高2下册鲁科版化学 电解原理的应用(1) 逐字稿-3,156字

  师:同学们好,今天我们共同学习电解原理的应用。上课前,先看课标要求:理解电解质池的构造,会判断电解质的两极,并能书写两极的反应方程式;理解电解液的工作原理,了解电解池在工业中的重要应用。

  首先,回顾上节课电解熔融氯化钠的情况。研究电解熔融氯化钠时,我们先判断熔融氯化钠中存在哪些离子微粒,以及它们如何运动。熔融氯化钠主要存在钠离子和氯离子,通电前,这些微粒做无规则运动。

  通电后,外电路电子从外加电源负极流到阴极,再从电解池阳极流回到外加电源正极。由此得出,电解池中电子流向是由负极流向阴极,由阳极流向正极,而电流方向与之相反,是从正极到阳极,通过电解质溶液到达阴极,最后到负极。

  接着思考,通电后微粒又是如何运动的呢?在电场作用下,钠离子向阴极移动,氯离子向阳极移动。所以,离子的运动方向是阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。

  判断一个电解质溶液时,第一步要明确微粒;第二步判断离子向极板的运动方向;第三步判断极板的活性和离子的放电顺序。经经验总结,阳离子在阴极的放电顺序是银离子大于铜离子大于氢离子等等;阴离子在阳极放电的顺序是硫离子大于碘离子、大于溴离子大于氯离子等等。

  知道离子移动方向,判断极板活性和放电顺序后,第四步书写电极反应。我们知道钠离子和氯离子分别在阴极和阳极发生反应,阳极氯离子失电子生成氯气,发生氧化反应;阴极钠离子得到电子生成钠,发生还原反应,由此得出整个电解反应原理。

  掌握电解的分析步骤后,我们可通过两个极板的反应写出总的反应方程式,一般将阴阳两极反应结合即可。通过刚才复习,我们掌握了两种方法:一是明确电解质溶液中存在的微粒,清楚离子移动方向,判断极板活性和离子放电顺序,最后书写反应方程式;二是知道在电解质反应中,阳极发生氧化反应,阴极发生还原反应,大家可以把“阳极发生氧化反应”记成“痒痒”。

  了解电解分析步骤后,请大家利用已掌握的方法,仿照电解熔融氯化钠的步骤,研讨用石墨做电极电解食盐水的电解反应,在演算纸上做简单判断。

  想必大家已掌握电解食盐水的过程,下面在黑板上简单演示。首先判断电解食盐水的微粒,食盐水里存在钠离子、氢离子、氯离子和氢氧根离子。阳极是氯离子和氢氧根离子移动过去,阴极是钠离子和氢离子移动过去。

  接着判断,在阳极上氯离子和氢氧根离子谁的放电能力强?大家都知道,氯离子更容易失电子生成阳离子,发生氧化反应。在阴极,钠离子和氢离子谁更容易放电呢?经验告诉我们,溶液中氢离子更容易得电子生成氢气,阴极发生还原反应。

  通过分析可知,溶液中主要是钠离子、氢离子、氯离子和氢氧根离子在两个极板上反应,阳极氯离子失电子产生氯气,阴极氢离子得电子产生氢气。写完电极反应后,合并书写电解反应方程式,大家思考一下。

  写电解反应总反应方程式时,可能有同学这样写:把阴阳两极式子加合,将整个电解过程写成氢离子和氯离子反应产生氢气和氯气,大家考虑这种方法对吗?还有其他方案吗?

  有的同学会想,溶液中氢离子是少量还是大量呢?我们知道氢离子由水微弱电离产生,两摩尔水微弱电离出氢离子和氢氧根离子。由于氢离子不断被消耗生成氢气,水的电离平衡受到影响,会继续电离出更多氢离子和氢氧根离子。所以,真正反应的可写成水的形式。

  有同学可能写成水和氯化钠中氯离子的电离。因为水不断电离出氢离子和氢氧根离子,氢离子放电产生氢气,促进水的电离平衡,氢离子产生氢气后,溶液中会剩余大量氢氧根离子。所以反应会产生氢气、氢氧根离子,氯离子形成氯气。

  这里出现两种情况,到底是哪种对呢?这需要实验验证。两种方案的区别在于溶液中是否有大量氢氧根离子,所以可通过检验氢氧根离子来鉴别。怎么检验呢?在溶液中滴加酚酞溶液,观察两个电极有什么现象,分别产生什么产物,再分析原因。下面观看一段电解食盐水的实验视频。

  (播放电解氯化钠溶液实验视频:往 U 型管里倒入饱和食盐水,插入两根碳棒作电极,同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液。接通直流电后,观察到两极都有气体放出,阴极附近溶液变红,说明溶液里有碱性物质生成。阳极放出的气体有刺激性气味,且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,证明阳极放出氯气,阴极放出氢气。)

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