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NaC l中,存在自由移动的Na +和C l-,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,2C l- — 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NaC l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Na Cl 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NaC l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Na Cl 【板书】阴极:2Na + +2 e - = 2Na阳极:2Cl -— 2e - = C l2↑总方程式:2Na ++ 2Cl - 通电 2Na + C l2↑(离子方程式)2NaCl 通电2Na + Cl 2↑(化学方程式)【举例】电解Cu Cl 的电极反应的书写。
电解CuCl 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】CuCl2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Cu2+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+>Hg2+>Fe3+>Cu2+> H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)Al3+>Mg2+>Na + >Ca2+> K+阳极:阴离子失电子顺序:活性电极﹥阴离子。
即:Cu>Hg>Ag>S2->I->Br->Cl->OH->(NO3-、SO42-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Fe2(SO4)3和Cu(NO3)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H2SO4溶液NaSO4溶液NaOH溶液HgCl2溶液CuSO4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(二)电极产物的判断和电极方程式的书写阴极:2Na++2e- = 2Na阳极:2Cl-— 2e- = Cl2↑总方程式:2Na++2Cl-通电2Na + Cl2↑(离子方程式)2NaCl 通电2Na+ Cl2↑(化学方程式)(1)明确电解液中存在的离子(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+>Hg2+> Fe3+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水)Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+阳极:阴离子失电子顺序:活性电极﹥阴离子。
即:Cu>Hg >Ag>S2->I->Br->Cl->OH->( NO3-、SO42-含氧酸根)(第二课时)【复习提问】1、什么叫电解? 2、什么叫电解池?3、判断阴、阳极的方法有哪些?4. 以石墨作电极分别电解下列溶液,在阴极不能得到氢气的是(B)A. Na2SO4 B. AgNO3 C. NaCl D.NaOH【讲解】电解的几种类型(1)电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐,实质上是电解水,电解水型;(2)电解不活泼金属无氧酸盐,实际上是电解电解质本身,分解电解质型;(3)电解不活泼金属的含氧酸盐,放氧生酸型;(4)电解活泼金属(K/Ca/Na)的无氧酸盐,放氢生碱型;【板书】二、电解原理的应用电解的类型:1.电解水型2.分解电解质型3.放氧生酸型4.放氢生碱型【过渡】下面我们结合几个例子看看电解原理的应用(一)电解食盐水【预习提示】1、预测电解食盐水的现象是有哪些?2、电解食盐水的产物是什么?3、在电解食盐水时,溶液中各离子的移向何极?4、在电解食盐水的过程中,溶液的PH值如何变化?【学生】预习后回答【视频】电解食盐水【讲解并板书】现象:电流流向:电子流向:阴阳极反应方程式(滴加酚酞红,红色先出现在哪?):阴极:2H++2e-→H2↑阳极:2Cl-→ Cl2↑+2e-总方程式(阴极产物,阳极产物各是什么?):总反应式:2NaCl+2H2O = 2NaOH+H2↑+Cl2↑(条件:通电)溶液PH值变化:【学生】预习氯碱工业【讲解】氯碱工业示意图及阳离子交换膜的两个优点。
【讲解】在电解过程中,由于阴极区OH-浓度变小,水的电离平衡向生成H+和OH-的方向移动,随着H+不断变为氢原子并最终形成氢气逸出,使阴极区溶液中的OH-越来越多。
用隔膜就可以阻止OH-移向阳极,则使氢氧化钠可以在阴极附近的溶液中富集,由阴极溶液可以得到烧碱。
还可以得到另外两种重要的化工产品—氯气和氢气。
【指导学生阅读资料在线】水的电离和离子放电顺序【强调】离子放电顺序是对在一定条件下,离子并不都能在电极上发生反应。
而且所给的离子放电顺序是一定条件下的经验规律,不同的实验条件会存在不同的顺序,规律是有条件限制的。
【阅读】工业电解食盐水制备烧碱【课堂练习】练习册P131、2、4、13【作业】P181【板书设计】二、电解原理的应用电解的类型:5.电解水型6.分解电解质型7.放氧生酸型8.放氢生碱型(一)电解食盐水现象: 电流流向: 电子流向:阴阳极反应方程式(滴加酚酞红,红色先出现在哪?):阴极:2H++2e-→H2↑阳极:2Cl-→ Cl2↑+2e-总方程式(阴极产物,阳极产物各是什么?):总反应式:2NaCl+2H2O =2NaOH+H2↑+Cl2↑ (条件:通电)溶液PH值变化:(第三课时)【知识回顾】上节课我们学习了哪些知识点?【学生】【预习提示】1、在铜的电解精练中,阴阳极材料各是什么?能不能换成其他的材料?2、对电解质溶液是有什么要求?3、阴阳极反应方程式是什么?4、可以得到什么副产物?【学生】预习后回答【板书】(二)铜的电解精练【视频】铜的电解精练【讲解并板书】现象:电流流向:电子流向:阴阳极反应方程式:阴极:Cu2++ 2e-→ Cu阳极:Cu→Cu2++2e-电解的副产物(三)电镀【预习提示】【讲解】一件表面镀有其他金属的制品,我们可以把它的结构大致分为两大部分:镀件和镀层金属。
那么这个镀层金属是这么镀在这个镀件上的呢?这节课我们就来看看这个问题。
【活动探究】在铁钉上镀铜【板书】电镀:是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。