电解水和饱和氯化钠溶液
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解读电解水实验电解水实验是初中化学中的一个重点实验,该实验通过定性分析的方法来探究物质的宏观组成。
下面就对电解水实验作一个全面的解读。
实验目的:通过电解水实验来探索水的宏观组成。
实验装置:水电解器。
实验步骤:(1)水电解器里加满水(其中加有少量烧碱或硫酸),连接直流电源的电极。
观察并记录两个电极和玻璃管内发生的现象。
(2)一段时间后,停止电解。
用带火星的木条检验连接电源正极刻度管内的气体;用点燃的木条检验连接电源负极刻度管内的气体。
实验现象:(1)通直流电后,观察到两个电极表面均有气泡产生。
通电一段时间后,两端玻璃管内汇集了一些气体,连接电源正、负极刻度管内的气体体积比约为1︰2。
(2)连接电源正极刻度管内的气体能使带火星的木条复燃,是氧气;连接电源负极刻度管内的气体能够燃烧,火焰呈淡蓝色,是氢气。
实验结论:(宏观)水在通电的条件下,生成氢气和氧气;水由氢、氧两种元素组成;化学反应前后,元素种类不变。
(微观)化学反应中,分子可分,而原子不可分。
实验分析:(1)由于纯水的导电能力很弱,所以向水中加入少量烧碱或硫酸,可以增强水的导电性。
(2)电解水的电源必须用直流电源,不可用交流电源,因为只有直流电源才能使水中的带电微粒定向移动。
(3)实验前,必须把两个管内充满水,否则实验得不到正确的结论,并且还可能发生危险。
电解水反应的实质:水分子通电分解为氢原子和氧原子,每2个氢原子结合成1个氢分子,很多氢分子聚集成氢气;每2个氧原子结合成1个氧分子,很多个氧分子聚集成氧气。
实验拓展:由氢气和氧气的体积比为1︰2,结合氢气和氧气的密度,可得出水中氢氧两种元素的质量比为1︰8[通过水的化学式(H2O)也可计算得出此结论]。
2020年中考化学模拟试卷一、选择题1.推理是化学学习中常用的思维方法,下列推理正确的是()A.酸能使石蕊溶液变红,CO2也能使紫色石蕊溶液变红,所以CO2是酸B.锌和铜均是金属,锌与稀硫酸反应产生氢气,则铜也能与稀硫酸反应产生氢气C.碱性溶液能使酚酞溶液变红,滴入酚酞溶液后变红的溶液一定呈碱性D.溶液中有晶体析出,其溶质质量减小,所以溶质的质量分数一定减小2.饱和溶液用水稀释变成不饱和溶液的过程中,保持不变的是()A.溶质的质量B.溶剂的质量C.溶液的质量D.溶质与溶剂的质量比3.下列灭火措施中不恰当的是()①炒菜时,锅里的油起火应采取的最佳灭火措施是端下油锅②桔秆、柴草着火,用水泼灭③熄灭酒精灯最好用嘴吹灭④电器着火,最先应当切断电源,再用干粉灭火器灭火⑤汽油着火,应该立即用水浇灭⑥撒在实验桌上的酒精着火,应用湿抹布盖灭.A.①③⑤B.②④⑥C.①③⑥D.②③⑤4.下列除杂所选用试剂与操作方法均正确的是选项物质(括号内为杂质)除杂试剂实验操作A CaO (CaCO3) 水溶解、过滤B KCl固体 ( KClO3 ) 少量二氧化锰加热C NaOH 溶液(Na2CO3) 稀盐酸加入稀盐酸至不再产生气泡D CO(CO2) 氢氧化钠先通过足量的氢氧化钠溶液,再通过浓硫酸干燥A.A B.B C.C D.D5.下列物质在给定条件下的转化均能一步实现的是()A.Fe3O4 Fe FeCl3B.H2O2H2H2OC.CaCl2溶液CaCO3CO2D.CuSO4溶液Cu CuO6.关于下列几种化学符号的说法正确的是①N ②NH3③Mg2+④⑤CaO ⑥FeA.能表示1个分子的是②④⑤ B.②中的数字“3”表示氨气中有3个氢原子C.能表示1个原子的是①⑥D.③④中的数字“2”都表示离子所带电荷数7.常温下,氯酸钾的溶解度较小,在工业上可通过如下转化制得。
第2课时 电解原理的应用[明确学习目标] 1.了解电解在氯碱工业中的应用。
2.了解电解在电镀、电解精炼及电冶金方面的应用。
一、电解饱和食盐水 1.装置、现象及电极反应式2.解释放电顺序:□03H +>Na + □04Cl ->OH - 3.总反应式化学方程式:□052NaCl +2H 2O=====电解2NaOH +H 2↑+Cl 2↑; 离子方程式:□062Cl -+2H 2O=====电解2OH -+H 2↑+Cl 2↑。
