电解池《电解原理的应用》教案

2024-11-01 版权声明 我要投稿

电解池《电解原理的应用》教案(精选8篇)

电解池《电解原理的应用》教案 篇1

教案是老师为学生上课所准备的一份教材,以下是“电解池《电解原理的应用》教案”,希望给大家带来帮助!

【教学目标】

1.知识与技能

了解电解池的工作原理,知道电解在氯碱工业、电镀、电冶金等方面的应用。

2.过程与方法

通过原电池、电解原理的.探究和应用,掌握逻辑推理的方法,学会归纳化学反应原理的过程和运用相关原理解决问题的演绎过程。

3.情感、态度、价值观

通过氯碱工业、电镀、电冶金与生产、生活实际相联系的内容,增强学生学习兴趣。

【教学重点】电镀

【教学难点】电镀

【教学方法】实验演示、启发引导

教学过程:

【引入】上节课我们学习了电解的原理,电解是通过电流引起化学反应的过程,即将电能转变成了化学能。电解的原理在工业上有哪些应用呢?这节课就向同学们介绍三个电解原理在工业上应用的事例。

【板书】一、氯碱工业

【教师】电解饱和食盐水的原理跟电解CuCl2水溶液相同,食盐水中的NaOH和H2O发生电离。

【演示】电解饱和食盐水。

【学生回答,教师板演】

通电前:NaCl=Na+ + Cl- H2O=H+ + OH-

通电后:阴极(石墨):Na+、H+移向阴极,H+优先放电:

2H+ + 2e-=H2↑(还原反应)

阳极(石墨):Cl-、OH-移向阳极,Cl- 优先放电:

2Cl- -e-=Cl2↑(氧化反应)

【小结】在阴极:由于:

2H+ + 2e-=H2↑,H+不断被消耗,促进

H2O=H+ + OH-向右移动,破坏了水的电离平衡,c(OH-)的浓度相对地增大了,因此,在阴极附近形成了氢氧化钠溶液。

【教师】总的电解化学方程式怎么写?

【板演】

【教师】工业生产时,这个反应在电解槽中进行。

电解池《电解原理的应用》教案 篇2

电解池是一种将电能转变成化学能的装置, 它由电源、电解质溶液、两个电极构成闭合回路.电解原理在生产生活中有很多应用.

一、电解的有关知识

1.电极的判断

(1) 看电源的正负极:与电源负极相连的极为阴极, 与电源正极相连的极为阳极.

(2) 看电子的流向:电源负极→阴极→电解质溶液→阳极→电源正极 (电流方向相反) .

(3) 看两极发生的反应类型:阳极失电子发生氧化反应, 阴极得电子发生还原反应.

2.电解时电极产物的判断

(1) 阳极产物

①活性材料作电极 (金属活动性顺序表Ag以前) 时, 金属材料本身在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液, 阴离子不容易在电极上放电.

②用惰性电极 (Pt、Au、石墨、钛等) 时, 要看溶液中阴离子的失电子的能力.阴离子的放电顺序是:OH-<Cl-<Br-<I-<S2-, 一般情况下, SO42-、NO-3等含氧酸根不放电.

(2) 阴极产物

无论是惰性电极还是活性电极都不参与电极反应, 发生反应的是溶液中的阳离子.阳离子的放电顺序是:Ag+>Cu2+>H+>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> (H+) (水) , 一般情况下, Al3+、Mg2+、Na+、Ca2+、K+在溶液中不会放电.

3.用惰性电极电解电解质溶液的规律

二、电解原理的应用

1.制取消毒液

例1 (2002年上海市) 某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器, 用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液, 通电时, 为使Cl2被完全吸收, 制得有较强杀菌能力的消毒液, 设计了如图1的装置, 则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是 ( )

(A) a为正极, b为负极;NaClO和NaCl

(B) a为负极, b为正极;NaClO和NaCl

(C) a为阳极, b为阴极;HClO和NaCl

(D) a为阴极, b为阳极;HClO和NaCl

解析:电解饱和NaCl溶液的电极反应式分别为:阴极:2H++2e-H2↑

阳极:2Cl--2e-Cl2↑

总反应式:2ΝaCl+2Η2Ο=Η2+Cl2↑+2NaOH

H2和NaOH都在阴极生成, 而由题意知, 家用消毒液的主要成分是NaClO和NaCl, 它是由NaOH与Cl2反应后得到的.要想使Cl2被完全吸收, 必须保证Cl2不能从上端的管口逸出, 因而Cl2应该在如图装置的下端产生, 即下端为阳极, 故b为正极, a为负极.所以答案为 (B) .

2.电镀

例2 (2002年试测) 右图A为直流电源, B为渗透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的滤纸, C为电镀槽, 接通电路后, 发现B 上的 c 点显红色, 请填空:

(1) 电源A的a为____极.

(2) 滤纸B上发生的总反应方程式为:.

(3) 欲在电镀槽中实现铁上镀锌, 接通K点, 使cd两点短路, 则电极e上发生的反应为:, 电极f上发生的反应为:, 槽中盛放的镀液可以是 或 (只要求填两种电解质溶液) .

解析:由Bc点变红知, 滤纸B上饱和食盐水发生了电解, 在c点处生成了碱, 可确定c为阴极, 从而确定b为负极, a为正极.电镀是一种特殊情况下的电解, 它要求阳极为镀层金属, 阴极为镀件, 电解质溶液必须含有镀层金属的离子.由于a为正极, 因此e为阳极, 锌失电子;f为阴极, 溶液中的Zn2+得电子, 镀液只要是可溶性锌盐即可.

答案: (1) 正 (2) 2ΝaCl+2Η2Ο=Η2+Cl2↑+2NaOH (3) Zn-2e Zn2+, Zn2++2eZn, ZnSO4溶液或ZnCl2溶液

3.电解精炼

例3 (2005年天津) 金属镍有广泛的用途.粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质, 可用电解法制备高纯度的镍, 下列叙述正确的是 (已知:氧化性Fe2+<Ni2+<Cu2+) ( )

(A) 阳极发生还原反应, 其电极反应式:Ni2++2e-Ni

(B) 电解过程中, 阳极质量的减少与阴极质量的增加相等

(C) 电解后, 溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+

(D) 电解后, 电解槽底部的阳极泥中只有Cu和Pt

解析:依据电解反应规律, 镍精炼时粗镍做阳极, 此极发生氧化反应, 按金属还原性强弱依次失电子:Zn-2e-Zn2+、Fe-2e-Fe2+、Ni-2e-Ni2+, Cu、Pt还原性小于镍, 不会发生反应, 它们以阳极泥的形式沉在电解槽的底部, 所以 (A) 错误, (D) 正确.纯镍做阴极, 电解质溶液必须含有Ni2+, 由于Ni2+的氧化性强于Zn2+、Fe2+, 所以阴极反应只有Ni2++2e-Ni, 因此 (B) 、 (C) 错误.

四、冶炼和提纯金属

例4 (2006年北京理综) 铝和氢氧化钾都是重要的工业产品.请回答:

(1) 工业冶炼铝的化学方程式是 .

(2) 铝与氢氧化钾反应的离子方程式是 .

(3) 工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质, 可用离子交换膜法电解提纯.电解槽内装有阳离子交换膜 (只允许阳离子通过) , 其工作原理如图所示.

①该电解槽的阳极反应式是____ .

②通电开始后, 阴极附近溶液pH会增大, 请简述原因____ .

③除去杂质后氢氧化钾溶液从液体出口 (填写“A”或“B”) 导出.

解析: (1) 工业上通过电解氧化铝来制取铝:2Al2Ο3=4Al+3Ο2, 不用氯化铝是因为氯化铝是共价化合物, 在熔融时不导电.第 (2) 题比较简单:2Al + 2OH-+2H2O 2AlO-2+ 3H2↑. (3) 阴离子OH-在阳极放电:4OH--4e-2H2O+O2↑;水电离出的阳离子H+在阴极放电:4H++4e-2H2↑, 因此c (H+) 减小, 将促进水的电离, 所以OH-浓度增大, pH增大.由于在阴极生成OH-, 阳离子交换膜只允许阳离子通过, K+将受吸引从阳极室进入阴极室, 因此除杂后KOH溶液从出口B导出.

5.氯碱工业

例5 (1998年上海市) 氯碱厂电解饱和食盐水制取NaOH的工艺流程示意图如下:

依据图4, 完成下列填空:

(1) 在电解过程中, 与电源正极相连的电极上所发生反应的化学方程式为____ , 与电源负极相连的电极附近, 溶液pH值____ (选填:不变、升高或下降) .

(2) 工业食盐含Ca2+、Mg2+等杂质.精制过程发生反应的离子方程式为 ____, ____ .

(3) 如果粗盐中SO42-含量较高, 必须添加钡式剂除去SO42-, 该钡试剂可以是____ (选填A、B、C) .

(A) Ba (OH) 2 (B) Ba (NO3) 2 (C) BaCl2

(4) 为有效除去Ca2+、Mg2+、SO42-, 加入试剂的合理顺序为____ (选填A, B, C) .

(A) 先加NaOH, 后加Na2CO3, 再加钡试剂

(B) 先加NaOH, 后加钡试剂, 再加Na2CO3

(C) 先加钡试剂, 后加NaOH, 再加Na2CO3

(5) 脱盐工序中利用NaOH和NaCl在溶解度上的差异, 通过____、冷却、____ (填写操作名称) 除去NaCl.

(6) 在隔膜法电解食盐水时, 电解槽分隔为阳极区和阴极区, 防止Cl2与NaOH反应;采用无隔膜电解冷的食盐水时, Cl2与NaOH充分接触, 产物仅是NaClO和H2, 相应的化学方程式为 .

