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電解飽和食鹽水范文1
知道電解飽和食鹽水的產物以及產物的檢驗方法,知道電解裝置的電極名稱
初步了解含氯消毒劑;鞏固、加深對氯氣性質的了解
復習初三有關內容,做好和高中知識的銜接
過程和方法:
以家用次氯酸鈉消毒液發生器的設計,激發“學以致用”的興趣;進一步增強運用所學基本原理進行實驗設計的創新意識
【教學難重點】
引導學生探究電解飽和食鹽水的產物成分
改進家用次氯酸鈉消毒液發生器的設計
初步了解電解飽和食鹽水的方法
【教學方法】
實驗探究式
【教學流程】
綜合利用海水資源的意義引入課題復習初三電解水探究、檢驗電解飽和食鹽水產物氯堿工業介紹近代著名實業家吳蘊初先生設計完善次氯酸鈉消毒液發生器
【教學過程】
[引言]浩瀚的海洋覆蓋了約70%的地球表面,蘊藏著豐富的資源。隨著人口增長和社會的進步,人們對化學資源的需求不斷增加,開發海洋中的豐富的化學資源,已日益受到人們的重視。
[發問]海水中含量最多的是哪種物質?
[出示資料]海水中主要元素的含量(見右上)
[教師]海水中最多的物質除了水以外是氯化鈉,也就是食鹽。按全球1.37×1012立方米海水計算,如果把海水中的鹽分(NaCl,MgCl2等)全部提取出來,其總量約為4×1016噸,這些鹽平鋪在地球陸地表面可高達多少米――100多米。
[出示圖]海水中的鹽(見右上)
[教師]所以,對海水資源最重要的綜合利用
之一是研究對氯化鈉進行綜合利用。
[教師]你了解氯化鈉有哪些用途?(用于吃、醫用 的氯化鈉僅占了氯化鈉總量的極少部分,大量的氯化鈉是作為重要的化工原料,用于制取我們需要的物質)
[教師]怎樣用它來制取我們需要的物質呢?
用加熱的方法使它分解行不行?不行,因為氯化鈉非常穩定。
怎么辦?在初中我們學過,要使非常穩定的水分解可以用什么方法?對,電解。
[復習初三知識]電解水的裝置、產物的檢驗方法、電極的確定。
[教師引導]如果在水中加入NaCl,配制成飽和NaCl溶液,然后進行電解,你們猜測會產生哪些物質?
[學生討論分析]
[板書]元素:Na、Cl、O、H
估計產物有:
氣體―H2(點燃產生爆鳴)
Cl2(濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍)
O2(帶火星的木條復燃)
固體―Na(Na和H2O反應,生成NaOH)
Na2O(Na2O+ H2O2NaOH)
溶液―NaOH(滴入無色酚酞變紅)
HCl(不是直接產物)
HClO(不是直接產物)
NaClO?(不是直接產物)
[教師]下面我們就通過實驗來探究電解飽和食鹽水,并用相應的檢驗方法驗證電解可能有的產物。
[注意事項]電極的連接、酚酞的滴加(兩邊滴加)、淀粉碘化鉀試紙(濕潤、兩邊檢驗):實驗完畢后,切斷電路。
[學生實驗]電解飽和食鹽水
[學生探究]電解飽和食鹽水的產物及其分析(要求學生完成實驗報告)
[教師]從實驗現象可以看到,在U型管的兩個電極上都有氣體放出。跟電源正極相連的電極(陽極)附近生成了氯氣,跟電源負極相連的電極(陰極)附近生成了氫氣,還發現在電解后溶液中有堿生成。
[教師]至于電解飽和食鹽水的產物為什么是燒堿、氯氣和氫氣”“為什么不像電解水那樣生成氧氣”等問題。要解釋這些問題,需要從微觀的角度來研究電解飽和食鹽水的原理,這些內容我們將會在高二時學習。
[發問]為什么實驗時觀察到陽極產生的氣泡少呢?
