选择性必修1 化学反应原理 · 鲁科版
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6 电能转化为化学能_第2课时

免费读1260字2024-07-22

  老师:同学们大家好,我是来自北京市第十中学的马新华老师。今天我们将一起学习高二化学鲁科版第一章第三节电能转化为化学能第二课时的内容。我们先简单回顾一下上节课的内容。电解池是在直流电作用下迫使反应物发生氧化还原反应的装置,电解池中发生的是非自发的氧化还原反应。氧化反应与还原反应在电解池的两极分开进行,具有氧化性的阴极反应物在阴极发生还原反应,具有还原性的阳极反应物在阳极发生氧化反应。因为电解池的能量起点为外接电源提供的电能,所以电解池的构成要素除了电极材料、电极反应物、离子导体、电子导体以外,还必须有直流电源,通电时电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极,经过阴离子和阳离子的定向运动,再从电解池的阳极流出,并沿导线流回电源的正极。

  老师:上节课我们一起分析了利用电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气的过程。这节课我们将继续学习电解的其他应用。铜是重要的金属材料,它的主要用途之一是制作导线,这就要求铜具有很高的纯度。工业上主要从黄铜矿中提炼铜。冶炼铜矿石所获得的铜通常含有新铁、镍、银、金和箔等微量杂志,俗称粗铜。这些杂质的存在使粗铜的导电性不够理想。工业上常通过电解法除去粗铜中的这些杂质,志得精铜。

  老师:那如何利用电解的方法提纯铜?从示意图可以看到,在电解精炼铜的过程中所用到的实验用品包括粗铜、晶铜和硫酸化的硫酸铜溶液。我们利用所掌握的电解原理来分析铜的电解精炼过程。图中作为阴极和阳极材料的两个金属板,哪个会是精铜?哪个会是粗铜?粗铜作为阳极反应物和阳极材料,精铜作为阴极反应物和阴极材料,离子和电子又是如何运动的?电子从电源的负极流出到精统,再从粗桶流回电源的正极,电解至溶液中的多种。阳离子向阴极移动,阴离子硫酸根离子向阳极移动。

  老师:我们知道阳极反应物在阳极失去电子发生氧化反应,那粗铜在阳极如何反应?查阅资料可以知道粗铜中含有锌、铁、镍、银、金和箔等微量杂质。粗瞳在阳极究竟发生了怎样的电极反应?我们可以参考物质在电极表面的放电顺序来分析此问题。对于阳极,当阳极材料为金属、铂、金等惰性金属除外时,通常金属阳机材料优先失去电子,所以粗铜中的金属锌、铁、镍、铜湿电子能力优于溶液中的硫酸根离子,又优于粗铜中的铂、金、银等惰性金属。因此,在电解过程中,阳极发生的主要反应是粗铜作为电极反应物,氧化为铜离子而进入溶液。粗铜中的锌、铁和镍等比铜活泼的金属也会失去电子,发生氧化反应,变成金属阳离子进入溶液。而银、金、箔等不如铜活泼的金属在电解过程中不发生氧化反应,最终沉积在电解池的底部,与其他不溶性杂质混在一起,形成羊吉尼。

  老师:我们继续分析阴极的反应,阴极反应物在阴极得到电子发生还原反应。溶液中的铜离子、锌离子、二价铁离子等阳离子都可以得到电子被还原。那哪一种离子优先在阴极上放电?我们可以依据离子方电顺序来进行判断。阴极上金属阳离子得电子能力越强,月先放电

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