解析:除杂时, 不能引入新的杂质, 因此Ca2+、Mg2+分别用Na2CO3、NaOH来沉淀;SO42-不能用Ba (NO3) 2来除.一般加入的物质都会过量, 因此先加的过量物质还必须要除去, 即过量的Ba2+要用CO32-来除, 过量的CO32-和OH-要用HCl来除, 所以只要Na2CO3在钡试剂后加即可.

答案: (1) 2Cl--2e-Cl2↑ 升高

(2) Ca2++CO32-CaCO3↓ Mg2++2OH-Mg (OH) 2↓

(3) (A) 、 (C) (4) (B) 、 (C)

(5) 蒸发、过滤

(6) 2ΝaCl+2Η2Ο=2Η2+Cl2↑+2NaOH Cl2+2NaOHNaCl+NaClO+H2O

6.处理废水

例6 工业上处理含Cr2O72-的酸性工业废水用以下方法:①往工业废水中加入适量的NaCl, 搅拌均匀;②用Fe为电极进行电解, 经过一段时间有Cr (OH) 3和Fe (OH) 3沉淀产生;③过滤回收沉淀, 废水达到排放标准.试回答:

(1) 电解时的电极反应式:阳极____, 阴极____.

(2) 写出Cr2O72-转变成Cr3+的离子反应方程式:____.

(3) 电解过程中Cr (OH) 3和Fe (OH) 3沉淀是怎样产生的?____.

(4) 能否将Fe电极改成石墨电极?为什么?____.

解析:此题是电极反应、氧化还原反应、水解反应等方面知识的综合题.根据电解原理可判断:阳极为非惰性材料Fe, 发生氧化反应:Fe-2e-Fe2+.废水呈酸性, c (H+) 较大, 阴极发生还原反应:2H++2e-H2↑.在酸性溶液中, 阳极不断溶解下来的Fe2+将Cr2O72-还原成Cr3+, Fe2+被氧化成Fe3+:Cr2O72-+6Fe2++14H+2Cr3++6Fe3++7H2O.随着电解的不断进行, c (H+) 逐渐减小, Cr3+和Fe3+在溶液中的水解程度逐渐增大, 最终从溶液中析出Cr (OH) 3和Fe (OH) 3沉淀.废水中先加入适量的NaCl是为了增强溶液的导电性.若将Fe电极改成石墨电极, 因石墨是惰性电极, 则溶液中的Cl-在阳极放电:2Cl--2e-Cl2↑, 溶液中无Fe2+, 也就无法将废水中的Cr2O72-还原而除去.

7.测定阿伏加德罗常数

例7 (1999年上海) 某学生试图用电解法根据电极上析出的物质的质量来验证阿佛加德罗常数值, 其实验方案的要点为:①用直流电电解氯化铜溶液, 所用仪器如图5;②在电流强度为I安培, 通电时间为t秒钟后, 精确测得某电极上析出的铜的质量为m克.试回答:

(1) 连接这些仪器的正确顺序为 (用图中标注仪器接线柱的英文字母表示.下同) .E接 __ , C接__ , __ 接F.实验线路中的电流方向为 __ →__ → __ → C→ __ → __ .

(2) 写出B电极上发生反应的离子方程式 __ ;G试管中淀粉KI溶液变化的现象为 __ ;相应的离子方程式是 __.

(3) 为精确测定电极上析出铜的质量, 所必需的实验步骤的先后顺序应是 __ . (选填下列操作步骤的编号)

①称量电解前电极质量 ②刮下电解后电极上的铜并清洗 ③用蒸馏水清洗电解后电极 ④低温烘干电极后称量 ⑤低温烘干刮下的铜后称量 ⑥再次低温烘干后称量至恒重

(4) 已知电子的电量为1.6×10-19库仑.试列出阿伏加德罗常数的计算表达式:

NA=____ .

解析:此题是将电解反应与实验相结合的综合题.根据电解原理和物理上的电学知识, 可以很简单地连接出线路图.电流方向与电子流出的方向相反, 即为:电源正极→阳极→电解质溶液→阴极→电源负极.B极为阳极, 发生氧化反应:2Cl--2e-Cl2↑, Cl2通入淀粉KI溶液中, 发生反应:Cl2+2I-2Cl-+I2, I2可使淀粉变蓝色.测定电极上析出的铜的质量时, 不需也不能将铜刮下, 只要称出反应前后两次的质量得到质量差即为铜的质量, 但要注意洗去铜上吸附的溶液并要确保铜上的水分全部干燥除去, 故②、⑤为错误操作.因为析出铜的物质的量为m64mol, 转移电子的物质的量=m64×2 mol, 则有:

n (e-) =m2×2=ΙtΝA×1.6×10-19.

答案: (1) E接D、C接A、B接F F→B→A→C→D→E

(2) 2Cl--2e-Cl2↑ 变蓝色 Cl2+2I-2Cl-+Ι2 (3) (4) ΝA=64m×Ιt2×1.6×10-19

8.电解计算

例8 (1999年全国) 用惰性电极电解

M (NO3) x的水溶液, 当阴极上增重a g时, 在阳极上同时产生b L氧气 (标准状况) :从而可知M的原子量为 ( )

(A) 22.4axb (B) 11.2axb (C) 5.6axb (D) 2.5axb

解析:用惰性电极电解硝酸盐溶液时, 两极发生的反应分别是:

阳极 4OH--4e-2H2O+O2↑

阴极 Mx++xe-M

根据守恒原理, 两极得失电子数相等, 所以得到:axx=b22.4×4, 解得x=5.6axb, 故正确选项为 (C) .

练习:

1.pH=a的某电解质溶液中, 插入两支惰性电极通直流电一段时间后, 溶液的pH<a, 则该电解质可能是 ( )

(A) NaOH (B) H2SO4

(C) AgNO3 (D) K2SO4

2.按图6装置进行实验:A极是铜锌合金, B极为纯铜, 电解质中含有足量的铜离子.通电一段时间后, 若A极恰好全部溶解, 此时B极质量增加7.68 g, 溶液质量增加0.03 g, 则A合金中Cu、Zn原子个数比为 ( )

(A) 4∶1 (B) 3∶1

(C) 2∶1 (D) 任意比

3.在25 ℃时, 将两个铂电极插入一定量的Na2SO4饱和溶液中进行电解, 通电一段时间后, 在阳极逸出a mol气体, 同时有w g Na2SO4·10H2O晶体析出, 若温度不变, 此时, 剩余溶液的溶质质量分数为 ( )

(A) ww+18×100% (B) ww+36a×100% (C) 71w161 (w+18a) ×100% (D) 7w161 (w-36a) ×100%

4.近年来研究表明, 高铁酸盐在能源、环境保护等方面有着十分广泛的用途.我国学者提出在浓KOH溶液中用电化学方法来制备高铁酸盐 (FeO42-) .电解装置如图7所示.总反应式为:Fe+2H2O+2OH-3H2↑+FeO42-, 则下列说法中正确的是 ( )

(A) 阳极发生的电极反应为Fe+8OH--6e-FeO42-+4H2O

(B) 正极发生的电极反应为6H2O+6e-3H2↑+6OH-

(C) 电解一段时间后, 阳极区周围溶液的pH降低

(D) 当收集到的气体为3.36 L (标准状态) 时, 获得的高铁酸钾的物质的量为0.1 mol

5.用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液, 通电一段时间后, 向所得的溶液中加入

0.1 mol Cu (OH) 2后恰好恢复到电解前的浓度和pH.则电解过程中转移的电子数为 ( )

(A) 0.4 mol (B) 0.3 mol

(C) 0.2 mol (D) 0.1 mol

6.以石墨为电极, 电解1 L CuSO4和NaCl的混合溶液, 其中CuSO4和NaCl的物质的量之和为0.2 mol, CuSO4的物质的量占总物质的量的比值为x.

(1) 若x=0.5, 当Cu2+在阴极恰好全部析出时, 产生的气体是什么?物质的量为多少?所得溶液的pH为多少? (忽略溶液体积的变化)

(2) 电解一段时间后, 阴阳两极产生气体的物质的量恰好相等, 均为0.16 mol, 试求x值.

(3) 若Cu2+在阴极全部析出时, 阳极产生的气体是单一气体, 试求x的取值范围.

答案

1. (B) (C) 2. (B) 3. (D) 4. (A) (C)

5. (A) 6. (1) pΗ=1 (2) x=0.6 (3) x13

《电解原理》巧设计 篇3

[关键词]高中化学 电解原理 教学设计

[中图分类号]G633.8 [文献标识码]A [文章编号]1674-6058(2016)08-0099

本节课选自人教版普通高中课程标准实验教科书化学选修4第四章《电化学基础》第三节。电解池是继原电池后电化学基础不可或缺的组成部分,是学生学习“原电池”知识后的自然延伸,它有助于学生系统学习电化学知识,为后续学习电化学知识在生产生活和科研中的应用打好理论基础。

一、新课导入

展示图片:生活中的电镀产品。

知识搜索:电镀(Electroplating)是利用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。这种工艺利用电解作用使金属或其他材料制件的表面附着一层金属膜,可起到防止腐蚀,提高耐磨性、导电性、反光性及增进美观等作用。

提问:如何给物品进行电镀呢?要想电镀就要先了解电解及电解原理。

设计目的:创设情境,引入课题,激发学生的好奇心和求知欲,感受化学与生活的关系。

二、初识电解池

[微型实验]用胶头滴管取少量CuCl2溶液于药板槽中,用铅笔芯做电极,给CuCl2溶液通电,接人9 V直流电后,观察在两个铅笔芯上的现象并记录在学案上。注意产物的检测。

[实验注意事项](1)各小组成员间相互配合,分工合作。(2)注意用电安全,连接电路时不要短路。(3)實验结束后,请尽快断开电路,记录现象。(4)实验后的溶液不要丢弃,电极不要拆卸。

[思考]组织学生从实验现象分析原因。

[动画模拟]通过多媒体的动画设计,模拟电解CuCl2溶液的微观反应原理。

设计目的:通过直观、生动的动画演示,加深学生对电解池工作原理的认识。

三、研究电解池

[提问]CuCl2溶液中除了Cu2+、Cl-之外,还有H+和OH-,为什么后者没有放电呢?