二、电镀 1.定义电镀是应用□01电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他□02金属或□03合金的方法。
2.电镀池的构成(往铁件上镀铜)(1)阴极材料:□04Fe ,电极反应式:□05Cu 2++2e -===Cu ; (2)阳极材料:□06Cu ,电极反应式:□07Cu -2e -===Cu 2+; (3)电解质溶液:□08CuSO 4溶液。
3.电镀的目的主要是增强金属□09抗腐蚀能力,增强美观和表面硬度。
三、电冶金 1.金属冶炼的本质使矿石中的金属离子获得电子,从它们的化合物中□01还原出来。
M n ++n e -===M 。
2.电冶金电解是最强有力的氧化还原手段,适用于一些□02活泼金属单质的制取,如冶炼钠、镁、铝等活泼金属。
3.电解熔融的氯化钠阳极反应式:□032Cl --2e -===Cl 2↑; 阴极反应式:□042Na ++2e -===2Na ; 总反应:□052NaCl(熔融)=====电解2Na +Cl 2↑。
1.用惰性电极电解含有酚酞的饱和NaCl 溶液,如何通过实验现象判断阴、阳两极? 提示:2.若把铁件上镀铜的阴极材料换为小块精铜,阳极材料换为粗铜,能否通过电解方法由粗铜制精铜?提示:能。
阴极反应式为Cu 2++2e -===Cu ,而粗铜作阳极,比铜活泼的金属成为阳离子进入溶液,但不会在阴极上得电子成为单质(因Cu 2+得电子能力比它们要强),不如Cu 活泼的金属不失电子,会随Cu 的消耗从粗铜上脱落沉入阳极区,成为阳极泥。
氯碱工业[重点难点]1.掌握电解饱和食盐水的基本原理。
2.了解离子交换膜法电解食盐水制烧碱和氯气的主要生产流程。
3.掌握围绕电解的计算[知识讲解]一、电解饱和食盐水反应原理工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2,并以它们为原料生产一系列化工产品,称为氯碱工业。
1.实验分析:电解饱和食盐水电解饱和食盐水在U型管里装入饱和食盐水,滴入几滴酚酞试液,用碳棒作阳极、铁棒作阴极,将湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近,接通电源,观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。
注意:铁棒不可作阳极,否则发生Fe-2e-=Fe2+;碘化钾淀粉试纸需事先用水润湿。
现象:阴、阳两极均有气体放出,阳极气体有刺激性气味,能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝;阴极区域溶液变红。
说明阴极区域生成物为碱性物质与H2,阳极产物是Cl2。
2.电解饱和食盐水反应原理饱和食盐水成分:溶液存在Na+、Cl-、H+、OH-四种离子。
电极反应式:阴极:2H++2e-=H2↑(还原反应);阳极:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)。
实验现象解释:(1)阴极区域变红原因:由于H+被消耗,使得阴极区域OH-离子浓度增大(实际上是破坏了附近水的电离平衡,由于K W为定值,c(H+)因电极反应而降低,导致c(OH-)增大,使酚酞试液变红)。
(2)湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝原因:氯气可以置换出碘化钾中的碘,Cl2+2KI=2KCl+I2,I2使淀粉变蓝。
注意:如果试纸被熏蒸的太久,氯气会把生成的碘氧化成碘酸又使蓝色褪去。
电解饱和食盐水的电解方程式:该电解反应属于放氢生碱型,电解质与水均参与电解反应,类似的还有K2S、MgBr2等。
3.以氯碱工业为基础的化工生产二、离子交换膜法制烧碱1.离子交换膜电解槽的构成离子交换膜电解槽主要由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成;每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。
