高中化学《电解池》教案9 新人教版选修4.docx
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高中化学《电解池》教案9新人教版选修4
2019-2020年高中化学《电解池》教案9新人教版选修4
一、教学目标:
1.理解电解原理,初步掌握一般电解反应产物的判断方法
2.了解氯碱工业,电镀,冶金的原理
3.掌握电解电极方程式的书写。
二、教学重点:
电解原理及应用
三、教学过程:
我们知道化学能可以转变为热能,即反应热。
化学能也能转变为电能,用原电池装置。
今天这节课我们就来学习电能如何转化为化学能
一、电解原理
讲:
首先我们来比较金属导电和电解质导电的区别。
金属
电解质
导电粒子
导电状态
温度影响
导电实质
电子定向移动
过渡:
电解质导电的实质是什么呢?
一起看实验。
实验:
现象—一极有气泡,检验为氯气;另一极有红色的物质析出,分析为铜。
讲:
要分析此现象我们得研究此装置,首先看电极。
1.电极
阳极—与电源正极相连
阴极—与电源负极相连
隋性电极—只导电,不参与氧化还原反应(C/Pt/Au)
活性电极—既导电又参与氧化还原反应(Cu/Ag)
问:
通电前和通电时分别发生了怎样的过程?
通电前:
CuCl2=Cu2++2Cl-H2OH++OH-
通电中:
阳离子(Cu2+,H+)向阴极移动被还原;
阴离子(Cl-,OH-)向阳极移动被氧化
讲:
即在电极上分别发生了氧化还原反应,称电极反应。
2.电极反应(阳氧阴还)
阳极:
2Cl--2e-=Cl2(氧化)
阴极:
Cu2++2e-=Cu(还原)
总电极方程式:
___________________
放电:
阴离子失去电子或阳离子得到电子的过程叫放电。
3.电解:
电流(外加直流电)通过电解质溶液而在阴阳两极引起氧化还原反应(被动的不是自发的)的过程叫电解。
讲:
所以电解质导电的实质便是——电解
电解池:
借助电流引起氧化还原反应的装置,即把电能转化为化学能的装置叫电解池或电解槽。
问:
构成电解池的条件是什么?
电源、电极、电解质构成闭和回路。
思考:
电解CuCl2水溶液为何阳极是Cl-放电而不是OH-放电,阴极放电的是Cu2+而不是H+?
4.离子的放电顺序
阴极:
(阳离子在阴极上的放电顺序(得e-))
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阳极
(1)是惰性电极时:
阴离子在阳极上的放电顺序(失e-)
S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)
(2)是活性电极时:
电极本身溶解放电
问:
放电能力弱于H+和OH–的物质在水溶液中放电吗?
否,但亚铁离子浓度远大于氢离子浓度时,亚铁离子放电。
问:
电解水时为了增强水的导电性常常需加入氢氧化钠或稀硫酸,为什么?
可以加食盐吗?
练习:
电解碘化汞、硝酸铜、氯化锌、盐酸、硫酸、氢氧化钠的电极方程式。
5.电解规律:
(1)电解含氧酸、强碱溶液及活泼金属的含氧酸盐,实质上是电解水,电解水型。
问:
初中电解水时加硫酸或氢氧化钠增强导电性,影响水的电解吗?
电解硫酸和氢氧化钠时为何H2和O2之比大于2?
氧气溶解度大于氢气
又为何硫酸一定大于2,而氢氧化钠可能等于2?
硫酸根可能放电。
(2)电解不活泼金属的含氧酸盐,阳极产生氧气,阴极析出不活泼金属,放氧生酸型。
练习:
电解硫酸铜方程式。
加入下列哪些物质可以恢复到硫酸铜原来的溶液:
氧化铜、氢氧化铜、铜、碳酸铜。
(3)电解不活泼金属无氧酸盐,实际上是电解电解质本身,分解电解质型。
(4)电解活泼金属(K/Ca/Na)的无氧酸盐,阴极产生氢气,阳极析出非金属,放氢生碱型。
6.电解中电极附近溶液pH值的变化。
(1)电极区域A.阴极H+放电产生H2,阴极区域pH变大。
B.阳极OH-放电产生O2,阳极区域pH变小。
(2)电解质溶液中A.电解过程中,既产生H2,又产生O2,则原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大,原溶液呈中性的pH不变(浓度变大)。
B.电解过程中,无H2和O2产生,pH几乎不变。
但象CuCl2变大
C.电解过程中,只产生H2,pH变大。
D.电解过程中,只产生O2,pH变小。
过渡:
如果把阳极换成铜棒,阳极发生的反应就是铜自身溶解,如果电解质是硫酸,阴极析出的是什么?
