導(dǎo)語：如何才能寫好一篇電解池，這就需要搜集整理更多的資料和文獻(xiàn)，歡迎閱讀由公務(wù)員之家整理的十篇范文，供你借鑒。

篇1

一. 在教學(xué)中滲透原電池及電解池回路的構(gòu)成

原電池是能將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿碾娀瘜W(xué)裝置,也叫自發(fā)電池。在講原電池的回路之前,應(yīng)該先給學(xué)生講清楚概念,使學(xué)生能夠較清楚地理解回路的構(gòu)成原理。

原電池的回路是由兩個(gè)電極和電解質(zhì)溶液及導(dǎo)線組成的閉合回路,在原電池內(nèi)部是離子導(dǎo)電,同時(shí)陽極板上發(fā)生氧化反應(yīng),陰極板上發(fā)生還原反應(yīng),原電池中的氧化還原反應(yīng)是自發(fā)的,因此原電池中化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果是在外線路中產(chǎn)生電流,即原電池本身是一種電源,原電池正極上,因氧化反應(yīng)而有電子的積累,故電位較小是負(fù)極,即電流從負(fù)極流出經(jīng)過外線路流入正極,整個(gè)原電池的回路就這樣構(gòu)成,同樣在講電解池的同時(shí),要給學(xué)生講明電解池的概念,電解池是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的電化學(xué)體系,電解池回路與原電池回路相似,也是由兩個(gè)電極和電解質(zhì)溶液及電源組成的閉合回路,在外線路中,電流從電源的正極經(jīng)電解池流向電源的負(fù)極,這樣從外電源的負(fù)極流出的電子到了電解池的負(fù)極,經(jīng)過還原反應(yīng),將負(fù)電荷傳遞給正極 ,極板上積累的電子經(jīng)過導(dǎo)線流入電源的正極,這樣就構(gòu)成了電解池的回路,此時(shí)給學(xué)生講清楚電化學(xué)中陽極的規(guī)定,把發(fā)生氧化反應(yīng)即失電子的電極叫陽極,把發(fā)生還原反應(yīng)的電極叫陰極,學(xué)生只要能熟練掌握原電池及電解池的概念，并能理解二者回路的構(gòu)成原理,就對(duì)電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)有了進(jìn)一步的認(rèn)識(shí),也為今后電化學(xué)知識(shí)的學(xué)習(xí)打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

二. 比較原電池和電解池的異同

學(xué)生了解了原電池和電解池的回路,如果同時(shí)再對(duì)原電池和電解池的異同進(jìn)行比較,就會(huì)使學(xué)生在理論上得到升華,理解的深度和廣度得到擴(kuò)展,對(duì)各種問題的運(yùn)用也將得心應(yīng)手,本人在教學(xué)中常常從二者的概念,電極反應(yīng)，能量轉(zhuǎn)化幾方面進(jìn)行對(duì)比。電解池和原電池是具有類似結(jié)構(gòu)的電化學(xué)體系,當(dāng)電池反應(yīng)時(shí),都是在陰極上發(fā)生得電子的還原反應(yīng),在陽極上發(fā)生失電子的氧化反應(yīng),但是它們反應(yīng)進(jìn)行的方向是不同的,在原電池中,反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的,體系的自由能變化是小于零的,化學(xué)反應(yīng)的結(jié)果是體系對(duì)外做功,產(chǎn)生電能。在電解池中,電池反應(yīng)是被動(dòng)進(jìn)行進(jìn)行的,需要外界給體系輸入能量,促使化學(xué)反應(yīng)發(fā)生,故體系自由能變化是大于零,因此從能量轉(zhuǎn)化的方向看,電解池與原電池中進(jìn)行的恰好是互逆過程,在回路中,原電池的轉(zhuǎn)化方向不相同,在電解池中,陰極是負(fù)極,陽極是正極。在原電池中,陰極板是正極,陽極板是負(fù)極,與電解池恰好相反,這一點(diǎn)非常重要,要求學(xué)生特別注意區(qū)別,切勿混淆。

三．掌握原電池及電解池的電極反應(yīng)

若使學(xué)生能熟練寫出電極反應(yīng),首先必須學(xué)會(huì)判斷原電池的正極和負(fù)極,在原電池中,判斷正負(fù)極的理論依據(jù)為,兩個(gè)電極材料的活潑性差異,通常把活潑的金屬做負(fù)極,發(fā)生失電子的反應(yīng),即氧化反應(yīng),把不活潑的金屬或者非金屬做正極,發(fā)生得電子反應(yīng)即還原反應(yīng),以最簡單的原電池為例:在電池中兩電極反應(yīng)為:

負(fù)極（―）：Zn―2e― == Zn2+

正極（+）：Cu2+ + 2e―==Cu

電池反應(yīng)：Zn+ Cu2+ == Cu+ Zn2+

在電解池中,判斷陰陽極的方法很簡單,是由外電路電源的正負(fù)極決定的,與電極材料無關(guān),與外接電源的正極相連的是陰極，發(fā)生得電子的還原反應(yīng),例如電解飽和食鹽水制取氧氣和氫氧化鈉,電極反應(yīng):

陽極(石墨):2Cl――2e―==Cl2

陰極(鐵):2H++2e―== H2

篇2

1、理解電解的原理，掌握電解池形成的條件，能夠準(zhǔn)確判斷電解池的陰、陽兩極。

2、初步掌握離子的放電順序以及陰、陽極上產(chǎn)物的分析判斷。

3、初步掌握書寫兩極所發(fā)生的反應(yīng)及電解的總化學(xué)方程式；會(huì)判斷兩極所發(fā)生的是氧化反應(yīng)，還是還原反應(yīng)。

學(xué)習(xí)過程：

一、電解原理

【探究實(shí)驗(yàn)】

實(shí)驗(yàn)步驟如圖甲所示，將用導(dǎo)線連接在一起的兩根石墨碳棒插入盛CuCl2溶液的U型管中，觀察現(xiàn)象。如圖乙所示，將兩根石墨棒分別跟直流電源的正極和負(fù)極連接，浸入U(xiǎn)型管的CuCl2溶液中，再接通12V直流電,觀察現(xiàn)象。實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象結(jié)論【小結(jié)】1、電解：

2、電解池（又稱電解槽）：把能轉(zhuǎn)化為能的裝置。

【思考與交流1】

根據(jù)以上電解氯化銅的裝置，結(jié)合原電池的構(gòu)成條件，你能否總結(jié)出電解池的一般構(gòu)成條件？

【小結(jié)】電解池形成的條件：。

【反饋練習(xí)】1、如圖所示的裝置能夠組成電解池的是（ ）

【思考與交流2】

1、通電前CuCl2溶液中存在哪些離子？這些離子作怎樣的運(yùn)動(dòng)？

2、通電過程中CuCl2溶液中的離子運(yùn)動(dòng)情況有何變化？當(dāng)陰、陽 離子移向碳電極表面時(shí)，哪些離子發(fā)生了反應(yīng)？

【學(xué)生活動(dòng)】討論上面問題并完成下列填空：

①通電前，CuCl2溶液中存在的陽離子有，陰離子有，這些離子來自于和。

②通電過程中，陽離子移向，陰離子移向。在陽極反應(yīng)的離子是，在陰極反應(yīng)的離子是，分別發(fā)生反應(yīng)和反應(yīng)，生成

和。

③電極反應(yīng)式為：陽極： ； 陰極，

電解CuCl2溶液的總反應(yīng)方程式為： 。

【思考與交流3】

在溶液中存在的陽離子有Cu2+、H+，陰離子有OH-、Cl-，為什么首先在陰極上放電的是Cu2+而不是H+，在陽極上放電的是Cl-而不是OH-？

【小結(jié)】電解時(shí)離子放電順序：

1、影響離子放電的因素：。

2、離子的放電順序

①陰極： 離子放電， 電子能力強(qiáng)先放電；；

②陽極： 離子放電， 電子能力強(qiáng)先放電。。

【思考與交流4】

1、在電解氯化銅溶液的裝置中，若把電解質(zhì)換成氯化氫，其結(jié)果如何呢？試寫出電極反應(yīng)式。

2、在電解氯化銅溶液的裝置中，若把電極材料換成鋅，其結(jié)果又如何呢？試寫出電極反應(yīng)式。

【小結(jié)】若 極材料是除惰性材料（鉑、金、碳）以外的金屬，溶液中的陰離子一般不放電，而是 極材料本身失電子，被氧化，參與 極反應(yīng) 。

【反饋練習(xí)】2、用惰性電極電解CuSO4和NaCl的混合溶液，開始時(shí)陰極和陽極上分別析出的物質(zhì)是（）

A.H2和Cl2 B.Cu和Cl2 C.H2和O2 D. Cu和 O2

【教材反思】

初中教材里，我們?cè)陔娊馑畷r(shí)加入了稀硫酸或者氫氧化鈉溶液的作用是什么? 它們對(duì)電解產(chǎn)物有影響嗎？能說明相關(guān)離子放電能力的大小嗎?

【反饋練習(xí)】3、指出下列裝置的名稱、電極名稱，并表示出電子移動(dòng)方向。

【小結(jié)】原電池與電解池的比較:原電池電解池能量轉(zhuǎn)換離子的遷移方向發(fā)生氧化反應(yīng)的電極發(fā)生還原反應(yīng)的電極相同點(diǎn)(從原理分析)

【課后拓展練習(xí)】

1、分別用惰性電極電解下列溶液時(shí)的電極反應(yīng)式的書寫

①NaCl溶液

陽極：陰極：

總反應(yīng)方程式： 。

②CuSO4溶液

陽極：陰極：

總反應(yīng)方程式： 。

篇3

一、根據(jù)物質(zhì)的性質(zhì)和存在狀態(tài)，確定體系中的粒子種類

別忘了酸性溶液中一定有大量的H+，堿性溶液中一定有大量的OH-，水溶液中既有H+又有OH-。

二、要明白在兩個(gè)電極上發(fā)生的反應(yīng)類型

判斷溶液中的離子種類以及放電的先后順序，根據(jù)易得的先得，易失的先失進(jìn)行判斷，當(dāng)溶液中電解質(zhì)足量時(shí)，放電的粒子是確定的。

三、巧記電解規(guī)律，快速作出判斷

1.電解含氧酸、強(qiáng)堿溶液、活潑金屬的含氧酸鹽溶液時(shí)，如電解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶液，其實(shí)質(zhì)是電解水。

2.電解無氧酸溶液（氫氟酸除外）、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液，如電解鹽酸、CuCl2等溶液，其實(shí)質(zhì)是電解質(zhì)自身被電解。

3.電解不活潑金屬的含氧酸鹽時(shí)，電解質(zhì)和水都有一部分被電解――電解質(zhì)的陽離子被消耗。

4.電解活潑金屬的無氧酸鹽溶液時(shí)，電解質(zhì)和水都有一部分被電解――電解質(zhì)的陰離子被消耗。

四、注意特殊情形

在解決問題時(shí)還應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：

1.當(dāng)電解質(zhì)的量不足時(shí)，溶液中放電的離子種類會(huì)發(fā)生變化，那時(shí)一定要判斷剩余離子的放電順序，所以同一個(gè)電極上發(fā)生的電極反應(yīng)將不止一個(gè)。（若還要求計(jì)算，則按電荷守恒進(jìn)行求解）