阳极用金属钛网制成,为了延长电极使用寿命和提高电解效率,阳极网上涂有钛、钌等氧化物涂层;阴极由碳钢网制成,上面涂有镍涂层;离子交换膜把电解槽分成阴极室和阳极室。
电解水的反应类型
电解水是一种用电进行电解的溶液,它通过电解水极电极进行溶解,使电解质分子分解成带有正电荷的离子和带有负电荷的离子。
这种反应类型有多种类型,比如氧化还原反应、氧化还原过程和电离还原过程。
一、氧化还原反应
氧化还原反应是指在电解水极电极环境下,具有氧化作用的离子受到电解质的作用而失去原有的电子,或者接受其他电解质的电子而形成各自新离子,并最终形成氧化物和还原物。
它是通过电解质的作用分离出具有氧化作用的离子,形成氧化物和还原物而引起的变化现象。
典型的氧化还原反应有氯气的氧化反应、氢氧化钠的还原反应和氯化钠的氧化反应等。
二、氧化还原过程
氧化还原过程是指电解溶液中氧化物发生变化而导致氧化还原
反应的一系列过程。
它主要由氧化物进行氧化反应或还原反应,这些反应会产生一系列反应物,其中包括氧化物、还原物、有机物和中性物。
三、电离还原过程
电离还原过程是指电解溶液中,由于电解质的作用,极性分子受到电化学作用而发生电离,并由此产生新的分子和离子的反应过程。
它的反应原理是:极性分子在电离的作用下,极性变为非极性,从而由极性分子分解为离子和新的分子,从而达到电离还原的效果。
常见
的电离还原过程有氯酸钠的电离反应、次氯酸钠的电离反应和氯化钙的电离反应等。
总结
电解水的反应类型包括氧化还原反应、氧化还原过程和电离还原过程。
它们都是利用极电极上电解溶液而发生的变化现象,电解水极电极上电解溶液经过极性分子的变化而产生这些新的反应类型。
可以概括的说,这些反应类型都有电子在质子中重新分布,以及通过氧化还原形成新分子或者电离来形成新的反应产物。
电解饱和氯化钠溶液
氯化钠溶液是一种常见的电解溶液,它是从盐酸和氢氧化钠经过电解获得的,一般为
稳定混合液,广泛用于医药、食品和化学制造等领域。
氯化钠溶液由氯离子和钠离子组成,在水溶液中它们具有良好的溶解性,因而能够有效成果的进行离子交换和电解反应,是许
多各种电解溶液的基础原料,用于工业和实验室等不同用途。
氯化钠溶液分为电解饱和溶液和电解非饱和溶液,其中电解饱和氯化钠溶液是指系统
中所含氯离子和钠离子的比例精确配比,使氯离子和钠离子的浓度达到平衡状态的溶液,
在解决微量元素的萃取、分离和检测时常被应用。
相比于电解非饱和溶液,电解饱和氯化钠溶液具有更强的弱酸性和碱性特性,通常在pH值在7.0--7.3之间,离子吸附能力强,满足离子交换及电解反应中离子的释放、拆分
及沉淀条件,便于操作和调整电解饱和溶液的PH值,可满足各种实验室及工业用途的电
解反应。
与电解单离子水或混合水溶液相比较,电解饱和氯化钠溶液可以屏蔽其中一部分
离子,从而改变混合溶液的导电性能、pH值及离子表面活性特性,得到更优质的电解水分离效果。
电解饱和氯化钠溶液由常温下的氯化钠溶解液制成,无需采用特殊的保护剂,耐受性
相对较强,在暴露于空气中的情况下,稳定性比较好,也不容易产生有害气体,但是,存
在潜在的风险,可能会因污水、机械搅拌、抛射等原因而产生EMF,影响氯化钠溶液的性
质和安全性,因此,必须正确使用电解饱和氯化钠溶液,并经常进行作进一步检测和严格
的质量控制,以确保安全性和可靠性。
电解水和电解饱和食盐水实验报告一.实验目的1.学习使用霍夫曼电解器。
2.了解水的电解原理。
3.掌握饱和食盐水的电解原理。
4.掌握电解实验的操作技能,并对电极材料及相关条件进行探索,培养学生改进和研究实验的基本技能。
二,实验内容1.电解水●检查装置气密性,将适量的水通过漏斗装入霍夫曼电解器里,记录下水面所在位置,观察页面几分钟,如果液面不下降,说明装置气密性良好。
如果液面下降,需要在接口处涂抹凡士林,直到气密性良好为止。
●将接有漏斗的一段定为阳极,将尖管口定为阴极,通过大漏斗向仪器里注入一定量的10%氢氧化钠的水溶液,打开活塞,调节橡皮管和漏斗,使两管页面达到刻度线的最高处。
连好装置的正负极,将电压调节在12V左右,开始电解。
