高中化學(xué) 5.2 電解與電鍍教案2 蘇教版選修6

1、電解與電鍍 拓展課題 用銅電極電解飽和食鹽水教學(xué)目標(biāo)：1.掌握電解和電鍍的基本原理，記住離子的放電順序。2.了解電解飽和食鹽水、冶煉鋁及電鍍的原理。情感目標(biāo)：1.聯(lián)系生活實(shí)際，感受生活中的化學(xué)；由現(xiàn)象與本質(zhì)的關(guān)系初步形成辯證唯物主義世界觀。2. 通過(guò)對(duì)電解和電鍍的探索體會(huì)科學(xué)精神在研究中的作用。教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)：電解和電鍍的原理及其應(yīng)用。教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)探究法、對(duì)比法、討論法。教學(xué)過(guò)程：實(shí)驗(yàn)過(guò)程和現(xiàn)象：往U形管中注入飽和食鹽水，將兩邊的銅絲分別與學(xué)生電源的正、負(fù)極相連，可依次觀察到如下現(xiàn)象。(1)開(kāi)始時(shí)，陽(yáng)極附近出現(xiàn)白色渾濁，陰極有無(wú)色氣體放出。(2)一段時(shí)間后，陽(yáng)極白色渾濁逐漸增多、下沉，在U形管

2、底部與陰極的溶液接觸，接觸部分逐漸變?yōu)槌赛S色沉淀，其余部分仍為白色渾濁，可持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間。(3)約15分鐘時(shí)，陰極一側(cè)逐漸變淺藍(lán)色。(4)將陰極的銅絲往下插至接近底部，或用滴管取陽(yáng)極的白色渾濁滴入陰極一側(cè)，可以看到有大量的橙黃沉淀生成，并混雜有磚紅沉淀生成，沉積在U管底部。結(jié)論和解釋：用銅電極電解飽和食鹽水時(shí)，兩極發(fā)生的電極反應(yīng)分別為。陽(yáng)極：2Cu 2e- + 2Cl- = 2CuCl (氧化反應(yīng))陰極：2H2O + 2e- = 2OH- +H2 (還原反應(yīng)) CuCl為白色沉淀，當(dāng)在U形管底部與陰極電解生成的OH-離子相遇時(shí)，生成更難溶的橙黃色沉淀CuOH（CuCl、CuOH的溶度積分別為&#

3、215;10-6和×10-14），反應(yīng)方程式如下。CuCl+ OH- = CuOH + Cl- 隨后，CuOH部分分解成紅色的Cu2O，得到 CuOH、Cu2O的混合物。2CuOH(橙黃)=Cu2O(紅色)+H2O陽(yáng)極一側(cè)白色渾濁逐漸變?yōu)闇\藍(lán)色是由于CuCl被氧化的結(jié)果。4CuCl+O2+4H2O = 3CuO·Cu Cl2·3 H2O + 2HCl 2沉淀物與酸反應(yīng)的探究：1.沉淀物溶于酸的實(shí)驗(yàn)用長(zhǎng)滴管吸取U形管底部的沉淀，置于兩支試管中，分別用稀鹽酸和稀硫酸進(jìn)行溶解，實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象如下表。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論1 逐滴加入的鹽酸至過(guò)量橙黃色沉淀消失，變?yōu)榘咨珳啙幔?/p>

4、后變?yōu)闊o(wú)色溶液。 CuOH、Cu2O沒(méi)有發(fā)生歧化反應(yīng)。2逐滴加入的硫酸至過(guò)量橙黃色沉淀消失，變?yōu)榘咨珳啙?。可以看到，?shí)驗(yàn)中沒(méi)有出現(xiàn)劉懷樂(lè)老師所敘述的藍(lán)色溶液和紅色沉淀，說(shuō)明并沒(méi)有發(fā)生歧化反應(yīng)Cu2O2H = Cu2+ Cu +H2O 。2. 沉淀物溶于酸反應(yīng)的假設(shè)通過(guò)查閱資料，我們對(duì)實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2提出了如下假設(shè)。由于吸取的沉淀中含有一定濃度的Cl-離子，滴加鹽酸時(shí)，溶液中Cl-離子濃度更大， OH-離子濃度減小，平衡CuCl+ OH- CuOH + Cl-向左移動(dòng)，重新生成了CuCl。繼續(xù)滴加鹽酸時(shí)，Cl-離子濃度增大，CuCl和Cl-離子反應(yīng)生成配合物CuCl2，白色渾濁變?yōu)闊o(wú)色溶液。3.