引导学生思考:电解质溶液中离子的放电顺序与离子的什么性质有关?

引导归纳:阳极放电顺序:S2->I->Br->C1>OH->含氧酸根离子。

阴极放电顺序:Ag+>Hg2+>Fe2+>Cu2+>H+(酸)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> Al3+>Mg2+>Na+>Cg2+>K+

[板书设计]

CuCl2=Cu+Cl2

阴极:Cu2++2e-=Cu(与电源负极相连,还原反应)

阳极:2Cl--2e-=Cl2↑(与电源正极相连,氧化反应)

[学以致用]以用碳棒为电极电解饱和食盐水。

可从以下角度思考:(1)通电前电解液中存在哪些离子?这些离子的运动情况怎样?(2)通电后,离子运动发生了什么变化?(3)通电后,在阴、阳两极放电的是什么离子?电极反应式和总反应式怎么书写?(4)电解后,在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么?怎样初步检验两极产物的生成?

[思考]同样是电解CuCl2溶液,如果采用不同的电极材料,电解情况会受到影响吗?

[实验探究]将电解CuCl2溶液实验后的两电极,交换连接,再电解。观察现象并记录在学案上。

设计目的:利用电解原理分析不同溶液的电解产物,并从实验中得出同种溶液不同电极材料所得产物不同。

四、电解原理的应用

[设计实验]铁钥匙镀铜。

实验用品:直流电源、烧杯、导线、电极(石墨棒、铁片、铜片);CuCl2溶液、NaCl溶液、CuSO4溶液。

设计目的:动手设计,实验验证,巩固和提升所学知识。

[教学反思]本节课的教学在“以学生为主体,以老师为主导”的原则下进行,设计时突出学生对探究过程的体验,培养学生合作精神,提高实践能力。从日常生活中的物品出发,创设情境,激发学生的求知欲,通过自己动手,利用所学知识实验,分析原因,找出原理,让学生掌握知识的同时,体会收获的喜悦。通过探究实验提高学生的参与度,使学生亲身感受电能与化学能转化的过程,突破教学重点。同时,教学过程仍存在一些不足之处,如教学秩序和探究时间没把握好,造成课时前松后紧;实验过程中的污染问题也没有得到很好的解决,建议改用更好的实验装置;少数学生因能力差异,没有积极参与活动,需在今后的教学中对其进行耐心引导和鼓励。

JHY电解离子接地极的工作原理 篇4

JHY电解离子接地极中加入可逆性缓填充释剂.这种填充剂具有吸水、放水、可逆的特点。无论天气和周围环境如何变化,都能使周围土壤保持一定的湿度,达到周边水份平衡。这种可逆反应有效保证了接地地阻的稳定。

通过这种方式产生的离子吸收大地的水份后,可以通过潮解作用,将活性电解离子有效释放到周围的土壤中,使接地极成为一个离子发生装置。接地极外部填充增效剂具有良好的膨胀性、吸水性及离子渗透性,在接地极与大地土壤之间,形成一个过度带,通过与内部电解离子相互作用,可增大接地极的等效截面和土壤的接触面积,消除接地极与土壤之间的高接触电阻,改善地中电场分布。另外,填充增效剂具良好的渗透性能,深入到泥土及岩缝中,形成树根网状,从而增大地泄流面积,达到最佳的导电状态。电解离子接地极管内填充高碳离子化合物晶体,外表采用铜、钢二种材料。以确保最佳导电性能及较长使用寿命。导体内部填充材料含有特制的电离子化合物,能充分吸收空气中的水分。通过潮解作用,将活性电离子有效释放到土壤中,与土壤及空气中的水分结合,更加促进导体外部缓释降阻,且保持阻值长期稳定。导体内部的化合物,随时间的延长逐步化合成胶质透明状态。我们利用胶质化合物的导电性能,使整个系统能够长期处于离子交换的状态中,从而构成了理想的电解离子接地极。电解离子接地极在接地极中加入可逆性缓释填充剂。这种填充剂具有吸水、放水、可逆的特点。当它吸水时,可以吸收自身100-500倍的水分,当外部环境干燥缺水时,又可以完全释放拥有的水分,达到周边水分平衡,这种可逆反应,有效保证了壳层内环境的有效湿度,保证了接地电阻的稳定。通过这种方式产生的离子吸收大地水分后,可以通过潮解作用,将活性电解离子 有效释放到周围的土壤中,使接地极成为一个离子发生装置,从而改善周边土质使之达到接地要求。接地极外部填充剂通过与其内部电解离子填充剂的相互作用产生针对壳层土壤的化学处理,降低壳层土壤的电阻率,同时在缓释接地极与大地土壤之间,形成了一个过渡带,增大了接地极的等效截面积和土壤的接触面积,消除了接地体与土壤之间的接触电阻,改善了地中的电场分布,填充剂良好的渗透性能,深入到泥土及岩缝中,形成树根网状,增大了地中的泄流面积。

电解质教案 篇5

在物质的分类中,我们将纯净物分为单质及化合物,化合物又可分为氧化物、酸、碱、盐等。

而化合物还有另外一种分类方法,即根据在水溶液或熔融下能否导电,又可以将化合物分为电解质和非电解质。从本节课开始,我们将学习有关电解质的知识。

据初中所学判断,下列物质中能导电吗?为什么?请大家思考。副板书:“NaCl固体、Cu,NaCl溶液”

铜能导电:金属原子最外层电子数较少,受原子核的引力作用较小,容易失去而成为自由移动的带负电的电子,当金属导线接上电源以后,在电场的作用下,金属内部中带负电的..电子由自由移动改为定向移动,电流形成。铜能导电,是因为其中有自由移动的电子存在。........为什么都含有Na、Cl的NaCl晶体和NaCl溶液一个导电,另一个不导电? NaCl晶体虽含Na、Cl,但不能自由移动而不能导电,当氯化钠固体还没有进入水溶液的时候,水分子在不停的做无规则的运动。加入氯化钠固体之后,水分子包围固体溶质并分布在固体表面。水分子的作用减弱了氯化钠晶体中钠离子和氯离子的静电作用力,使氯化钠电离出钠离子和氯离子,钠离子和氯离子继而在水分子的作用下发生水合,生成了能够自由移动的水合钠离子和水合氯离子。我们把这种产生自由移动离子的过程称为电离。[板书]

一、电解质及其电离

1、电离

[讲]把氯化钠投入水中,我们观察到的是氯化钠溶解的现象,这个现象本质上是氯化钠在水分子的作用下电离出了钠离子和氯离子并结合生成水合离子。这些自由移动的离子在电场的作用下定向移动,就是他们能够导电的本质原因。

[过渡]现在我们不仅知道溶液里面自由移动的离子是怎么产生的,也知道了溶液导电的原因。一个问题的解决是另一个问题的产生。

[追问]那么大家知道什么样的物质在什么条件下可以电离产生自由移动的离子?也就是说那些物质在什么样的情况下可以导电呢?

[讲]氯化钠、氢氧化钠等的水溶液可以导电,说明他们可以电离出自由移动的离子。不仅如此,它们在熔融状态下也能电离而导电。

于是我们依据这个性质把能够在水溶液里 或 熔融状态下能导电的 化合物 统称为电解质。

[板书]

2、、电解质(electrolyte):在水溶液里或熔化状态下能够导电的化合物。

非电解质:在水溶液里和熔融状态下 都不 导电的化合物。

3.酸、碱、盐的电离

电离时,生成的阳离子全部都是H化合物称为酸:

++

-+

-电离时,生成的阴离子全部都是OH化合物称为碱:

电离时,能生成金属阳离子和酸根阴离子的化合物,称为盐。电离可以用电离方程式表示:

酸:HCl=H+Cl

碱:NaOH=Na+OH

盐: NaCl=Na+Cl

+

-+

铝电解工职业技能培训教案 篇6

一、安全生产基础知识

二、铝电解生产基础知识

三、电解槽通电、焙烧、启动

四、预焙阳极电解槽换阳极作业

一、安全生产基础知识

1、安全生产

1.1铝电解职业 环境

室内、室外、高温、高空、高压、噪音、粉尘、有毒有害、强电磁场、电弧光等在强电流、系列电压、强磁场、高温、粉尘、氟化氢、沥青烟等有害气体

1.2常见的安全事故

触电、烫伤、爆炸、砸伤、中毒

1.2.1 电解生产过程中电气安全 ▪电解槽绝缘系统

▪多功能机组

1.2.2主要工艺操作安全

▪严格遵循作业规程规,避免作业过程中的安全危害。1.3事故预防及事故管理

▪“事故”是指在生产进行过程中,突发的与人们的意愿相反的情况,使生产进程停止或受到干扰的事件。事故可能造成人身伤害或财产损失。▪事故的预防

▪事故管理

发生事故 →汇报→控制和保护好现场→协助各级事故调查及责任认定→ 落实整改防范措施

2、职业病预防

铝电解职业环境和过程中存在噪音、粉尘、有毒有害、强电流及磁场、电弧光职业危害。为确保职业安全卫生,要做好职业病的预防。

职业病预防要求:

健康适于从事电解生产 ;

从业前接受职业卫生教育,了解岗位职业卫生常

识 ;

职业卫生教育内容包括:生产环境、职业危害因素、防护用品的正确使用、发生伤害时的急救措施和处理程序 ;

定期接受健康检查;

保持通风设备和气体净化设备,散发沥青烟和氟化氢气体的工艺过程采取密闭集气。6.防尘、防毒设备(或设施)不得拆除或挪作它用。7.从业人员必须按规定穿戴好劳动保护用品。8.作业场所中粉尘、有毒有害物质浓度和噪音严重超标的,宜设置隔离并通风良好的休息场所。9.对存在高温的作业场所,应制定并实施防暑降温措施。

3、铝电解生产中的环保治理

1)气态污染物质。

如氟化氢(HF)气体、二氧化硫(SO2)气体、电解质蒸汽、沥青烟气等,是铝电解生产过程中产生的有害气体。2)固态粉尘污染物质。

如氧化铝(Al2O3)粉尘、冰晶石和氟化铝粉尘等,它们是电解生产过程中产生的。3)固态废弃物。

这是铝电解生产过程中排放的废旧碳阴极和碳渣等。思考题:

1、“事故” 的 定义

2、电解生产环境中存在哪些职业危害?

