气 【实验】　　在U形管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极（如图）。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电源后，注意观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。　　现象：　　电极反应：　　阳极：　　阴极：　　电解食盐水的总反应为：　　工业上利用这一反应原理，制取NaOH、Cl2和H2。注意 在上面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO，H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。在工业生产中，为避免这几种产物混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。2、铜的电解精炼：　如图为电解法精炼铜的装置，其中阳极为，阴极为，电解质溶液为溶液，粗铜中含Fe、Zn、Ni、Ag、Pt、Au等少量杂质金属阳极发生的主要反应为：－。杂质Fe、Zn、Ni也发生电极反应：Fe＝Fe2＋＋2e－。Zn＝Zn2＋＋2e－，Ni＝Ni2＋＋2e－。由于Pt、Ag、Au的金属性比Cu弱且量又少，这三种金属不反应，以单质的形式沉积在底部，得到阳极泥。　阴极的反应为由于Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋得电子能力比 Cu2＋弱且量又少，故Fe2＋、Zn2＋、Ni2＋不反应，以离子的形式留在溶液中，经过上述反应，粗铜中的杂质被除去，变成了精铜，能满足作为导线的要求，这就是铜的精炼。　3、电镀【活动·探究】　　根据电解原理和铜的精炼的操作，利用如下材料：铁制品、铜片、CuSO4溶液、导线、直流电源，试设计一个实验，在铁钉表面镀上一层铜。思路：铜的精炼中，粗铜为阳极，Cu失电子变成以Cu2＋，溶液中的Cu2＋在阴极得电子，生成Cu单质，即在阴极上析出了铜。故要在铁制品表面镀铜，可让做阳极，为阴极，溶液为电解质溶液，设计成如下图所示的装置。　　现象：　　电极反应：　　阳极：　　 阴极：　　该过程就是电镀。　　(1)电镀：。　　(2)构成要素：电极：电镀溶液：【析】　例、如下图装置中，a、b都是惰性电极，通电一段时间后，a极附近溶液呈红色。(1)试分析电源的正负极、CuSO4溶液的pH变化及CuSO4溶液中各离子浓度的变化情况。 （2）其中B装置为何要用U形管？（3）若电源输出电子0.5mol，求A中析出铜多少克，B中产生气体多少升。析：此题是典型的电解装置，根据现象不难推断，a、b为惰性电极，a附近溶液红色，即a附近溶液碱性，析出H2，发生还原反应，是阴极，故电源X是负极，Y是正极。在A装置中，铂极是阴极，铜极是阳极，阳极是Cu，活性电极本身放电，阴极是Cu2＋放电，即阳极：Cu－2e－＝Cu2＋(氧化反应)，阴极：Cu2＋＋2e－＝Cu（还原反应），故A装置是典型的电镀装置，pH无变化，各离子浓度也无变化。B用U形管是为了让H2和Cl2分开，防止爆炸，电解方程式：2NaCl＋2H2O＝　　根据电子守恒，故在A装置中转移电子数也为0.5mol，故析出Cu为0.25mol，质量为：0.25mol×64g/mol=16g ，在B中转移电子数也为0.5mol, 产生气体为：L/mol=11.2L　　答案：(1)X是负极， Y是正极。pH无变化，各离子浓度也无变化。　　(2)防止H2、Cl2接触爆炸。(3)16g、11.2L。　例、请用下图所示仪器装置设计一个包括：电解饱和食盐水并测定电解时产生的氢气的体积和检验氯气的氧化性的实验装置。　　　　(1)所选仪器连接时，各接口的顺序是（填各接口的代号字母）：A接　　　　　、　　　　　接　　　　　；B 接　　　　　　　、　　　　　　　接 　　　　　　。　　(2)实验时，装置中的石墨电极接电源的　　　极，所发生的反应为　　　　　　；铁电极接电源的　　　极，所发生的反应为　　　　　　　　；此电解总反应方程式为　　　　　　　　。　　(3)实验测得产生的氢气体积（已折算成标准状况）为5.60mL，电解后溶液的体积恰好为50.0mL，则溶液的pH 值为　　　　　　　。析：本题考查按实验要求设计组装合理实验装置的能力，并根据制得的H2的体积，计算电解后溶液的pH值。　　根据电解饱和食盐水阳极所发生的反应式：2Cl－―2e－＝Cl2↑，为防止电极被腐蚀，实验中一般选用石墨作阳极。阴极发生的是水电离出的H＋离子被还原，2H＋＋2e－＝H2↑，从而破坏水的