高中化学 5.2 电解与电镀教案2 苏教版选修6

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，阳极白色浑浊逐渐增多、下沉，在U形管

2、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、CuOH的溶度积分别为&#

3、215;10-6和×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·Cu Cl2·3 H2O + 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 逐滴加入的盐酸至过量橙黄色沉淀消失，变为白色浑浊，

4、后变为无色溶液。 CuOH、Cu2O没有发生歧化反应。2逐滴加入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Cu2O2H = 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-离子反应生成配合物CuCl2，白色浑浊变为无色溶液。3.

5、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-CuCl + Cl CuCl26 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

6、解，蓝色溶液变为白色浑浊，后变为无色溶液。Cu2+ + Cu + 2Cl2CuClCuCl + Cl CuCl234 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。 1257;A /V Cu2+   0.158   Cu+  0.522  Cu 1257;Cu2+/CuCl ， 1257; CuCl / CuKsp（CuCl） ×10-6根据上述数据，可求反应2Cu+ Cu2+ + Cu 的平衡常数E1257;lgK= n E1257;K= 10 = 1.4×106 同理可以计算出反应Cu2+

7、+ Cu + 2Cl2CuCl的平衡常数E1257; = 1257;Cu2+/CuCl 1257; CuCl / Cu 0.538 - 0.137 0.4 VlgKK= 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= CuCl2的平衡常数为K稳1257; =3.16×1055。同理，向加稀硫酸已经歧化了的试管中加入饱和食盐水，由于发生反应Cu2+ + Cu + 2Cl2CuCl，CuCl + Cl CuCl2，沉淀转化为白色浑浊并继而溶解。4几点说明(1)用蒸馏水洗涤CuOH 、Cu2O沉淀时，一定要洗涤干净，否则加入稀硫酸时仍会生成白色浑浊，这是由于溶液中Cl离子浓度较小时就可以生成CuCl。(2)往黄色沉淀中加入的稀盐酸浓度要小，要逐滴加入，才能观察到黄色沉淀转化为白色浑浊，继而溶解得澄清溶液的现象。如果使用的盐酸浓度较大，则会直接变为澄清溶液。(3)将电解后的溶液放置12小时以上，整