3、铝电解生产中的污染物主要哪几类?

4、简述国家安全方针

5、电解岗位操作工在安全事故管理中的职责有哪些?

铝电解生产基础知识

(一)、铝的性质与用途

1)铝是一种银白色的金属。铝的原子序数为13,原子量为26.98154,外层电子排列形式为3S23P1化合价通常为三价,但有时也呈一价、二价。

2)铝密度小,导电性好,抗腐蚀性强,足够的机械强度以及很大的塑性、延展性。这些特性使铝的纯金属和铝基合金具有广泛的用途,在工业上被誉为万能金属。随着世界铝产量不断的增长,铝生产成本的不断降低,铝在现代经济社会中运用领域得到更进一步的拓展,一跃成为仅次于钢铁的第二大金属。

(二)铝电解原理及生产工艺流程

1、主要生产设备:电解槽。

2、铝电解原理:

以冰晶石---氧化铝熔体为电解质,炭素材料为两极,强大的直流电由阳极导入,经过电解质与铝液层从阴极导出,在两极间发生电化学反应,使电解质中的铝离子从阴极上得到电子而析出得到铝液,氧离子则在阳极上放电生成一氧化碳、二氧化碳混合气体的过程。

3、生产工艺流程

(三)铝电解生产中的主要原料

1、溶质——氧化铝。

▪氧化铝是铝电解的主要原料。工业铝电解生产对氧化铝的要求,首先是它的化学纯度,其次是物理性能。

▪在化学纯度方面,要求氧化铝中杂质和水分的含量低。因为氧化铝中那些电位正于铝的元素氧化物,如SiO2、Fe2O3、等,在电解过程中会被铝还原,还原出来的Si和Fe进入铝液中降低铝的品位;而那些电位负于铝的元素的氧化物杂质,如Na2O和CaO会分解冰晶石,还将增加铝液中的氢含量。其它杂质,如P2O5、TiO2、V2O5、Cr2O3等高价杂质元素的循环放电会影响电流效率。

▪铝电解工业生产对氧化铝的物理性能要求:通常要求氧化铝具有较小的吸水性,能够较快地溶解在熔融电解质里,在加料时飞扬损失少,并能够严密地覆盖在炭阳极上,以防止阳极在空气中氧化,同时在凝固的电解质结壳表面上起良好的保温作用。这些物理性能取决于氧化铝晶格的晶型、粒度和几何形状。

2、熔剂——氟化盐

▪铝电解生产用的主要溶剂是冰晶石,氧化铝能够溶解在冰晶石中,在962℃时约能溶解11%的氧化铝。另外还有氟化铝、氟化钙、氟化镁、氟化锂。

▪冰晶石 :冰晶石性质:属于单斜晶系,是一种无色或白色晶体,其密度为2.95g/㎝³,熔点为1008℃。

氧化铝能够溶解在熔融冰晶石里,构成的冰晶石—氧化铝熔体,这种熔体基本能够满足铝电解的需要:

a.纯冰晶石里不含有电位顺序比铝更正电性的金属杂质,因而可以保证产品铝的质量。

b.熔融冰晶石能够较好地溶解氧化铝,而且所构成的冰晶石—氧化铝溶液可以在冰晶石的熔点1008℃以下进行电解。

c.在此电解温度之下,冰晶石—氧化铝溶液的密度比铝液的密度小10%,因此电解出来的铝液能沉积在电解质液下的阴极上,这就能够减少铝的氧化损失,而且更为重要的是可以大大简化电解槽的结构。

d.这种电解质具有相当良好的导电性。此外,冰晶石—氧化铝溶液基本上不吸水,在电解温度下它的蒸汽压不高,这就能保证电解质成分相对稳定。

2、熔剂——氟化盐。▪氟化铝

:氟化铝可用来降低电解质分子比,改善电解质性质,目前在铝工业上得到广泛运用。作为冰晶石—氧化铝溶液的一种添加剂,它既可以弥补电解质中氟化铝的损失,又可以降低电解质的分子比,降低电解质温度。工业氟化铝是一种白色粉末,其粒度比氧化铝稍大,不粘手。它在常压下加热时不熔化,但在高温下升华(不经过液态直接气化),1200℃时蒸汽压达到760mmHg。

(四)铝电解生产主要技术经济指标

1、原铝产量。

电解槽系列铝产量是指电解条件下所生产的原铝量。铝产量与电流强度、电流效率和运行的槽昼夜总数有关。通过提高电流强度、电流效率和增加运行的槽昼夜总数,都能够增加铝产量。

P=0.3356×I×η×24×10-3, 公斤/日

式中:P——单槽实际日产量

I——平均电流强度(A)

η——电流效率(%)

0.3356——铝的电化学当量(g/A.h)

2、电流效率

铝电解的电流效率是指阴极上实际产出的铝量相对依照法拉第定律计算的理论产铝量之间的百分比。电解电流效率是铝电解生产的一项重要技术经济指标,在其它条件不变的情况下与铝产量、物耗、能耗密切相关。

3、直流电耗率

直流电耗率是用于表示电能利用效率的一项重要指标。它是指铝电解产出单位金属铝量所消耗的电能量。理论上电解铝所需的最低电能,称为理论电能消耗量。

4、原铝质量

铝的质量通常按铝中杂质金属的含量来评定,铝中金属杂质有二十多种,其中最主要的是Si、Fe、Cu等,此外铝中还有非金属杂质,如氢、氧化铝、炭化铝等。按GB/T1196—2002可将重熔用铝锭分为Al99.90、Al99.85、Al99.70A、Al99.70、Al99.60、Al99.50、Al99.00等七个质量等级。

原铝中的主要的杂质是硅和铁,同时,还存在其它如:钠、钙、磷、硼、钛、钡、锌、镓等杂质金属。他们绝大部分随氧化铝、冰晶石等原料带入原铝中。进入原铝的非金属杂质主要有:氢、氧化铝、炭化铝等。

由于存在于电解原铝中的杂质,均会给原铝质量和性能造成不同程度的影响,因此,在生产中要积极采取措施,努力提高原铝质量,树立坚定的质量意识。

5、原材料消耗

氧化铝消耗

氟化盐单耗

炭阳极消耗

(五)铝电解槽基本结构

1、电解槽发展

▪在20世纪20年代,挪威开始使用侧棒自焙阳极铝电解槽型,槽容量随之扩大,电流强度达到2.5kA,电流效率约80%,1kg铝电耗20kw·h。这种型式的铝电解槽很快在全世界范围推广使用,槽容量也增大到135kA。

▪由于侧插自焙阳极铝电解槽的电流分布不均匀,阳极操作复杂,不易实现机械化。在20世纪40年代,法国成功研制出上插自焙阳极铝电解槽,这种槽型在阳极结构上增设了集气罩,用以收集阳极气体,提高了烟气中氟的浓度,使烟气易于净化和易于氟的回收,最大电流强度达到了150-160kA。

▪由于世界各国对环境保护要求日趋严格;炭素生产技术日益发展,成功制造出大规格预焙阳极炭块;同时,随着氧化铝产量的日益增长,在20世纪60年代开始开发运用大型预焙阳极电解槽,槽中央部位实现自动下料,电流强度达到了230-500kA,电流效率94%-95%,1kg铝电耗降到13 kw·h以下.2、槽型及其特点

工业铝电解槽槽型有侧插棒自焙阳极铝电解槽、上插棒自焙阳极铝电解槽和预焙阳极铝电解槽三大类,三者各具特点。

(五)铝电解槽基本结构

3、基本结构

4、电解槽使用寿命

▪铝电解槽的阴极内衬在使用一段时期后就会破损,这时需停槽大修。现代预焙阳极电解槽的平均寿命可达4~6年,有的甚至达到10年以上。

▪电解槽破损的主要标志是槽内铝液中铁含量连续不断的增加,表明炭阴极已发生破损,钢质阴极棒已被铝液侵蚀、熔解。

▪为了延长槽寿命,需要从多方面采取措施。在设计时应充分考虑热场和磁场分布的合理性。建造时要采用高质量的砌炉材料和进行精细的施工,操作上要采用合理的焙烧和启动方法,并建立平稳的正常运行工艺制度等。