●观察两管内液面变化情况得出,产生氢气一端速度很快,产生氧气一端速度相对较慢,产生氢气的速度大概是产生氧气速度的2倍。
●待两管内积累较多的气体后,在一个小试管中收集满一试管氢气,检验氢气的纯度,之后再收集做氢气的混合爆鸣实验。
●在有小漏斗的一端,打开活塞,将带火星的木条伸到漏斗口,观察到火柴复燃。
●做完实验后,将溶液从容器中倒出,清洗仪器,最后用称量纸将活塞处包起来,防止活塞和管壁粘黏。
●2饱和食盐水的电解●反应原理在食盐水中存在着Na+,Cl-,H+和OH—。
NaCl==Na++Cl—在直流电的作用下,Na+和H+向阴极移动,由于H+比Na+易得电子,所以在阴极上H+放电生成H:·阴极反应2H++2e==H2由于H+放电析出H2,使阴极区的OH—浓度增大,而形成NaOH溶液,能使酚酞溶液变红。
C1—和OH—向阳极移动,由于C1—的浓度比OH—的浓度大得多,石墨电极对C1—放电析出C12的阻力小,对OH—放电析出H2:阻力大,所以在阳极Cl-变为Cl2阳极反应2CI- - 2e==Cl2总反应为:●在U型管内盛装饱和食盐水,用铁棒做阴极,石墨棒做阳极,两极都滴入3滴酚酞试液。
解读电解水实验电解水实验是初中化学中的一个重点实验,该实验通过定性分析的方法来探究物质的宏观组成。
下面就对电解水实验作一个全面的解读。
实验目的:通过电解水实验来探索水的宏观组成。
实验装置:水电解器。
实验步骤:(1)水电解器里加满水(其中加有少量烧碱或硫酸),连接直流电源的电极。
观察并记录两个电极和玻璃管内发生的现象。
(2)一段时间后,停止电解。
用带火星的木条检验连接电源正极刻度管内的气体;用点燃的木条检验连接电源负极刻度管内的气体。
实验现象:(1)通直流电后,观察到两个电极表面均有气泡产生。
通电一段时间后,两端玻璃管内汇集了一些气体,连接电源正、负极刻度管内的气体体积比约为1︰2。
(2)连接电源正极刻度管内的气体能使带火星的木条复燃,是氧气;连接电源负极刻度管内的气体能够燃烧,火焰呈淡蓝色,是氢气。
实验结论:(宏观)水在通电的条件下,生成氢气和氧气;水由氢、氧两种元素组成;化学反应前后,元素种类不变。
(微观)化学反应中,分子可分,而原子不可分。
实验分析:(1)由于纯水的导电能力很弱,所以向水中加入少量烧碱或硫酸,可以增强水的导电性。
(2)电解水的电源必须用直流电源,不可用交流电源,因为只有直流电源才能使水中的带电微粒定向移动。
(3)实验前,必须把两个管内充满水,否则实验得不到正确的结论,并且还可能发生危险。
电解水反应的实质:水分子通电分解为氢原子和氧原子,每2个氢原子结合成1个氢分子,很多氢分子聚集成氢气;每2个氧原子结合成1个氧分子,很多个氧分子聚集成氧气。
实验拓展:由氢气和氧气的体积比为1︰2,结合氢气和氧气的密度,可得出水中氢氧两种元素的质量比为1︰8[通过水的化学式(H2O)也可计算得出此结论]。
2020年中考化学模拟试卷一、选择题1.央视《是真的吗?》栏目播出了电脑浸在液体中也能正常工作的新鲜亊.其实这种液体是被称作“绝缘液”的液态一氟二氯乙烷,其化学式为(CC12FCH3),下列对一氟二氯乙烷的认识错误的是()A.一氟二氯乙烷是有机物B.一氟二氯乙烷由四种元素组成C.一氟二氯乙烷由2个碳原子、2个氯原子、1个氟原子和3个氧原子构成D.一氟二氯乙烷中碳元素与氢元素的质量比为8:12.提纯是化学实验常用的一种方法。
第二节电解池第1课时电解原理学习目标导航学习任务1 探究电解原理NO.1自主学习·夯实基础1.电解和电解池(1)电解:使电流通过电解质溶液(或熔融电解质)而在阳极、阴极引起氧化还原反应的过程。
(2)电解池(也称电解槽):在外接电源的作用下,将电能转化为化学能的装置。
(3)电解池的电极名称阴极:与直流电源的负极相连的电极,发生还原反应;阳极:与直流电源的正极相连的电极,发生氧化反应。
(4)电解池的构成条件2.电解池的工作原理微点拨:(1)电解质溶液导电实际上是电解过程,发生氧化还原反应,是化学变化。
(2)金属导电是因为在电场作用下,自由电子发生定向移动,是物理变化。
