電能轉化為化學能教案
一. 教學內容：電能轉化為化學能－電解
教學目的：
1、理解電解基本原理。
2、初步掌握電解電極反應式書寫及電解產(chǎn)物的判斷。
3、通過電解食鹽水的學習，進一步理解電解的基本原理，深化離子放電順序的應用。
4、了解電解精煉銅和電鍍的原理，會設計簡單的電鍍池。
二. 重點、難點：
電解的基本原理及離子的放電順序
三. 知識分析
（一）電解的原理
1、電解：在直流電的作用下，在兩個電極上分別發(fā)生氧化反應和還原反應的過程叫電解。
2、電解池：
�。�1）定義：將電能轉化成化學能的裝置叫電解池。
�。�2）構成條件：由直流電源、固體電極材料、電解質溶液或熔融電解質等組成。
（3）兩極的確定：
判斷方法 | 陽極 | 陰極 |
反應類型 | 氧化反應 | 還原反應 |
電子得失 | 失電子 | 得電子 |
電子流向 | 電子流出 | 電子流入 |
與直流電源的連接情況 | 與正極相連 | 與負極相連 |
3、電極反應和電池反應
電極上物質的變化情況及電子的轉移情況用電極反應式來表明。
在電解池中，氧化反應和還原反應是在兩個電極上分別進行的，每個電極上只發(fā)生一個方向的電子轉移，相當于氧化還原反應的一半，稱為半反應。這種在電極上進行的半反應叫電極反應。電極反應有兩個，每個反應總是涉及同一元素兩種價態(tài)的物質，一種處于較高價，另一種處于較低價，通常用單箭頭表示這種有確定電子流向的電極反應。
以石墨做電極電解熔融氯化鈉制備金屬鈉為例：
陽極：2Cl－→Cl2↑＋2e－
陰極：2Na＋＋2e－→2Na
電解總反應：2NaCl
2Na＋Cl2↑
4、離子的放電順序：
當電解質溶液中存在多種陽離子或者多種陰離子時，電解質溶液中各種離子在兩極上得失電子是有一定順序的，稱之為放電順序。在離子濃度相同時：
陰離子的還原性：S2－>SO32－>I－>Br－>Cl－>OH－>（SO42－、CO32?D、PO43－等）>F－
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電解原理應用于實際生產(chǎn)中，主要有工業(yè)上應用電解食鹽水溶液的'方法制取燒堿、氫氣、氯氣；電解精練銅、電鍍等。
1、電解食鹽水制取燒堿和氯氣
�。�1）原理：
陽極：2Cl－→Cl2↑＋2e－
陰極：2H＋＋2e－→H2↑
2NaOH＋H2↑＋Cl2↑
（2）產(chǎn)物檢驗：氯氣用濕潤的淀粉KI溶液檢驗；氫氣用收集后檢驗爆鳴聲的方法；堿液用酚酞試液。
2、電解精煉銅
用粗銅做陽極、精銅做陰極，含銅離子的水溶液做電解質溶液電解。通電后，因為陽極主要成分是銅，故陽極的主要反應是：Cu→Cu2＋＋2e－，當銅表面出現(xiàn)活潑金屬（如鋅、鐵）時，活潑金屬優(yōu)先失電子進入溶液，此時由于其陽離子氧化性弱于銅離子，故不能在陰極析出，在陰極的反應是Cu2＋＋2e－→Cu；而當銅表面出現(xiàn)不活潑金屬（如金、鉑）時，該金屬不會優(yōu)先失電子，而當周圍銅反應完畢后，該金屬會落到陽極的底部沉積。這樣電解就可在陰極獲得純凈的銅，從而實現(xiàn)粗銅的電解精煉。
3、電鍍
（1）定義：利用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層金屬或合金的過程。
�。�2）構成條件：鍍層金屬做陽極，鍍件做陰極，鍍層金屬的陽離子形成的鹽溶液做電解質溶液。
�。�3）結果：陽極質量減輕，陰極質量增加，電解質溶液成分幾乎不變。
【典型例題】
例1. 下列關于電解池中形成的閉合回路的敘述正確的是（ ）
A、電解池中的閉合回路僅是由電子的定向運動形成的
B、金屬導線中電子由電源的負極流向電解池的陽極，從電解池的陰極流向電源的正極
C、在電解質溶液中，陰離子向陰極移動，陽離子向陽極移動
D、相同時間內陽離子在陰極得到的電子與陰離子在陽極失去的電子數(shù)相等
例2. 寫出下列電解池的電極反應式，并判斷是氧化反應還是還原反應：
答案：
陰極：4Ag＋＋4e－→4Ag（還原反應）
陰極：2H＋＋2e－→H2↑（還原反應）
例3. 在25℃時，將兩個鉑電極插入到一定量的飽和Na2SO4溶液中，通直流電電解并不斷攪拌，在開始較短的時間內，測定當陰極收集到xg氣體的同時，溶液析出mg結晶水合物Na2SO4?10H2O，若保持溫度不變，則所剩溶液的溶質質量分數(shù)是（ ）
C、71m/161（m＋18x）×100% D、71m/161（m＋36x）×100%
2H2↑＋O2↑，當陰極上得到xg氣體時，溶液中消耗水為9xg，電解后仍為飽和溶液，析出的晶體和消耗的水恰好構成飽和溶液，其質量分數(shù)可表示為：142gm/322（m＋9x）×100%，化簡后可看出B選項符合題意。
點評：本題考查電解知識和飽和溶液知識。
例4. 在500ml 0.2mol/L的CuSO4溶液中插入兩個電極，通電電解（不考慮水的揮發(fā)）
�。�1）若兩極均為銅片，電解過程中CuSO4溶液的濃度________________（填“增大”或“減小”或“不變”）。
�。�2）若陽極為鋅，陰極為銅片，陽極反應式為：______________________。
（3）陽極為鋅，陰極為銅片，若不考慮H＋在陰極上放電，當電路中有0.04mol電子通過時，陰極電極反應式為__________________，陰極增重_____________。
答案：（1）不變（2）Zn→Zn2＋＋2e－（3）Cu2＋＋2e－→Cu；1.28g
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