(六)铝电解主要工艺技术参数

1、电解质成份

我们通常所说的电解质成份是指电解质的分子比情况和Ca含量情况,以及AL2O3的含量等。冰晶石分子式为Na3AlF6,可写成3 Na F。AlF3,其熔点为1008℃,在电解温度为950度时,氧化铝体系的熔液密度为2.1克/厘米3,而同一条件下的铝液密度为2.3克/厘米3,因此出现自然的分层现象。1.1 分子比

分子比是指电解质中的NaF与ALF3的分子个数之比。而我们目前所用的是重量比,又称浴比,是指电解质中NaF与ALF3的重量之比。

分子比≈2倍重量比

电解质温度 = 初品温度+过热度

1.2

CaF2含量

CaF2,氟化钙能降低电解质的熔点,作用是对炉帮的形成有好处,可以形成比较坚固的炉帮,在我们实际生产上一般作矿化剂使用,多数情况下在启动前装炉使用,之后靠氧化铝中的钙含量来维持,要求控制在3—6%。1.3 氧化铝浓度

保持较低的氧化铝浓度对稳定生产和提高电流效率有益。主要是低氧化铝浓度可以长期稳定保持良好的炉底情况;保持电阻曲线对浓度的敏感,提高控制的精确度;在低氧化铝浓度可以获得较高的电流效率;但保持低氧化铝浓度需要缩短加工间隔,以防止阳极效应的发生。

从实际生产上来看,低于1%时就有可能发生阳极效应,在不同的槽运行温度下,发生效应的浓度也存在差异,槽运行温度高,效应时浓度就相对较低,槽运行温度低,效应时浓度就相对较高,如果保持较高的氧化铝浓度,炉底情况在电解温度变化时,发生恶化的可能性增加,不利于长期稳定生产。特别是在氧化铝浓度模糊控制下,存在着过—欠加工过程,氧化铝浓度过低,易发生突发效应和诱发性效应,氧化铝浓度过高,氧化铝的溶解速度减小,在下料口处容易出现沉淀,可见氧化铝应保持在一个合理范围,一般在2—3%为益。

极距

极距是指阳极底掌到阴极铝液镜面之间的垂直距离。

是电解过程中的电化学反应区域,又是维持电解温度的热源中心,极距大小对电解温度和电流效率有着直接的影响。提高极距会减少铝的溶解损失(二次反应),提高电流效率,同时使电压升高。缩短极距可以降低槽电压,并达到节能的目的,但过低的极距则使二次反应加剧,电流效率降低。所以极距的确定以保持稳定的热平衡出发,在不明显影响电流效率的前提下,尽可能保持低的极距,以便节约电能。由于预焙阳极电解槽的阳极较多,很难使每块阳极都保持在同一水平线上,所以一般情况下预焙阳极电解槽的极距比较高,要求在5—6.5CM。当出现有极距较低的碳块时,就会引起电流分布不均,造成局部过热,出现电压摆,降低电流效率。

电解温度

电解温度指的是电解质温度。直接影响电流效率的高低,电解温度越高,电流效率越低,相反则电流效率越高,一般情况下,电解温度每升高10℃,电流效率则降低1%。

电解温度=电解质初晶温度+过热度

▪电解温度过低的影响? ▪电解温度过高的影响? 4

电压

电压分成设定电压、工作电压和平均电压

▪设定电压——人为设定,根据槽况设定单槽理想的控制电压,是计算机对电压实施控制的基准值。这一数值的确定取决于管理者对槽况的了解程度和判断的准确程度;以及对槽况的走势预测情况。

▪工作电压——电解槽在正常生产时所保持的电压。它由极化电压、电解质压降、阴极压降、阳极压降、槽周围母线压降所组成。

▪平均电压——是包含效应分摊电压在内的日平均电压。

平均电压=工作电压+效应分摊电压 5 电解质水平和铝水平

电解质:

铝: 6 阴极压降

阳极效应系数

极上保温料

炉膛内型

(七)相关知识

电解生产中常用工器具、原材料名称与用途: ㈠ 操炉工具及用途:

1.炉前耙:用于换极捞块。

2.勾子:用于槽内勾块和摸炉底。

3.炉前滤:在换极时把电解槽中间炭渣扒至边部。4.铝耙:用于扒极上料。

5.风动毛刷:用于清刷水平大母线与阳极导杆的接触面。6.铁锹:用于撮料。

7.扫把:用于打扫地面卫生。

8.90度测定棒:在换极时用于测量铝液和电解质水平。9.呆扳手:用于复紧卡具。

10.钢丝刷:用于清理阳极铝导杆。11.粉笔:用于画线进行阳极高度标识。12.阳极卡尺:用于设置阳极高度。

13.空气软管:用于出铝,吹扫卫生,冷却槽壳发红部位的温度。14.漏铲:用于打捞炭渣。15.铁碓:用于壳面打洞。

16.大锤:用于出铝时敲打台包盖和破碎大块物料。17.扳手:用于松紧螺栓连接。

18.风镐:用于清理用过的台包和大修槽炉面。19.钢丝绳:用于吊运重物。

20.连接紧固螺杆:用于停开槽固定母线用。21.螺栓和螺母:用于吸出管、短路口等的连接。22.半月耙:用于出铝后的台包清理。

23.铁钎:用于清理台包,处理卡打击头,壳面打洞。24.铁箱:用于装炭渣和舀出来的电解质。25.手推车:用于推物料。

26.大勺:用于电解质和停槽后残铝的舀取。

27.风动扳手:用于停开槽短路口连接螺栓的松卸、紧固。28.溜槽:用于向电解槽灌注电解质和铝水。

㈡ 测量用工器具及用途

1.数字万用表:用于电解槽上各部位压降的测量。

2.便携式红外非接触式测温仪:用于非接触方式介质表面温度的测量,比如:测量槽壳表面温度。

3.数字式测温仪:用于显示电解质温度的测量结果。

4.插杆式热电偶:插入电解质中测量电解质温度或电解槽焙烧温度。5.补偿导线:用于连接测量仪表和测量工具。

6.热电偶保护陶套管:用于保护电解槽焙烧期埋设的测温热电偶。7.耐火纤维圆锥:用于保护电解槽焙烧期埋设的测温热电偶

8.炉膛形状测定棒:用于炉膛形状的测量。9.炉底隆起测定棒:用于炉底隆起的测量。

10.阳极电流分布测定棒:用于阳极电流分布的测量。

11.带线测定棒:用于阴极电流分布、阳极压降和阴极压降等的测量。12.极距测量棒:用于极距的测量。

13.阳极压降测量棒:用于阳极压降的测量。14.刻度尺:用于高度和长度的测量。

15.水平仪:在测量两水平、炉膛形状和炉底隆起时,进行测定水平面的校准。16.毫伏表:用于阳极电流分布的测量。

㈢ 常用原材料的名称与用途:

1.氧化铝:电解生产的主要原料,其分子式为Al2O3。2.冰晶石:电解生产的主要溶剂,其分子式为Na3AlF6。3.氟化铝:调节降低电解质分子比的一种主要添加剂,分子式为AlF3。4.炭酸钠:调节提高电解质分子比的一种主要添加剂,分子式为Na2CO3。5.炭阳极块:电解生产的主要原料,主要成分是碳。6.氟化钙:用于调整电解质成份,分子式为CaF2。7.氟化镁:用于调整电解质成份,分子式为MgF2。三

电解槽通电、焙烧、启动

一、学习目的

通过学习,了解电解槽通电、焙烧、启动作业程序,掌握短路片操作,能进行点动抬阳极,安装和拆卸分流器、软连接,能对卡具进行复紧、手动打壳下料。

二、焦粒焙烧作业程序及操作步骤 准备焙烧启动工器具、原料。

将电解槽阴极炭块表面清扫干净。

铺设煅后焦、石墨粉混合料。挂阳极。安装软连接。安装分流片。砌炉。

设置热电偶。联系停电。

电解槽通电、焙烧、启动 操作短路口。联系通电。

通电后进行相关测试。拆除分流片。拆除软连接。灌电解质启动。灌铝。联机。记录。

㈠ 通电短路片操作

1.确认停电后,用风动扳手松开短路片紧固螺栓,并将短路片撬开。

2.插入短路绝缘片,若绝缘片插入困难,应检查短路片是否松开、软带部位间隙是否过小,若为间隙过小,应用木楔子插入,使间隙增大。

3.先取出紧固螺栓,检查绝缘套管有无损坏,若有损坏,立即更换并重新安装、紧固,取下上、下两段螺杆,收拾备用。

㈡ 点动抬阳极

1.在焙烧槽需要进行点动阳极提升时,作业人员必须接受明确的作业指示,方能开始操作。2.以1mm为提升单位,按规定的时间间隔进行阳极提升。3.每抬一次阳极记录一次回转计读数及槽电压。

4.在抬阳极过程中发生效应,应采取人工手动点降电压,并将大面、阳极上的冰晶石推入槽内的方法熄灭效应。

㈢ 软连接、分流片的连接与拆卸 1.安装软连接的目的

安装软连接的目的是在电解槽焙烧前每块阳极电流通路上附加一套软连接装置,如图2-1所示,以使电解槽内靠自重放置在焦粒上的每一块阳极电流通路畅通,确保槽内阳极电流分布均匀。

2.软连接的安装

① 准备软连接装置。检查装置各部件是否完整,螺口有无滑丝现象,清洗压接面,修复装置的缺失。

② 铺垫上槽用于攀登的槽罩,确保稳当。

③ 两人配合,一人抱软连接装置上槽,另一人抵紧槽罩做好安全监护。④ 将软连接的各连接端头分别与导杆和水平母线相连,紧固连接螺杆。⑤ 重复以上步骤,将电解槽中所有阳极通过软连接装置与水平母线相连接。⑥ 将所有软连接的接点再紧固一遍,确保通电后阳极电流分布均匀。⑦ 收拾工具,记录工作完成情况。3.软连接的拆卸

