教学课题 教学课时 电解质溶液 共4课时 1 、掌握离子迁移、电解水、电解饱和食盐知识与能力 水、电解氯化铜的实验演示技能。 2、了解电解质溶液的性质。 3、探究浓度、电压、电极对电解质溶液电解速率的影响。 提高学习兴趣、增强观察、动手操作，发现 过程与方法 问题、分析总结的能力。 教学目标 培养学生认真，细心，严谨的科学态度和良 情感态度与价值观 好的实验习惯，并能独立完成实验。 实验室做离子迁移、电解水、电解饱和食盐水、电解铝化铜的实验教学重点 教学难点 技能及其性质 1. 实验室做离子迁移、电解水、电解饱和食盐水、电解铝化铜的实验技能及其性质 实验演示法 分组实验法 教学方法 教具准备 铁架台及其附件、自制U 形管、大烧杯、U形管、漏斗、量筒、尖嘴玻璃管、滴管、托盘天平、直流低压电源、大铁钉、回形针、弹簧夹、导线、碳棒、橡皮塞、橡皮管、H形管 教学过程 教师主导活动 【引入】电解质溶液是指溶质溶解于溶剂后完全或部分解离为离子的溶液.相应溶质即为电解质.某物质是否为电解质并不是绝对的.同一物质在不同的溶剂中,可以表现出完全不同的性质. 【展示图片】1、离子迁移装置图 【反应原理】 学生主体活动 设计意图 提高学生的扩展能 学生思考、回答 力 一 电解质溶液在直流电场的作用下，溶液中的阴离子向阳极移动，阳教师展示图片 离子向阳极移动。可以利用有色离子的迁移来演示说明离子迁移实验。 学会化学反应的表达式，记住相应的化学式 【实验步骤】 1. 为什么要保持界面清 （注明:教师在讲解的过程中可以讲明注意事项）。 晰？ 1、离子的移动 （1）取一只洁净的小U形管,向其中倒入8ml2．试验中想溶液中加尿 饱和硫酸铜溶液和3ml0.5%的高锰酸钾溶液，再加 素的作用是什么？ 2g尿素，搅拌直到尿素完全溶解。 考查学生的看图能力 提高操作能力 培养严谨的科学态度 （2）将上述已配制好的混合溶液倒入U形管,3. 试验中想溶液中加尿激发学生对实验的兴趣，并积然后用滴定管沿U形管壁缓慢的轮流交替的向左右极独立完成。 两管中加入用稀硫酸酸化的0.1%硝酸钾溶液，大约素能否用其它药品代 10ml左右，使两边高度各约4cm为止（务必使界面替？ 清晰）。 （3）在KNO3溶液中插入碳棒作电极，使其顶端距下面混合液面约1cm，接通直流电源。接通直流电压为25V，10min后，观察现象。 .。 4为什么要向U形管中交替加入0.1%KMnO4溶液？ 培养学生的动手操作能力及实验探索能力。 注意试验中的小细节，提高成功率。 注重学生的实验观察能力。记录详细实验现象。 【展示图片】2、电解饱和食盐水的实验装置 提出问题及解决问题的能力。
【实验原理】 学生思考、回答 教师展示图片 学会化学反应的表达式，记住相应的化学式 阳极反应：2Cl- - 2e==Cl2↑(氧化反应) 阴极反应：2H+ + 2e==H2↑(还原反应) 总化学反应式：2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑ 【实验步骤】2、电解饱和食盐水 （1）在U形管中注入饱和食盐水约3/4体积（大约60ml)，分别插入铁片，碳棒作电极，铁片与电源负极相连接，碳棒与电源正极相连接，通电前在学生自主发现电极上所发生的反应和现象及深入进行探索。 阴极区滴入2滴酚酞试液，用于检验阴极区的电解 产物。 （2）接通低压直流电源十几分钟后，观察到1、电解饱和食盐水时生成阴极区的溶液变为红色；用湿润的淀粉碘化钾试纸检验阴极区的气体；可拿一小试管收集阴极区的气体，在酒精灯前点燃，观察现象。 【展示图片】3、电解氯化铜溶液装置图 的气体怎么收集？怎样检验？ 2、电解过程中向阳极加入酚酞为何会变红？ 学生思考、回答 教师展示图片 学会化学反应的表达式，记住相应的化学式 【实验原理】 阳极2Cl--2e-==Cl2↑ 阴极Cu2++2e-==Cu 总反应方程式为：CuCl2 =Cu + Cl2 ↑ 1、如何检验阴、阳极区是什么物质？ 知识的强化及深入 2、溶液中的铜是否参加反应？ 【实验步骤】3、电解氯化铜溶液 3、本试验中电解的是什么 （1）在形管中注入用稀盐酸酸化（8滴）的CuCl2物质？ 溶液约15ml，插入碳棒作电极，接通直流电源，阳 极就有气体放出。将湿润的淀粉碘化钾试纸放在试 管口检验阳极产生的气体。 （2）电解2-3分钟后，停止试验，观察现象。 【展示图片】4、电解水的实验装置图 学生思考、回答 教师展示图片 学会化学反应的表达式，记住相应的化学式 1、实验室做电解水的实验时，为什么要用饱和溶液 【实验原理】 电解？ 2实验过程中水参与电解且有气体产生，液面上升还是下降? 3、如何检验阴、阳极区产生的是何种气体？ 阴极： 4H﹢+4e﹣=2H2↑ 阳极： 4OH﹣-4e﹣=O2↑+2H2O 【实验步骤】4、电解水 （1）将两个滴定管用一个T形管连接成一个简易的H形管固定在铁架台上，在旁边连接一个漏斗，装置如图所示。 （2）将100ml1%的NaOH溶液从漏斗处加入，调节左右两只滴定管中的液面至零刻度线处，接通直流电源，调节电压为12V，通电3min后关闭电源，再调节滴定管到零刻度线，继续电解10min后，观察现象，拧开阴极滴管尖嘴处的活塞，收集气体，点燃观察现象，夹紧漏斗口上的弹簧夹用带火星的木条在阳极管口检验。 （3）将电压从12V调到24V，重复上述操作。 注意事项 培养学生严谨的态度 1、做电解水试验检验氧气时，必须夹紧漏斗的橡皮管上的弹簧夹，否则溶液易冲出。 2、做离子的移动试验所用的硝酸钾浓度要小，太浓的硝酸钾溶液不易于混合液保持清晰界面。 3、电解饱和食盐水所用的饱和食盐水必须事先精制，以除去其中Ca2+和Mg2+，否则电解时阴极区会出现乳白浑浊现象。 4、铁片和回形针必须要打磨。 5、漏斗要高于H形管，且H形管要平行。 【实验反思】 在这次实验准备过程中，由于四个电解实验，每个实验都只做了一遍，导致在给学生讲解实验时，以及解决一些实验过程中的突发事件时，并没有及时，正确，妥善地处理好。 由于一些粗心，在做电解饱和氯化铜的试验时，电极的正负装反了，导致实验过程中没有出现现象。 在探索的过程中，我们小组发现问题，提出问题，齐心协力，合作交流解决问题，将团队精神发挥得很好，我们互相学习，在本次试验过程中受益很大。 【思考与讨论】 课后作业 1. 向溶液中加入尿素的作用?是否可用其他物质代替？ 答：1、加入尿素的作用是增加溶液的比重，使混合液和硝酸钾界面更加清晰；2、可以用其他物质代替，需满足的条件是：a.非电解质；b.与KMnO4和CuSO4均不反应；c.溶于水；d.无色物质，如蔗糖可以作为代替物。 2.在做电解饱和食盐水是为什么要向溶液中加入用稀硫酸酸化过的0.1%的硝酸钾溶液，而且要左右轮流交替的加入？ 