也是铜,这就是我们的铜的电解精炼法。
二、电解原理的应用
1.铜的电解精炼
阳极:
粗铜棒
阴极:
精铜棒
电解质:
含铜电解质
问:
精炼中硫酸铜的浓度怎样?
基本不变,但变小。
过渡:
若把阴极精铜棒换成铁棒,电解过程变吗?
不变,但不是精炼铜了,而叫电镀铜。
2.电镀铜
阳极:
镀层金属
阴极:
待镀金属(镀件)
电镀液:
含镀层金属的电解质。
3.电解饱和食盐水——氯碱工业
问:
1、电解饱和食盐水的阴极产物、阳极产物分别是什么?
2、转移的电子数和氢氧化钠的物质的量的关系?
3、从Cl-Cl2一定需要加氧化剂吗?
4、阴极产物和阳极产物能接触吗?
5、饱和食盐水为何需要精制?
如何精制?
精制:
步骤一、1)先加过量的BaCl2和过量的NaOH(顺序可换),再加入过量的Na2CO3
2)过滤
3)加盐酸调节pH为7
步骤二、送入阳离子交换塔除去Ca2+、Mg2+等。
4.电冶金
电解熔融氯化钠:
2NaCl(熔融)=(电解)2Na+Cl2
适用范围:
活泼金属K~Al
练习:
1、在水中加等物质的量的Ag+,Pb2+,Na+,SO42-,NO3-,Cl-,该溶液放在用惰性电极做电极的电解槽中,通电片刻,则氧化产物与还原产物质量比为()
A.35.5:
108B.16:
207 C.8:
1 D.108:
35.5
2、用惰性电极电解下列溶液,一段时间后,再加入一定质量的另一种物质溶液能与原来完全一样的是
氯化铜加硫酸铜、氢氧化钠加氢氧化钠、氯化钠加氯化氢、硫酸铜加氢氧化铜
3、0.1摩氯化铜和0.1摩溴化钠共0.4摩电子转移,分析过程。
4、铁、C/硫酸——C、C/氯化铜用导线相连,分析正负极和阴阳极及两装置的pH的变化。
5、如何判断电解池的阴阳极?
与正极相连的、发生氧化反应的、阴离子移向的一极是阳极,反之是阴极。
如:
高锰酸钾的做电解质,发现红色加深的是什么极?
湿润的淀粉KI试纸并滴有酚酞,变红的是什么极?
变蓝的是什么极?
6、以A、B两根石墨电极电解足量的硝酸银溶液,通电t分钟,在B极收到11.2mL标况下气体,此后将电源反接,以相同的电流强度通电t/2分钟。
问:
(1)A、B分别是什么极?
(2)电源反接后A、B电极质量如何变化?
(3)若溶液体积为200mL,则通电t/2分钟时的溶液pH=?
原电池
电解池
电极名称
正负极
阴阳极
电极材料
负极:
活泼金属
正极:
不活泼金属或可导电的非金属(如C)
惰性材料或活性材料
电流方向:
外电路内电路
组成
原理
化学能到电能
电能到化学能
2019-2020年高中化学《盐类的水解》全册复习导学案
[考纲要求] 1.了解盐类水解的原理,了解影响盐类水解程度的主要因素。
2.了解盐类水解的应用。
知识点一 盐类水解的原理
1.定义
在溶液中盐电离出来的离子跟______________________结合生成____________的反应。
2.实质
破坏了__________―→水的电离程度________―→c(H+)≠c(OH-)―→溶液呈碱性、酸性或中性。
问题思考
1.怎样证明Na2CO3溶液呈碱性是由CO
水解引起的?
3.特点
4.规律
有弱才水解,越弱越水解;谁强显谁性;同强显中性。
盐的
类型
实例
是否
水解
水解的
离子
溶液的
酸碱性
溶液
的pH
强酸
强碱盐
NaCl、KNO3
强酸
弱碱盐
NH4Cl、
Cu(NO3)2
弱酸
强碱盐
CH3COONa、
Na2CO3
问题思考
2.同浓度的Na2CO3和CH3COONa溶液相比,谁的pH较大?
为什么?
