师:同学们,大家好,今天我们一起来学习电离原理。在学习静电原理之前,我们先来复习两个概念,第一个是电解质,第二个是电离。请大家积极思考。

  经过必修课程的学习,我们知道电解质是在水溶液中或者熔融状态下能够导电的化合物。而电离是指电解质在溶于水或者处于熔融状态时,解离出自由移动离子的过程。

  有了这两个概念后,我们从化学角度来看一下水和氯化铜溶液,可以从宏观和微观两个方面进行分析。

  从宏观上看,水是无色液体,我们学过它是化合物,也是弱电解质。从微观角度来说,水作为弱电解质,可以微弱地电离出氢离子和氢氧根离子。所以水中含有的微粒有氢离子、氢氧根离子和水分子。

  再看氯化铜溶液,宏观上它是蓝色的混合物,其中氯化铜是溶质,水是溶剂。氯化铜是强电解质,在水中可以完全电离。所以氯化铜溶液中所含的微粒有铜离子、氯离子、氢离子和水分子。

  如果向这两种溶液中通入直流电,会产生什么现象呢?初中时我们学过电解水,知道水在通电情况下可以分解生成氢气和氧气。现在有三个电解水的装置图,请大家仔细观察,找出它们的共同点。

  生:(观察后)它们都有直流电源、两个电极,并且通过电离都得到了气体。

  师:很好,因为它们都有直流电源、两个电极,还都有气体产生,所以我们把这种装置叫做电解池。电解池是把电能转化为化学能的装置。

  那么构成电解池需要哪些条件呢?我们通过电解氯化铜的装置来分析一下。从这个装置图可以看出,构成电解池需要以下条件:第一要有直流电源;第二要有两个电极,其中与外接电源负极相连的叫阴极,与电源正极相连的称为阳极,这也是我们以后做题判断阴阳极的依据;第三要有电解质溶液或者熔融的电解质;第四要用导线连接形成闭合电路。

  学习了电解池的概念和构成条件后,我们来做个小练习。下面这些装置哪些属于电解池呢?请同学们认真思考。

  生:(思考后回答)i 没有直流电源,不属于电解池装置;b 有直流电源,两个碳棒做电极,还有氯化铜电解质溶液,是电解池装置;c 虽然有直流电源、两个电极和闭合回路,但乙醇溶液是非电解质,所以 c 不是电解池装置;d 是熔融的氯化钠,符合电解质可以是水溶液或熔融态的条件,d 是电解池装置。

  师:非常正确,属于电解池装置的是 b 和 d 。如果把 b 通电一段时间后,会出现什么现象呢?同学们可以思考一下。

  接下来,我们通过一个动画来演示一下电解氯化铜溶液。

  在水槽中注入氯化铜溶液,插入两根石墨棒作电极,用导线将电源、开关及石墨电极依次连接起来。与电源负极相连的电极是电解池的阴极,与电源正极相连的电极是电解池的阳极。开关闭合前,氯化铜溶液中的铜离子、氯离子、氢氧根离子在溶液中不停地做无规则运动。开关闭合后,电源的负极提供电子,电子沿着导线流向阴极的石墨棒,但石墨棒本身不参与反应,不会得到电子。那么由谁得到电子呢?与阴极石墨棒接触的铜离子、氯离子、氢氧根离子中,铜离子最容易得到电子,于是铜离子就在阴极石墨棒上得到电子,生成了铜。

  与此同时,由谁向电源的正极提供电子呢?阳极的石墨棒不参与反应,不能提供电子。而与阳极石墨棒接触的铜离子、氯离子、氢氧根离子中,氯离子最容易失去电子,氯离子就在阳极石墨棒上失去电子生成了氯气。失去的电子从阳极流出,沿着导线流入电源的正极,为电源提供电子,这样就形成了一个完整的闭合回路。

  在电离过程中,阴极石墨棒附近溶液中的铜离子不断减少,导致石墨棒附近溶液中的阳离子浓度局部过低,进而促使溶液中的阳离子往阴极石墨棒附近移动。同样,阳极石墨棒附近溶液中的氯离子不断减少,导致石墨棒附近溶液中的阴离子浓度局部过低,进而促使溶液中的阴离子往阳极石墨棒附近移动。所以电解过程中,电解池溶液中的阳离子向电解池的阴极做定向移动,阴离子向电解池的阳极做定向移动。

  通过刚才的视频,大家已经知道在电解氯化铜的过程中,通电一段时间后,在阴极有紫红色的固体析出,在阳极有气泡放出,这是为什么呢?我们再用图解来分析氯化铜溶液的反应原理。

  首先构成电解池,有外接电源的正极和负极。与外接电源正极相连的是阳极,与外接电源负极相连的是阴极。形成闭合电路后,电子从外接电源的负极流出,流向阴极。此时铜离子向阴极移动,在阴极发生铜离子得到电子生成铜单质的还原反应。在另一极阳极,氯离子向阳极移动,失电子生成氯气。所以我们在阴极看到紫红色的铜析出,在阳极看到黄绿色的气体产生。阳极失电子后,电子又从阳极通过外接导线流回正极,外部电子如此流动,而内部铜离子等阳离子向阴极移动,阴离子向阳极移动,分别在两极发生氧化还原反应。如果把阴极反应和阳极反应相加,就会得到电解氯化铜的总反应:氯化铜在电离条件下生成铜单质和氯气。

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《高2下册鲁科版化学 电解原理 逐字稿-3,557字 第3版》.docx
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