NO.2互动探究·提升能力如图所示,甲、乙两个装置中的烧杯分别盛有足量的CuCl2、NaCl 溶液。
探究1 原电池和电解池的区别问题1:如图所示装置中哪个是原电池,哪个是电解池?提示:甲为原电池,乙为电解池。
问题2:如何判断一套装置是原电池还是电解池?提示:一看有无外接电源,二看电极材料。
电解池中的阳极一般为活泼性较差的导电材料,且两极可以使用相同材料。
探究2 电解池阴极、阳极的判断及电极反应式的书写问题1:上述乙装置中哪个电极是阳极,哪个是阴极?提示:与电源正极相连的Pt电极是阳极,与电源负极相连的C电极是阴极。
问题2:阴、阳离子在电解过程中的移动方向与在原电池中的移动方向有什么区别和联系?提示:原电池中,阳离子移向正极,阴离子移向负极;电解池中,阳离子移向阴极,阴离子移向阳极。
即阳离子都是移向发生还原反应的电极,阴离子都是移向发生氧化反应的电极。
问题3:在乙装置中,氯化钠溶液中除了Na+和Cl-之外还有H+和OH-,哪两种离子先得或失电子?如何表示其反应过程?提示:Cl-、H+。
阳极:2Cl--2e-Cl2↑、阴极:2H2O+2e-H2↑+2OH-。
NO.3应用体验·形成素养题点一电解及其装置(电解池)1.若某电能与化学能的转化装置(电解池或原电池)中发生的总反应的离子方程式是Cu+2H+Cu2++H2↑,则下列关于该装置的有关说法中正确的是( B )A.该装置可能是原电池,也可能是电解池B.该装置只能是电解池,且金属铜为该电解池的阳极C.该装置只能是原电池,且电解质溶液为硝酸D.该装置只能是原电池,电解质溶液不可能是盐酸解析:铜和盐酸或稀硫酸不能自发地进行氧化还原反应,铜和硝酸能自发地进行氧化还原反应,但生成的气体是氮氧化物而不是氢气,所以该反应只能是电解池反应而不是原电池反应,该装置只能构成电解池不能构成原电池;该电解池中,铜作阳极,阳极上铜失电子发生氧化反应,阴极上氢离子得电子发生还原反应,所以该电解池的阳极必须是铜电极,故选B。
电解池(一)典型例题【例1】把锌片和铁片放在盛有稀食盐水和酚酞试液混合溶液的玻璃皿中(如图所示平面图),经过一段时间后,首先观察到溶液变红的区域是()A、Ⅰ和Ⅲ附近B、Ⅰ和Ⅳ附近C、Ⅱ和Ⅲ附近D、Ⅱ和Ⅳ附近解析:此题将电解知识与原电池知识揉和在一起。
要解决此问题,必须要从概念、模型、电极名称、电极反应式等方面去区分,这些知识都弄清楚了,才能顺利解答此题,达到“在应用中理解、在理解中应用”的效果。
左图为电解池,Fe为阳极,阳极反应为:Fe-2e-==Fe2+;Zn为阴极,阴极反应为:2H++2e-==H2↑,因此Ⅰ区域c(OH-)变大,碱性增强使酚酞变红;右图为原电池,Fe为正极,正极反应式为:2H2O+O2+4e-==4OH-,因此Ⅳ区域c(OH-)变大,碱性增强使酚酞变红。
答案:B点评:对比是深化理解的“良药”,是化学学习的一种重要学科方法。
可以将有联系或易混淆的知识放在一起比较,如电解知识与原电池知识、电解池与电镀池等;也可以将形似而质异或形异而质似的习题放在一起比较分析,以此来加深对知识的理解。
【例2】用Pt电极电解含有各0.1molCu2+和X3+的溶液,阴极析出固体物质的质量m(g)与溶液中通过电子的物质的量n(mol)的关系见图示。
则离子的氧化能力由大到小排列正确的是()A 、Cu 2+>X 3+>H +B 、H +>X 3+>Cu2+ C 、X 3+>H +>Cu 2+ D 、Cu 2+>H +>X3+ 解析:有些学生没认真分析,就将X 3+与Fe 3+联系起来,选择C 答案。
这其实是简单记忆阳离子放电顺序导致定势思维造成的结果。
本题的解题信息在图象中:一通电就有固体析出,且通过0.2mol 电子后,再没有固体析出了,说明是Cu 2+放电的结果。
X 3+不放电,故答案应为D 。
答案:D点评:上例充分说明理解的重要性,也强调记忆的灵活性。
理解是记忆的前提,记忆是理解的归宿。
将记住的东西置于知识出现的背景中,并与具体问题结合起来进行处理,掌握学过的知识才能事半功倍。
7.4电解质溶液在通电情况下的变化一.教学目标1.知识与技能(1)饱和氯化钠溶液的电解(B)(2)电解池的构造与工作原理(B)2.过程与方法通过电解饱和食盐水的实验,运用观察、分析、抽象、概括的思维方法探究电解池结构以及工作原理。
