電解池教學(xué)設(shè)計(jì)

電解原理及其應(yīng)用一、電解池原理1、電解CuCl2溶液實(shí)驗(yàn)步驟：在裝有CuCl2溶液的U型管兩端，分別插入碳棒作電極，并接上電流計(jì)，接通12V的直流電源，形成閉合回路。把濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙放在與直流電源正極相連的電極附近，觀察U型管內(nèi)碳棒、溶液顏色、試紙顏色的變化和電流計(jì)指針的偏轉(zhuǎn)情況。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象及分析：與電源的負(fù)極相連的碳棒上有一層紅色的固體析出，說明有銅生成；與電源的正極相連的碳棒上有氣泡產(chǎn)生，并有刺激性氣味，發(fā)現(xiàn)濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙變成了藍(lán)色，說明有氯氣生成；電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明有電流通過；溶液的顏色逐漸變淺，說明Cu2+的濃度逐漸減小。實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)：電解時(shí)間不宜太長(zhǎng)，避免產(chǎn)生的氯氣污染環(huán)境，或者可以將蘸有濃NaOH溶液的棉花塞在U型管兩端，吸收有毒氣體。小結(jié)：CuCl2溶液在通電時(shí)發(fā)生了化學(xué)變化，生成了Cu和Cl2。2、電解池及電解原理（1）電解：使電流通過電解質(zhì)溶液或融熔電解質(zhì)而在陰、陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程。（2）電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。（3）電解池的電極名稱：陰極：發(fā)生還原反應(yīng)的電極。與電源的負(fù)極相連的電極；吸引溶液中的陽離子。陽極：發(fā)生氧化反應(yīng)的電極。與電源的正極相連的電極，吸引溶液中的陰離子。（4）電解池的組成：直流電源、電極、電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)，用導(dǎo)線連接成閉合電路。（5）電解池的工作原理：在直流電源的作用下，使電解質(zhì)溶液中的離子向陰陽兩極移動(dòng)，并在兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)。電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電的過程就是電解過程。以電解CuCl2溶液為例，通電前，存在兩個(gè)電離過程：CuCl2=Cu2+＋2Cl-H2OH++OH–通電后，陰離子（Cl-、OH-）移向陽極，在陽極上失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)；陽離子（Cu2+、H+）移向陰極，在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。陽極：Cu2+＋2e-=Cu（還原反應(yīng)）陰極：2Cl--2e-=Cl2↑（氧化反應(yīng)）總反應(yīng)式：CuCl2Cu+Cl2↑3、放電順序（1）放電：離子在電極失去或得到電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程。（2）電解CuCl2溶液，陽極附近有Cl-和OH-，失去電子的是Cl-，故放電順序Cl-＞OH-；陰極附近有Cu2+和H+，得到電子的是Cu2+，故放電順序Cu2+＞H+。（3）比較放電順序?qū)嶋H上是比較離子的得電子或失電子能力。（4）陰極：陽離子在陰極上的放電順序（得電子）。位于金屬活動(dòng)性順序表后面的金屬，其對(duì)應(yīng)的陽離子越易得到電子。電極不參加反應(yīng)，參加反應(yīng)的是溶液中的陽離子。Ag+＞Hg2+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+＞Al3+＞Mg2+＞Na+＞Ca2+＞K+陽極：①若使用惰性電極（電極材料為Pt或C等），陰離子放電，放電順序?yàn)椋篠2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞SO42－等(含氧酸根離子)＞F-②若陽極較活潑金屬（如Cu、Fe、Zn）時(shí)，一般是金屬失去電子，而不是電解液中陰離子放電。（5）說明：放電的順序取決于離子的種類、離子濃度和電極材料。以上我們討論的是離子的種類和電極材料的影響，當(dāng)離子濃度相差較大時(shí)，放電順序可能會(huì)發(fā)生改變，但中學(xué)對(duì)此討論較少。4、分析電解反應(yīng)的一般思路：5、電解和電離的區(qū)別與聯(lián)系電離電解條件電解質(zhì)溶于水或受熱熔化狀態(tài)電解質(zhì)電離后再通直流電過程電解質(zhì)電離成為自由移動(dòng)的離子陰陽離子定向移動(dòng)，在兩極上放電特點(diǎn)只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成了新物質(zhì)聯(lián)系電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上6、電解池與原電池的區(qū)別原電池電解池能量轉(zhuǎn)換化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能離子的遷移方向陰離子向負(fù)極遷移陽離子向正極遷移陰離子向陽極遷移陽離子向陰極遷移發(fā)生氧化反應(yīng)的電極負(fù)極陽極發(fā)生還原反應(yīng)的電極正極陰極相同點(diǎn)(從原理分析)都是氧化還原反應(yīng)二、電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水：陽極電極反應(yīng)式為2Cl--2e-=Cl2↑，陰極電極反應(yīng)式為2H++2e-=H2↑?？偡磻?yīng)式為：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH。如電解前向溶液中滴加酚酞，通電后，陰極附近溶液顏色由無色變?yōu)榧t色。兩極極板上都有氣體產(chǎn)生。陽極附近有刺激性氣味氣體生成。2、粗銅的提純：①粗銅作陽極，純銅作陰極，用CuSO4溶液(含銅離子的電解質(zhì)溶液)作電解液。②電極反應(yīng)：陰極：Cu2+＋2e-＝Cu陽極：Cu－2e-＝Cu2+Fe－2e-＝Fe2+Zn－2e-＝Zn2+③陽極泥：比銅不活潑的金屬雜質(zhì)(金銀等貴重金屬)沉積在陽極底部。④說明：電解精煉銅過程中CuSO4溶液的濃度基本不變。3、電鍍電鍍是利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，增強(qiáng)防銹抗腐能力。例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。①電極：陽極——鍍層金屬或惰性電極陰極——待鍍金屬制品②電鍍液：含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)溶液。溶液中CuSO4的濃度保持不變或變小。4、電冶金用來冶煉活潑的金屬，如鈉、鋁、鎂等。例：冶煉鈉：2NaCl(