科普下电解硫酸铜反应方程式及现象()

教学目标

1.知识和技能

(1)了解电解饱和盐水的反应原理，能正确写出半反应方程式和全反应方程式；

(2)了解铜电解精炼和电镀的反应原理，能正确写出半反应方程式。

2.过程和方法

(1)通过电解饱和盐水、铜的电解精炼和铜的电镀实验，培养学生设计实验方案、观察实验现象和分析实验结果的能力；

(2)通过电解饱和盐水、电解精铜、电镀铜的对比实验，培养学生的比较、归纳和总结能力。

3.情感、态度和价值观

(1)通过实验活动，激发学生学习化学的兴趣，培养学生的探究意识；

(2)让学生了解化学在工业生产中的重要应用，体会化学对人类社会的重要贡献。

教学重点和难点

1.要点:电解饱和盐溶液实验的分析和对离子放电顺序的理解；

2.难点:判断电极产物，写电解反应方程式。

教学过程

1.介绍

上节课，我们学习了一种将电能转化为化学能的装置——电解池。以电解熔融氯化钠为例，我们一起来回顾一下电解池的反应原理和组成条件。

总反应:

阳极反应:2cl-2e-= Cl2

阴极反应:2Na++2e- = 2Na

2.探究实验

以石墨为电极材料，饱和盐水为离子导体，在NOBOOK虚拟实验中组装实验装置(这里离子交换膜的作用是阻止氢氧根向阳极移动)。

首先分析饱和盐水中含有哪些离子，通电后会如何运动，两极之间可能发生哪些半反应。然后合上开关，观察两极现象，判断两极产物，用实验测试或推理的方式验证自己的猜测。

3.讨论和交流

开关闭合后，观察到阳极产生黄绿色气体。用湿淀粉碘化钾试纸检验，试纸变蓝，那么阳极产生的气体应该是氯气。

钠离子和氢离子向阴极移动，阴极产生无色气体，但没有银白色金属，所以阴极钠离子不参与反应；因为还原反应发生在阴极，而水中的氧元素处于最低价态，所以不能再得到电子。因此，阴极是氢离子，其获得电子以产生氢和氢氧化物。

这样，我们就分别通过实验验证和推理清楚了两极的反应。

总反应:

阳极反应:2Cl – 2e- = Cl2 ↑。

阴极反应:2h2o+2e-= H2+2oh-

4.老师讲解

在电解饱和盐水的实验中，正负电极都有两种反应物，但只有其中一种反应，而不是两种都反应，说明电极反应是按一定顺序发生的。

以阴极反应为例。阴极发生的是还原反应。根据氧化还原反应定律，是氧化性强的离子先反应，还是氧化性弱的离子先反应？(答案:强氧化性)而在金属活性序列表中，单质金属的还原性越弱，其离子的氧化性越强，在阴极上反应越早。我们把离子在电极表面获得和失去电子的过程称为放电，常见阳离子在阴极的放电顺序为:

Zn2+& lt；Fe2+& lt；sn2+& lt；Pb2+& lt；h+& lt；Cu2+& lt；Fe3+& lt；Ag2+

对于阳极，当电极材料为金属(铂、金等惰性金属除外)时，通常金属材料优先失去电子。但当阳极材料为石墨或惰性金属时，电解质溶液中的阴离子失去电子，阴离子失去电子的能力越强，最先放电。常见阴离子的放电顺序为:

SO42-& lt；哦-& lt；cl-& lt；br-& lt；我-& lt；S2-

5.演示实验

铜的导电性很好，所以它的主要用途之一就是制作电线，这就要求铜的纯度要足够高。而直接熔炼得到的铜往往含有很多杂质，俗称粗铜，所以工业上常采用电解法提纯。

打开NOBOOK虚拟实验中的电解铜精炼实验，合上开关，观察两个电极上的现象和反应，以及溶液中离子的运动。

在电解铜精炼装置中，粗铜是阳极材料，精铜是阴极材料，离子导体是硫酸铜溶液。在阳极，主要反应是铜被氧化成铜离子，副反应是比铜活泼的锌、铁、镍等金属被氧化，而比铜活泼的金、银等金属沉积在电解槽底部。

在阴极，从刚才的放电顺序表可以看出，铜离子先于锌离子、氢离子和亚铁离子被还原，从而沉淀在阴极上。所以在整个过程中，其实阳极的铜是不断溶解的，而阴极的铜离子是不断沉淀的，从而将阳极的铜净化到阴极。

阳极反应:Cu(粗铜)-2e- = Cu2+

阴极反应:Cu2++2e- = Cu(精铜)

6.探究实验

通过对刚才两个例子的分析和讨论，相信同学们对电解原理的应用有了一定程度的了解。电解的原理除了电解饱和盐水，电解精炼铜外，还可以用于电镀。

通过在金属表面镀一层金属或合金，可以提高金属的耐腐蚀性。请根据小组选择的电极和溶液设计一个电镀装置，在铁片上镀铜。

7.讨论和交流

每组设计完成后，请小组代表讲解实验方案，向全班同学讲解电极材料、离子导体的选择和装置的反应原理，然后利用NOBOOK虚拟实验进行演示验证，观察反应现象是否符合预期。

如果有问题，一起分析设计哪里有问题。如果没有问题，请其他小组分享不同的想法，最终确定一个最优方案，然后进行真实实验。

(最终方案:阴极材料为铁，阳极材料为铜，离子导体为硫酸铜溶液)

阳极反应:铜-2e- =铜离子

阴极反应:Cu2++2e- = Cu

8.摘要

完成实验后，比较、归纳、总结电解饱和盐水、电解精铜、电镀铜之间的异同，要求学生完成下表。

板书设计

1.电解饱和盐水

材料:石墨；离子导体:饱和氯化钠溶液

总反应:2ncl+2h2o2noh+H2+Cl2。

阳极反应:2Cl – 2e- = Cl2 ↑。

阴极反应:2h2o+2e-= H2+2oh-

2.铜的电解精炼

材料:粗铜(阳极)和精铜(阴极)；离子导体:硫酸铜溶液

阳极反应:Cu(粗铜)-2e- = Cu2+

阴极反应:Cu2++2e- = Cu(精铜)

3.电镀铜

材料:铜(阳极)和铁(阴极)；离子导体:硫酸铜溶液

阳极反应:铜-2e- =铜离子

阴极反应:Cu2++2e- = Cu

4.离子放电序列

阴极:

Zn2+& lt；Fe2+& lt；sn2+& lt；Pb2+& lt；h+& lt；Cu2+& lt；Fe3+& lt；Ag2+

阳极:

SO42-& lt；哦-& lt；cl-& lt；br-& lt；我-& lt；S2-