3.情感态度与价值观(1)从对电解水、饱和食盐水实验现象的分析中,领悟宏观表象和微观本质的关系。
(2)通过对阳离子交换膜电解槽的认识,感受电解原理在工业生产中的应用和技术的进步。
二.教学重点和难点1.重点电解原理、饱和食盐水中离子的放电顺序2.难点电解饱和食盐水的阴极区产物三.教学用品电解水的实验用具一套电解饱和食盐水的微型学生实验用品四.教学过程一、电解饱和食盐水1、实验装置2、实验现象①在U型管的两个电极上都有气体放出。
②阳极放出有刺激性气味的黄绿色气体,并且能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝,说明放出的是Cl2;③阴极放出无色的气体,经爆鸣验证是H2;④同时发现阴极附近溶液变红,这说明溶液里有碱性物质生成。
3、理论解释为什么会出现这些实验现象呢?这是因为NaCl是强电解质,在溶液里完全电离,水是弱电解质,也微弱电离,因此在溶液中存在着Na+、H+、Cl-、OH-四种离子。
当接通直流电源后,带负电的OH-和Cl-向阳极移动,带正电的Na+和H+向阴极移动。
在这样的电解条件下,Cl-比OH-容易失去电子,在阳极被氧化成氯原子,氯原子结合成氯分子放出,使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。
H+比Na+容易得到电子,因而H+不断地从阴极获得电子被还原为氢原子,并结合成氢分子从阴极放出。
阳极反应:2Cl--2e-=Cl2↑(氧化反应)阴极反应:2H++2e-=H2↑(还原反应)在上述反应中,H+是由水的电离生成的,由于H+在阴极上不断得到电子而生成H2放出,破坏了附近的水的电离平衡,水分子继续电离出H+和OH-,H+又不断得到电子变成H2,结果在阴极区溶液里OH-的浓度相对地增大,使酚酞试液变红。
2.1 海洋中的卤素资源——氯碱工业一.教学设计说明电解饱和食盐水的内容是《普通高中化学课程标准(2017 年版2020 年修订)》中规定的必修课程内容,其中对这一内容的要求为:“结合真实情境中的应用实例或通过实验探究,了解氯及其重要化合物的主要性质,认识这些物质在生产中的应用和对生态环境的影响。
”,学业要求为“能说明元素及其化合物的应用对社会发展的价值、对环境的影响。
能有意识运用所学的知识或寻求相关证据参与社会性议题的讨论”。
本节课承前启后,设计在粗盐提纯教学之后,并设计在氯气的性质、氧化还原之前,能为学生的学习两方面“看似无关”的知识做好衔接。
基于对于粗盐提纯的基础,学生们已经知道海水中如何将粗盐精制,但对于盐类除了食物外的应用没有认知。
同时依据学生在初中时学习过的有关“电解水”的知识,本课程引导学生尝试推测当水中有氯化钠溶质时,电解饱和食盐水的产物会有什么,通过提出假设、实验验证、得出结论的一般科学探究步骤,在培养学生科学探究核心素养的同时,让学生掌握氯碱工业的主要产物。
并引入前沿文献对于氯碱工业产物提纯过程进行探讨,引入离子交换膜概念,再次加深物质的分离提纯在实验室以及工业中的重要性。
最后,氯碱工业的诞生背后是一段民族企业家救国存亡的感人故事,通过播放吴蕴初与氯碱工业的纪录片,让学生树立科学态度与社会责任意识,增加学生对于本节课自己所学习的化学知识的认同感与自豪感。
二、教学目标1、掌握氯碱工业的产物、化学反应原理、离子交换膜等概念2、通过对海水晒盐、氯碱工业发展过程的学习,感悟我国古代劳动人民的智慧以及化学工业的重要作用。
三、教学过程气继续以分子形式存在。
在原子结构的课程中,我们已从得失电子的角度学习到了离子的概念。
【回答1】电解饱和食盐水、电解水。
阳极产物:氧气阴极产物:氢气【回答2】氢氧化钠、氯气、根据元素守恒可能还会推断出有氢气。
【回答3】阳极:产生的气体使湿润的淀粉KI试纸变蓝色——氯气阴极:酚酞变红,产生气泡——氢氧化钠、氢气【回答4】(对于阳极反应学生书写直接利用负离子到原子进行转化即可,对于阴极反应,需通过让学生从反应。
参考资料]电解水与电解饱和食盐水装置的制作我们制作一套装置即可电解水又可电解饱和食盐水,用于演示实验很方便。