2.溶液中離子的放電順序還與離子的濃度有關(guān)，放電順序要按照實(shí)際析出的主要物質(zhì)去確定，不能一律按照順序表。（因?yàn)闃O稀離子與電極接觸的機(jī)會(huì)少，因此得到電子的機(jī)會(huì)就少）

五、總結(jié)

電解池反應(yīng)的書寫步驟一般分為五步，即：

1.找離子―依次找出溶液中存在的陰陽兩類離子。

2.判斷放電順序―依據(jù)兩個(gè)放電順序表進(jìn)行判斷。

3.書寫電極反應(yīng)―規(guī)律：陽極氧化，陰極還原，且陰陽兩極得失電子數(shù)必須相等。

4.確定是否有水參加反應(yīng)―當(dāng)參加電極反應(yīng)的氫離子或氫氧根離子不是由電解質(zhì)直接提供而是由水提供時(shí)，必須要考慮水的電離，并根據(jù)所需粒子（氫離子或氫氧根離子）的數(shù)目給水的電離方程式配上適當(dāng)?shù)挠?jì)量數(shù)。

5.合并電極反應(yīng)式，注意要調(diào)整電極反應(yīng)式的計(jì)量數(shù)，按實(shí)際參加反應(yīng)或反應(yīng)所生成的物質(zhì)的量將電極反應(yīng)（和水的電離方程式）進(jìn)行合并，就可以得到電解池的總反應(yīng)式的離子方程式。

按以上步驟多練習(xí)，相信掌握電極反應(yīng)式的書寫不會(huì)再是難題。

參考文獻(xiàn)：

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《全日制普通高級(jí)中學(xué)教科書[必修加選修]化學(xué)》課本(人民教育出版社化學(xué)室編著)中的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)共7個(gè):6個(gè)教師演示實(shí)驗(yàn),1個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn)。通常結(jié)合教學(xué)的需要,教師還會(huì)補(bǔ)充一些實(shí)驗(yàn),如Fe(OH)3膠體電泳的演示實(shí)驗(yàn)和電鍍銅及銅的精煉等學(xué)生實(shí)驗(yàn)。做這些實(shí)驗(yàn)都要用到電化學(xué)裝置――原電池或電解池。

在發(fā)明多功能電化學(xué)實(shí)驗(yàn)夾以前,我們按照課本上的裝置組裝原電池或電解池,電極和導(dǎo)線的連接方式大致有兩種:

1.把導(dǎo)線直接纏繞在電極上,然后通過鐵架臺(tái)的鐵夾把電極固定在裝置的適當(dāng)位置;

2.采用帶支架的螺桿將電極固定,再用支架上的螺栓、螺母將導(dǎo)線固定在支架的適當(dāng)位置。

兩種方式比較,第一種方式的電極和導(dǎo)線容易松開,導(dǎo)致電路中斷,第二種方式較好一些。

但是這種傳統(tǒng)的電極桿設(shè)計(jì)方式在實(shí)際使用中給教師和學(xué)生帶來了很多麻煩。其主要的問題是裝置不易維護(hù),成本較高。一方面,電極連接到支架上后不易取下,活潑的電極材料如鋅片、鋁片等,在電化學(xué)反應(yīng)中消耗后,難以進(jìn)行更換,支架經(jīng)常隨著電極消耗而報(bào)廢。另一方面,即使電極材料不消耗,也常常由于支架上的螺栓螺母易銹死,導(dǎo)致電路中斷而必須使裝置整體更換。若購買現(xiàn)成的多功能電化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器,實(shí)驗(yàn)效果相當(dāng)好,但價(jià)格較昂貴,而且其中配套的玻璃儀器極易損壞,損壞后無法更換。

隨著我校探究式實(shí)驗(yàn)教學(xué)的推廣,學(xué)生越來越渴望通過實(shí)驗(yàn)完成大量的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究,但是受實(shí)驗(yàn)裝置條件的限制,師生往往需要花大量的時(shí)間來組裝裝置,還常常觀察不到滿意的實(shí)驗(yàn)效果。

我們積極思索,采用夾持定位的設(shè)計(jì)思想,設(shè)計(jì)了三個(gè)互相連接在一起的夾子:管口夾、電極夾和電線夾。三個(gè)夾子均用不銹鋼材料制作而成(見圖1)。管口夾用于夾持在直徑為15mm的普通U形管管口上;電極夾可夾持各種電極材料,如實(shí)驗(yàn)室中易找到的鐵釘、碳棒和易剪成形的銅片、鋁片、鋅片等;電線夾可直接夾持導(dǎo)線的接頭。這種設(shè)計(jì)方式,既便于更換電極材料,又利于分別觀察兩極實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

圖1

接下來,我們又考慮到有很多的電化學(xué)實(shí)驗(yàn)是在250mL的燒杯中完成的,結(jié)合這個(gè)實(shí)際需要,我們又設(shè)計(jì)了可放置在250ml的燒杯上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的電極板。電極板的結(jié)構(gòu)很簡單,即在一塊有機(jī)玻璃上固定兩組相互連接的電極夾和電線夾(見圖2)。我們很快在電腦上完成了設(shè)計(jì),然后根據(jù)設(shè)計(jì)完成了制作。

圖2

電化學(xué)實(shí)驗(yàn)夾研制成功后,2008年9月,我們將該裝置應(yīng)用于《電解食鹽水》、《電解硫酸銅溶液》、《鋁制鑰匙鍍銅》、《原電池原理》4個(gè)學(xué)生實(shí)驗(yàn),效果較好。有了多功能電化學(xué)實(shí)驗(yàn)夾,學(xué)生能夠結(jié)合實(shí)驗(yàn)需要,比以往更加靈活、快速地更換電極材料,更高效地完成好電化學(xué)實(shí)驗(yàn),學(xué)生在電化學(xué)課外實(shí)驗(yàn)中的探究也有了很大的進(jìn)步。

在學(xué)生用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)夾進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的探究中,我們欣喜地發(fā)現(xiàn),電化學(xué)實(shí)驗(yàn)夾小巧靈活,適宜完成很多對(duì)比實(shí)驗(yàn),這是現(xiàn)有傳統(tǒng)電化學(xué)實(shí)驗(yàn)儀器很難做到的。例如,學(xué)生在做探究《影響干電池電動(dòng)勢(shì)的因素》的實(shí)驗(yàn)中,需要測(cè)出在不同濃度的氯化銨溶液中,不同電極組成的電池的電動(dòng)勢(shì)變化的三組對(duì)比實(shí)驗(yàn),在使用電化學(xué)實(shí)驗(yàn)夾來完成該實(shí)驗(yàn)時(shí),更快速靈活地完成了實(shí)驗(yàn)。

特點(diǎn):該教具采用夾持固定方式,設(shè)計(jì)合理、小巧輕便、操作方便,可快速固定U形管,快速更換電極材料,快速連接電路。與該教具配套使用的玻璃儀器與電極材料為實(shí)驗(yàn)室常用器材。

用途:本教具適宜完成電化學(xué)知識(shí)中的學(xué)生實(shí)驗(yàn)、教師實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究及電化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的對(duì)比實(shí)驗(yàn),如:原電池實(shí)驗(yàn)、電鍍實(shí)驗(yàn)、電解實(shí)驗(yàn)、膠體電泳實(shí)驗(yàn)、學(xué)生實(shí)驗(yàn)探究等。

本裝置的具體用途有:

①探究離子濃度對(duì)溶液導(dǎo)電能力的影響,

②探究干電池原理,

③探究影響干電池電動(dòng)勢(shì)的因素,

④探究鐵釘在不同外界條件下的腐蝕情況,

⑤探究鎂鋁電池在不同電解質(zhì)溶液中的電流方向,

篇5

Abstract: This paper analyzes the causes of equipment loss and results deviation etc. during the experiment of using "Electric Quantity - Weight Method" todetermine the hydrocarbon content of coal and proposes solutions. Based on taking the national standard GB / T 476-2008 "Determination Method of Carbon and Hydrogen Content of Coal " as the experimental specifications and through the accumulation of experience, this paper proposes method of further improving the test procedure and test efficiency.

關(guān)鍵詞:電量-重量法;煤中碳?xì)浜繖z測(cè);電解池;BCH-1型碳?xì)浞治鰞x

Key words: Electric Quantity - Weight Method;determining the hydrocarbon content of coal;electrolytic cell;BCH-1 hydrocarbon analyzer

中圖分類號(hào):TE6文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A文章編號(hào):1006-4311(2010)22-0098-01

1實(shí)驗(yàn)概述

本文使用江蘇江分電分析儀器有限公司生產(chǎn)的BCH-1型碳?xì)浞治鰞x進(jìn)行檢測(cè)。覆蓋三氧化鎢的煤樣在高錳酸銀熱解產(chǎn)物作用下,于800℃下,在氧氣流中燃燒。生成的水與鉑-五氧化二磷電解池中的五氧化二磷反應(yīng)生成偏磷酸,后者經(jīng)電解生成氫氣、氧氣和五氧化二磷,根據(jù)電解所消耗的電量,計(jì)算煤中氫的含量;生成的二氧化碳用二氧化碳吸收劑吸收,由吸收劑的增重,計(jì)算煤中碳的含量。試樣中硫和氯對(duì)測(cè)定的干擾用高錳酸銀熱解產(chǎn)物除去,氮對(duì)碳的干擾由粒狀二氧化錳除去。

2關(guān)于電解池以及實(shí)驗(yàn)拖尾的問題

在氫值測(cè)定的過程中,電解池的狀態(tài)往往很大程度上影響測(cè)定的準(zhǔn)確性。

2.1 電解池在工作過程中一般最先在頭部產(chǎn)生鉑黑,如在使用過程中不經(jīng)常更換電極來電解鉑黑,會(huì)造成頭部鉑黑雜質(zhì)的增加,嚴(yán)重影響電解池狀態(tài),造成氫值偏高。在對(duì)電解池進(jìn)行清洗的時(shí)候一定要確保線圈上的鉑黑被全部清洗干凈。

2.2 電解池在清洗過程中應(yīng)當(dāng)仔細(xì),涂膜之前確認(rèn)相鄰纏繞的鉑金絲之間不可以留有任何顆粒或者其他能導(dǎo)致鉑金絲連電短路的雜質(zhì),否則將嚴(yán)重影響電解池的壽命。

2.3 涂膜后使用了一段時(shí)間的電解池如果距下一個(gè)樣品的檢測(cè)有較長的等待時(shí)間(如超出一小時(shí)以上),則在進(jìn)行下一個(gè)樣品的檢測(cè)時(shí)應(yīng)使用“測(cè)定”鍵或者“涂膜”鍵來電解存留在電解池中的水份,不應(yīng)當(dāng)使用“預(yù)處理”鍵。如果使用“預(yù)處理”鍵來電解,則會(huì)在電解池內(nèi)部產(chǎn)生大量的氣泡,隨著氧氣氣流的推動(dòng)會(huì)造成電解液漂移至尾部甚至吹出電解池,該情況會(huì)造成電解池表面膜的過早損耗以及拖尾現(xiàn)象,致使結(jié)果偏高。