[學生]氯氣能溶于水,并和水反應生成HCl。還有HClO和NaOH反應生成了NaClO。
[教師]利用電解飽和NaCl溶液來制取燒堿、氯氣和氫氣并以它們為原料生產一系列化工產品的工業稱為氯堿工業。
[學生看課本29頁]近代著名實業家―――吳蘊初先生以及天原化工廠產品。
[教師]2003年我國就有一百多家氯堿生產企業,其中燒堿總生產能力達到1050萬噸以上,含氯產品達200多種,而次氯酸鈉是重要含氯產品之一。
[教師]我們知道次氯酸鈉是通過氯氣與NaOH溶液(學生)反應制得,我們能否利用電解飽和食鹽水裝置改裝為簡易的家用次氯酸鈉消毒液發生器?設計時要注意安全、高效、簡便,能夠防止氯氣與氫氣接觸、混合,能夠使NaOH和Cl2充分反應。
[投影]
[教師]學生們馬上發現陰極的NaOH與陽極產生的Cl2不能接觸反應很難發生,那么如何將此裝置改良呢?其實玻璃管是以變形的。
(畫圖,將U型管拉直、變短、變粗)
(再豎放變形后的玻璃管,說明這樣氣體往上跑有利于和溶液充分接觸;還要在直管上下分別加兩個活塞,兩活塞上分別插入兩根碳棒作電極,分別接電源正負級。)
[教師引導]為了使Cl2與NaOH充分接觸,我們思考Cl2應讓它在哪一端產生?如何安裝電極?
[教師引導]氫氣在哪端生成?如何排出?
[教師引導]如何隨取隨用?
[教師]通過這節課的學習,你們能否歸納一下你學習到哪些知識、有何體會?
[學生討論]
[小結]這節課我們主要
1.學到了一種綜合利用氯化鈉的方法,即通過電解飽和食鹽水來制取氯氣、氫氣和氫氧化鈉。
2. 通過電解飽和食鹽水產物的探究,體驗了科學探究的一般過程。
3. 認識了一名中國的實業家―吳蘊初先生并了解氯堿工業。
4. 我們還學以致用,嘗試自己設計簡易的家用消毒劑制造裝置。
電解飽和食鹽水范文2
我們已經學過電解水的知識,今天我們通過探究電解飽和食鹽水,研究以食鹽為基礎原料的工業――氯堿工業的生產原理。
(教師指導學生實施實驗,觀察現象。結果發現在陰陽兩極上都有氣泡產生。)
接下來教師通過一系列環環相扣的問題情境,引導學生探究電解飽和食鹽水的產物。
問題1:你們認為兩電極上產生的氣體可能是什么物質?
學生經過討論,獲得的結論是“它們可能是氫氣、氧氣、氯氣”。
教師讓學生再一次進行討論,看看有沒有可能還有其他氣體生成,結果有同學說還可能有氯化氫氣體。
問題2:根據已有的知識經驗,能不能將上述四種氣體中的一種或幾種給排除掉?
學生經過研究,提出其中的氯化氫氣體可以排除掉。在說明原因時,有同學說,根據電解水的方程式,其生成的產物只有單質,而氯化氫是化合物,所以不可能;也有同學說,氯化氫是一種極易溶于水的氣體,不可能以氣體逸出。
此時學生議論紛紛,感到他們說的理由不充分。
接著又有同學站起來說,根據電解水的方程式,兩電極上生成的氫氣、氧氣中元素的化合價跟原反應物中元素的化合價均不相同,所以在電極上產生的氣體,其元素的化合價在反應前后應該是不同的,而氯化氫中兩種元素的化合價跟原反應物中價態沒有差別,所以氯化氫不可能生成。
最后有兩個同學站起來闡述自己的觀點,他們相互補充,達成的共識是:電解時,溶液中氫離子向陰極運動,氯離子向陽極運動,如果兩種離子都參與反應的話,它們不可能在同一電極上生成,所以不可能產生HCl(此時,同學們面露欽佩的神色)。
問題3:可以用什么方法證明它們存在與否?其中至少采用幾種檢驗方法?
學生通過研究,認為至少需采用兩種不同的方法檢驗它們。
(學生實施實驗,發現陰極產生的氣體能發生爆鳴現象,陽極上產生的氣體能使濕潤的KI――淀粉試紙變藍,從而得出電解產生的氣體是氫氣和氯氣的結論。)
問題4:電解液能使酚酞變紅,能否證明電解產物中一定有NaOH?
學生在探究過程中出現爭論:
有的認為不能證明,因為是電解液使酚酞變紅只能說明其顯堿性,而不能證明這種堿一定是NaOH。
也有的認為可以證明,因為電解飽和食鹽水時,溶液中的金屬陽離子只有Na■,如果有堿生成,它只能是NaOH。
經過討論,絕大多數同學同意上述第二種觀點。此時有一個同學提出了與眾不同的觀點,他認為:電解液使酚酞變紅,只能說明它顯堿性,其中含NaOH,而不能說明這種堿是由電解產生的,因為有可能食鹽水在電解前本身就有可能已經顯堿性了。這個同學陳述的觀點,使大家有了豁然開朗的感覺,紛紛點頭贊許。
問題5:假如溶液中Cl■全部轉化為Cl■逸出,此時溶液中大量存在的溶質微粒是什么(學生認為是Na■)?