具体的制作方法及操作步骤如下:一、制作材料18号大橡皮塞一只,能与橡皮塞配套的塑料瓶(盛放氧化钙试剂的)一只,15×120mm玻璃管两根,能与玻璃管配套的1号橡皮塞两只:医用注射针头两支,1号干电池中的碳棒(8×58mm)两根,回形针两个,直径为0。
5~1。
0mm铜导线若干厘米,玻璃导管一根,铝箔纸团(香烟盒上的铝箔纸)两个。
二、制作方法1.大橡皮塞的孔在塞大端打两个直径略小于玻璃管外径的大孔和两个直径为8mm的小孔,其深度均为塞的高度2/3,拔去皮芯,并在两大孔下各打通一个直径略小于碳棒直径的小孔。
在塞小端中央央打一小孔,直通两大孔止,拔去皮芯.见图1.2.电极的制作将两根碳棒的一端都稍稍磨尖,即为一对电解饱和食盐水的石墨电极。
将两个回形针弄直,一端绕成螺旋状,另一端(直端)穿过一个直径略大于碳棒直径的小橡皮塞(自制)上,即为一对电解水的铁丝电极。
演示时,可根据实验内容和一对电极,并将此对电极分别插入两电极插孔内。
3.排气孔的制作在两只1号橡皮塞小端各打一深度为塞高度4/5的小孔,拔去皮芯,用缝纫针刺穿,再将注射针头穿过塞子(注意:不能堵塞针孔),针头大端嵌进小孔里,并塞紧在玻璃管一端上,即为两排气孔.4.演示装置将铜导线穿过大橡皮塞大端两个未通的小孔,并分别与两电极连接。
在塑料瓶身中部打一小孔,作为进出气的通路。
按图2装配。
当每个电极插孔插入螺旋状铁丝电极,电解液为5%~10%的氢氧化钠溶液时,此装置为电解水装置。
当每个电极插孔插入石墨电极,电解液为饱和食盐水时,此装置为电解饱和食盐水的装置。
三、操作步骤取下大橡皮塞,往瓶内注入80~100mL 电解液,盖紧橡皮塞.用手抓住塑料瓶身,拇指按住瓶身上的小孔,用力挤压瓶身,电解液便通过导管进入玻璃管中,当电解液从两针孔逸出时,停止挤压,用铝箔纸团堵住两针孔(针尖扎入纸团内),松开手,空气从瓶身的小孔进入,瓶子恢复原状,玻璃管中的电解液也不会流下来.接通6~9V 直流电,电解3-4min 后;若电解液为5%~10%的氢氧化钠溶液时,氢气可弃满玻璃管,氧气可弃满约1/2玻璃管;若电解液为饱和食盐水时,氢气可充满玻璃管,氯气约一玻璃管。
电解水和饱和氯化钠溶液
一、实验目的
1、复习并熟练掌握实验室中电解水和饱和氯化钠溶液的原理。
2、掌握电解水和饱和氯化钠溶液的操作方法及步骤。
3、观察电解过程中的现象以及改变实验条件对于实验的影响。
4、练习不同的实验教学法。
二、实验原理
(一)水的电解
1、电解原理
阴极反应:2H2O+ 2e- H2+ 2OH-
阳极反应:2H2O— 4e- 4H+ + O2
总反应:2H2O = 2H2 + O2
2、检验原理
根据所学知识知道理论上同样条件下生成的氢气的体积与氧气的体积之比为2:1,验证时将体积较多的一方气体:氢气,点燃,并观察火焰颜色;氧气的检验则是观察体积较少的气体能否使带火星的香复燃。
(二)氯化钠溶液的电解
1、正接
(1)电解原理
阴极(Fe)反应:2H2O+ 2e- H2+ 2OH-
阳极(C)反应: 2Cl-— 2e -Cl2
总反应:2NaCl + 2H2O = 2NaOH + H2+ Cl2
(2)检验
阴极的检验:用肥皂泡实验来检验氢气,酚酞试剂检验OH-。
阳极的检验:用湿润的淀粉碘化钾试纸来检验氯气。
2、不换液(即在上个实验基础上)直接反接阴阳极。
(1)电解原理
阴极(C)反应:2H2O+ 2e- H2+ 2OH-
OH-O2,H2O
阳极(Fe)反应:Fe — 2e- Fe2+Fe(OH)2Fe(OH)3
总反应:Fe + 2H2O = H2+ Fe(OH)2
(2)检验
阴极检验:用肥皂泡实验来检验氢气
阳极检验:此时阳极上铁比较于氯离子更易被氧化,所以阳极上铁被氧化,继而与上步在该电极产生的氢氧根离子反应产生白色絮状沉淀,继而变成灰绿色,将其振荡或倒出具支U形管,沉淀将变成红褐色。
3、直接反接(重新换上全新的氯化钠溶液,反接阴阳极)
(1)电解原理
阴极(C)反应: 2H2O + 2e- H2+ 2OH-
阳极(Fe)反应:Fe — 2e- Fe2+