2.4 氧氣流速過低是也是引起實(shí)驗(yàn)拖尾的重要因素。煤中的氫元素在經(jīng)過燃燒裝置之后,與氧氣反應(yīng)后由于高溫緣故形成水蒸汽,在燃燒管出口處逐漸冷凝形成水,由氧氣的推動(dòng)進(jìn)入電解池中進(jìn)行電解,氧氣流速過低必然導(dǎo)致水蒸汽冷凝后進(jìn)入電解池的時(shí)間變長,而氧氣流速如果過快,會(huì)導(dǎo)致燃燒生成的二氧化碳來不及被U形管中的吸收劑完全吸收就被氧氣帶走,所以氧氣流速應(yīng)當(dāng)控制在80ml/min左右。

3關(guān)于吸收二氧化碳的U形管的問題

3.1 U形管的挑選首先應(yīng)選用磨口處與旋轉(zhuǎn)活塞松緊適宜的U形管,在未涂抹真空脂之前晃動(dòng)、旋轉(zhuǎn)磨口塞,如果磨口塞能夠在U形管磨口內(nèi)晃動(dòng),則會(huì)造成在使用過程中活塞上涂抹的真空脂產(chǎn)生絲狀氣泡空隙,影響氣密性;如果旋轉(zhuǎn)過于困難,則會(huì)因?yàn)槟タ谌c瓶口過于緊密導(dǎo)致真空脂在磨口塞反復(fù)旋轉(zhuǎn)時(shí)被擠壓出去,無法保證U形管在使用過程中的氣密性及使用壽命。

3.2 真空脂特性的影響此處以2號(hào)真空脂為例。試驗(yàn)表明,溫度對(duì)真空脂物理性狀有很大的影響,在氣溫低于18℃的環(huán)境下,涂抹在U形管活塞處的真空脂活性降低,難以起到長時(shí)間的和密封作用。因此在氣溫較低的環(huán)境下應(yīng)經(jīng)常觀察U形管的密封性。

3.3 U形管氣密性對(duì)結(jié)果的影響二氧化碳吸收管完畢從設(shè)備上取下之后,冷卻10分鐘左右,放入電子天平稱重。U形管氣密性如果出現(xiàn)問題,明顯特征之一就是放入天平后,顯示的重量一直在不停變化,在無外界因素干擾的情況下,且U形管管身無裂痕,可以判定U形管磨口塞處的氣密性出現(xiàn)了問題。此時(shí)應(yīng)補(bǔ)抹密封真空脂,重新進(jìn)行質(zhì)量恒定試驗(yàn)。

4關(guān)于空白值的測(cè)定

國標(biāo)GB/T 476-2008中規(guī)定,在燃燒爐、凈化爐和催化爐達(dá)到指定溫度后,保持氧氣流量約為80ml/min,啟動(dòng)電解到終點(diǎn)。在一個(gè)預(yù)先灼燒過的燃燒舟中加入三氧化鎢(數(shù)量與煤樣分析時(shí)相當(dāng)),將氫積分值和時(shí)間計(jì)數(shù)清零,打開帶推棒的橡皮塞,放入燃燒舟,塞緊橡皮塞,用推棒直接將燃燒舟推到高溫帶,立即拉回推棒。按空白鍵或者9min后按下電解鍵。到達(dá)電解終點(diǎn)后,記錄電量積分器顯示的氫質(zhì)量。重復(fù)上述操作,直至相鄰兩次空白測(cè)定值相差不超過0.050mg,取這兩次測(cè)定的平均值作為當(dāng)天氫的空白值。在批量檢測(cè)中,不建議將初始狀態(tài)測(cè)得的空白值作為全部樣品的空白值,初始狀態(tài)的空白值只適合作為接下來的第一個(gè)檢測(cè)樣品的空白值,之后批量檢測(cè)中需要的空白值應(yīng)隨機(jī)、多次在樣品檢測(cè)完畢后進(jìn)行空白實(shí)驗(yàn)得到,并取其平均值(氫含量較低的樣品的批量檢測(cè)不在此討論范圍之內(nèi))。

5重復(fù)性實(shí)驗(yàn)應(yīng)注意的問題

在儀器設(shè)備常運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下,造成實(shí)驗(yàn)結(jié)果相差超出重復(fù)性限的因素依然存在,如樣品在制備過程中未充分混勻,環(huán)境溫、濕度瞬間變化,樣品稱量的準(zhǔn)確性,催化劑的使用量,一組平行樣間隔時(shí)間的長短等。多次試驗(yàn)表明,在檢測(cè)完一個(gè)樣品之后,如果儀器空閑超過5分鐘以上,再檢測(cè)同一個(gè)樣品,其氫值會(huì)略低于第一次得到的結(jié)果;如果樣品A在兩次檢測(cè)之間插入檢測(cè)一個(gè)氫值較高于或較低于它的樣品B,則會(huì)對(duì)樣品甲的第二次檢測(cè)得到的氫值造成影響。因此在檢測(cè)一組平行樣的時(shí)候,應(yīng)確保該組平行樣檢測(cè)間隔不超過5分鐘,且中間不可以加測(cè)另外的樣品,以免影響該組平行樣取平均值時(shí)的準(zhǔn)確性。

6結(jié)語

綜上所述,在使用BCH-1型碳?xì)浞治鰞x對(duì)煤中碳?xì)浜窟M(jìn)行檢測(cè)時(shí),很多被忽視的細(xì)節(jié)往往會(huì)影響檢測(cè)結(jié)果。除了對(duì)設(shè)備要有充分的了解,對(duì)檢測(cè)中不可缺少的其他條件因素也需要掌握,盡可能的減少人為原因造成的誤差,才能保證檢測(cè)結(jié)果的真實(shí)性,準(zhǔn)確性。

參考文獻(xiàn):

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【關(guān)鍵詞】問題解決 原電池 工作原理

【中圖分類號(hào)】G633.8 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2095-3089（2012）07-0020-02

一、教材分析

《原電池的工作原理》是蘇教版高中化學(xué)選修《化學(xué)反應(yīng)原理》專題一第二單元第一課時(shí)的內(nèi)容。本節(jié)教材是中學(xué)化學(xué)重要的基礎(chǔ)理論之一，是普通高中化學(xué)課程標(biāo)準(zhǔn)和考試說明要求的重要知識(shí)點(diǎn)，更是學(xué)生學(xué)習(xí)比較困難的一部分。它融合了多方面的知識(shí)，包括：氧化還原反應(yīng)、能量間的轉(zhuǎn)化、電解質(zhì)溶液、金屬的性質(zhì)等等，甚至包括物理電學(xué)中的相關(guān)知識(shí)，體現(xiàn)了學(xué)科內(nèi)和學(xué)科間的綜合。

二、學(xué)情分析

在知識(shí)上，學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)了氧化還原反應(yīng)、能量間的轉(zhuǎn)化、電解質(zhì)溶液及金屬的性質(zhì)等有關(guān)知識(shí)；在能力上，已經(jīng)初步具備了一定的觀察能力、分析能力和思維能力，喜歡自己通過實(shí)驗(yàn)探究化學(xué)反應(yīng)的實(shí)質(zhì)，由實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象推測(cè)反應(yīng)原理，并對(duì)其進(jìn)行歸納總結(jié)。

三、教學(xué)思想

原電池的工作原理在生產(chǎn)生活和科學(xué)研究中應(yīng)用十分廣泛，小到手電筒，大到人造衛(wèi)星，均需要依靠化學(xué)電源提供電能。因此，引導(dǎo)學(xué)生認(rèn)識(shí)化學(xué)能與電能的相互轉(zhuǎn)化的原理和遵循的規(guī)律，可以促使學(xué)生深刻認(rèn)識(shí)身邊的電化學(xué)現(xiàn)象。對(duì)原電池原理的學(xué)習(xí)，要求學(xué)生必須向上聯(lián)系氧化還原反應(yīng)、能量轉(zhuǎn)化、電解質(zhì)溶液、元素化合物知識(shí)；向下為未來學(xué)習(xí)化學(xué)電源、電解池的工作原理及應(yīng)用、金屬的腐蝕與防護(hù)等奠定堅(jiān)實(shí)的理論基礎(chǔ)；同時(shí)形成研究制造電池、進(jìn)行創(chuàng)造發(fā)明的初步意識(shí)。這樣構(gòu)建的一個(gè)系統(tǒng)的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，強(qiáng)化了學(xué)生將理論與實(shí)踐相聯(lián)系，從實(shí)踐中提取理論、再完成由理論指導(dǎo)實(shí)踐的認(rèn)識(shí)規(guī)律，較好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。

在蘇教版教材必修2中已經(jīng)重點(diǎn)介紹了銅鋅原電池的工作原理和形成條件，并對(duì)實(shí)用電池進(jìn)行了簡單介紹。選修的知識(shí)是在必修2基礎(chǔ)上的加深和提高，從必修水平到選修水平，學(xué)生的知識(shí)和能力需要進(jìn)行一次較大的跨越。必修2中介紹的原電池電流效率低（引出需要解決的問題），在本節(jié)課本著“發(fā)現(xiàn)問題，解決問題”的宗旨，引出將兩個(gè)半電池通過鹽橋相連而形成的電流效率較高的原電池。必修2中重點(diǎn)放在引導(dǎo)學(xué)生觀察原電池的工作原理，而本節(jié)課則將重點(diǎn)放在引導(dǎo)學(xué)生分析現(xiàn)象產(chǎn)生的原因，要求學(xué)生理解原電池的工作原理，能根據(jù)有關(guān)原理進(jìn)行原電池的設(shè)計(jì)，并寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式。

四、教學(xué)目標(biāo)

1.知識(shí)與技能

（1）通過實(shí)驗(yàn)與分析，掌握形成原電池的基本條件。（2）理解原電池的工作原理，能判斷原電池的正負(fù)電極，能寫出電極反應(yīng)式。（3）學(xué)習(xí)實(shí)驗(yàn)研究的方法，能設(shè)計(jì)并完成一些基本的化學(xué)實(shí)驗(yàn)。

2.過程與方法

（1）經(jīng)歷對(duì)化學(xué)物質(zhì)及其變化進(jìn)行探究的過程，進(jìn)一步了解科學(xué)探究的意義，學(xué)習(xí)科學(xué)探究的基本方法，提高科學(xué)探究能力。（2）在科學(xué)探究的過程中要具有較強(qiáng)的問題意識(shí)，敢于質(zhì)疑勤于思索。（3）在學(xué)習(xí)中，學(xué)會(huì)運(yùn)用觀察、實(shí)驗(yàn)等多種手段獲取信息，并運(yùn)用比較等方法對(duì)信息進(jìn)行加工。

3.情感態(tài)度與價(jià)值觀

（1）在化學(xué)學(xué)習(xí)的過程中體驗(yàn)并享受探究帶來的快樂，感受化學(xué)世界的奇妙。（2）增強(qiáng)聯(lián)系實(shí)際學(xué)習(xí)化學(xué)并將化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于生活的意識(shí)。（3）關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)熱點(diǎn)問題和科學(xué)前沿問題，增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)的意識(shí)，逐步形成可持續(xù)發(fā)展的思想。

五、教學(xué)重點(diǎn)和難點(diǎn)