当电解槽具备启动条件后,进行软连接拆除。拆卸步骤:

① 在拆除软连接前通过各部位温度测量确定电解槽已具备启动温度条件。② 紧固阳极卡具。

③ 铺垫攀爬上槽的槽罩,确保稳妥。

④ 两人配合,一人上槽,另一人抵紧槽罩,做好安全监护和工具传递。⑤ 逐一将软连接的连接螺杆扭松。⑥ 将拆卸下的软连接传递下槽。⑦ 收拾工具,软连接归位。⑧ 人工复紧卡具。

4.安装分流片的作用

分流片的作用是在用焦粉焙烧电解槽之初,通过分流器将部分电流导入阴极,减少通过电解槽内的电流量。分流方式有从每一块阳极向阴极钢棒的分流,通过焊接,将分流片两端连接在阳极钢爪和阴极钢棒上。这种分流方式,存在连接上的不便和分流片的不可重复使用等问题,但连接处的接点压降较小。目前生产中多采用母线分流的方法进行电流分流,即直接将部分电流从母线的正极导入负极。这种连接方式较前一种分流方式,有连接操作简单,且分流器可重复使用,利于降低电解槽焙烧成本的优势,但存在机械接点压降大的问题,分流片出现发红甚至烧断的现象。

5.分流片安装步骤

① 准备分流装置。检查分流装置是否存在缺失损坏,清洗压接面,修复分流装置各部件功能。② 根据规程选择分流器的安装位置。

③ 将分流装置的两端分别连接在电解槽的进电母线及其相应阴极母线上。原则上电解槽各个进电端的分流量要均等。④ 紧固各连接点。

⑤ 收拾工具,做好记录。

6.分流片的拆卸

根据电解槽升温速率控制要求,在电解槽通电后逐片拆除分流片,逐步提高焙烧电流,直至全部拆除分流片,使焙烧电流升至全电流。分流片的拆卸步骤: ① 松开要拆除分流片的相应连接点,逐一拆除分流片,直至全部拆除,使焙烧电流达到全电流。② 待全部分流片断开后,卸下分流装置与母线的连接。③ 收拾工具,分流器归位。④ 做好相关记录。

㈣ 人工复紧卡具

在电解槽焙烧后启动前,应先拧紧卡具再拆除软连接,在提升阳极前,必须再次复紧卡具。复紧卡具的操作要求如下:

1.检查用于攀登的槽罩是否稳当,如不稳当要重新盖稳当。

2.操作时两人配合,一人上槽,一人在槽下进行监护,用脚抵紧上槽人踩的槽罩。3.将扳手卡住卡具螺杆,一手扶住相邻阳极导杆,一手拉动扳手旋转扳手拧紧。4.确认拧紧后,进行阳极水平的标识。

5.作业完毕后,上槽者将扳手递交给监护人,沿槽罩下槽。㈤ 手动打壳下料

1.在作业前检查各阀门是否正常。

2.将烟道端槽罩拉开一个缝隙,便于操作人员一边手动操作下料,一边观察打击头动作、下料情况,发现异常及时加以处理。

3.将槽控机置于手动,操作手动下料阀进行人工打壳下料操作。4.加工时控制好下料量。

5.在手动下料作业时,通过观察打击头动作、倾听打击下料的声音,判断下料是否正常。如存在下料不畅、打击头不动作等异常情况,应立即联系处理。

三、相关知识

㈠ 电解槽通电、焙烧、启动作业的目的及意义

电解槽由安装内衬后的冷态过渡到具备正常生产运行条件(含槽膛状况在内),并具有一定自调节能力,达到效率稳定的产铝槽,都要经历预热(亦即焙烧)、启动和启动后期管理这一非正常期管理。

对于预焙槽,此间的主要任务是:

1.排除砌体水分,加热熔池;焦化熔池内炭块之间和阴极钢棒周围的糊料;使阴极达到正常作业热平衡下的温度分布。

2.自然形成规整、坚实的炉帮。3.达到正常生产的技术条件。

4.熔池内炭素材料对碱性物质的充分吸收。

四 预焙阳极电解槽换阳极作业

(一)学习目标

通过本节学习能读懂换极周期表,确认换极槽号、极号;能对阳极导杆和水平母线的接触面进行清刷;明确作业前必须将槽控机转入阳极交换状态;能将槽内的结壳块勾出,进行炭渣打捞;通过观察判断残极是否有裂纹、碎脱、化爪;对换极处进行收边整形。

(二)作业步骤 工器具准备。

确认换极的槽号、极号,并在残极导杆上进行高度标识。

准备好阳极块,并用钢丝刷等打磨工具、清刷与阳极水平母线接触处的铝导杆。准备好换极处需加入的结壳块及混合料。切换风量阀,开大电解槽的排风量。

操作槽控箱上阳极交换键,将槽控箱控制置于阳极交换状态。揭开换极处炉盖,扒净极面上的浮料。

指挥多功能机组在大面开口。同时,打开与交换残极相邻极的间缝。

四 预焙阳极电解槽换阳极作业

指挥多功能机组提起残极,用钩子、氧化铝耙把松动的结壳块勾出大面。

指挥吊出残极,检查残极状况,是否有裂纹、碎脱、化爪等情况。并标记设置高度。钩出槽内的结壳、阳极碎块,将槽内炭渣扒到炉帮边、捞净。

使用钩子摸炉底,检查沉淀、结壳和伸腿情况,邻极状况以及炉底是否破损。测量槽内铝水平和电解质水平。打磨阳极导杆。

多功能机组吊运、安装新极前,进行阳极高度设置,通常比残极高设1~3cm。

(二)作业步骤

多功能机组扎完大面后,用铁锹将碎块结壳撮到两块极里端的低凹处垒墙,高度按规程要求进行控制。

用碎块堵两极间的缝隙,撮混合料堆于阳极中缝处,用氧化铝耙推混合料,以填满中缝和内侧结壳缝隙为准。

撮碎块堵外侧的阳极极端口,添加极上保温料。对槽大面进行收边整形,要求平整,氧化铝高度适宜,使阳极外侧边沿与炉面形成一自然坡度,留出炉面边部的散热带。盖好炉盖,风量阀复位。

人工复紧卡具,在阳极导杆上进行高度标识。清理作业现场、记录。

(三)炭渣打捞 1.作业前准备 ⑴ 预热打捞工具。

⑵ 揭开槽罩,打开捞炭渣的洞。2.打捞操作

⑴ 用漏铲将带有电解质的结壳块捞出,放置在两侧阳极上。

⑵ 将漏铲伸入槽内,捞出电解质液表面的炭渣,并将其放入炭渣箱内。重复数次,以尽可能打捞干净为止。

⑶ 打捞干净后,清理现场。

3.对电解槽进行炭渣打捞的要求

⑴ 交接班炭渣打捞在出铝端进行,必要时也在烟道端打开壳面进行。⑵ 熄灭效应后打捞炭渣在出铝端进行。⑶ 换阳极在阳极交换处进行。⑷ 出铝前打捞炭渣在出铝端进行。

⑸ 扎大面打捞炭渣在出铝端分多次进行。

(四)相关知识

1、阳极交换的排序。

为了减小阳极更换作业对电解槽行程的影响,大体保证阳极各区域的残极重量相等,电流分布均衡。因此对电解槽上阳极的更换,按一定的规律进行排列,形成该槽的阳极更换顺序表。评价一个换极表的好坏,通常是:能否均匀分散换极对电流分布产生的干扰;能否保证挂在阳极母线上阳极块的对称、均衡。

阳极交换排序坚持“均匀分散换极对电流分布产生的干扰和保证挂在阳极母线上阳极块的重量对称、均衡”性原则,以160kA的24块阳极排列为例进行排序如下:

⑴ 一天交换一块阳极,每槽24块阳极,以25天为一个周期(第25天休息,不换极)。

⑵ 换完第六块阳极,要在两天后再换第七块,至于其它相邻的阳极,交换日期相差4天,以此作为交换顺序。

⑶ A、B侧的阳极交替更换,如:今天换A面的阳极,明天就换B面的阳极。

⑴ 新开槽一般从启动后第二天开始换极。

⑵ 开始交换的第一块阳极号,就是相邻槽前一天交换的阳极号(如:昨天101#换A3,新开槽102#今天换的第一块极为A3)。

(五)注意事项

1.阳极交换是人工操作与机械操作交叉的作业,同时作业面较窄,因此作业过程中应注意人与多功能机组的配合。

2.打捞炭渣时漏铲发红严重,或出现化铁时,应更换漏铲或待其冷却后再使用,以免影响原铝质量。

电解池《电解原理的应用》教案 篇7

在通常情况下气体分子是电中性的,一般不导电,导电气体是因为气体分子在其他因素(宇宙射线或高电压等条件)作用下,能产生等离子体,如有足够多的电子和离子存在,那么在气体中也能产生电流,即气体导电。具体讲,在地面放射性元素的辐照,以及紫外线和宇宙射线等的作用下,或多或少总有一些气体分子或原子被电离,即原来是电中性的气体分子或原子分离为一个电子和一个带正电的离子。此外,在有些灯管内,通电的灯丝也会发射电子。当在灯管两端的电极间加上一定的电压时,外加电压迫使这些电子和正离子各向阳极和阴极运动,不过此时灯管内的正离子和电子为数甚少,故所形成的电流十分微弱,在通常情况下可以忽略不计。但是,若灯管中的气体相当稀薄但不是真空,灯管两端电极上加的电压足够高,则电子在向阳极运动的过程中可以得到很大的动能,它们和中性气体相碰撞时,可以使中性分子电离,即所谓碰撞电离,即气体导电是电离,导电能力不是由具有固定特性的材料决定的。同时,在正离子向阴极运动时,由于以很大的速度撞到阴极上,还可能从阴极表面上打出电子来,这种现象称为二次电子发射。碰撞电离和二次电子发射使气体中在很短的时间内出现了大量的电子和正离子。在外电压作用下这些电子和正离子向相反的方向运动。气体中就有了电流通过。常见的气体放电灯,如日光灯、霓虹灯、高压汞灯、氙灯等的灯管中都充有一定量的气体,当两端加上一定电压时,在气体中就有电流流过。在常压下的气体是不易导电的,像空气就是很好的绝缘物质,一般情况下是不导电的。使这些气体由不导电变为导电的过程称为气体击穿。雷雨时天空中的闪电就是空气被击穿形成的。通常情况气体导电是在稀薄气体中发生。常压气体不易导电,在比较高的真空中因为电子和离子不易碰到中性粒子,故也不能发生气体电流。上述的气体电离导电均属自激放电。但只靠这种碰撞电离不能长久维持自激放电,因为碰撞产生的所有电子都要向阳极运动,到了阳极便停止了。要想长久地维持放电,必须使阴极不断地提供电子。一般阴极均装有能发射电子的灯丝。