总反应:2H2O + Fe = Fe2+ + 2OH- + H2
(2)检验
阴极检验:用肥皂泡实验来检验氢气,在具支U形管两边滴酚酞试剂检验OH-阳极检验:溶液有浅绿色变为呈黄色,亚铁离子被氧化成三价铁离子
三、实验仪器、试剂与装置
(一)仪器:霍夫曼电解水器、具支U形管、铁架台(带铁夹)、烧杯、表面皿、直流低压电源、电极、导线、导管。
霍夫曼电解水器具支U形管
(二)试剂:饱和氯化钠溶液、氢氧化钠固体、酚酞试剂、淀粉碘化钾、香、洗涤剂、火柴。
四、实验步骤
(一)水的电解
1、检查水电解器各部件,要求玻璃活塞不漏气,装电极的橡皮塞不漏液。
2、打开霍夫曼电解水上部两个旋钮,由贮液器加入5%强氧化钠溶液到刻度管中最高刻度处,赶尽气泡后关闭旋钮。
3、连接导线与直流低压电源,接通电源,观察现象。
阴阳极产生的气体体积约2:1。
4、检验阴极生成的氢气。
打开阴极上的旋塞,将点燃的火柴靠近刻度管口,发出了“噗噗”的声音,气体被点燃。
5、检验阳极生成的氧气。
打开阳极上的旋塞,将带有火星的香靠近刻度管口,火星更加明亮。
(二)电解饱和氯化钠溶液
1、向具支U形管中滴加饱和氯化钠溶液至支管以下约2cm处,并从两管口各滴加2滴酚酞试液,装上铁阴极和石墨阳极(铁电极和石墨电极使用时,要想进行预处理,用砂纸打磨铁电极,除去铁锈)
2、接通低压直流电源,可以看到电极附近有大量气泡产生。
3、实验现象:
在阴极区,溶液变红,并慢慢下沉扩散,说明阴极区溶液呈碱性;将产生的氢气经导气管导到稀释过的洗涤剂中,将会鼓出氢气的气泡,将其点燃。
在阳极区上方,用润湿的KI淀粉试纸试之,变蓝,说明在阳极区有Cl2生成。
(三)不换液,在上述实验基础上反接阴阳极。
不换溶液在上述实验的基础上反接阴极和阳极,接通电源,发现在铁电极的一侧出现白色絮状沉淀,并且沉淀向下移动,在具支U型管底部慢慢变为灰绿色,这是因为Fe(OH)2在向Fe(OH)3转变。
溶液中的氧化性物质渐渐将Fe(OH)2氧化为Fe(OH)3。
(四)重新换液,反接阴阳极。
直接反接(铁电极做阳极,石墨电极做阴极),接通电源,电解时发现电极附近没有Fe(OH)2絮状沉淀生成,看见铁电极附近溶液变黄,且黄色渐渐向下移动。
五、注意事项
1、电解水时用的是5%的氢氧化钠溶液,约300mL,需将溶液加到刻度管中最高刻度处,尽量收集较多气体,使检验其性质使现象较明显。
2、使用霍夫曼电解器时下面两只胶塞必须塞牢,千万不能半途滑脱。
3、产气体积比和理论上的2:1不一致,主要由于以下几方面原因。
(1)两气体溶解度在20℃时不同,20℃ latm 氧气可溶31mL/L;氢气可溶18.2mL/L;
(2)电极材料不准,与氧发生了一定反应;
(3)电极上的其它副反应。
4、电压尽量高些,可以缩短演示时间。
5、电解用饱和氯化钠溶液在使用前一定要精制,这样可以除去其中的Ca2+、Mg2+,以避免在阴极附近出现白色浑浊现象。
方法是:给盛有36gNaCl的烧杯中加入蒸馏水,边加热边搅拌。
制成饱和溶液。
待稍冷却,滴加2滴酚酞试液,再注入含有氢氧化钠和Na2CO3的混合溶液至碱性。
静置数小时,待沉淀形成后过滤,将滤液加热至沸腾稍冷却后加盐酸至酚酞刚好变为无色为止。
6、电解饱和氯化钠溶液过程中,在滴加酚酞的溶液表面有时会出现一层白色的胶体,这是因为酚酞在饱和溶液中溶解度变小。
7、在使用铁电极时应及时打磨,否则无法正常进行实验,看不到正确的实验现象。
8、用淀粉碘化钾试纸检验氯气时,试纸先变蓝,而后会褪色(氯气与水反应得次氯酸,次氯酸的漂白作用)。
六、教法讨论
1、电解水的实验是一个为学生建立形成化学概念的重要实验,不仅可以使学生了解水的组成,也为学习分子的形成以及化合价等概念打下基础,所以没有霍夫曼电解器的学校也一定自己动手因陋就简地做好这个演示实验。
2、电解饱和氯化钠溶液时的正反接实验是很好的对比试验,在实验时要求学生仔细观察,在对各种情况的比较中,将使学生对电解的知识有更好的了解。
七、实验反思
1、在电解水过程中,由于电解时间不长,收集到的气体不够多,进行性质检验时现象并不很明显。
2、电解饱和氯化钠溶液时友氢气产生却未有氢气泡鼓出与洗涤剂中,可能导管有问题。