(1)溶液中溶質微粒是否只有Na■?
(2)跟Na■共存的陰離子可能是什么?
(3)怎樣證明電解后的溶液中存在NaOH?
在上述問題的探究過程中,學生認為溶液中溶質微粒不可能只有Na■,因為如果這樣,溶液就會帶電,所以溶液中一定有陰離子中和Na■的電性。根據原溶液的元素組成,認為這種陰離子只可能是OH■,而Na■、OH■的組合即NaOH,此時很自然地想到檢驗有NaOH生成的方法可用酚酞試液。
(學生實驗:向電解后的溶液滴加無色酚酞溶液,結果發現溶液顯紅色。)
問題6:采用什么樣的實驗可證明電解液的堿性是電解產生的還是溶液本來就具有的?
學生經過研究發現這個實驗很簡單,只要向原飽和食鹽水中滴加酚酞試液即可。
(學生實驗,向電解前的飽和食鹽水滴加酚酞試液,溶液不變紅色,證明NaOH是電解生成的。)
至此電解飽和食鹽水的產物通過學生的探究全部搞清楚了,它們是:氫氣、氯氣、氫氧化鈉,接著學生寫出了電解飽和食鹽水的方程式,教師說這個反應就是氯堿工業的基本反應原理?!?/p>
由于教學過程中所創設的問題情境具有可探究性和發散性,使學生在提出假設、對假設證實或證偽、獲得正確結論的過程中,邏輯思維能力、創新精神、科學方法、科學態度、實踐能力等方面有所發展。
在開展探究活動之前,教師看似無意地回顧了電解水的知識,但從后來的探究過程來看,其目的是為學生探究電解飽和食鹽水的活動提供知識的固著點和出發點。
在否定氯化氫氣體存在的探究活動中,學生一開始僅僅將電解水(產物均為單質)的知識進行簡單遷移,得到不可能生成氯化氫的結論,但說服力不強。隨著探究的深入,學生否定氯化氫氣體存在的理由越來越多,越來越深刻。比如有同學從電解水中產物元素化合價發生變化的角度否定了氯化氫的存在,雖然他的知識固著點與第一個學生相同,但理解的層次明顯不同,第一個學生僅僅從產物是單質這一表象進行知識的遷移,而第二個學生則將電解水的本質原理(元素的化合價發生變化)遷移到電解飽和食鹽水中,體現出其思維的深刻性。而最后兩位學生則從電解飽和食鹽水時微粒移動方向的微觀角度解釋了氯化氫不存在的原因,可見他們的探究活動已從宏觀物質深入微觀世界,其思維品質達到更高的層次。他們的探究結果將課堂教學氣氛推向,無論是提出這種假設的同學本身或是其他學生,還是老師都沉浸在愜意和諧的氛圍中。
電解飽和食鹽水范文3
A. 與電源正極相連的是電解槽的陽極
B. 與電源負極相連的是電解槽的陽極
C. 在電解槽的陽極發生氧化反應
D. 電子從電源的負極沿導線流入電解槽的陰極
2. 用電解法提取氯化銅廢液中的銅,正確的是( )
A. 用銅片連接電源的正極,另一電極用鉑片
B. 用碳棒連接電源的正極,另一電極用銅片
C. 用氫氧化鈉溶液吸收陰極產物
D. 用帶火星的木條檢驗陽極產物
3. 用石墨作電極電解CuSO4溶液。通電一段時間后,欲使電解液恢復到起始狀態,應向溶液中加入適量的( )
A. CuSO4 B. H2O C. CuO D. CuSO4?5H2O
[a b][Cu][Fe][Cu2+][SO42+]4. 下列敘述不正確的是( )
A. a和b用導線連接時,銅片上析出金屬銅
B. b和a分別連接直流電源正、負極時,SO42-向鐵電極移動
C. a和b分別連接直流電源正、負極時,鐵片上發生的反應為Cu2++2e-=Cu
D. 無論a和b怎樣連接,鐵片均會溶解,溶液從藍色逐漸變成淺綠色
5. 高鐵電池是一種新型可充電電池,其總反應為3Zn+2K2FeO4+8H2O[放電
充電] 3Zn(OH)2+2Fe(OH)3+4KOH,下列敘述不正確的是( )
A. 放電時,負極反應為:Zn-2e-+2OH-=Zn(OH)2
B. 充電時,陽極反應為:Fe(OH)3-3e-+5OH-=FeO42-+4H2O
C. 放電時,轉移3 mol電子,正極有1 mol K2FeO4被還原
