高中化学第一册第二章开发海水中的卤素资源2.2.2中国现代化之母

高中化学第一册第二章开发海水中的卤素资源

2.2.2中国现代化之母

（第二课时）

一、教学目的

1、知识目标：

了解电解饱和食盐水的原理。

掌握电解饱和食盐水的化学方程式。

2、情感目标：

增强学生对氯碱工业重要性的认识。

培养学生探究学习的方法。

3、技能目标：

培养学生的实验观察能力。

培养学生分析、思考、比较、推理的能力。

二、重点、难点重点：电解饱和食盐水的原理。

难点：电极上析出何种物质的原因。

三、教学过程

二、中国现代化工之母氯碱工业思考：什么叫氯碱工业？

氯碱工业是指工业上生产氯气和烧碱。其方法是电解饱和食盐水。

探究：电解饱和食盐水的原理。

1电解原理的探究。

分析下图中电解饱和食盐水的原理。

推测：

阴极带负电荷，溶液中的阳离子（ H+、 Na+）向该电极移动，若 Na+在该电极得到电子生成 Na，而 Na 是活泼金属，必然与 H2O 反应生成 NaOH和 H2，其本质是 Na+没有反应，而 H+得到电子生成 H2。

阳极带有正电荷，溶液中的阴离子（ Cl 、 OH ）向该电极移动，如果 Cl 失去电子则生 Fe C 饱和食盐水（滴有酚酞）阴极阳极成 Cl2，如果 OH 失去电子则生成 O2，我们可以选择恰当的试剂加以检验。

实验：

按上图装置进行电解，我们会看到如下现象：

在阴极附近溶液变红；阴极和阳极分别产生气体。这与我们的推测相吻合。

我们已经知道，溶液遇酚酞变红表明有碱性物质生成，根据溶液中存在的元素分析，生成的碱性物质应该是氢氧化钠。阴极和阳极分别产生气体，它们可能是氢气、氧气或氯气。

那么，如何知道阴、阳两极产生的是何种气体呢？

（1）理论推测。

溶液中存在的阴离子是氯离子和氢氧根离子，由异性相吸原理可知，它们在直流电的作用下移向阳极，因此阳极产生的气体可能是氯气或氧气。

溶液中存在的阳离子是钠离子和氢离子，由异性相吸原理可知，它们在直流电的作用下移向阴极，由于钠是金属，不可能存在于气体中，因此阴极产生的气体应该是氢气。

如果阴极产生的气体是氢气的结论是正确的，那么，在阴极附近氢离子大量减少，必然导致该极附近氢氧根离子大量增加，使该电极附近的溶液呈碱性。这一推断与上述阴极附近溶液遇酚酞变红的事实完全吻合。

（2）实验检验。

理论推断有其优越性的一面，能加深我们对问题的理解。但理论与实验事实之间有时可能不一致。而且，有时理论上还没有唯一结论，如上述推断中，阳极产生的是什么气体还没有定论。因此，在理论的指导下，进行有目的的实验，是我们为了正确认识事物的必然选择。

检验氢气的方法通常用爆鸣法。用小试管收集阴极产生的气体，移近火焰，如产生尖锐的爆鸣声，表明阴极产生的气体确实是氢气。

检验氯气通常用湿润的碘化钾淀粉试纸。用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极产生的气体，如该试纸变蓝色，表明阳极生成的气体有氯气的成份。

检验氧气通常用带火星的小木条。用小试管收集阳极产生的气体，用带火星的小木条插入到该试管内，如火星复燃，则阳极生成的气体中含有较多的氧气。

综合上述检验阳极气体的实验结果，我们可以推测产生的气体是何种气体。

本实验中，经检验，阴极产生的气体是氢气，阳极产生的气体是氯气。

实验事实告诉我们，电解饱和食盐水时，阴极产生的气体是氢气，阳极产生的气体是氯气，生成的氢氧化钠主要集中在阴极附近。

电解食盐的化学方程式如下：2NaCl2H2O2NaOH H2 Cl2 阴极阳极工业上，电解饱和食盐水时，电解槽内设有隔膜，以避免阴、阳两极的产物发生反应。

思考题：

直流电仔细观察电解饱和食盐水的实验，发现阴极上逸出气泡的速率要比阳极上逸出气泡的速率快，为什么？

解析：通过仔细观察，发现阴极上逸出气泡要快一些。这是因为阴极上产生的气体是氢气，阳极上产生的气体是氯气，由于氢气与氯气在水中溶解度是不同的（氯气能溶于水，在通常情况下，1 体积水能溶解约2 体积氯气，而氢气难溶于水），且氯气还能与水、氢氧化钠等反应，故阳极上逸出气泡的速率要慢一些。

按上图电解一段时间后，在阴极附近会出现浑浊，为什么？

解析：我们通常所用的饱和食盐水是用精制的海盐制成。由于精制的海盐中仍含有少量的 Ca2 、 Mg2 等杂质离子，电解饱和食盐水一段时间后，随着溶液中阴极附近氢氧根离子浓度的增大，氢氧根离子易与这些离子结合成氢氧化物沉淀，所以在阴极附近会出现浑浊。