電能轉化爲化學能教案

一. 教學內容：電能轉化爲化學能－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、透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、瞭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：

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，相當於氧化還原反應的一半，稱爲半反應。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，一種處於較高價，另一種處於較低價，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製備金屬鈉爲例：

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，稱之爲放電順序。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

電解原理應用於實際生產中，主要有工業上應用電解食鹽水溶液的方法制取燒鹼、氫氣、氯氣；電解精練銅、電鍍等。

1、電解食鹽水製取燒鹼和氯氣

（1）原理：

陽極：2Cl－→Cl2↑＋2e－

陰極：2H＋＋2e－→H2↑

2NaOH＋H2↑＋Cl2↑

（2）產物檢驗：氯氣用溼潤的澱粉KI溶液檢驗；氫氣用收集後檢驗爆鳴聲的方法；鹼液用酚酞試液。

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。通電後，因爲陽極主要成分是銅，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，此時由於其陽離子氧化性弱於銅離子，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，而當週圍銅反應完畢後，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淨的銅，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. 下列關於電解池中形成的閉合迴路的敘述正確的是（ ）

A、電解池中的閉合迴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，並判斷是氧化反應還是還原反應：

答案：

陰極：4Ag＋＋4e－→4Ag（還原反應）

陰極：2H＋＋2e－→H2↑（還原反應）

例3. 在25℃時，將兩個鉑電極插入到一定量的飽和Na2SO4溶液中，通直流電電解並不斷攪拌，在開始較短的時間內，測定當陰極收集到xg氣體的同時，溶液析出mg結晶水合物Na2SO4?10H2O，若保持溫度不變，則所剩溶液的溶質質量分數是（ ）

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

2H2↑＋O2↑，當陰極上得到xg氣體時，溶液中消耗水爲9xg，電解後仍爲飽和溶液，析出的晶體和消耗的水恰好構成飽和溶液，其質量分數可表示爲：142gm/322（m＋9x）×100%，化簡後可看出B選項符合題意。

點評：本題考查電解知識和飽和溶液知識。

例4. 在500ml 0.2mol/L的CuSO4溶液中插入兩個電極，通電電解（不考慮水的揮發）

（1）若兩極均爲銅片，電解過程中CuSO4溶液的濃度________________（填“增大”或“減小”或“不變”）。

（2）若陽極爲鋅，陰極爲銅片，陽極反應式爲：______________________。

（3）陽極爲鋅，陰極爲銅片，若不考慮H＋在陰極上放電，當電路中有0.04mol電子透過時，陰極電極反應式爲__________________，陰極增重_____________。

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