教學(xué)重點(diǎn)：原電池的工作原理，電極反應(yīng)式的書寫。

教學(xué)難點(diǎn)：原電池的形成條件，電極反應(yīng)式及電池反應(yīng)方程式。

六、教學(xué)過程

【新課導(dǎo)入】在日常生活中我們經(jīng)常會(huì)看到或用到形形、各種各樣的電池（PPT展示各種電池的圖片），這些電池是如何工作的呢？在必修2中我們對(duì)原電池的知識(shí)已經(jīng)有了初步了解，今天我們一起來進(jìn)一步學(xué)習(xí)原電池的知識(shí)。

設(shè)計(jì)意圖：激發(fā)學(xué)生進(jìn)一步學(xué)習(xí)的欲望。

【教師】下面我們首先進(jìn)入今天的“溫故知新”環(huán)節(jié)：用導(dǎo)線連接銅片和鋅片，并將銅片和鋅片同時(shí)置于稀硫酸溶液中，在導(dǎo)線中間連接一個(gè)電流計(jì)，觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

【教師】PPT展示銅鋅原電池（以稀硫酸為電解質(zhì)溶液）flas。

【學(xué)生】回答實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：鋅片逐漸溶解，銅片表面有氣體產(chǎn)生，電流計(jì)指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，且偏向銅極，溶液不變藍(lán)。

設(shè)計(jì)意圖：檢查學(xué)生知識(shí)的掌握情況，溝通新舊知識(shí)的聯(lián)系，為新授知識(shí)做好鋪墊。

【教師】這樣的裝置是將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為什么形式的能量？

【學(xué)生】電能。

【板書】一、原電池

1.概念：將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置,叫作原電池。

【教師】請(qǐng)同學(xué)們完成該原電池的電極反應(yīng)式及反應(yīng)方程式。

【學(xué)生】負(fù)極：Zn-2e-=Zn2+ 正極：2H++2e-=H2

總反應(yīng)：Zn+2H+=Zn2++ H2

【教師】在以上的裝置中鋅片為 ____ 極，發(fā)生 ____ 反應(yīng)，銅片為 ____ 極，發(fā)生 ____ 反應(yīng)。

【學(xué)生】學(xué)生回答：負(fù)，氧化，正，還原

【教師】我們總結(jié)一下，形成原電池必須具備哪些條件？

【學(xué)生】①兩個(gè)電極；

②電解質(zhì)溶液或熔融狀態(tài)電解質(zhì)；

③形成閉合回路；

④自發(fā)發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

【板書】2.形成條件

設(shè)計(jì)意圖：通過回顧，對(duì)原電池形成條件有更加深刻的認(rèn)識(shí)；培養(yǎng)學(xué)生表達(dá)能力，分析歸納能力。

篇7

一、原電池

我們?cè)陔娀瘜W(xué)教學(xué)中，老師應(yīng)明確告訴學(xué)生：原電池反應(yīng)是自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。在滿足形成原電池的條件（兩電極、電解質(zhì)溶液、閉合）下，先正確地寫出自發(fā)的氧化還原反應(yīng)方程式（原電池反應(yīng)）并確定氧化劑和還原劑。還原劑一定在負(fù)極上反應(yīng)，氧化劑一定在正極上反應(yīng)。如果還原劑是金屬，則該金屬是原電池的負(fù)極，且正極與該金屬不同，如果還原劑不是金屬，則正負(fù)電極由其他電極代替且可相同。這樣，既可以根據(jù)原電池反應(yīng)判斷正負(fù)極和書寫電極反應(yīng)，也可以將自發(fā)的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成原電池。

1.規(guī)律

負(fù)極：失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)（一般是負(fù)極本身失電子，除外界不斷補(bǔ)充的燃料電池）。

正極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)（一般是溶液中陽離子在正極上得電子，也可能是O2在正極上得電子如吸氧腐蝕或燃料電池，或正極本身得電子）。

2.分類

（1）一般原電池

①兩個(gè)活潑性不同的電極（金屬與金屬、金屬與石墨碳棒、金屬與難溶金屬氧化物）；

②電解質(zhì)溶液，至少能與一個(gè)電極發(fā)生有電子轉(zhuǎn)移的氧化還原反應(yīng)，一般是置換反應(yīng)；

③兩電極插入電解質(zhì)溶液中且用導(dǎo)線連接，且形成閉合回路。

方法點(diǎn)睛：先分析兩電極材料相對(duì)活潑性，相對(duì)活潑的金屬作負(fù)極，負(fù)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，形成陽離子進(jìn)入溶液；較不活潑的金屬作正極，溶液中的陽離子按放電強(qiáng)弱順序在正極上得到電子發(fā)生還原反應(yīng)，析出金屬或氫氣，正極材料不參與反應(yīng)。如金屬Fe、Cu、稀鹽酸構(gòu)成的原電池中，負(fù)極為Fe。

但是具體情況還應(yīng)具體分析，如金屬Fe、Cu、濃硝酸構(gòu)成的原電池中，由于Fe比Cu活潑，但負(fù)極卻是Cu（Fe、Al在濃硝酸中鈍化，不能繼續(xù)反應(yīng)，而Cu可以與濃硝酸反應(yīng)）。

（2）燃料電池

燃料電池大多數(shù)是由可燃性物質(zhì)（主要是可燃性氣體）與氧氣及電解質(zhì)溶液共同組成，雖然可燃性物質(zhì)與氧氣在不同的電極上反應(yīng)，但總方程式相當(dāng)于可燃物在氧氣中燃燒。因?yàn)樯婕半娊赓|(zhì)溶液，所以燃燒產(chǎn)物（一般為CO2）可能還要與電解質(zhì)溶液反應(yīng)，再寫出燃燒產(chǎn)物與電解質(zhì)溶液反應(yīng)的方程式，從而得到總方程式。

（3）鹽橋在原電池反應(yīng)中起到作用

在教學(xué)中常常有學(xué)生問，原電池中鹽橋到底起到什么樣的作用。對(duì)于此問題，很多老師怕增加學(xué)生的學(xué)習(xí)負(fù)擔(dān)，往往就會(huì)簡單地告訴學(xué)生，鹽橋是起到導(dǎo)電作用；鹽橋中的陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)。這樣回答的話，學(xué)生往往產(chǎn)生另外一個(gè)問題：溶液中的陰陽離子可以定向移動(dòng)而導(dǎo)電，為什么偏偏要把兩個(gè)半反應(yīng)分開在不同區(qū)域進(jìn)行，中間加上鹽橋呢？其實(shí)鹽橋除了上面所說的導(dǎo)電作用外，還有個(gè)很重要的作用是，避免負(fù)極材料直接與正極的電解質(zhì)溶液反應(yīng)，這樣原電池能持續(xù)穩(wěn)定的放電，從而使原電池具有實(shí)用價(jià)值。另外鹽橋的存在可以平衡兩個(gè)反應(yīng)容器內(nèi)的電荷，使得反應(yīng)能持續(xù)進(jìn)行。其實(shí)上述三者的作用又不是孤立存在，而是相互依賴，相互影響的。

二、電解池

電解池反應(yīng)是強(qiáng)制的氧化還原反應(yīng)。在滿足形成電解池的條件（電解質(zhì)溶液導(dǎo)電）下，根據(jù)陽離子的氧化性順序、陽極活性及陰離子的還原性順序，正確的寫出電解池反應(yīng)并確定氧化劑和還原劑。還原劑一定在陽極上反應(yīng)，氧化劑一定在陰極上反應(yīng)。如果還原劑是金屬，則該金屬是電解池的陽極（陰極任選）；如果還原劑不是金屬，則陽極是惰性的。這樣，既可以根據(jù)電解池反應(yīng)判斷陰、陽極和書寫電極反應(yīng)，也可以將溶液中或離子晶體熔化時(shí)不能自發(fā)的氧化還原反應(yīng)設(shè)計(jì)成電解池反應(yīng)。但要注意的是，惰性電極電解溶液時(shí)最后階段可能是電解水。

1.規(guī)律

陽極：失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)（可以是溶液中陰離子在陽極上失電子，也可以是陽極電極材料本身失去電子）。

陰極：得電子，發(fā)生還原反應(yīng)（溶液中陽離子在陰極上得電子）

2.放電順序

（1）陽極為惰性電極如石墨或Pt時(shí)，只需考慮電解質(zhì)溶液中所有陰離子的放電，電極本身不參與放電。

（2）陽極為活性電極如Fe、Cu、Ag時(shí)，則活性電極本身失去電子生成相應(yīng)的陽離子。

陽極放電順序：活潑電極>S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根離子>F-

（3）陰極的電極材料本身不參加反應(yīng)，溶液中所有陽離子的放電順序：

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>（H+酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+（注意Fe的兩種離子和H+的位置）

3.電極反應(yīng)書寫

首先看是否有活潑電極做陽極；然后看溶液中有哪些陰離子和陽離子；最后看哪種離子先放電。

篇8

（1）原電池的負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，正極發(fā)生還原反應(yīng)；電解池的陽極發(fā)生氧化反應(yīng)，陰極發(fā)生還原反應(yīng)。

（2）通常狀況下，電解池中陽極發(fā)生氧化反應(yīng)先后的順序是：活潑電極>S■>I■>Br■>Cl■>OH■>含氧酸根>F■；陰極發(fā)生還原反應(yīng)的先后順序是：Ag■>Fe■>Cu■>H■>……>Fe■>……

（3）電極反應(yīng)式作為一種特殊的離子反應(yīng)方程式，必然應(yīng)遵循質(zhì)量守恒、電荷守恒規(guī)律。

（4）兩極反應(yīng)相加，應(yīng)是原電池或電解池發(fā)生的總反應(yīng)式。

下面我們以一些習(xí)題為例，從中體會(huì)電極反應(yīng)式的書寫技巧。

一、原電池電極反應(yīng)式

負(fù)極電極是還原材料失去電子被氧化發(fā)生氧化反應(yīng)，正極電極反應(yīng)要分析電極材料的性質(zhì)：若電極材料是強(qiáng)氧化性材料，則是電極材料得電子被還原，發(fā)生還原反應(yīng)；若電極材料是惰性的，再考慮電解質(zhì)溶液中的陽離子是否能與負(fù)極材料反應(yīng)，則是溶液中的陽離子得電子，發(fā)生還原反應(yīng)；若不能與負(fù)極材料反應(yīng)，則考慮空氣中的氧氣，由氧氣得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。

例1：分別寫出以下四幅圖中發(fā)生的電極反應(yīng)。

分析：圖（1）中，Mg比Al活潑，失去電子，H■得電子，正極：2H■+2e■=H■，負(fù)極：Mg-2e■=Mg■，總反應(yīng)：Mg+2H■=Mg■+H■。

圖（2）中，Mg不與NaOH溶液反應(yīng)，Al失電子，H■O得電子，正極：6H■O+6e■=3H■+6OH■，負(fù)極：2Al+8OH■-6e■=2AlO■■+4H■O?？偡磻?yīng)：2Al+2OH■+2H■O=2AlO■■+3H■

圖（3）中，F(xiàn)e被鈍化，Cu失電子，NO■■得電子，總反應(yīng)：Cu+4H■+2NO■■=2NO■+Cu■+2H■O，正極：4H■+2NO■■=2NO■+2H■O，負(fù)極：Cu-2e■=Cu■。