关于导体电流的计算问题,涉及电解液导电时电流大小的计算,有的学生不是很清楚,我就此问题谈谈自己的看法。

电流的定义:通过导体横截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值,叫做流过这段导体的电流强度,简称电流,即:。电流的方向跟正电荷定向移动的方向相同,跟负电荷定向移动的方向相反。对于金属导体导电,因为在金属导体中,可以自由移动的电荷是自由电子,当金属导体两端加上电压,在导体中形成电场,在电场力作用下,自由电子定向移动形成电流,用计算电流,只是q指的是t时间内流过导体某一横截面的负电荷电量的绝对值,且自由电子定向移动的反方向为电流方向。

对于电解液导电时就不这么简单。因为在电解液中同时存在着正离子和负离子,当在电解液的两个电极上加上电压,电解液的两极间就形成电场,在电场力的作用下正、负两种离子都要定向移动,且定向移动方向相反(负离子向阳极移动,正离子向阴极移动),这样参与形成电流的离子既有正离子又有负离子,它们同时沿反方向穿过某一横截面形成电流,因此,在计算时要注意。现通过实例加以说明。

例一:在10s时间内,通过电解槽某一横截面向右迁移的正离子所带的电荷量为2c,向左迁移的负离子所带电荷量为3c,那么电解槽中电流的大小为_____________。

该题可以这样理解:正离子向右移动形成的电流负离子向左移动形成的电流两个电流的方向相同都向左, 所以, I总=I1+I2=0.5A。

该题型还有如下的问法:如下例:

例二:若t时间内到达正极板的电荷量为-q,到达正极板的电荷量为+q,则电解液中t时间内的平均电流为___________。

处理这个问题时应该注意:题设为到达正、负极板的电荷量绝对值均为q(到达正、负极板的电荷量的绝对值一定相等)。计算电流时还要根据电流的定义,要看t时间内穿过电解液某一横截面的电荷量。简单起见,我们将这个截面设置在电解液的正中央,如图示。因为电解液中正负离子是均匀分布的,所以t时间内到达正极板的电荷量-q中,只有截面右边的的电量向左穿过图中截面。同理:t时间内到达负极板的电荷量+q中,只有截面左边的的电量向右穿过图中截面。依例一可知:电解液中的电流而非

由以上两例可以看出:在计算电解液导电或电离气体导电时,一定要紧紧抓住电流的定义,即:穿过导体某一截面的电荷量q跟通过这些电荷量所用时间t的比值。只有这样才能得出正确结论。

读者可以用以下练习加以巩固:

练习一:某电解液,如果在1s内有5×1018个二价正离子和1.0×1019个一价负离子通过某截面,那么通过这个截面的电流强度为(%%)。

A.0A%%B.0.8A%%C.1.6A%%D.3.2A

电解池《电解原理的应用》教案 篇8

等惰性电极材料为电极进行电解,正常情况下的电解质是水溶液,其电解总反应方程式有比较简洁的写法。笔者在中学教学一线归纳总结出电解总反应方程式的快速写法,现形成文字仅供读者参考。

一、电解总反应方程式的写法

惰性电极电解CuCl2、NaCl、CuSO4、KNO3、H2SO4、HCl、

NaOH等溶液时,电解总反应方程式可用以下写法,现以电解CuCl2及NaCl溶液为例,以此类推。(假设反应物均足量)

1.以电解CuCl2溶液为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

CuCl2+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

CuCl2+H2O→Cu2++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H++OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H2O

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

CuCl2

【分析】

第一步:因为电极本身不参与反应,所以必然是溶质和溶剂H2O

参加反应。

第二步:将所有可能参与放电的离子表示出来。

第三步:根据离子放电顺序写出生成物,剩余离子不变。

第四步:将方程式右边剩余的离子组合成物质。

第五步:因为左右两边重复的物质本质上未参与反应,因此删去,即

得所有反应物和生成物;整理方程式(条件、配平等)即可。

同理,电解HCl溶液的总反应方程式为:2HCl

2.以氯碱工业(电解饱和NaCl溶液)为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

NaCl+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

NaCl+H2O→Na++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

NaCl+H2O→Na++Cl2↑+H2↑+OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

NaCl+H2O→NaOH+Cl2↑+H2↑

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

二、电解总反应方程式的应用

1.快速判断电解前后溶液pH的变化

以电解CuSO4溶液为例,原溶液由于微弱水解而呈酸性,电

解后生成了强酸H2SO4,所以pH减小。对于CuCl2溶液和盐酸,原溶液呈酸性,由于电解本质上仅仅是溶质本身参加反应,电解后溶质物质的量浓度减小,酸性减弱,所以pH增大。而对于H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上就是电解水,因此电解后溶质物质的量浓度均增大,所以H2SO4溶液的酸性更强,pH减小;NaOH溶液的碱性更强,pH增大;而中性的KNO3溶液依然呈中性,pH不变。

2.快速判断如何使电解后的溶液恢复到原状态

用惰性电极电解电解质溶液时,若要使电解后的溶液恢复到原

状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加入阴极产物和阳极产物的化合物。

以电解CuSO4溶液为例,由于电解生成了Cu和O2,所以要使电解后的溶液恢复到原状态,应向电解后的体系中加入CuO(当然加入CuCO3也可以),具体的量可以根据反应生成的Cu或O2的量进行计算。对于CuCl2溶液,由于电解只生成Cu和Cl2,所以电解后向体系中加入适量CuCl2固体即可。又如,分别电解H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上都是电解水,所以分别向电解后的体系中加入适量的水即可恢复到原溶液的浓度。

3.进行有关电化学的计算

电化学计算中也可以根据写好的电解总反应方程式直接进行氧

化还原反应分析,从而根据转移电子守恒进行计算。由于所涉及的解题思想相对比较单一,这里就不再赘述了。

三、教学实施过程中的感受与思考

对于以惰性电极材料为电极电解电解质水溶液,其电解总反应方程式的写法,如果从被电解的反应物来分类,主要包括以下几类:(1)本质是仅仅由溶质参加电解反应,如电解CuCl2、HCl溶液

;(2)本质是仅仅由溶剂参加电解反应,如电解H2SO4、NaOH、KNO3溶液;(3)本质是由溶质阳离子和溶剂阴离子参加电解反应,如电解CuSO4溶液;(4)本质是由溶质阴离子和溶剂阳离子参加电解反应,如电解NaCl溶液。

笔者在教学过程中深刻体会到,其实学生在书写这一类方程式时,事先可以不进行分类,只需要掌握阴、阳两个电极区常见离子的放电顺序,依然可以顺利地将方程式表达出来。同时,与一些课外常用辅导资料上对被电解的电解质溶液进行表格式分类相比,这种方法显得更简洁明了,学生易于掌握和应用。

笔者在教学一线刚好完成两轮高一到高三的化学教学。在第二轮教学中,既教省理科实验班(科技特长班),又教平行班,在这个知识点的教学上,两种不同层次的班级教学都收获了很好的教学效果。

知识是无止境的,教学也是如此。我们只有不断地进行教学反思、总结,不断地研究教材,才能在已有的基础上找到更多新的教学切入点。

参考文献

[1]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)[M].北京:人民教育出版社,2007.

[2]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)教师教学用书[M].北京:人民教育出版社,2007.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003.

[4]王祖浩.化学反应原理[M].南京:江苏教育出版社,2005.

[5]叶堃鹏,胡志刚.浅议中学化学课堂的有效教学[J].化学教与学,2014(1).

[6]沈世红.基于内容和学情的创新教学设计[J].化学教与学,2013(12).

