高中化学 5.2 电解与电镀教案2 苏教版选修6

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1、电解与电镀拓展课题用铜电极电解饱和食盐水教学目标：1.掌握电解和电镀的基本原理，记住离子的放电顺序。2.了解电解饱和食盐水、冶炼铝及电镀的原理。情感目标：1.联系生活实际，感受生活中的化学；由现象与本质的关系初步形成辩证唯物主义世界观。2.通过对电解和电镀的探索体会科学精神在研究中的作用。教学重点难点：电解和电镀的原理及其应用。教学方法：实验探究法、对比法、讨论法。教学过程：实验过程和现象：往U形管中注入饱和食盐水，将两边的铜丝分别与学生电源的正、负极相连，可依次观察到如下现象。(1)开始时，阳极附近出现白色浑浊，阴极有无色气体放出。(2)一段时间后，阳极白色浑浊逐

2、渐增多、下沉，在U形管底部与阴极的溶液接触，接触部分逐渐变为橙黄色沉淀，其余部分仍为白色浑浊，可持续很长时间。(3)约15分钟时，阴极一侧逐渐变浅蓝色。(4)将阴极的铜丝往下插至接近底部，或用滴管取阳极的白色浑浊滴入阴极一侧，可以看到有大量的橙黄沉淀生成，并混杂有砖红沉淀生成，沉积在U管底部。结论和解释：用铜电极电解饱和食盐水时，两极发生的电极反应分别为。阳极：2Cu–2e-+2Cl-=2CuCl(氧化反应)阴极：2H2O+2e-=2OH-+H2↑(还原反应)CuCl为白色沉淀，当在U形管底部与阴极电解生成的OH-离子相遇时，生成更难溶的橙黄色沉淀CuOH（CuCl

3、、CuOH的溶度积分别为1.2×10-6和1.2×10-14），反应方程式如下。CuCl+OH-=CuOH+Cl-随后，CuOH部分分解成红色的Cu2O，得到CuOH、Cu2O的混合物。2CuOH(橙黄)=Cu2O(红色)+H2O阳极一侧白色浑浊逐渐变为浅蓝色是由于CuCl被氧化的结果。4CuCl+O2+4H2O==3CuO·CuCl2·3H2O+2HCl[2]沉淀物与酸反应的探究：1.沉淀物溶于酸的实验用长滴管吸取U形管底部的沉淀，置于两支试管中，分别用稀盐酸和稀硫酸进行溶解，实验现象如下表。实验实验操作实验现象结论1逐滴加入0.2mol/L的盐酸至过量橙黄色沉淀

4、消失，变为白色浑浊，后变为无色溶液。CuOH、Cu2O没有发生歧化反应。2逐滴加入0.2mol/L的硫酸至过量橙黄色沉淀消失，变为白色浑浊。可以看到，实验中没有出现刘怀乐老师所叙述的蓝色溶液和红色沉淀，说明并没有发生歧化反应Cu2O＋2H＋==Cu2+＋Cu+H2O。2.沉淀物溶于酸反应的假设通过查阅资料，我们对实验1和实验2提出了如下假设。由于吸取的沉淀中含有一定浓度的Cl-离子，滴加盐酸时，溶液中Cl-离子浓度更大，OH-离子浓度减小，平衡CuCl+OH-CuOH+Cl-向左移动，重新生成了CuCl。继续滴加盐酸时，Cl-离子浓度增大，CuCl和Cl-离子反应生

5、成配合物[CuCl2]－，白色浑浊变为无色溶液。3.验证假设为了验证上面的假设是否正确，我们设计了4个实验，下表是实验现象和结论。实验实验操作实验现象结论3往实验1和实验2反应后的溶液中滴加NaOH溶液。橙黄褐色沉淀生成溶液中的铜元素为+1价。4用蒸馏水洗涤电解所得的黄色沉淀2-3次。逐滴加入0.2mol/L硫酸至过量、静置。橙黄色沉淀溶解，得到蓝色溶液，试管底部有红色粉末生成。一价铜发生了歧化反应。5用蒸馏水洗涤电解所得的黄色沉淀2-3次。逐滴加入0.2mol/L盐酸至过量、静置。橙黄色沉淀消失，变为白色浑浊，后变为无色溶液。CuOH+Cl-CuCl+OH-CuC

6、l+Cl－[CuCl2]－6往实验4反应后的试管中滴加饱和食盐水至过量，振荡。红色粉末溶解，蓝色溶液变为白色浑浊，后变为无色溶液。Cu2++Cu+2Cl－2CuClCuCl+Cl－[CuCl2]－3．4理论分析查阅资料可得溶液中铜元素的电极电势和CuCl的溶度积常数。φ1257;A/VCu2+  0.158  Cu+ 0.522 Cuφ1257;Cu2+/CuCl＝0.538V，φ1257;CuCl/Cu＝0.137VKsp（CuCl）=1.2×10-6根据上述数据，可求反应2Cu+Cu2++Cu的平衡常数E1257;=0.522－0.158=0.364VlgK=n

7、E1257;/0.0592=0.364/0.0592=6.15K=106.15=1.4×106同理可以计算出反应Cu2++Cu+2Cl－2CuCl的平衡常数E1257;=φ1257;Cu2+/CuCl－φ1257;CuCl/Cu　＝0.538-0.137＝0.4VlgK=0.4/0.0592=6.76K=5.76×106通过计算，从理论上证明了当Cu2O、CuOH沉淀用稀硫酸溶解时，会发生歧化反应，生成Cu和Cu2+；当加入稀盐酸时，由于生成了稳定的CuCl，不会发生歧化反应。继续滴加盐酸，CuCl和Cl－反应生成更稳定的[CuCl2]－而变澄清，CuCl+Cl