知识点二 水解反应方程式的书写
1.书写形式
盐+水__________
盐中的离子+水
________________________________________________________________________
2.书写规律
(1)多元弱酸的正盐(如Na2S):
____________________________________________
____________(主要),___________________________________________________(次
要)。
(2)多元弱碱的正盐(如AlCl3):
____________________________________________。
(3)双水解反应(如Na2S与AlCl3溶液混合)__________________________________。
易错警示 一般盐类水解程度很小,水解产物很少,不标“↑”或“↓”,不把产物(如NH3·H2O、H2CO3)写成其分解产物的形式。
问题思考
3.下列离子方程式中,属于水解反应的是( )
A.HCOOH+H2O
HCOO-+H3O+
B.CO2+H2O
HCO
+H+
C.CO
+H2O
HCO
+OH-
D.HS-+H2O
S2-+H3O+
知识点三 影响盐类水解的因素
1.内因
酸或碱越弱,其对应的弱酸阴离子或弱碱阳离子的水解程度________,溶液的碱性或酸性________。
2.外因
因素
水解平衡
水解程度
水解产生离子的浓度
升高温度
浓度
增大
减小
外加
酸碱
酸
弱酸根离子的水解程度________,
弱碱阳离子的水解程度________
碱
弱酸根离子的水解程度________,
弱碱阳离子的水解程度________
问题思考
4.在CH3COONa溶液中,加入少量冰醋酸对CH3COO-的水解平衡将产生什么影响?
5.
(1)为什么热的纯碱液去油渍效果会更好?
(2)配制FeCl3溶液时,常加入少量的盐酸,为什么?
一、盐类水解的应用
1.盐类水解的应用
应用
举例
判断溶液的酸碱性
FeCl3溶液显____性,原因是:
____________________________________
配制或贮存易水解盐溶液
配制CuSO4溶液时,加入__________,防止____________
判断盐溶液蒸干产物
AlCl3溶液蒸干灼烧后的产物为______
胶体的制取
制取Fe(OH)3胶体的离子方程式:
______________________________
物质的提纯
除去MgCl2溶液中的Fe3+,可加入__________________________
离子共存的判断
Al3+与AlO
、CO
、HCO
、S2-、HS-等因__________________而不共存
泡沫灭火器原理
成分为NaHCO3与Al2(SO4)3,发生反应为________________________
作净水剂
明矾可作净水剂,原理为____________________________________
化肥的使用
铵态氮肥与草木灰不得混用,原因是2NH
+CO
===2NH3↑+CO2↑+H2O
典例导悟1 工业上制取纯净的CuCl2·2H2O的主要过程是:
①将粗氧化铜(含少量Fe)溶解于稀盐酸中,加热、过滤,调节滤液的pH为3;②对①所得滤液按下列步骤进行操作:
已知Cu2+、Fe2+在pH为4~5时不水解,而Fe3+却几乎完全水解而沉淀。
请回答下列问题:
(1)X是什么物质?
__________。
其反应的离子方程式是
________________________________________________________________________。
(2)Y物质应具备的条件是________________________________________________,
生产中Y可选:
______________。
(3)溶液乙在蒸发结晶时应注意:
__________________________________________。
变式演练1 下列有关问题,与盐的水解有关的是( )
①NH4Cl与ZnCl2溶液可作焊接金属时的除锈剂
②用NaHCO3与Al2(SO4)3两种溶液可作泡沫灭火剂
③草木灰与铵态氮肥不能混合施用
④实验室盛放Na2CO3溶液的试剂瓶不能用磨口玻璃塞
⑤加热蒸干AlCl3溶液得到Al(OH)3固体
A.①②③B.②③④
C.①④⑤D.①②③④⑤
2.盐溶液蒸干时所得产物的判断方法
判断盐溶液蒸干灼烧后的产物的一般思路是什么?
二、计算溶液中由水电离出的H+或OH-浓度的方法
1.在25℃时,由纯水电离出的c(H+)、c(OH-)分别为多少?
在中性溶液中,由水电离出的c(H-)和c(OH-)与纯水一样吗?
2.在酸溶液中,H+和OH-的来源分别是什么?
举例说明怎样计算由水电离产生的c(OH+)的大小。
3.碱溶液中,H+和OH-的来源又是什么?
怎样计算由水电离产生的c(OH-)?
4.在可水解的盐溶液中,H+和OH-的来源怎样?
举例说明此时计算溶液中由水电离产生的c(H+)的方法。
典例导悟2 (xx·南京模拟)
(1)在常温下,某硫酸和硫酸铝两种溶液的pH都是3,那么硫酸中水电离出的c(H+)是硫酸铝溶液中水电离出的c(H+)的________倍。
(2)在常温下,设某pH的硫酸中水电离出的c(H+)=1.0×10-amol·L-1,相同pH的硫酸铝中水电离出c(H+)=1.0×10-bmol·L-1(a,b都是小于14的正数),那么a和b之间满足的数量关系是(用一个等式和一个不等式表示)____________________。
变式演练2
(1)pH=3的H2SO4和pH=3的NH4Cl溶液中,由水电离出的c(H+)各是多少?