D. 放電時,正極附近溶液的堿性減弱
[石墨][銅][濃NaOH
溶液]6. 在實驗室里可模擬工業過程制取Cu2O,總反應式是2Cu+H2O=Cu2O+H2,其裝置如右圖,下列有關說法不正確的是( )
A. 該實驗符合綠色化學的設計理念
B. 圖中的虛線框內需連接直流電源,且正極與石墨相連
C. CuO高溫加熱分解也可以得到Cu2O
D. 上述裝置中,陽極的電極反應式是2Cu+2OH-=Cu2O+H2O+2e-
[a][X][Y][A]7. (1)以KOH溶液為電解質溶液,設計一個氫氧燃燒電池,其正極的電極反應式為 。
(2)電解原理在化學工業中有著廣泛的應用?,F將你設計的原電池通過導線與電解池相連(如圖),其中a為電解液,X和Y均為惰性電極,則:
①若a為CuSO4溶液,則電解時的化學反應方程式為 ;
②若電解含有0.04 mol CuSO4和0.04 mol NaCl的混合溶液400 mL,當陽極產生的氣體672 mL(標準狀況下)時,溶液的pH= (假設電解后溶液體積不變)。
8. (1)海洋電池是以鋁為負極,鉑網為正極,海水為電解質溶液,空氣中的氧氣與鋁反應產生電流,電池總反應為:4Al+3O2+6H2O=4A1(OH)3,下列說法正確的是 。
a. 電池工作時,電流由鋁電極沿導線流向鉑電極
b. 鉑電極采用網狀比塊狀更利于O2放電
c. 海水中的OH-向鋁電極方向移動
(2)用惰性電極電解200 mL l.5 mol?L-1食鹽水;電解2 min時,兩極共收集到448 mL氣體(標準狀況下)。寫出該電解反應的離子方程式 ;假設電解前后溶液的體積不變,則電解后該溶液的pH為 。
9. 用下圖裝置分別做下列電解實驗(保持溫度始終不變)。
(1)用惰性電極電解飽和Na2SO4溶液,通電一段時間后,下列說法中不正確的是 ;
A. 溶液的pH不變
B. 溶液中Na2SO4的物質的量不變
C. Na2SO4溶液的濃度不變
D. 2c(Na+)=c(SO42-)
(2)用石墨和鐵作電極模擬氯堿工業原理電解飽和食鹽水,則X的電極名稱是 極,發生的電極反應式為 ,Y極的電極材料是 ,檢驗X極產物的方法是 ;
電解飽和食鹽水范文4
利用直流電通過鉛筆電極,通過改變濾紙上的溶液,從而產生不同的現象,進行氧化還原反應的探究。
二、實驗設計
1.實驗試劑
飽和食鹽水、酚酞、碘化鉀溶液、碘化鉀淀粉試紙(或碘化鉀淀粉溶液)、新制硫酸亞鐵溶液、KSCN溶液。
2.實驗儀器與裝置
9V直流電源、兩頭削減的鉛筆(或鉛筆芯)、鱷魚夾導線、培養皿、濾紙
3.實驗方案
(1)筆與橡皮
實驗過程:取一張用飽和NaCl溶液(加入酚酞)浸濕的濾紙放于培養皿,用兩頭削尖的鉛筆做電極材料,與濾紙接觸,連接電源。陰極的鉛筆沿著濾紙,可以寫出紅字。同時用陽極的鉛筆接觸紅字,可以使紅色字跡消失。
(2)一筆寫雙色字
實驗過程:將濾紙一分為二,分別用KI溶液和碘化鉀淀粉溶液浸潤放于培養皿,中間留有間隔。用兩頭削尖的鉛筆做電極材料,與濾紙接觸,連接電源。連接電源正極的鉛筆,在碘化鉀溶液的濾紙上勾勒任意的圖案或者文字,呈現淺棕色。而將兩只鉛筆同時移到碘化鉀淀粉溶液的濾紙上(或淀粉碘化鉀試紙),所勾勒出的圖案或文字,為藍色。
(3)電筆密信
實驗過程:取一張用新制的FeSO4溶液浸濕的濾紙放于培養皿,用兩頭削尖的鉛筆做電極材料,與濾紙接觸,連接電源。用連接電源正極的鉛筆書寫不清楚的字或符號。然后在字上滴入KSCN溶液,立刻顯現血紅色的字。
(4)一筆兩個同心圓
實驗過程:取一張用飽和NaCl溶液(少量的KI)浸濕的濾紙放于培養皿,用兩頭削尖的鉛筆做電極材料,與濾紙接觸,連接電源。連接正極的鉛筆放于濾紙的中央,一段時間后出現雙色同心圓,內圓為白色,外圓為棕色。
三、實驗改進和創新之處
1.實驗用9V電池,相比傳統學生電源,安全可靠。
2.電解實驗的趣味化,裝置簡單。
