化学能与电能的转化

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1、第三课时电能转变为化学能教学过程[创设学习情景]电解水能够制得氢气和氧气，电解食盐水能够制取烧碱、氢气和氯气，用于制造日常生活中各种铝制品的铝，是通过电解氧化铝获得的。电流怎样使水、食盐水、氧化铝发生氧化还原反应，转化为各种产物呢？[实验探究活动]在教师指导下，让学生用下图所示简易电解装置进行电解实验，并交流讨论实验结果。1.取一段棉线约2厘米，置于大片玻璃片上，用3滴食盐水将整根棉线润湿，然后在其左右两边各加数滴食盐水溶液。两端再各加入1滴酚酞试液。2.将两只鳄鱼夹分别夹住棉线两端，用导线把鳄鱼夹分别与电源（两节2号干电池）相连。约15-20秒后，观察发生的现象，并做好记录。3.在

2、没有显示红色的一端滴入一滴碘化钾淀粉溶液，观察发生的现象，并做好记录。学生依据实验结果，汇报如下现象：实验1--食盐水滴加酚酞试液没有颜色变化；实验2--跟电源负极相联的一端溶液呈红色，并有细微气泡产生，说明氢氧根离子浓度增大。实验3--跟电源正极相联的一端溶液显蓝色，声明有氯气产生。观察到的现象实验1实验2实验3[教师补充讲解]我们可以依据大家的实验探究结果来分析电解反应的原理：一、电解反应1.电解池与电解电解池由电源、阴极、阳极和电解质溶液各部分。跟电源负极相联接的电极称为阴极，在阴极有过剩的负电荷；跟电源正极相联接的一极称为阳极，在阳极有过剩的正电荷。在食盐水溶液中存在大量的N

3、a+和Cl-，还有微量的H+和OH-。当接通电源时，带正电荷的Na+和H+向阴极定向移动，带负电荷的Cl-和OH-向阳极定向移动。在阴极，由于H+比Na+易得电子，H+得电子发生还原反应：2H++2e—=H2↑在阴极区域由于H+发生还原反应成为H2逸出，溶液中OH—浓度大于H+溶度，溶液显碱性，使酚酞显红色。在阳极，由于Cl—比OH—易失电子，Cl—失电子生氧化反应：2Cl—-2e—=Cl2↑在阳极区域由于Cl—发生氧化反应（2Cl—-2e—=Cl2）成为Cl2。Cl2和碘化钾反应生成碘（Cl2+2KI=2KCl+I2），碘遇淀粉变蓝色。总之，由于在阴极生成氢气，在阳极生成氯气，

4、没有参加氧化还原反应的Na+和OH—形成氢氧化钠溶液，这就是我们已学的电解食盐水反应的基本原理。电解食盐水反应的化学方程式为：2NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑阴极产物阳极产物[实验观察]用石墨做电极，电解U型管中的氯化铜溶液，在阴极和阳极各发生什么样的变化？[交流与讨论]试分析氯化铜溶液电解发生的反应，写出电解反应的化学方程式。学生分析：在氯化铜溶液中，存在Cu2+和Cl—，接通电源后，阴极周围的Cu2+得电子发生还原反应：Cu2++2e=Cu；在阳极Cl—失电子发生氧化反应：2Cl—-2e—=Cl2↑。在这一电解过程中，水中电离的H+和OH-。都没有被氧化或还原

5、。所以电解的化学方程式为：CuCl2电解Cu+Cl2↑阴极产物阳极产物[归纳与小结]通过我们的分析，可以知道，电解反应是电解质溶液在电流的作用下，在电极上发生的氧化还原反应，得到电解产物，电能转化为化学能。2.电解反应是电流作用下发生的氧化还原反应，电解过程电能转化为化学能。请大家通过下表把已学的一些电解实例进行归纳。实例电极反应阴极产物阳极产物化学方程式电解CuCl2溶液阳极发生反应；阴极发生反应。铜氯气CuCl2电解Cu+Cl2↑电解食盐水烧碱、氢气氯气2NaCl+2H2电解2NaOH+H2↑+Cl2↑电解水氢气氧气2H2O电解2H2↑+O2↑[观看影像资料]电解原理的应用：电解

6、饱和食盐水、氯碱工业；铜的电解精炼。[交流与讨论]用硫酸铜溶液做电解质，用含有锌、金、银等金属杂质的粗铜板与电源正极连接做阳极，用纯的铜簿片和电源负极连接做阴极，进行电解反应时，纯的铜簿片在电极上“长大”得到纯度很大的精铜板，相反粗铜板“瘦身”变少，这是为什么？能分析发生的变化吗？[归纳与小结]www.ks5.u.com进行电解时，在阳极，粗铜板上的Cu失去电子被氧化：Cu-2e=Cu2+，进入溶液；（粗铜板“瘦身”变小）；在阴极，Cu2+在纯的铜簿片得电子发生还原反应：Cu2++2e—=Cu（纯的铜簿片变大）。所以，当电路中通过电流时，阳极上的粗铜不断溶解，阴极上不断析出铜，这样得

7、到的精铜又叫做电解铜，其纯度大于99.9%。这就是工业上铜电解精练的基本原理。二、电解反应的应用1.铜的电解精练[交流与讨论]如果以上电解精炼的装置改为以下装置（用一个铁器件做阴极，用铜板做阳极，仍用硫酸铜溶液为电解质），进行电解，会发生什么样的变化呢？接通电源时：在阳极Cu失电子被氧化而进入溶液：Cu-2e—=Cu2+；在铁阴极Cu2+得电子还原为铜：Cu2++2e—=Cu，镀在铁器件上。[归纳与小结]www.ks5.u.com2.电镀利用电解的方法把一