(2)pH=11的NaOH和pH=11的Na2CO3溶液中,由水电离出的c(H+)各是多少?
二者相差多少倍?
(3)某溶液中,由水电离出的c(H+)=10-5mol·L-1,求该溶液的pH。
(4)某溶液中,由水电离出的c(H+)=10-12mol·L-1,求该溶液的pH。
题组一 盐类水解的原理及水解的离子方程式
1.判断正误
(1)某物质的溶液pH<7,则该物质一定是酸或强酸弱碱盐( )
(xx·天津理综-4A)
(2)由0.1mol·L-1一元酸HA溶液的pH=3,可推知NaA溶液存在A-+H2O
HA+OH-( )
(xx·福建理综-10D)
(3)在滴有酚酞溶液的氨水里,加入NH4Cl至溶液恰好无色,则此时溶液的pH<7( )
(xx·全国理综Ⅰ-9B)
(4)0.1mol·L-1的碳酸钠溶液的pH大于0.1mol·L-1的醋酸钠溶液的pH( )
(xx·上海-14C)
2.(xx·重庆理综,8)对滴有酚酞试液的下列溶液,操作后颜色变深的是( )
A.明矾溶液加热
B.CH3COONa溶液加热
C.氨水中加入少量NH4Cl固体
D.小苏打溶液中加入少量NaCl固体
题组二 溶液中微粒浓度大小的比较
3.(xx·全国理综,9)室温时,将浓度和体积分别为c1、V1的NaOH溶液和c2、V2的CH3COOH溶液相混合,下列关于该混合溶液的叙述错误的是( )
A.若pH>7,则一定是c1V1=c2V2
B.在任何情况下都是c(Na+)+c(H+)=c(CH3COO-)+c(OH-)
C.当pH=7时,若V1=V2,则一定是c2>c1
D.若V1=V2,c1=c2,则c(CH3COO-)+c(CH3COOH)=c(Na+)
4.(xx·天津理综,4)25℃时,向10mL0.01mol·L-1KOH溶液中滴加0.01mol·L-1苯酚溶液,混合溶液中粒子浓度关系正确的是( )
A.pH>7时,c(C6H5O-)>c(K+)>c(H+)>c(OH-)
B.pH<7时,c(K+)>c(C6H5O-)>c(H+)>c(OH-)
C.V[C6H5OH(aq)]=10mL时,c(K+)=c(C6H5O-)>c(OH-)=c(H+)
D.V[C6H5OH(aq)]=20mL时,c(C6H5O-)+c(C6H5OH)=2c(K+)
5.(xx·广东理综,12)HA为酸性略强于醋酸的一元弱酸,在0.1mol·L-1NaA溶液中,离子浓度关系正确的是( )
A.c(Na+)>c(A-)>c(H+)>c(OH-)
B.c(Na+)>c(OH-)>c(A-)>c(H+)
C.c(Na+)+c(OH-)=c(A-)+c(H+)
D.c(Na+)+c(H+)=c(A-)+c(OH-)
题组三 盐类水解的应用
6.(xx·广东理综,11)对于0.1mol·L-1Na2SO3溶液,正确的是( )
A.升高温度,溶液pH降低
B.c(Na+)=2c(SO
)+c(HSO
)+c(H2SO3)
C.c(Na+)+c(H+)=2c(SO
)+2c(HSO
)+c(OH-)
D.加入少量NaOH固体,c(SO
)与c(Na+)均增大
7.(xx·北京理综,11)有4种混合溶液,分别由等体积0.1mol·L-1的2种溶液混合而成:
①CH3COONa与HCl;②CH3COONa与NaOH;③CH3COONa与NaCl;④CH3COONa与NaHCO3。
下列各项排序正确的是( )
A.pH:
②>③>④>①
B.c(CH3COO-):
②>④>③>①
C.溶液中c(H+):
①>③>②>④
D.c(CH3COOH):
①>④>③>②
8.(xx·福建理综,10)在一定条件下,Na2CO3溶液存在水解平衡:
CO
+H2O
HCO
+OH-。
下列说法正确的是( )
A.稀释溶液,水解平衡常数增大
B.通入CO2,平衡朝正反应方向移动
C.升高温度,
减小
D.加入NaOH固体,溶液pH减小
题组一 盐类水解的概念和离子方程式的书写
1.(xx·济宁质检)广义的水解观认为:
无论是盐的水解还是非盐的水解,其最终结果是水解物质和水分别离解成两部分,然后两两重新结合成新的物质。
根据信息,下列说法不正确的是( )
A.CaO2的水解产物是Ca(OH)2和H2O2
B.PCl3的水解产物是HClO和PH3
