高中化学电解池教案及习题(附答案)
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第2节电能转化为化学能——电解
知识与能力:
1.通过对熔融氯化钠电解体系的分析,使学生掌握电解、电解池概念,清晰地建立起电极
反应的概念并能够正确地判断阴极和阳极;
2.通过运用电解的原理分析食盐水的电解、铜的电解精练,了解这些较复杂体系中所发生
的反应以及电解的实用价值;
3.通过学习电镀的内容,使学生了解具有一定特殊性的、另一种电解原理的应用方法,并
进一步体会电解对人类社会的重要贡献;
4.通过活动探究,提高学生的实验能力和分析能力;
5.从能量的角度理解化学科学的重要性。
过程与方法:
采用问题驱动的方法,经联想质疑中熟知的反应切入提出问题,将学生引入本节学习;以已知离子在电场中的定向移动为起点,从而分析具体反应中阴阳离子的移向,在渐进的学习中明白电解、电解池,并学会书写电极反应式;在电解原理的应用中,要让学生明白规律是有条件限制的。
情感、态度与价值观:
进一步体会化学的魅力,激发对学习的兴趣;了解方法的重要意义,明白将来实现的重要价值。
教学重点:电解原理、电极反应
教学难点:阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式
课时安排:共5课时(新课3课时,复习练习2课时)
教学过程:
(第一课时)
【联想•质疑】已知金属钠与氯气反应的热化学方程式:
2Na(s)+Cl2=2NaCl(s) △H= —822.3kJ•mol—1如果要真个反应反方向进行,则需要外界提供能量,那么大家想一想我们可以采用什么样的外界能量。
【学生】电能。
【提问】那么这样的反应是什么能转化为什么能?
【学生】电能转化为化学能
【教师】对,电能转化为化学能的一中重要方法就是电解,下面我们就来学习电解。首先我们来以电解熔融NaCl了解一下电解的原理
【板书】一、电解的原理
【阅读交流】
1)、通电前,熔融氯化钠中存在哪些离子?这些离子的运动情况怎样?
2)、通电后,外电路上的电流方向怎样?
3)、接通电源后,熔融氯化钠中Na+、Cl-各向那个方向运动?
4)、移到两极表面的Na +、Cl -
将发生什么变化?
电解熔融NaCl
【讲解】在熔融NaCl 中,存在自由移动的Na +
和Cl -
,做杂乱无章的运动。通电后,电子由
电源的负极流出,聚集到铁电极上。由于正负电荷相互吸引,Na +
要移向铁电极,做定向移动。Na +
在铁电极上得到电子,Na +
+ e - = Na ,发生还原反应。 电子要流向正极,那么石墨电极上哪来的电子?
【学生】思考,回答
【讲解】对,Cl -要移到石墨电极上,失去电子,2Cl - — 2e - = Cl 2↑,发生氧化反应。为了
维持电流,Cl -要不断地失去电子,不断地定向移动到石墨电极上。这样在通电的情况下NaCl 就分解成了Na 和 Cl 2,电能就转化为化学能储存在Na 和 Cl 2里面了。这个过程就称之为电解。
下面我们看看有关电解的几个概念。
【板书】(一)概念 1、电解:
【讲解】能够发生电解的装置叫电解池 【板书】2、电解池:
【提问】大家结合电解熔融NaCl 的例子,说说构成电解池的条件有哪些? 【学生】回答
【板书】3、构成电解池的条件: (1)外加直流电源 (2)两个固体电极
【讲解】这两个电极分别叫着阴、阳极,我们来看看阴阳极是怎么定义的? 【学生】阅读回答。
【讲解】结合电解熔融NaCl 的例子讲解。 【板书】阴极:发生还原反应的电极。 与电源“-
”相连的电极,
得到电子的电极,
阳离子移到的电极。 阳极:发生氧化反应的电极。 与电源“+”相连的电极, 失去电子的电极,
熔融
阴离子移到的电极。 (3)电解质溶液或熔融电解质 (4)构成闭合的电路
【练习】1.分析下图,属于电解池的有( ③⑥ )
2.下列说法正确的是( ①④ )
①电解是把电能转变成化学能; ②电解是化学能转变成电能; ③电解质溶液导电是化学变化;
④任何电解过程,必将导致氧化还原反应的发生;
【过渡】如果随便给你一个电解池,你怎么来判断电极的产物和每个电极上所发生的反应
呢?下面我们就来讲讲这个问题。
【板书】(二)电极产物的判断和电极方程式的书写
【讲解】要讲这个问题,首先我们得明白什么是电极反应,大家阅读课本了解一下。 【板书】1、电极反应: 【举例】2、电解熔融NaCl 【板书】阴极:2Na +
+2 e -
= 2Na
阳极:2Cl - — 2e - = Cl 2↑
总方程式:2Na + + 2Cl -
通电
2Na + Cl 2↑(离子方程式)
2NaCl 通电
2Na + Cl 2↑(化学方程式)
【举例】电解CuCl 2的电极反应的书写。
电解CuCl 2溶液 【讲解】对于电极方程式的书写有个一般步骤: 【板书】(1)明确电解液中存在的离子
电荷要守恒
Cu 2+ H +
Cl -
OH -
e -
e -
石墨电极
石墨电极
CuCl 2溶液
【提问】CuCl 2溶液中存在哪些自由移动的离子? 【学生】回答
【过渡】对于阳离子,到底是Cu 2+
先得到电子,还是H +
先得到电子呢?这就涉及到离子的放
电顺序的问题了,大家阅读课本,了解以下离子的放电顺序。
【学生】阅读课本。
【板书】(2)是哪些离子得失电子 放电顺序:
阴极:阳离子得电子顺序:
Ag +
>Hg 2+
> Fe 3+
>Cu 2+
> H +
(酸)>Pb 2+
>Sn 2+
>Fe 2+
>Zn 2+
> H +
(水)Al 3+
>Mg 2+
>Na +
>Ca 2+
> K +
阳极:阴离子失电子顺序:活性电极﹥阴离子。即:
Cu>Hg >Ag>S 2-
>I -
>Br -
>Cl -
>OH -
>( NO 3-
、SO 42-
含氧酸根)>F - 【讲解】那么大家根据放电顺序写出该电解的阴阳两极的电极方程式。 【练习】1.书写用石墨做电极电解硫酸的电极方程式和电解池方程式。 2.用惰性电解Fe 2(SO 4)3
和Cu(NO 3)2的混合溶液,写出电解的电极方程式。
【作业】用石墨做电极,电解H 2SO 4溶液NaSO 4溶液NaOH 溶液HgCl 2溶液CuSO 4溶液KI 溶液,
分别写出电解的电极方程式和总方程式。 为下节课讲电解的几种类型作铺垫!
【板书设计】
一、电解的原理
(一)概念 1、电解:
2、电解池:
3、构成电解池的条件:
(1)外加直流电源 (2)两个固体电极
阴极:发生还原反应的电极。
与电源“+”相连的电极,
得到电子的电极, 阳离子移到的电极。 阳极:发生氧化反应的电极。 与电源“—”相连的电极, 失去电子的电极, 阴离子移到的电极。 (3)电解质溶液或熔融电解质 (4)构成闭合的电路