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NB化学创新课堂|第13期:电解原理的应用

更新时间  2022-07-24 00:17 阅读
本文摘要:教学目的1. 知识与技术(1)相识电解饱和食盐水的反映原理,能正确书写半反映方程式和总反映方程式;(2)相识电解精炼铜、电镀铜的反映原理,能正确书写半反映方程式。2. 历程与方法(1)通过举行电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀铜实验,造就学生设计实验方案、视察实验现象、分析实验效果的能力;(2)通过对比电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀铜实验,造就学生比力、归纳和总结的能力。

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教学目的1. 知识与技术(1)相识电解饱和食盐水的反映原理,能正确书写半反映方程式和总反映方程式;(2)相识电解精炼铜、电镀铜的反映原理,能正确书写半反映方程式。2. 历程与方法(1)通过举行电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀铜实验,造就学生设计实验方案、视察实验现象、分析实验效果的能力;(2)通过对比电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀铜实验,造就学生比力、归纳和总结的能力。3. 情感、态度、价值观(1)通过实验运动,引发学生学习化学的兴趣,造就学生的探究意识;(2)让学生相识化学在工业生产中的重要应用,体会化学对人类社会的重要孝敬。教学重点和难点1.重点:对电解饱和食盐水实验的分析及离子放电顺序的明白;2.难点:判断电极产物和电解反映方程式的书写。

教学历程1.引入上节课我们学习了一种将电能转化为化学能的装置——电解池,以电解熔融氯化钠为例,让我们来一起温习一下电解池的反映原理和组成条件。总反映:阳极反映:2Cl- - 2e- = Cl2 ↑阴极反映:2Na+ + 2e- = 2Na2. 探究实验以石墨为电极质料、饱和食盐水为离子导体,在NOBOOK虚拟实验中组装实验装置(此处离子交流膜的作用是防止氢氧根移向阳极)。先分析饱和食盐水中都含有哪些离子,通电后它们将如何移动,南北极各自可能发生的半反映是什么;然后闭合开关,视察南北极发生的现象,通过实验磨练或推理的方法,判断南北极的产物,验证自己的料想。

3. 讨论交流闭合开关后,在阳极视察到发生黄绿色气体,用湿润的淀粉碘化钾试纸举行磨练,试纸变蓝,所以阳极发生的气体应该是氯气。钠离子和氢离子移向阴极,阴极发生无色气体,而没有发生银白色金属,所以阴极钠离子没有到场反映;又因为阴极发生的是还原反映,而水中的氧元素是最低价态,不能再得电子,因此阴极是氢离子得电子生成氢气和氢氧根。由此,我们划分通过实验验证和推理的方式,弄清了南北极各自发生的反映。

总反映:阳极反映:2Cl- - 2e- = Cl2 ↑阴极反映:2H2O + 2e- = H2 ↑ + 2OH-4. 教师解说在电解饱和食盐水的实验中,正负极都有两种反映物,但都只有一种发生反映,而不是两种物质都发生反映,这说明电极反映在发生时是有一定顺序的。以阴极反映为例,阴极发生的是还原反映,凭据氧化还原反映的纪律,应该是氧化性强的离子先反映,还是氧化性弱的离子先反映?(回覆:氧化性强的)而在金属运动性顺序表中,金属单质的还原性越弱,其离子的氧化性就越强,越先在阴极上发生反映。我们把离子在电极外貌得失电子的历程称为放电,则常见阳离子在阴极的放电顺序为:Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<H+<Cu2+<Fe3+<Ag2+对于阳极而言,当电极质料为金属(铂、金等惰性金属除外),通常金属质料优先失去电子。

而阳极质料为石墨或惰性金属时,电解质溶液中的阴离子失去电子,阴离子失电子能力越强越先放电。常见阴离子的放电顺序为:SO42-<OH-<Cl-<Br-<I-<S2-5. 演示实验铜有良好的导电性,因此其主要用途之一是制作导线,这就需要铜的纯度足够高。但直接冶炼获得的铜往往含有许多杂质,俗称粗铜,因此在工业上常通过电解的方法举行提纯。在NOBOOK虚拟实验中打开电解精炼铜实验,闭合开关,视察两电极上发生的现象和反映,以及溶液中离子的移动情况。

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在电解精炼铜的装置中,粗铜为阳极质料,精铜为阴极质料,离子导体为硫酸铜溶液。在阳极,主要反映是铜被氧化为铜离子,副反映是比铜生动的锌、铁、镍等金属被氧化,而金、银等不如铜生动的金属则沉积到电解池底部。在阴极,由适才的放电顺序表可知,铜离子比锌离子、氢离子、亚铁离子等离子优先被还原,从而在阴极上析出。

因此整个历程中,其实就是阳极的铜不停溶解,而阴极的铜离子不停析出,从而将阳极的铜提纯到阴极上。阳极反映:Cu(粗铜)- 2e- = Cu2+阴极反映:Cu2+ + 2e- = Cu(精铜)6. 探究实验通过对适才两个例子的分析和讨论,相信同学们对电解原理的应用有了一定水平的认识。除了电解饱和食盐水、电解精炼铜之外,还可以使用电解原理举行电镀。

通过在金属外貌镀上一层金属或合金的方法,可以提高金属的抗腐蚀能力。下面请大家根据小组,自选电极和溶液,设计一个电镀装置,给铁片镀铜。7. 讨论交流在各组设计完成后,请小组代表论述实验方案,给全班解说电极质料、离子导体的选择以及装置的反映原理,然后使用NOBOOK虚拟实验举行演示和验证,视察反映现象是否切合预期。

如果泛起问题,一起分析那里设计的有问题。如果没问题,请其它小组分享差别的思路,最终确定一个最优方案,然后举行真实实验。(最终确定的方案:阴极质料为铁、阳极质料为铜、离子导体为硫酸铜溶液)阳极反映:Cu - 2e- = Cu2+阴极反映:Cu2+ + 2e- = Cu8. 总结完成实验后,对比、归纳和总结电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀铜的异同之处,并让学生完成下面的表格。

板书设计1. 电解饱和食盐水电极质料:石墨;离子导体:饱和氯化钠溶液总反映:2NaCl + 2H2O 2NaOH + H2 ↑ +Cl2 ↑阳极反映:2Cl- - 2e- = Cl2 ↑阴极反映:2H2O + 2e- = H2 ↑ + 2OH-2. 电解精炼铜电极质料:粗铜(阳极)、精铜(阴极);离子导体:硫酸铜溶液阳极反映:Cu(粗铜)- 2e- = Cu2+阴极反映:Cu2+ + 2e- = Cu(精铜)3. 电镀铜电极质料:铜(阳极)、铁(阴极);离子导体:硫酸铜溶液阳极反映:Cu - 2e- = Cu2+阴极反映:Cu2+ + 2e- = Cu4. 离子放电顺序阴极:Zn2+<Fe2+<Sn2+<Pb2+<H+<Cu2+<Fe3+<Ag2+阳极:SO42-<OH-<Cl-<Br-<I-<S2-。


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