3.通過系列實驗,直觀的了解電解時溶液中陰陽離子的放電順序。
四、注意事項和相關說明
(1)由于整個裝置還是敞開式的,雖然微型,電解飽和食鹽水時但也會有少量的氯氣放出,操作時間不宜過長。實驗(4)中的雙色同心圓需要一點時間,要耐心。
(2)在寫字過程中,由于鉛筆本身可以寫出黑色字跡,因此在寫秘信手上要輕,否則也會有鉛筆本身的印記。HB鉛筆相比2B鉛筆痕跡更淺。
電解飽和食鹽水范文5
關鍵詞:新課改非預設性節外生枝
筆者在一次觀摩 “化學能轉化為電能” (蘇教版《化學2(必修)》)的教學中,當學生完成課本P40【實驗1】到【實驗4】,觀察實驗現象并填寫表2―5之后,執教老師安排flash的動畫模擬原電池的工作原理。原本教學意圖是為了讓學生更直觀地理解:因為鋅通過導線將電子轉移到銅片上,氫離子從銅片上得到電子產生氫氣,所以在銅片上有氣泡產生,靈敏電流計的指針發生偏轉。但不少學生卻產生這樣的疑問:為什么在實驗中鋅片的表面上也有大量的氣泡產生呢?這是個有價值的問題。因此執教老師先讓學生討論,并建議學生用純鋅再做這個實驗。通過討論―實驗―再討論,最終師生一起解決了這個問題。沒想到“節外生枝”,也就在這節課上,有個實驗小組的學生,在做以下實驗(見下圖)探究原電池的構成條件時發現B、C裝置的電流表指針也發生偏轉,這是為什么呢?因為要下課了,執教老師把這個問題布置為當天的作業……
類似這樣的課堂教學中 “節外生枝”現象往往會打亂教學的節奏,但許多不曾預料的精彩也會不期而至。非預設性的動態生成式化學課堂教學,課堂上要允許學生出錯,允許學生不明白,我們也就是要從學生出錯的地方和不明白的地方入手,讓學生從不懂到懂,從不明白到明白,不圖省事和形式,追求真實自然,敢于“暴露”意料之外的情況,讓學生敢想、敢說、敢問。隨著新課程改革的實施,課堂教學的本質認識有了新視角,這就是課堂教學的非預設性。在教學中,當學生有了突如其來的問題時,即使這個問題不適合在課堂上展開,也不要采取否定的態度,而要鼓勵他們到課后去尋找答案,因為課堂上的45分鐘總是有限的,但課后的時間是無限的。時間一久,學生的智慧就會如火山爆發般噴涌而出,從而使學生在不斷的生成過程中得以發展。
從知識觀上看:傳統教學強調知識的結論性,教師把知識結論傳授給學生,學生只是被動接受被固化的知識結論,能背誦就等于掌握了知識。在這種知識觀的引領下,灌輸成了教師最簡便的完成知識傳授的方法,教學預設就是教師將認真準備的授課內容以“點、線、面”織成知識結構,預設就成了教師提前梳理知識;新課程強調的知識觀是動態生成的,特別是過程與方法和情感態度價值觀目標,只有在活動中才能形成,增加了教學過程的不確定性。非預設性的動態生成的化學課堂就能很完美地將教學過程中師生的思維碰撞點、思維交會點,思考三維目標的緊密結合。
從過程觀看:傳統教學中預設是線性的,“秩序化的存在方式、教學中嚴密的控制與操縱、程序化的運作”,“復雜、多維的課堂教學極易被簡化為教師向學生傳遞知識的單向過程”,這樣教師主宰了教學過程,學生變成了陪襯;新課程課堂教學突出學生的突出地位,教學過程是師生、生生情感交流、碰撞、升華的過程,充滿了不確定性,非預設性的動態生成的化學課堂為具體的教學中可能出現的情景、學生可能的思維觸角做準備。
從教學設計觀看:傳統的教學設計是剛性的、靜態的封閉型的,學生孤立于教學設計之外,是教學設計的接受者,對教學設計沒發言權,學生的活動是配合教師的需要。教師預設好流程,課堂按教學流程完成;新課程的教學設計要求多維、多向、動態的,教師、學生、教學情景都是教學資源,因此非預設性的動態生成的化學課堂教學是彈性的、動態的、開放的。
【課例研究】
《電解原理的應用――氯堿工業》課堂再現
教師指導學生實施實驗,觀察現象。結果發現在陰陽兩極上都有氣泡產生。師:你們認為兩電極上產生的氣體可能是什么物質?