5、驗(yàn)證假設(shè)為了驗(yàn)證上面的假設(shè)是否正確，我們?cè)O(shè)計(jì)了4個(gè)實(shí)驗(yàn)，下表是實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和結(jié)論。實(shí)驗(yàn)實(shí)驗(yàn)操作實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論3往實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2反應(yīng)后的溶液中滴加NaOH溶液。 橙黃褐色沉淀生成溶液中的銅元素為+1價(jià)。4 用蒸餾水洗滌電解所得的黃色沉淀2-3次。逐滴加入硫酸至過(guò)量、靜置。 橙黃色沉淀溶解，得到藍(lán)色溶液，試管底部有紅色粉末生成。 一價(jià)銅發(fā)生了歧化反應(yīng)。5 用蒸餾水洗滌電解所得的黃色沉淀2-3次。逐滴加入鹽酸至過(guò)量、靜置。橙黃色沉淀消失，變?yōu)榘咨珳啙?，后變?yōu)闊o(wú)色溶液。 CuOH + Cl- CuCl + OH-CuCl + Cl CuCl26 往實(shí)驗(yàn)4反應(yīng)后的試管中滴加飽和食鹽水至過(guò)量，振蕩。 紅色粉末溶

6、解，藍(lán)色溶液變?yōu)榘咨珳啙?，后變?yōu)闊o(wú)色溶液。Cu2+ + Cu + 2Cl2CuClCuCl + Cl CuCl234 理論分析查閱資料可得溶液中銅元素的電極電勢(shì)和CuCl的溶度積常數(shù)。 1257;A /V Cu2+   0.158   Cu+  0.522  Cu 1257;Cu2+/CuCl ， 1257; CuCl / CuKsp（CuCl） ×10-6根據(jù)上述數(shù)據(jù)，可求反應(yīng)2Cu+ Cu2+ + Cu 的平衡常數(shù)E1257;lgK= n E1257;K= 10 = 1.4×106 同理可以計(jì)算出反應(yīng)Cu2+

7、+ Cu + 2Cl2CuCl的平衡常數(shù)E1257; = 1257;Cu2+/CuCl 1257; CuCl / Cu 0.538 - 0.137 0.4 VlgKK= 5.76×106通過(guò)計(jì)算，從理論上證明了當(dāng)Cu2O、 CuOH沉淀用稀硫酸溶解時(shí)，會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)，生成Cu和Cu2+；當(dāng)加入稀鹽酸時(shí)，由于生成了穩(wěn)定的CuCl，不會(huì)發(fā)生歧化反應(yīng)。繼續(xù)滴加鹽酸，CuCl和Cl反應(yīng)生成更穩(wěn)定的CuCl2而變澄清，CuCl + Cl= CuCl2的平衡常數(shù)為K穩(wěn)1257; =3.16×1055。同理，向加稀硫酸已經(jīng)歧化了的試管中加入飽和食鹽水，由于發(fā)生反應(yīng)Cu2+ + Cu + 2Cl2CuCl，CuCl + Cl CuCl2，沉淀轉(zhuǎn)化為白色渾濁并繼而溶解。4幾點(diǎn)說(shuō)明(1)用蒸餾水洗滌CuOH 、Cu2O沉淀時(shí)，一定要洗滌干凈，否則加入稀硫酸時(shí)仍會(huì)生成白色渾濁，這是由于溶液中Cl離子濃度較小時(shí)就可以生成CuCl。(2)往黃色沉淀中加入的稀鹽酸濃度要小，要逐滴加入，才能觀察到黃色沉淀轉(zhuǎn)化為白色渾濁，繼而溶解得澄清溶液的現(xiàn)象。如果使用的鹽酸濃度較大，則會(huì)直接變?yōu)槌吻迦芤骸?3)將電解后的溶液放置12小時(shí)以上，整