圖（4）中，發(fā)生的是吸氧腐蝕，F(xiàn)e失電子，O■得電子，正極：O■2H■O+4e■=4OH■，負(fù)極：2Fe+4OH■-4e■=2Fe（OH）■，總反應(yīng)：2Fe+O■+2H■O=2Fe（OH）■。

例2：CH■燃料電池是用導(dǎo)線相連的兩個(gè)鉑電極插入KOH溶液中，然后向兩極分別通入CH■、O■構(gòu)成。請(qǐng)寫出該電池的相關(guān)電極反應(yīng)式。

分析：該電池的總反應(yīng)歷程如下，CH■+2O■=CO■+2H■O，CO■+2KOH=K■CO■+H■O，總反應(yīng)為：CH■+2O■+2OH■=CO■■+3H■O。O■在正極得電子，反應(yīng)歷程如下：2O■+8e■=8O■，8O■+4H■O=8OH■，所以，正極反應(yīng)式：2O■+4H■O+8e■=8OH■；負(fù)極可以由總反應(yīng)減去正極反應(yīng)式得到，負(fù)極反應(yīng)式：CH■+10OH■-8e■=CO■■+7H■O。

例3：阿波羅宇宙飛船上使用的是氫氧燃料電池，其電池總反應(yīng)為：2H■+O■=2H■O，電解質(zhì)溶液為KOH溶液，其電極反應(yīng)式分別為：

負(fù)極？搖？搖 ？搖？搖？搖？搖？搖？搖，正極？搖？搖 ？搖？搖？搖 ？搖？搖？搖。

若電解質(zhì)溶液改為稀H2SO4，其電極反應(yīng)式分別為：

負(fù)極？搖 ？搖？搖？搖？搖？搖？搖？搖，正極？搖？搖？搖？搖？搖？搖 ？搖？搖。

分析：電解質(zhì)溶液為堿性，在書寫電極反應(yīng)式時(shí)可出現(xiàn)OH■，但不能出現(xiàn)H■；同時(shí)，電解質(zhì)溶液為酸性，在書寫電極反應(yīng)式時(shí)可出現(xiàn)H■，但不能出現(xiàn)OH■。

答案：H■-2e■+2OH■=2H■O（反應(yīng)歷程：H■-2e■=2H■，2H■+2OH■=2H■O）；

O■+2H■O+4e■=4OH■（反應(yīng)歷程：O■+4e■=2O■，2O■+2H■O=4OH■）；

H■-2e■=2H■

O■+4e■+4H■=2H■O（反應(yīng)歷程：O■+4e■=2O■，2O■+4H■=2H■O）。

例4：一次性電池鋅銀電池，負(fù)極是鋅，正極是Ag■O，電解質(zhì)是KOH，請(qǐng)寫出該電池的相關(guān)電極反應(yīng)式。

分析：鋅是還原劑，在負(fù)極失電子，反應(yīng)歷程如下：Zn-2e■==Zn■，Zn■+2OH■==Zn（OH）■，

Zn（OH）■=ZnO+H■O，所以負(fù)極反應(yīng)式：Zn+2OH■-2e■=ZnO+H■O。Ag■O是氧化劑，在正極得電子，反應(yīng)歷程如下：Ag■O+2e■=2Ag+O■，O■+H■O=2OH■，所以正極反應(yīng)式：Ag■O+H■O+2e■=2Ag+2OH■。正極反應(yīng)式和負(fù)極反應(yīng)式相加可以得到總反應(yīng)式：

Zn+Ag■O=2Ag+ZnO。

例5：鉛蓄電池是由兩組平行排列的柵狀鉛合金極板作為主架，正極板上覆蓋PbO■，負(fù)極板上覆蓋Pb，電解質(zhì)是硫酸。其充、放電原理可用下列化學(xué)方程式表示：

Pb+PbO■+2H■SO■ 2PbSO■+2H■O，請(qǐng)寫出其充、放電

時(shí)相應(yīng)的電極反應(yīng)式。

分析：放電時(shí)，鉛蓄電池作為原電池，充電時(shí)作為電解池。寫電極反應(yīng)式時(shí)，先把總反應(yīng)改寫成離子方程式：Pb+PbO■+4H■

+SO■■ 2PbSO■+2H■O，然后從較簡單的單質(zhì)鉛電極入手，

然后根據(jù)電極反應(yīng)的可逆性，進(jìn)行變形寫出其他電極反應(yīng)式。

答案：負(fù)極：Pb+SO■■-2e■=PbSO■（反應(yīng)歷程：Pb-2e■=Pb■，Pb■+SO■■=PbSO■）

正極：PbO■+SO■■+4H■+2e■=PbSO■+H■O（由總反應(yīng)式減去負(fù)極反應(yīng)式得到）

陽極：PbSO■+H■O-2e■=PbO■+SO■■+4H■（正極的逆反應(yīng)）

陰極：PbSO■+2e■=Pb+SO■■（負(fù)極的逆反應(yīng)）

二、電解池電極反應(yīng)式

電解質(zhì)導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)：對(duì)電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）通電時(shí)，電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，電解質(zhì)的陽離子移向陰極得電子發(fā)生還原反應(yīng)；電解質(zhì)的陰離子移向陽極失去電子（有的是組成陽極的金屬原子失去電子）發(fā)生氧化反應(yīng)，電子從電解池的陽極流出，并沿導(dǎo)線流回電源的正極。這樣，電流就依靠電解質(zhì)溶液（或熔融狀態(tài)電解質(zhì)）里陰、陽離子的定向移動(dòng)而通過溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)），所以電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的導(dǎo)電過程，就是電解質(zhì)溶液（或熔融態(tài)電解質(zhì)）的電解過程。

例6：如下圖所示是電解CuCl■溶液的裝置，其中c、d為電極，根據(jù)要求寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式。

（1）若c、d為石墨電極，陽極：？搖 ？搖，

陰極：？搖 ？搖；

（2）若c、d為銅電極，陽極：？搖 ？搖；

陰極：？搖 ？搖。

分析：若c、d為石墨電極，電極為惰性電極不參與電極反應(yīng)，溶液中的離子放電，且Cl■比OH■優(yōu)先，若c、d為銅電極，陽極為活潑電極，Cu參與電極反應(yīng)并放電，溶液中的離子不放電。

答案：（1）2Cl■-2e■=Cl■，Cu■+2e■=Cu

（2）Cu-2e■=Cu■，Cu■+2e■=Cu

例7：以石墨為電極電解1L1mol/L的NaCl溶液，并收集兩個(gè)電極處所生成的氣體，兩極所收集氣體的體積分別為V（陰）、V（陽）∶當(dāng)V（陰）∶V（陽）=3∶2時(shí)，寫出相應(yīng)的電極反應(yīng)式。

分析：電解NaCl溶液時(shí)，陰極總是H■放電，得到電子；而陽極存在Cl■、OH■，Cl■優(yōu)先OH■放電，當(dāng)Cl■放電失電子時(shí)，兩極所收集的氣體體積相等，Cl■完全消耗完后，OH■放電，此時(shí)兩極所收集的氣體體積不相等，當(dāng)V（陰）：V（陽）=3∶2時(shí)，陽極應(yīng)該是OH■放電。

篇9

關(guān)鍵詞:電解池;分解電壓;極化電極電勢(shì);超電勢(shì);電解原理

文章編號(hào):1005-6629(2010)10-0001-06 中圖分類號(hào):G633.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:B

電流通過電解質(zhì)溶液發(fā)生化學(xué)反應(yīng),可將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的過程稱為電解。電解能使原本GT、P >0的反應(yīng)得以進(jìn)行, 例如,氯化鈉水溶液可以穩(wěn)定存在,不能自發(fā)進(jìn)行生成NaOH、Cl2和H2的反應(yīng),只有在電解的條件下可以實(shí)現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)電解過程的裝置稱之為電解池。Garnett 和 Treagust (1997)[1] 曾指出,學(xué)生認(rèn)為應(yīng)用電壓的方向?qū)τ诜磻?yīng)或者正負(fù)極的位置沒有影響。另外一種想法是,如果使用惰性電極,就沒有反應(yīng)發(fā)生。Sanger和Greenbowe (1997)[2]的研究顯示,許多學(xué)生相信,當(dāng)電池的兩端連同樣的電極時(shí),在各個(gè)電極上會(huì)發(fā)生相同的反應(yīng)。從中不難發(fā)現(xiàn),學(xué)生在理解電解概念時(shí)存在一定的問題。在化學(xué)教學(xué)中,也有一些教師對(duì)電解概念的理解有偏激、對(duì)電解實(shí)驗(yàn)的操作存在一定的問題。本文對(duì)中學(xué)化學(xué)中涉及電解的知識(shí)進(jìn)行介紹和詮釋,以期對(duì)中學(xué)化學(xué)教學(xué)有所幫助。

1電解池的構(gòu)成

電解池的構(gòu)成條件:外加直流電源、電極、電解質(zhì)溶液或熔融的電解質(zhì)以及用導(dǎo)線連接成閉合電路。

在電解池中,以Cu為陰極,C(石墨)為陽極電解CuCl2溶液為例,與直流電源正極相連的電極是陽極,與直流電源負(fù)極相連的電極是陰極,陽極發(fā)生氧化反應(yīng):2Cl-(aq)-2e-=Cl2(g); 陰極發(fā)生還原反應(yīng):Cu2+(aq)+2e-=Cu(s)。 由于陽極帶正電,陰極帶負(fù)電,電解液中的正離子移向陰極,負(fù)離子移向陽極,在一定條件下當(dāng)離子到達(dá)電極上分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng),稱為離子放電。電解裝置如圖1所示。

電解時(shí),應(yīng)逐漸升高外加電壓,直至兩電極上有明顯的反應(yīng)為止,控制電解平穩(wěn)進(jìn)行。需注意的是,并非一加電壓電解就會(huì)發(fā)生,只有當(dāng)外加電壓達(dá)到一定時(shí),電極上才有明顯的反應(yīng)。若電解一開始,就加較大的電壓,可使電解反應(yīng)劇烈快速進(jìn)行,有可能會(huì)導(dǎo)致析出不必要的產(chǎn)物,而且浪費(fèi)能源等不良后果。電解時(shí),需考慮電能效率、電解速率、產(chǎn)品質(zhì)量的綜合因素來確定電壓。

為保證電解進(jìn)行,控制合適的電解電壓是很重要的。選擇適宜的電壓,首先需知道電解所需的分解電壓。

2分解電壓

何為分解電壓?分解電壓E分解就是使給定電解過程連續(xù)穩(wěn)定進(jìn)行所必須施加的最小外加電壓。一般在進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)之前,先要測(cè)定一下實(shí)驗(yàn)所需要的分解電壓。

(1)分解電壓的測(cè)定方法

在以Pt電極電解1 mol?dm-3的鹽酸溶液為例,來說明電解原理和分解電壓的測(cè)定方法。實(shí)驗(yàn)中將兩個(gè)Pt電極分別與電源和可變電阻相連,實(shí)驗(yàn)裝置如圖2所示。實(shí)驗(yàn)通過逐漸增加外加電壓,由安培計(jì)G和伏特計(jì)V分別測(cè)定線路中的電流強(qiáng)度I和電壓E,然后繪制出電流-電壓曲線,如圖3所示。