C.Al4C3的水解产物之一是CH4
D.Al2S3的水解产物是Al(OH)3和H2S
2.下列离子方程式属于盐的水解,且书写正确的是( )
A.NaHCO3溶液:
HCO
+H2O
CO
+H3O+
B.NaHS溶液:
HS-+H2O
H2S+OH-
C.Na2CO3溶液:
CO
+2H2O
H2CO3+2OH-
D.NH4Cl溶于D2O中:
NH
+D2O
NH3·HDO+D+
3.现有S2-、SO
、NH
、Al3+、Na+、SO
、AlO
、Fe3+、HCO
、Cl-等离子,按要求填空:
(1)在水溶液中,该离子水解呈碱性的是____________________________________。
(2)在水溶液中,该离子水解呈酸性的是_____________________________________。
(3)既能在酸性较强的溶液中大量存在,又能在碱性较强的溶液中大量存在的是__________。
(4)既不能在酸性较强的溶液中大量存在,又不能在碱性较强的溶液中大量存在的是__________。
题组二 影响盐类水解的因素
4.(xx·福建理综,10)在一定条件下,Na2CO3溶液中存在水解平衡:
CO
+H2O
HCO
+OH-。
下列说法正确的是( )
A.稀释溶液,水解平衡常数增大
B.通入CO2,平衡向正反应方向移动
C.升高温度,
减小
D.加入NaOH固体,溶液pH减小
5.(xx·镇江模拟)溶液A中加入一定量的NaF晶体后,若测得c(Na+)与c(F-)接近相等,则溶液A的pH值不可能为( )
A.6B.8C.7D.9
6.下图所示三个烧瓶中分别装入含酚酞的0.01mol·L-1CH3COONa溶液,并分别放置在盛有水的烧杯中,然后向烧杯①中加入生石灰,向烧杯③中加入NH4NO3晶体,烧杯②中不加任何物质。
(1)含酚酞的0.01mol·L-1CH3COONa溶液显浅红色的原因为__________________。
(2)实验过程中发现烧瓶①中溶液红色变深,烧瓶③中溶液红色变浅,则下列叙述正确的是________。
A.水解反应为放热反应
B.水解反应为吸热反应
C.NH4NO3溶于水时放出热量
D.NH4NO3溶于水时吸收热量
(3)向0.01mol·L-1CH3COONa溶液中分别加入少量浓盐酸、NaOH固体、Na2CO3固体、FeSO4固体,使CH3COO-水解平衡移动的方向分别为__________、____________、____________、____________(填“左”、“右”或“不移动”)。
题组三 盐类水解的应用
7.在蒸发皿中用酒精灯加热蒸干下列物质的溶液然后灼烧,可以得到该物质固体的是( )
A.AlCl3B.Na2SO3C.KMnO4D.MgSO4
8.(xx·四川理综,12)关于浓度均为0.1mol·L-1的三种溶液:
①氨水、②盐酸、③氯化铵溶液,下列说法不正确的是( )
A.c(NH
):
③>①
B.水电离出的c(H+):
②>①
C.①和②等体积混合后的溶液:
c(H+)=c(OH-)+c(NH3·H2O)
D.①和③等体积混合后的溶液:
c(NH
)>c(Cl-)>c(OH-)>c(H+)
题组四 实验探究
9.已知氨水的电离程度与醋酸的电离程度在同温同压下几乎相等。
溶有一定量氨气的NH4Cl溶液呈碱性。
现向少量的Mg(OH)2悬浊液中,加入适量的饱和NH4Cl溶液,固体完全溶解。
对此甲同学的解释是:
Mg(OH)2(s)
Mg2++2OH-①
NH
+H2O
NH3·H2O+H+②
H++OH-
H2O③
由于NH
水解呈酸性,H+与OH-反应生成水,导致反应①平衡右移,沉淀溶解。
乙同学的解释是:
Mg(OH)2(s)
Mg2++2OH-①
NH
+OH-
NH3·H2O②
由于NH4Cl电离出的NH
与Mg(OH)2电离出的OH-结合生成了弱电解质NH3·H2O,导致反应①的平衡右移,Mg(OH)2沉淀溶解。
(1)丙同学不能肯定哪位同学的解释合理,于是选用下列的一种试剂,来证明甲、乙两位同学的解释只有一种正确。
你认为他选用的试剂
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