生:學生經過討論,獲得的結論是它們可能是氫氣、氧氣、氯氣。
[節外生枝1]教師讓學生再一次討論,看看有沒有可能還有其他氣體生成。結果又有同學說還可能有氯化氫氣體。
師:根據已有的知識經驗,能不能將上述四種氣體中的一種或幾種給排除掉?
學生經過研究,提出其中的氯化氫氣體可以排除掉。在說明原因時,有同學說,根據電解水的方程式,其生成的產物只有單質,而氯化氫是化合物,所以不可能;也有同學說氯化氫是一種極易溶于水的氣體,不可能以氣體逸出。此時學生議論紛紛,感到他們說的理由不充分。
接著又有同學說,根據電解水的方程式,兩電極上生成的氫氣、氧氣中元素的化合價跟原反應物中元素的化合價均不相同,所以在電極上產生的氣體,其元素的化合價在反應前后應該是不同的,而氯化氫中兩種元素的化合價跟原反應物中價態沒有差別,所以氯化氫不可能生成。
最后又有兩個同學闡述自己的觀點,他們相互補充,形成的共識是:電解時,溶液中氫離子向陰極運動,氯離子向陽極運動,如果兩種離子都參與反應的話,它們不可能在同一電極上生成,所以不可能產生HCl。
師:可以用什么方法證明它們存在與否?其中至少采用幾種檢驗方法?
學生通過研究,認為至少需采用兩種不同的方法檢驗它們。
學生實驗,發現陽極上產生的氣體能使濕潤的KI――淀粉試紙變藍,陰極產生的氣體能發生爆鳴現象,從而得出電解產生的氣體是氯氣和氫氣的結論。
師:假如溶液中Cl-全部轉化為Cl2逸出,此時溶液中大量存在的溶質微粒是什么?
生:Na+。
師:(1)溶液中溶質微粒是否只有Na+?
(2)跟Na+共存的陰離子可能是什么?
(3)怎樣證明電解后的溶液中存在NaOH?
在上述問題的探究過程中,學生認為溶液中溶質微粒不可能只有Na+,因為如果這樣,溶液就會帶電,所以溶液中一定有陰離子中和Na+的電性。根據原溶液的元素組成,認為這種陰離子只可能是OH-,而Na+、OH-的組合即NaOH,此時很自然地想到檢驗有NaOH生成的方法可用酚酞試液。
學生實驗:向電解后的溶液滴加無色酚酞溶液,結果發現溶液顯紅色。
師:電解液能使酚酞變紅,能否證明電解產物中一定有NaOH?
有的認為不能證明,因為是電解液使酚酞變紅只能說明其顯堿性,而不能證明這種堿一定是NaOH。也有的認為可以證明,因為電解飽和食鹽水時,溶液中的金屬陽離子只有Na+,如果有堿生成,它只能是NaOH。
[節外生枝2]又經學生的討論,絕大多數同學同意上述第二種觀點。此時有一個同學提出了與眾不同的觀點,他認為:電解液使酚酞變紅,只能說明它顯堿性,其中含NaOH,而不能說明這種堿是由電解產生的,因為有可能食鹽水在電解前本身就有可能已經顯堿性了。這個同學的觀點,使大家有了一種從多種角度分析問題的思維方式。
師:采用什么樣的實驗可證明電解液的堿性是電解產生的還是溶液本來就具有的?經過研究,發現實驗很簡單,只要向原飽和食鹽水中滴加酚酞即可。
學生實驗,向電解前的飽和食鹽水滴加酚酞試液,溶液不變紅色,證明NaOH是電解生成的。
至此電解飽和食鹽水的產物全部搞清楚了,它們是:氫氣、氯氣、氫氧化鈉。由于教學過程中所出現的“節外生枝”的非預設性問題具有可探究性和發散性,使學生在提出假設、對假設證實或證偽、獲得正確結論的過程中,邏輯思維能力、創新精神、科學方法、科學態度、實踐能力等方面有所發展。
從本課時的教學過程來看,老師的教學機智、隨機調控、即時發揮,創造條件促使學生向提高科學素養的方向轉化,使課堂教學的有效性在不斷變化的過程中逐步形成。
【研究的反思與展望】
1.“教育的技巧并不在于能預見到課堂的所有細節,而是在于根據當時的具體情況,巧妙的在學生不知不覺中做出相應的變動”(蘇霍姆林斯基語)。這就需要教師關注課堂的“節外生枝”事件,甚至是挖掘課堂中學生的非預設性的動態生成。因此,課堂靈變性越來越大。教師應不斷加厚自身的底蘊,不斷的錘煉、提高課堂駕馭和應變能力。