實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn),剛開始加電壓時(shí),電流強(qiáng)度很小,電極上觀察不到電解現(xiàn)象。之后,隨著E的增大,陰極和陽極表面分別附著少量氫氣和氯氣的微小氣泡,因電解產(chǎn)物氫氣和氯氣在電解池中又構(gòu)成了原電池,原電池產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)與外加電壓相反,能抑制電解的進(jìn)行,所以,外加電壓首先必須克服這反電動(dòng)勢(shì)。繼續(xù)增加電壓,I 有少許增加,如圖中1-2段。當(dāng)外加電壓增至2-3段,陰、陽兩極上微小氣泡數(shù)量增多,聚結(jié)長大,呈氣泡逸出,反電動(dòng)勢(shì)達(dá)極大值Emax。此后再增加電壓,電流I就呈直線增加。將直線外延至I=0處,得E分解,這是使電解質(zhì)溶液發(fā)生電解所必需外加的最小電壓,稱為分解電壓。有一點(diǎn)要強(qiáng)調(diào)的是,分解電壓是指在電流為零的情況下,其與電解池(槽)電壓存在區(qū)別。

同一個(gè)實(shí)驗(yàn)的分解電壓也會(huì)由于本身的裝置不同等原因存在差異。所以,在電解實(shí)驗(yàn)之前需要測(cè)定分解電壓。

一般電解時(shí),控制的電解電壓稍高于分解電壓,應(yīng)視具體情況而定。

在許多文獻(xiàn)中除了出現(xiàn)分解電壓外,經(jīng)常還提及理論分解電壓,而這兩者的數(shù)值相近,但是卻不一樣,這兩者有何區(qū)別呢?

(2)理論分解電壓和分解電壓的區(qū)別

理論分解電壓,其與分解電壓不同,理論分解電壓對(duì)于同一個(gè)電解實(shí)驗(yàn)是相同的。在電解中,如圖3中1-2段時(shí),陰極上析出的H2和陽極上析出的Cl2,分別被吸附在鉑電極上,形成了氫電極和氧電極,組成如下原電池:

Pt(s)|H2(g,p)|HCl(1 mol?dm-3)|Cl2(g,p)|Pt(s)

此電池電動(dòng)勢(shì)的方向和電解時(shí)外加電壓相反,稱之為反電動(dòng)勢(shì)。它對(duì)外電場(chǎng)有抵消作用,能抑制(或削弱)電解的進(jìn)行。為了使電解正常進(jìn)行,外加電壓必須克服電池的電動(dòng)勢(shì),所以將此反電動(dòng)勢(shì)稱為理論分解電壓E理分。理論分解電壓E理分等于相應(yīng)的原電池的電動(dòng)勢(shì)E可逆。

從圖3可以看出,E分解是由I～E曲線的直線段反向外推到I0時(shí)所得,仍包含不可逆因素,因此,E分解略高于E理分。E分解可以認(rèn)為是要使電解進(jìn)行所需的最小電壓。在實(shí)際電解時(shí),還必需考慮電解進(jìn)行的速度,外加電壓在高于E分解時(shí),才能實(shí)現(xiàn)有意義的電解過程。

通常把電解能適宜進(jìn)行時(shí)陰陽兩極上的外加電壓稱為槽電壓E槽,即E槽=E理分+E+IR,式中,E是陰、陽極超電勢(shì)之和;IR是電解池(槽)所產(chǎn)生的電位降(IR與電解槽本身性質(zhì)有關(guān),在計(jì)算中由于R較小一般不考慮)。顯然,實(shí)際電解過程的E槽大于E分解。

3超電勢(shì)

超電勢(shì)是指在某一電流密度下的實(shí)際電極電勢(shì)(極化電極電勢(shì))與平衡的電極電勢(shì)之差,用符號(hào)η表示。超電勢(shì)是電極電勢(shì)偏離平衡電勢(shì)的特征參數(shù),對(duì)反應(yīng)速率有重要影響。在陰、陽極上極化現(xiàn)象是超電勢(shì)的來源。

(1)極化現(xiàn)象和極化電極電勢(shì)

當(dāng)電極上無電流通過時(shí),電極處于平衡狀態(tài),在這種情況下的電極電勢(shì)稱之為平衡電極電勢(shì);而電解時(shí),電極上有電流通過,隨著電極上電流密度的增加,電極勢(shì)對(duì)平衡態(tài)的偏離也愈來愈大,這種現(xiàn)象稱為電極的極化。處于極化狀態(tài)下所表現(xiàn)的電極電勢(shì)稱為極化電勢(shì)。當(dāng)電極點(diǎn)的電流密度逐漸增加時(shí),電極的不可逆程度越來越大,極化的結(jié)果使得陽極電勢(shì)更正,陰極電勢(shì)更負(fù)。極化電極電勢(shì)又可以稱為不可逆電極電勢(shì)或析出電極電勢(shì)。

極化電勢(shì)的絕對(duì)值大于平衡電勢(shì)的這一部分就被定義為超電勢(shì),通過超電勢(shì)就能定量的描述電極極化的程度。測(cè)定超電勢(shì)可以幫助確定電化學(xué)腐蝕速率,同時(shí)還決定了電解產(chǎn)物的種類和狀態(tài)。

(2)超電勢(shì)的測(cè)定方法

測(cè)定超電勢(shì)實(shí)際上就是測(cè)定在有電流通過時(shí)的電極電勢(shì)值,然后畫出電流密度與電極電勢(shì)的關(guān)系曲線稱為極化曲線,從而可求出各不同電流密度時(shí)的超電勢(shì)。裝置圖如圖4所示,假定我們要測(cè)定陰極的極化曲線,將陽極與陰極組成一個(gè)電解池,調(diào)節(jié)外電路中的電阻,可以改變通過兩個(gè)電極的電流,再將甘汞電極(參比電極)與陰極構(gòu)成一個(gè)電池,并將兩個(gè)電極和電位差計(jì)連接,就可以測(cè)出在通過一定電流時(shí)陰極的電極電勢(shì),這樣不斷地改變通過陰極的電流,就可以測(cè)出在不同電流密度時(shí)陰極的電極電勢(shì),通過測(cè)定和計(jì)算,從而得到陰極極化曲線以及各不同電流密度j時(shí)的超電勢(shì)。

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利用同樣的方法,可以測(cè)定不同電流密度下陽極的超電勢(shì),得到陽極極化曲線。如果把陰陽兩極的極化曲線畫在圖上,如圖5所示。

在陽極極化曲線上,電流密度越大,電極電勢(shì)越高;而在陰極極化曲線上,電流密度越大,電極電勢(shì)越低。所以電解池的槽電壓隨電流密度增大而增大,極化程度越大,偏離可逆電極電勢(shì)程度也越大,超電勢(shì)也越大。隨著電流密度增大電解池的槽電壓也越高,消耗的電能也越多。

(3)電極極化的原因及影響因素

電極極化的原因主要是電極過程受阻所致,電流的通過代表著電極過程正在進(jìn)行,電極過程不是一個(gè)簡單的電子轉(zhuǎn)移的過程,電極過程包括電荷在界面的轉(zhuǎn)移、反應(yīng)物質(zhì)的傳輸?shù)纫幌盗械牟襟E,最主要的有:①反應(yīng)物向電極表面轉(zhuǎn)移――擴(kuò)散;②在電極表面發(fā)生氧化還原反應(yīng),進(jìn)行電子轉(zhuǎn)移,形成產(chǎn)物――電極反應(yīng);③產(chǎn)物脫離電極表面并向溶液本體擴(kuò)散――擴(kuò)散。要完成這一系列的步驟需要外部一些推動(dòng)力,而推動(dòng)力就是偏離平衡電勢(shì)的極化。還需指出的是,電極過程中,各步驟的速率不同,最慢的步驟決定了總速率。

影響極化電勢(shì)的因素主要有兩種:①濃差極化:擴(kuò)散步驟慢,源于步驟①、③;②電化學(xué)極化:電極反應(yīng)慢,源于步驟②。下面具體介紹這兩種極化現(xiàn)象:

①濃差極化,指在電解過程中,電極附近某離子濃度由于電極反應(yīng)而發(fā)生較快的變化,本體溶液中離子擴(kuò)散的速度又趕不上彌補(bǔ)這個(gè)變化,導(dǎo)致電極附近溶液的濃度與本體溶液間有一個(gè)濃度梯度,這種濃度差別引起的電極電勢(shì)的改變稱為濃差極化。

②電化學(xué)極化,指電極反應(yīng)總是分若干步進(jìn)行的,若其中一步反應(yīng)速率較慢,需要較高的活化能,為了使電極反應(yīng)順利進(jìn)行所額外施加的電壓稱為電化學(xué)超電勢(shì)(亦稱為活化超電勢(shì)),這種極化現(xiàn)象稱為電化學(xué)極化。

(4)影響超電勢(shì)的因素分析

首先,可以通過改變介質(zhì)的性質(zhì)來減少濃差極化,其主要包括了溶液中離子性質(zhì)和濃度、溫度等,一般采用的方式為:升溫和機(jī)械攪拌。

①升溫:溫度升高,離子的擴(kuò)散速率增加,可顯著降低濃差。所以,一般超電勢(shì)隨溫度升高而減小。例如H2的超電勢(shì),溫度每上升10 K,超電勢(shì)降低20～30 mV。

②機(jī)械攪拌:攪拌溶液可以減小濃差梯度,因而可以減小濃差超電勢(shì)。

其次,電化學(xué)極化是由于電極反應(yīng)本身產(chǎn)生的,很難通過改變介質(zhì)的性質(zhì)來改變,只與金屬的性質(zhì)有關(guān),包括電極材料以及表面狀態(tài)、電流密度、析出物質(zhì)的狀態(tài)等。

③電極材料以及表面狀態(tài):組成電極的氧化態(tài)物質(zhì)和還原態(tài)物質(zhì)以及金屬表面的加工精度、純度等對(duì)超電勢(shì)有很大影響。例如H2在鉑電極上的超電勢(shì)小,而在Hg、Fe、Bi、Cu、Zn等電極上的超電勢(shì)就大得多。H2在鉑黑(一種疏松細(xì)小晶狀的鉑)電極上的超電勢(shì)比在光亮鉑電極上的超電勢(shì)小。

④電流密度:一般超電勢(shì)都隨著電流密度的增大而增大。

在1905年,塔菲爾(Tafel)發(fā)現(xiàn),對(duì)于一些有氣體參與的電極反應(yīng),超電勢(shì)η(V)與電流密度j(A?cm-2)之間在一定范圍內(nèi)存在如下的定量關(guān)系:

η=a+b ln j

該式稱為Tafel 公式(Tafel’s equation)。式中:a、b是塔菲爾常數(shù)。a等于單位電流密度(即j=1 A?cm-2)時(shí)的超電勢(shì),與電極材料、表面狀態(tài)、溶液組成和溫度等因素有關(guān)。例如:a越大,氫的超電勢(shì)越大。b是超電勢(shì)值的決定因素,而其量值對(duì)于大多數(shù)的金屬而言相差不多,在常溫下一般等于0.050 V。