答：第一，选择1%的硝酸钾溶液的原因有三点：①硝酸钾溶液没有颜色，便于观察有色离子的移动；②硝酸钾溶液不参与电解;③1%的硝酸钾溶液密度比较小，可以使界面保持清晰。 第二，由于电解作用，会使得铜离子移动到1%的硝酸钾溶液中，铜离子易水解形成氢氧化铜絮状沉淀，为此需要进行酸化抑制其水解。而用稀硫酸是因为硫酸根离子不参与电解。 第三，轮流交替在U型管中加入1%的硝酸钾溶液的目的是为了让两边液面一样高，便于观察离子移动。 3.电解饱和食盐水时，为什么在阴极区滴加酚酞试液后溶液会变为红色？ 答：阴极区因H+发生电解反应而被消耗，故OH-浓度增大，滴入酚酞后溶液变红。 4．电解饱和食盐水时为何碳棒作阳极，铁片作阴极？ 2+-答：因为在酸性条件下：Fe+2e=Fe， ø=-0.409V ， 在碱性条件下Fe(OH)2+2e-=Fe+2OH-，ø=-0.877V,在阳极区：4OH-= O2+ H2O+ 4e- ,ø=+0.401V,Cl+2e=2Cl；ø=+1.3583V。 若用铁作阳极，无论在酸性还是碱性条件下，都是电极本身放电，即电极本身参与了反应而被消耗，因此，电解时往往用惰性导电材料作为阳极。 5.分析电解水，所得H2和O2比例偏离2:1的因素？ 答：电解水，所得氢气和氧气体积比值偏离2：1主要是由于氧气体积偏低，造成氧气体积偏低的主要原因是由于副反应所造成的： 阴极：2H2SO4 == 2H+ + 2HSO4― 阳极：2H+ +2e― ＝ H2 H2S2O8+ H20＝H2SO4 + H2SO5 H2SO5 + H20＝H2SO4 + H2O2 阳极处所生成的过氧化氢在酸性溶液里比较稳定，不易分解出氧，所以氧气的体积就偏低了。第二个原因就是氢气与氧气在水溶液中有一定的溶解度。1体积水可溶解0.02体积的氢气，0.03体积的氧气，氧气比氢气在水中的溶解度大。 6.电解水时采取什么措施，使得体积比接近2:1？ 答：○1由于H2和O2在都有一定的溶解度，所以记时前应该先接通电源电解几分钟左右，使H2和O2在溶液中达到饱和，打开活塞，放出所产生的气体，然后再进行后续电解；○2每次电解时都必须将电极打磨；○3读数时一定要准确，视线与液体凹液面平行。 7.探索电解水时电解质溶液浓度和电压的最佳条件？ 答：根据记录的数据，比较几种不同材料作电极，不同溶液作电解质溶液的电解水产生气体的体积，可以清楚的看出，当电解质溶液浓度相同时（即都是1%的NaOH(aq)）,电压为24V，产生的H2和O2的体积比更接近理论值。 当电极相同时，电解质溶液浓度不同，电压相同时，浓度小的实验结果更接近理论值，适宜浓度为：1:10的HSO4; 当电极相同，电解质溶液浓度相同，而电压不同时，电压大的实验结果更接近理论值，适宜电压：24V.
实验数据表格
电解材料 铁 片 回形针 保险丝 保险丝 电解质 NaOH NaOH 浓 度 1% 1% 电 压 V 12V 24V 12V 24V H2SO4 1:7 H2SO4 1:10 12V 24V 12V 24V 10 10 电解时间 min 10 2.9 6.8 2.6 5.3 6.2 16.3 1.4 3.3 1.2 2.6 2.7 8.0 2.4 6.5 2.07 2.06 2.17 2.04 2.3 2.1 2.2 2.0 V H2 VO2 V H2/ O2 5.2 10 13.3
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