2.非預設生成不是否定教學的預設。非預設性的動態生成是師生互動的結果。預設是非預設生成的基石,同時預設又是一把雙刃劍,既能促進非預設生成也能遏制非預設生成。如何處理這個關系有待進一步研究。
3.非預設性的動態生成的學習過程中,經常給課堂帶來一些尷尬事:學生的探究偏離了探究主題,有的甚至與課堂教學無關。其實,在學生沒有破壞性的行為前提下,教師可以選擇寬容,接受學生的不成熟表現,放棄對學生的否定。在維護學生的人格與尊嚴的前提,提醒學生改善他們自己的某些行為。
電解飽和食鹽水范文6
電解是在工業上應用較為廣泛的電化學方法,如氯堿工業、鋁的冶煉等。對電解原理及應用的考查,在不同年份、不同省份高考試卷上均有體現;這早已引起師生的關注,但仍有相當多的考生對電解心存畏懼。其實,對電解類考題的處理,只要抓準色變,善于分析、遷移,順利突破也不是難事。
1 歸納色變
蘇教版教材在《化學必修1》、《化學必修2》、《化學反應原理》、《實驗化學》中多次觸及飽和食鹽水的電解,用石墨棒作陽極、鐵作陰極的電解裝置(見圖1、圖2)。我們先從原理角度對與顏色變化(簡稱“色變”)有關的現象作出解釋。
色變1:對圖1而言,電解一段時間后,關閉電源,打開U形管兩端的橡皮塞,分別向溶液中滴加1~2滴酚酞溶液,出現現象:在陰極(與外接直流電源的負極相連的電極,即鐵棒)區溶液顯紅色。解釋:在陰極上,由水電離出的H+得到電子被還原,放出氫氣。電極反應式為:2H++2e-=H2或2H2O+2e-=2OH-+H2,在陰極區里Na+與OH-組成NaOH,溶液呈堿性,酚酞試液在堿性環境中顯紅色。
色變2:對圖2而言,電解一段時間后,出現現象:碘化鉀淀粉溶液顯藍色。解釋:碳棒與外接直流電源的正極相連,在電解裝置中作陽極。在陽極上,Cl-失去電子被氧化,放出氯氣,電極反應式為:2Cl--2e-=Cl2;產生的氯氣通入碘化鉀淀粉溶液中,Cl2+2I-=I2+2Cl-,淀粉遇碘變藍色。
色變是電解類考題最常見的信息,是實施整體突破的切入口。色變還可根據考題內容的變化有其他的情形,如用石墨電極電解飽和KI溶液時,陽極區溶液由無色逐漸向棕黃色變化;若向電解后的溶液中滴加少量CCl4溶液,經振蕩靜置,可觀察到溶液分層,下層呈紫紅色的現象;若用銅作陽極,則在陽極附近因銅放電有Cu2+產生,溶液呈藍色等。
2 突破示例
例1:[2007上海,16]某學生設計了一個“黑筆寫紅字”的趣味實驗,如圖3。濾紙先用氯化鈉、無色酚酞的混合液浸濕,然后平鋪在一塊鉑片上,接通電源后,用鉛筆在濾紙上寫字,會出現紅色字跡。據此,下列敘述正確的是()
A.鉛筆端作陽極,發生還原反應
B.鉑片端作陽極,發生氧化反應
C.鉛筆端有少量的氯氣產生
D.a點是負極,b點是正極
解析:鉑、碳都是惰性電極。濾紙已用無色酚酞的混合液浸濕,“黑筆寫紅字”說明在筆端發生了反應2H2O+2e-=2OH-+H2,使溶液顯堿性。根據色變1原理可知:鉛筆處發生還原反應,作陰極、而非陽極,A錯;有氫氣產生、而非氯氣,C錯;a點與鉛筆相連,a是電源的負極,D錯;鉑片與電源正極b點相連,作陽極,發生氧化反應,B正確。
例2:[2004全國理綜II,28]在玻璃圓筒中盛有兩種無色的互不相溶的中性液體。上層液體中插入兩根石墨電極,圓筒內還放有一根下端彎成環狀的玻璃攪棒,可以上下攪動液體,裝置如圖4。接通電源,陽極周圍的液體呈現棕色,且顏色由淺變深,陰極上有氣泡生成。停止停電,取出電極,用攪棒上下劇烈攪動。靜置后液體又分成上下兩層,下層液體呈紫紅色,上層液體幾乎無色。根據上述實驗回答(設置的問題有刪減):
(1)陰極上的電極反應式為________。
(2)陽極上的電極反應式為________。
(3)攪拌后兩層液體顏色發生變化的原因是________。