⑤析出物質(zhì)的狀態(tài):析出物為金屬單質(zhì)時(shí),超電勢(shì)一般很小;析出物為氣體物質(zhì)時(shí),超電勢(shì)一般都較大。例如,在電解CuSO4溶液時(shí),陰極析出Cu的超電勢(shì)為-0.07 V,而陽極(在Pt上)析出O2的超電勢(shì)為+0.85 V。而析出氣體時(shí)超電勢(shì)一般都較大,特別是氫、氧的超電勢(shì)。

由于氫氣的超電勢(shì)的存在,使那些原本比H2活潑的金屬析出時(shí),不會(huì)有H2析出,這才使得人們有可能在金屬上鍍上比H2活潑的金屬,甚至可以利用H2在Hg電極上的很高的超電勢(shì),在Hg電極上析出金屬鈉(汞齊); 有可能在蓄電池充電時(shí),使Pb沉積到電極上而不放出H2。

(5)氫超電勢(shì)

氫超電勢(shì)是指H2在各種電極材料上析出的超電勢(shì),它與電極材料、溶液組成、電流密度和溫度等因素有關(guān)。在鉑、鈀等貴金屬材料上的氫超電勢(shì)最小,依次為鐵、鎳、鈷、銅、銀、鎢等,而在錫、鋅、鎘、汞等金屬上氫超電勢(shì)較大,像H2在銅電極上的超電勢(shì) η(H2) =0.230 V,而在鋅電極上η(H2)=0.7 V。特別是鍍了鉑黑的鉑電極上,H2的超電勢(shì)很小,所以,標(biāo)準(zhǔn)氫電極中的鉑電極要鍍上鉑黑。

通常的電解質(zhì)溶液用水作溶劑,在電解過程中,H+在陰極會(huì)與金屬離子競(jìng)爭還原。利用氫在電極上的超電勢(shì),可以使比氫活潑的金屬先在陰極析出,這在電鍍工業(yè)上是很重要的。例如,只有控制溶液的pH,利用氫氣的析出有超電勢(shì),才使得鍍Zn,Sn,Ni,Cr等工藝成為現(xiàn)實(shí)。又如利用氫在鉛上有較高的超電勢(shì),才能實(shí)現(xiàn)鉛蓄電池的充電。

正如上面提及的,電解質(zhì)溶液是一個(gè)復(fù)雜的體系,電解質(zhì)溶液中存在多種離子,除了水溶液中的氫離子和氫氧根離子之外還有多種金屬離子和酸根離子等。如何確保電解之后的產(chǎn)物是實(shí)驗(yàn)所要求的,就需要在考慮外加電壓的因素之外,還要考慮其他的因素。比如,我們需要通過電解得到Ag,這就需要進(jìn)一步討論時(shí)。如何確定電解AgNO3溶液的產(chǎn)物是Ag?電解制鉛錫合金時(shí),如何保證兩者同時(shí)析出?下面來進(jìn)行分析和討論。

4離子析出的條件

對(duì)于給定的電解池,可以通過計(jì)算預(yù)見在陰極和陽極上可能發(fā)生的反應(yīng)。例如,要判斷在陰極上首先析出何種物質(zhì),應(yīng)把可能發(fā)生還原物質(zhì)的析出電勢(shì)計(jì)算出來,然后根據(jù)物質(zhì)析出規(guī)則來判斷何者優(yōu)先在電極上析出。根據(jù)電勢(shì)物質(zhì)的析出規(guī)則是:在陰極上,析出電極電勢(shì)越高者優(yōu)先析出;在陽極上,析出電勢(shì)越低者優(yōu)先析出。析出電勢(shì)與可逆電勢(shì),超電勢(shì)的關(guān)系如下:

E陽,析=E陽,可逆+η陽

E陰,析=E陰,可逆-η陰

所以,E槽=E陽,析-E陰,析=E可逆+η陽+η陰

在電流密度較小時(shí),超電勢(shì)η陽和η陰很小,可以忽略不計(jì)。

(1)電解時(shí)電極上的反應(yīng)

電解時(shí),不但要考慮電解反應(yīng),而且要注意電極反應(yīng)對(duì)溶液的濃度和組成的影響。

如298.15 K時(shí),對(duì)于一價(jià)金屬離子,濃度從1 mol?dm-3降至10-7 mol?dm-3時(shí),E=0.41 V。要使兩種一價(jià)金屬離子分離,兩者的析出電勢(shì)要相差0.41 V以上,即E>0.41 V;同理,要使兩種二價(jià)金屬離子分離,兩者的析出電勢(shì)要相差0.21 V以上;兩種三價(jià)金屬離子析出分離,兩者的析出電勢(shì)要相差0.14 V以上。

可見,若要使上式成立,兩種離子的E應(yīng)相差不大,則可通過調(diào)節(jié)a,就能使兩種離子共同析出。例如,制備鉛錫合金時(shí),鉛和錫的電極電勢(shì)為:EPb=-0.126 V,ESn=-0.136 V,兩者很接近,η又都很小,只需要調(diào)節(jié)組分的濃度比,就可以使他們一起沉淀出來。除此之外,還可以加入絡(luò)合劑、調(diào)節(jié)溫度、電流密度等,使它們的析出電勢(shì)相同。

5電解原理的應(yīng)用簡介

電解原理廣泛被應(yīng)用于電解、電鍍、電化學(xué)保護(hù)等,對(duì)于國民經(jīng)濟(jì)有巨大的影響。

(1)金屬提純

如提純銅,用純銅作陰極,用粗銅作陽極,用CuSO4溶液作電解液。通入直流電,作為陽極的粗銅逐漸溶解,在陰極上析出純銅,從而達(dá)到提純銅的目的。提純銅的理論電壓為零,只需較小的電壓就能完成提純。而且濕法冶煉相對(duì)于其他的方法,能夠得到更加純凈的單質(zhì)。

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(2)電鍍

電鍍就是利用電解原理在某些金屬表面上鍍上一薄層其他金屬或合金的過程,是利用電解作用使金屬或其他材料制件的表面附著一層金屬膜的工藝從而起到防止腐蝕,提高耐磨性、導(dǎo)電性、反光性及增進(jìn)美觀等作用。如可在需保護(hù)的金屬表面用電鍍或化學(xué)鍍的方法鍍上Au,Ag,Ni,Cr,Zn或Sn等金屬,提高鍍件的抗腐蝕性能。

電鍍的過程:①鍍件做陰極;②鍍層金屬做陽極;③電鍍液中含鍍層金屬離子;④通以直流電的電源后。在電鍍過程,陽極的金屬會(huì)進(jìn)行氧化反應(yīng)(失去電子),溶液中的正離子則在陰極被還原(得到電子)成原子并積聚在陰極表層。

電鍍后被電鍍物件的美觀性和電鍍時(shí)的電流大小有關(guān)系,電流越小,被電鍍的物件便會(huì)越美觀。電鍍還需要控制電壓、溫度、電鍍添加劑、pH等條件來確保被電鍍的物件的美觀。

(3)電化學(xué)防護(hù)

即將金屬作為原電池的正極或電解池的陰極而受到保護(hù)。

①陽極保護(hù)是指用陽極極化的方法使金屬鈍化,并用微弱電流維持金屬處于鈍化狀態(tài),從而保護(hù)金屬。因?yàn)榻饘訇枠O溶解時(shí),存在特殊情況,當(dāng)正向極化超過一定數(shù)值后,由于表面某種吸附層或新的成相層的形成,金屬的溶解速率非但不增加,反而急劇下降,從而導(dǎo)致保護(hù)金屬的目的。我國許多化肥廠對(duì)碳酸銨生產(chǎn)中的碳化塔實(shí)施陽極保護(hù)。

②陰極保護(hù)是使金屬處于陰極極化中以保護(hù)其在電解質(zhì)中免受腐蝕。若陰極電勢(shì)足夠負(fù),金屬就可以不氧化,即達(dá)到完全的保護(hù)。陰極極化可用兩種方法實(shí)現(xiàn):A.外加電流法:將被保護(hù)金屬與另一附加電極作為電解池的兩個(gè)極,使被保護(hù)的金屬作為陰極,在外加直流電的作用下使陰極處于還原態(tài)得到保護(hù)。此法主要用于防止土壤、海水及水中金屬設(shè)備的腐蝕;B.犧牲陽極的陰極保護(hù)法:使金屬形成原電池,讓被保護(hù)金屬做陰極,不反應(yīng),起到保護(hù)作用;而活潑金屬為陽極被腐蝕。例如,船體鋼板在含2 % ~3 % NaCl的海水中容易腐蝕,為防止船身的腐蝕,在船體下每隔10 m左右焊一塊鋅的合金。

參考文獻(xiàn):

[1]Garnett, P.J., & Treagust, D.F. (1992b).Conceptual difficulties experienced by senior high school students of electrochemistry: electric circuits and oxidation-reduction equations. Journal of Reasearch in Science Teaching,29,1079～1099.

[2]Sanger,M.J.,& Greenbowe, T.J.(1997). Common student misconception in electrochemistry: galvanic, electrolytic, and concentration cells. Journal of Research in Science Teaching, 34, 377～398.

[3] 朱傳征,許海涵主編.物理化學(xué)[M].北京:科學(xué)出版社.2004:435～452.

[4] 胡會(huì)利,李寧主編.電化學(xué)測(cè)量[M].北京:國防工業(yè)出版社.2007.8:5,23.

[5] 胡英主編; 呂瑞東, 劉國杰, 黑恩成編.物理化學(xué)[M].北京 : 高等教育出版社, 2007:605～641.