[7]贾同全.“走三步”突破高考电极反应式[J].中学化学,2014(1).endprint

电化学历来都是高考中的重点和难点。以石墨(C)、金属铂(Pt)

等惰性电极材料为电极进行电解,正常情况下的电解质是水溶液,其电解总反应方程式有比较简洁的写法。笔者在中学教学一线归纳总结出电解总反应方程式的快速写法,现形成文字仅供读者参考。

一、电解总反应方程式的写法

惰性电极电解CuCl2、NaCl、CuSO4、KNO3、H2SO4、HCl、

NaOH等溶液时,电解总反应方程式可用以下写法,现以电解CuCl2及NaCl溶液为例,以此类推。(假设反应物均足量)

1.以电解CuCl2溶液为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

CuCl2+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

CuCl2+H2O→Cu2++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H++OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H2O

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

CuCl2

【分析】

第一步:因为电极本身不参与反应,所以必然是溶质和溶剂H2O

参加反应。

第二步:将所有可能参与放电的离子表示出来。

第三步:根据离子放电顺序写出生成物,剩余离子不变。

第四步:将方程式右边剩余的离子组合成物质。

第五步:因为左右两边重复的物质本质上未参与反应,因此删去,即

得所有反应物和生成物;整理方程式(条件、配平等)即可。

同理,电解HCl溶液的总反应方程式为:2HCl

2.以氯碱工业(电解饱和NaCl溶液)为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

NaCl+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

NaCl+H2O→Na++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

NaCl+H2O→Na++Cl2↑+H2↑+OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

NaCl+H2O→NaOH+Cl2↑+H2↑

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

二、电解总反应方程式的应用

1.快速判断电解前后溶液pH的变化

以电解CuSO4溶液为例,原溶液由于微弱水解而呈酸性,电

解后生成了强酸H2SO4,所以pH减小。对于CuCl2溶液和盐酸,原溶液呈酸性,由于电解本质上仅仅是溶质本身参加反应,电解后溶质物质的量浓度减小,酸性减弱,所以pH增大。而对于H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上就是电解水,因此电解后溶质物质的量浓度均增大,所以H2SO4溶液的酸性更强,pH减小;NaOH溶液的碱性更强,pH增大;而中性的KNO3溶液依然呈中性,pH不变。

2.快速判断如何使电解后的溶液恢复到原状态

用惰性电极电解电解质溶液时,若要使电解后的溶液恢复到原

状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加入阴极产物和阳极产物的化合物。

以电解CuSO4溶液为例,由于电解生成了Cu和O2,所以要使电解后的溶液恢复到原状态,应向电解后的体系中加入CuO(当然加入CuCO3也可以),具体的量可以根据反应生成的Cu或O2的量进行计算。对于CuCl2溶液,由于电解只生成Cu和Cl2,所以电解后向体系中加入适量CuCl2固体即可。又如,分别电解H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上都是电解水,所以分别向电解后的体系中加入适量的水即可恢复到原溶液的浓度。

3.进行有关电化学的计算

电化学计算中也可以根据写好的电解总反应方程式直接进行氧

化还原反应分析,从而根据转移电子守恒进行计算。由于所涉及的解题思想相对比较单一,这里就不再赘述了。

三、教学实施过程中的感受与思考

对于以惰性电极材料为电极电解电解质水溶液,其电解总反应方程式的写法,如果从被电解的反应物来分类,主要包括以下几类:(1)本质是仅仅由溶质参加电解反应,如电解CuCl2、HCl溶液

;(2)本质是仅仅由溶剂参加电解反应,如电解H2SO4、NaOH、KNO3溶液;(3)本质是由溶质阳离子和溶剂阴离子参加电解反应,如电解CuSO4溶液;(4)本质是由溶质阴离子和溶剂阳离子参加电解反应,如电解NaCl溶液。

笔者在教学过程中深刻体会到,其实学生在书写这一类方程式时,事先可以不进行分类,只需要掌握阴、阳两个电极区常见离子的放电顺序,依然可以顺利地将方程式表达出来。同时,与一些课外常用辅导资料上对被电解的电解质溶液进行表格式分类相比,这种方法显得更简洁明了,学生易于掌握和应用。

笔者在教学一线刚好完成两轮高一到高三的化学教学。在第二轮教学中,既教省理科实验班(科技特长班),又教平行班,在这个知识点的教学上,两种不同层次的班级教学都收获了很好的教学效果。

知识是无止境的,教学也是如此。我们只有不断地进行教学反思、总结,不断地研究教材,才能在已有的基础上找到更多新的教学切入点。

参考文献

[1]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)[M].北京:人民教育出版社,2007.

[2]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)教师教学用书[M].北京:人民教育出版社,2007.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003.

[4]王祖浩.化学反应原理[M].南京:江苏教育出版社,2005.

[5]叶堃鹏,胡志刚.浅议中学化学课堂的有效教学[J].化学教与学,2014(1).

[6]沈世红.基于内容和学情的创新教学设计[J].化学教与学,2013(12).

[7]贾同全.“走三步”突破高考电极反应式[J].中学化学,2014(1).endprint

电化学历来都是高考中的重点和难点。以石墨(C)、金属铂(Pt)

等惰性电极材料为电极进行电解,正常情况下的电解质是水溶液,其电解总反应方程式有比较简洁的写法。笔者在中学教学一线归纳总结出电解总反应方程式的快速写法,现形成文字仅供读者参考。

一、电解总反应方程式的写法

惰性电极电解CuCl2、NaCl、CuSO4、KNO3、H2SO4、HCl、

NaOH等溶液时,电解总反应方程式可用以下写法,现以电解CuCl2及NaCl溶液为例,以此类推。(假设反应物均足量)

1.以电解CuCl2溶液为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

CuCl2+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

CuCl2+H2O→Cu2++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H++OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

CuCl2+H2O→Cu+Cl2↑+H2O

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

CuCl2

【分析】

第一步:因为电极本身不参与反应,所以必然是溶质和溶剂H2O

参加反应。

第二步:将所有可能参与放电的离子表示出来。

第三步:根据离子放电顺序写出生成物,剩余离子不变。

第四步:将方程式右边剩余的离子组合成物质。

第五步:因为左右两边重复的物质本质上未参与反应,因此删去,即

得所有反应物和生成物;整理方程式(条件、配平等)即可。

同理,电解HCl溶液的总反应方程式为:2HCl

2.以氯碱工业(电解饱和NaCl溶液)为例

第一步,写出可能参加反应的反应物;

NaCl+H2O→

第二步,将反应物展开成离子形式;

NaCl+H2O→Na++Cl-+H++OH-

第三步,将参与放电的离子写成生成物;

NaCl+H2O→Na++Cl2↑+H2↑+OH-

第四步,将生成物中的离子组合成物质;

NaCl+H2O→NaOH+Cl2↑+H2↑

第五步,删去两边未参加反应的物质;配平、注明条件、整理等。

二、电解总反应方程式的应用

1.快速判断电解前后溶液pH的变化

以电解CuSO4溶液为例,原溶液由于微弱水解而呈酸性,电

解后生成了强酸H2SO4,所以pH减小。对于CuCl2溶液和盐酸,原溶液呈酸性,由于电解本质上仅仅是溶质本身参加反应,电解后溶质物质的量浓度减小,酸性减弱,所以pH增大。而对于H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上就是电解水,因此电解后溶质物质的量浓度均增大,所以H2SO4溶液的酸性更强,pH减小;NaOH溶液的碱性更强,pH增大;而中性的KNO3溶液依然呈中性,pH不变。

2.快速判断如何使电解后的溶液恢复到原状态

用惰性电极电解电解质溶液时,若要使电解后的溶液恢复到原

状态,应遵循“缺什么加什么,缺多少加多少”的原则,一般加入阴极产物和阳极产物的化合物。

以电解CuSO4溶液为例,由于电解生成了Cu和O2,所以要使电解后的溶液恢复到原状态,应向电解后的体系中加入CuO(当然加入CuCO3也可以),具体的量可以根据反应生成的Cu或O2的量进行计算。对于CuCl2溶液,由于电解只生成Cu和Cl2,所以电解后向体系中加入适量CuCl2固体即可。又如,分别电解H2SO4、NaOH、KNO3三种溶液,由于电解本质上都是电解水,所以分别向电解后的体系中加入适量的水即可恢复到原溶液的浓度。

3.进行有关电化学的计算

电化学计算中也可以根据写好的电解总反应方程式直接进行氧

化还原反应分析,从而根据转移电子守恒进行计算。由于所涉及的解题思想相对比较单一,这里就不再赘述了。

三、教学实施过程中的感受与思考

对于以惰性电极材料为电极电解电解质水溶液,其电解总反应方程式的写法,如果从被电解的反应物来分类,主要包括以下几类:(1)本质是仅仅由溶质参加电解反应,如电解CuCl2、HCl溶液

;(2)本质是仅仅由溶剂参加电解反应,如电解H2SO4、NaOH、KNO3溶液;(3)本质是由溶质阳离子和溶剂阴离子参加电解反应,如电解CuSO4溶液;(4)本质是由溶质阴离子和溶剂阳离子参加电解反应,如电解NaCl溶液。

笔者在教学过程中深刻体会到,其实学生在书写这一类方程式时,事先可以不进行分类,只需要掌握阴、阳两个电极区常见离子的放电顺序,依然可以顺利地将方程式表达出来。同时,与一些课外常用辅导资料上对被电解的电解质溶液进行表格式分类相比,这种方法显得更简洁明了,学生易于掌握和应用。

笔者在教学一线刚好完成两轮高一到高三的化学教学。在第二轮教学中,既教省理科实验班(科技特长班),又教平行班,在这个知识点的教学上,两种不同层次的班级教学都收获了很好的教学效果。

知识是无止境的,教学也是如此。我们只有不断地进行教学反思、总结,不断地研究教材,才能在已有的基础上找到更多新的教学切入点。

参考文献

[1]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)[M].北京:人民教育出版社,2007.

[2]人民教育出版社,课程教材研究所,化学课程教材研究开发中心.普通高中课程标准实验教科书·化学(选修4)教师教学用书[M].北京:人民教育出版社,2007.

[3]中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准(实验)[S].北京:人民教育出版社,2003.

[4]王祖浩.化学反应原理[M].南京:江苏教育出版社,2005.

[5]叶堃鹏,胡志刚.浅议中学化学课堂的有效教学[J].化学教与学,2014(1).

[6]沈世红.基于内容和学情的创新教学设计[J].化学教与学,2013(12).

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