解析:使用惰性電極電解溶液時,陰極發生還原反應,溶液中能得電子變成氣體的只有H+,所以陰極上的電極反應式為:2H++2e-=H2;陽極上離子按I-、Br-、Cl-、OH-的順序失電子,抓住題目色變信息:“無色棕色(由淺變深)紫紅色”,可知是I-失去電子生成I2,電極反應式為:2I--2e-=I2。兩種無色的互不相溶的中性液體,一為水,另一為密度比水大的有機溶劑(如CCl4或CHCl3),產生的I2被有機溶劑萃取,絕大部分I2由水轉移到有機溶劑中,導致攪拌后液體的顏色發生了由水層呈深棕色到有機層呈紫紅色的變化。
3 鞏固訓練
技能的養成,不是“聽、看、賞析”就能解決的;是在處理一定數量習題的運用中,不斷地消化、融合、提升而獲得的。請大家實際分析下列試題:
練1:[據2005北京理綜,27(3)改編]裝置如圖5所示,兩玻璃管中盛滿滴有酚酞的NaCl飽和溶液,C(I)、C(II)為多孔石墨電極。接通S1后,C(I)附近溶液變紅,兩玻璃管中有氣體生成。一段時間后(兩玻璃管中液面未脫離電極),斷開S1,接通S2,電流表的指針發生偏轉。此時:C(II)的電極名稱是____,C(I)的電極反應式是___。
點撥:接通S1、斷開S2時為電解裝置,在直流電源正負電極未明確的情況下,抓C(I)附近溶液變紅信息,結合電解飽和食鹽水規律,知C(I)附近溶液溶液呈堿性,液面上方收集到的氣體是H2。接通S2、斷開S1時為氫氯堿性燃料電池裝置,還原性氣體H2在C(I)區,所以C(II)的電極名稱為正極,要注意C(I)的電極反應式書寫為 H2-2e-=2H+是不妥當的,不要忽略在C(I)附近溶液呈堿性,正確的書寫應為H2+2OH-+2e-=2H2O。
練2:[2007重慶,11]按圖6所示進行實驗。下列敘述正確的是( )
A.Y為陰極,發生還原反應
B.X為正極,發生氧化反應
C.Y與濾紙接觸處有氧氣生成
D.X與濾紙接觸處變紅
點撥:裝置分為兩部分,易判斷左半部分為原電池;Zn作負極,失電子。右半部分為電解池,電極Y(Cu)接受流入的電子作陰極,發生還原反應,A正確;X(Cu)發生氧化反應,但是作陽極,B錯誤。X上電極反應為Cu-2e-=Cu2+,X與濾紙接觸處因有Cu2+生成變藍,D錯誤。在Y上是溶液中的陽離子放電,因為H+的放電能力強于Na+,所以電極反應為2H++2e-=H2, C錯誤;由于H+的放電,打破Y極區附近H2O的電離平衡, 使c(OH-)>c(H+),溶液呈堿性,致使出現色變:Y與濾紙接觸處變紅。
練3:CuI是不溶于水的白色固體,它可以由反應2Cu2++4I-=2CuI+I2而得到。現以石墨為陰極,以Cu為陽極電解KI溶液,通電前向電解液中滴加少量酚酞和淀粉溶液。電解開始不久,陰極區溶液呈紅色,而陽極區溶液呈藍色。下列對陽極區溶液呈藍色的解釋正確的是()
A. 2I--2e-=I2 碘遇淀粉變藍
B. Cu-2e-=Cu2+Cu2+顯藍色
C. 2Cu+4I--4e-=2CuI+I2碘遇淀粉變藍
D. 4OH--4e-=2H2O+O2O2將I-氧化為I2,碘遇淀粉變藍
評析:讀題不仔細的同學,會被題中“淀粉、KI”所蒙蔽,想當然認為陽極上I-放電生成I2,碘遇淀粉變藍而誤選A。陽極材料是Cu,為活性電極,本身要放電產生Cu2+,這也極易誘導部分學生誤選B。只要注意到題中信息,自然就會將Cu-2e-=Cu2+與2Cu2++4I-=2CuI+I2合并,而選出正確答案C。至于錯選D項的同學,不能不說有豐富的想象力,但欠缺獲得成功的“非智力因素”――審題能力,怎么就沒意識到陽極是活性金屬呢?客觀地講,沒能正確判定I-與OH-放電順序,也表明基礎知識存有缺陷。所有這些都警醒我們:在處理電解類習題時,面對“色變”信息,只有抓得準、用得好,才能獲得成功!