篇10

教學(xué)目標(biāo)：

1、通過實(shí)驗(yàn)探究原電池中發(fā)生的反應(yīng)，認(rèn)識(shí)化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的基本原理。

2、學(xué)會(huì)分析、推理、歸納和總結(jié)的邏輯思維方法，提高發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問

題的能力。

3、通過實(shí)驗(yàn)和小組合作學(xué)習(xí)，體驗(yàn)科學(xué)探究過程。

4、了解各類電池在生產(chǎn)、生活實(shí)際中的應(yīng)用，認(rèn)識(shí)化學(xué)的價(jià)值。增強(qiáng)環(huán)保意識(shí)。

重點(diǎn)難點(diǎn)：初步了解原電池的概念、原理、組成及應(yīng)用。

通過實(shí)驗(yàn)探究從電子轉(zhuǎn)移角度理解化學(xué)能向電能轉(zhuǎn)化的本質(zhì)及原電池的構(gòu)成條件。

教學(xué)過程

[創(chuàng)設(shè)問題情景]

電能是現(xiàn)代社會(huì)最清潔、也是最重要的二次能源，人類生產(chǎn)、生活的各個(gè)方面都離不開它。而火力發(fā)電又在電能生產(chǎn)中占有相當(dāng)大的比重，是電能最主要的來源。

[播放錄像或展示圖片]

[提問]

燃燒的本質(zhì)是什么？火力發(fā)電中能量的轉(zhuǎn)化方式是怎樣的？火力發(fā)電又有哪些優(yōu)

點(diǎn)和缺點(diǎn)呢？

[學(xué)生討論、分析]

[激疑]

針對(duì)火力發(fā)電的缺點(diǎn)，能否通過某些方式將化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能呢？

[分組實(shí)驗(yàn)探究]

鋅銅原電池原理

實(shí)驗(yàn)1：把一塊鋅片和銅片同時(shí)插入盛有稀硫酸的燒杯里。

實(shí)驗(yàn)2：用導(dǎo)線將鋅片和銅片連起來。

實(shí)驗(yàn)3：在導(dǎo)線中接入一個(gè)靈敏電流計(jì)。

將實(shí)驗(yàn)中觀察到的現(xiàn)象和自己的結(jié)論記錄下來。

[學(xué)生交流、討論]

1、實(shí)驗(yàn)1和實(shí)驗(yàn)2中的現(xiàn)象有何不同？是什么原因造成的？

2、鋅片和銅片用導(dǎo)線連接后插入稀硫酸中，銅片表面有氣泡產(chǎn)生，你認(rèn)為這種氣體可能是什么？鋅片和銅片上可能分別發(fā)生什么反應(yīng)？如何證明？

1、靈敏電流計(jì)的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，說明有電流通過，你如何解釋這一現(xiàn)象？該裝置的

正負(fù)極分別是什么？請(qǐng)你再設(shè)計(jì)一個(gè)實(shí)驗(yàn)證明之。

[教師補(bǔ)充講解]

原電池的定義；鋅銅原電池的工作原理；電極反應(yīng)式及電池總反應(yīng)式的書寫。

[設(shè)疑]

通過剛才的實(shí)驗(yàn)我們可以體會(huì)到，化學(xué)能在原電池裝置中可以直接轉(zhuǎn)化為電能，

那么，符合什么條件的裝置才能構(gòu)成原電池呢？

[分組實(shí)驗(yàn)探究]

原電池的構(gòu)成條件。見教師用書P29頁。

[交流討論、歸納總結(jié)]

原電池的構(gòu)成條件：1、兩種活潑性不同的金屬（或一種金屬和另一種非金屬

導(dǎo)體）構(gòu)成電極。

2、電解質(zhì)溶液。

3、構(gòu)成閉合回路。

4、能發(fā)生自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。

[反思與評(píng)價(jià)]

在剛才的分組實(shí)驗(yàn)中，同伴或其他組的同學(xué)的哪些做法對(duì)你有啟發(fā)？你又提出了

哪些好的思路？根據(jù)提供的儀器、藥品，你現(xiàn)在還能設(shè)計(jì)出其它的原電池裝置嗎？

[實(shí)踐活動(dòng)]

制作水果電池

[小結(jié)]

通過前面的兩組分組實(shí)驗(yàn)，我們了解了原電池的工作原理和構(gòu)成條件，同學(xué)們對(duì)

于通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行化學(xué)研究的思路、方法也一定有了更深的體會(huì)。為了滿足生產(chǎn)、生活、

科學(xué)研究等各方面的需要，科學(xué)家尤其是化學(xué)家根據(jù)原電池原理設(shè)計(jì)出了許許多多形狀

各異、用途不同的實(shí)用電池，極大地方便了我們的生活，也有力地促進(jìn)了科學(xué)的發(fā)展。

那么，你所知道的電池有哪些呢？

[學(xué)生舉例]

[教師引導(dǎo)學(xué)生分析]

常見電池的組成和工作原理。

[鞏固練習(xí)]

相同條件下，純鋅粒和粗鋅粒與同濃度的稀硫酸反應(yīng)的速率一樣嗎？為什么？假

如要求你設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)來證明你的觀點(diǎn)，你的實(shí)驗(yàn)方案是怎樣的？證據(jù)和結(jié)論又是什么？

補(bǔ)充練習(xí)

1、根據(jù)Zn+Cu2+=Zn2++Cu的反應(yīng)原理設(shè)計(jì)一個(gè)原電池，當(dāng)Zn為負(fù)極時(shí)，正極可以選用的金屬材料是：

A鎂B石墨C鋁D鉛

2、X、Y、Z都是金屬，把X投入Z的硝酸鹽溶液中,X的表面有Z析出，X與Y組成原電池時(shí)，Y為電池的負(fù)極，X、Y、Z三種金屬的活潑性順序?yàn)椋海ǎ?/p>

AX>Y>ZBX>Z>YCY>X>ZDY>Z>X

3、電工操作規(guī)程中規(guī)定不能把銅導(dǎo)線與鋁導(dǎo)線連接在一起，其中的化學(xué)原理是──────

──────。

4、市場(chǎng)上出售的“熱敷袋”中含有鐵屑、炭粉、木屑和少量氯化鈉、水等，熱敷袋啟

用前，用塑料袋和空氣隔絕，啟用時(shí)打開塑料袋，輕輕揉搓就會(huì)放出熱量。試回答下列

問題：

（1）熱敷袋產(chǎn)生熱量的來源是

（2）炭粉的主要作用是

（3）加入NaCl的作用是

5、生活中，有些金屬制品在使用一段時(shí)間后會(huì)失去表面的光澤，嚴(yán)重的會(huì)變得銹跡斑斑影響使用，尤其是鋼鐵制品在潮濕的空氣里很容易生銹，你知道這是什么原因嗎？試結(jié)合生活實(shí)際討論防止鋼鐵生銹的方法。

（江蘇省海門中學(xué)姜明施紅專）

答案：1.BD2.C余略

第二節(jié)化學(xué)能與電能

第2課時(shí)

教學(xué)目標(biāo)：

1、通過實(shí)驗(yàn)探究認(rèn)識(shí)電解和電鍍的基本原理，進(jìn)一步學(xué)習(xí)電極反應(yīng)式的書寫。

2、能從能量轉(zhuǎn)化、裝置、電極反應(yīng)等方面區(qū)別電解反應(yīng)和原電池反應(yīng)，進(jìn)一步體驗(yàn)科學(xué)探究的過程，掌握基本的研究方法，提高分析問題、解決問題的能力。

3、初步了解電解在生產(chǎn)和生活中的應(yīng)用，感受化學(xué)在促進(jìn)社會(huì)發(fā)展、提高人們生活質(zhì)量中的重要作用。

重點(diǎn)難點(diǎn)：電解和電鍍的原理。

電解的電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式。

教學(xué)過程：

[創(chuàng)設(shè)問題情景]

在初中里我們就學(xué)過水的電解，知道把電流通過水就能制得氫氣和氧氣。事實(shí)上，

電流也能使其他很多物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，比如，工業(yè)上利用電解飽和食鹽水的方法來生產(chǎn)

燒堿、氫氣和氯氣，利用電解熔融的氧化鋁來生產(chǎn)金屬鋁。那么，電流是怎樣使各種

物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)而獲得我們所需要的物質(zhì)的呢？這節(jié)課我們就將通過實(shí)驗(yàn)探究來了解電

解的原理。

[實(shí)驗(yàn)探究]

在教師指導(dǎo)下，讓學(xué)生用下面介紹的簡易裝置進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)，并交流討論實(shí)驗(yàn)結(jié)

果。

1、取一段約2厘米長的棉線，置于大片玻璃片上，用3滴食鹽水將整根棉線潤濕。

然后在其左右兩邊各加數(shù)滴食鹽水溶液，再在兩端各滴加1滴酚酞試液。

2、將兩只鱷魚夾分別夾住棉線兩端，用導(dǎo)線把鱷魚夾分別與直流電源相連，約15

—20s后，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。

3、在沒有顯示紅色的一端滴加一滴碘化鉀淀粉溶液。

[交流討論]

將記錄下來的實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行討論。

實(shí)驗(yàn)1—食鹽水滴加酚酞試液沒有顏色變化。

實(shí)驗(yàn)2—通電后，跟電源負(fù)極相連的一端溶液呈紅色，并有細(xì)小的氣泡產(chǎn)生，說明

氫氧根濃度增大。

實(shí)驗(yàn)3—與電源正極相連的一端滴加碘化鉀淀粉溶液后溶液呈藍(lán)色，證明有氯氣產(chǎn)

生。

[教師補(bǔ)充講解]

1、電解反應(yīng)中的能量轉(zhuǎn)化方式及電解池的構(gòu)成條件。

2、陰陽極發(fā)生的反應(yīng)（電解原理）及電極反應(yīng)式、總反應(yīng)式。

[觀看錄像或展示圖片]

氯堿工業(yè)

[設(shè)問]

假如用石墨作電極，用氯化銅溶液代替氯化鈉溶液，進(jìn)行電解，在陰陽極上各發(fā)生

什么反應(yīng)？如何證明你的結(jié)論？

[交流討論]

[歸納小結(jié)]

電解反應(yīng)的本質(zhì)是電解質(zhì)溶液在電流的作用下，在兩極發(fā)生氧化還原反應(yīng)。

[提問]

假如把剛才的實(shí)驗(yàn)裝置改動(dòng)一下，用粗銅作陽極，用精銅作陰極，用氯化銅溶液作

電解質(zhì)溶液進(jìn)行電解，兩極反應(yīng)又是怎樣的？

[交流討論]

[教師說明]

銅的電解精煉及其價(jià)值。

[交流討論]

某同學(xué)根據(jù)他所學(xué)的知識(shí)設(shè)計(jì)了一個(gè)實(shí)驗(yàn)，他用銅作陽極材料，鐵作陰極材料，電

解硫酸銅溶液，請(qǐng)你幫他分析兩極及溶液中發(fā)生的變化，說明理由及該實(shí)驗(yàn)可能的實(shí)用

價(jià)值。

[教師補(bǔ)充說明]

電鍍的原理及其應(yīng)用。

[實(shí)物展示]

各種電鍍產(chǎn)品。

[比較總結(jié)]

原電池與電解池的區(qū)別與聯(lián)系（從裝置構(gòu)成、能量轉(zhuǎn)化方式、兩極反應(yīng)等幾個(gè)角度）。

[鞏固練習(xí)]

分析用惰性電極電解硝酸銀溶液、硫酸銅溶液、氫氧化鈉溶液時(shí)兩極發(fā)生的反應(yīng)，

寫出電極反應(yīng)式和電解總反應(yīng)式。

補(bǔ)充練習(xí)

1、在原電池和電解池的電極上所發(fā)生的反應(yīng)，同屬氧化反應(yīng)或同屬還原反應(yīng)的是（）

A原電池的正極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)

B原電池的正極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)

C原電池的負(fù)極和電解池的陽極所發(fā)生的反應(yīng)

D原電池的負(fù)極和電解池的陰極所發(fā)生的反應(yīng)

2、用電解水的方法分析水的組成時(shí)，需加入一些物質(zhì)以增強(qiáng)水的導(dǎo)電性，一般不宜加

入的物質(zhì)是（）

ANa2SO4BNaClCCuSO4DKOH

3、已知金屬M(fèi)中混有金屬P，電解精煉M，P以單質(zhì)形式沉積于陽極下面的泥中，M、

N組成原電池，M為正極，則M、N、P三中金屬活動(dòng)性順序?yàn)椋海ǎ?/p>

AP>M>NBN>P>MCP>M>NDN>M>P

4、下列關(guān)于銅電極的敘述中錯(cuò)誤的是：（）

A銅鋅原電池中銅是正極。B用電解法精煉銅時(shí)，粗銅做正極。

C在鍍件上鍍銅時(shí)，可用金屬銅作陽極