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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一课时的内容。通过以前的学习,我们了解到金属钠与氯气在常温下就可以发生氧化还原反应,生成氯化钠同时放出大量的热钠。能不能以氯化钠为原料制备金属钠?从金属钠与氯气在常温下就可以发生氧化还原反应,生成氯化钠同时放出大量的热衷,可以看出该反应是自发的氧化还原反应。
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以氯化钠为原料制备金属钠是非自发的氧化还原反应,需要从外界获取能量,比如电能。在生产实践中,人们是如何利用电能以氯化钠为原料制得金属钠的,这是工业上利用电解溶氯化钠的方法生产金属钠的装置。示意图,容器中呈有溶氯化钠,两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料,两个电极分别与电源的正极和负极相连。请思考如下几个问题,1、通电前熔融氯化钠中有哪些离子?这些离子如何运动?2、通电后外电路的电子流向如何?3、通电后溶氯化钠中离子如何运动?4、通电后离子在电极表面发生什么变化?我们先分析问题一,通电前溶氯化钠中有哪些离子?这些离子如何运动?由于氯化钠是电解质,所以在熔溶状态下可以电离出钠离子和氯离子,这些离子的运动是无序的。
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问题二,通电后外电路的电子流向如何直流电源提供电子从电源的负极流出到铁电极,又从石墨电极流回电源的正极。问题三,通电后溶氯化钠中离子如何运动?在电场的作用下,钠离子和氯离子发生定向移动。钠离子一向与电源负极相连的铁电极。氯离子一向与电源正极相连的石墨电极。问题四,通电后离子在电极表面发生什么变化?与电源负极相连的铁电极带有负电荷,钠离子在铁电极上得到电子,被还原为钠原子。与电源正极相连的石墨电极带有正电荷绿离子,将电子转移给这个电极,自身被氧化为氯原子,最终生成氯气。钠离子在铁电极上得到电子,被还原为钠原子,发生还原反应,按照电化学的规定,发生还原反应的电极叫做阴极,所以铁电极为阴极。
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铁电极与电源的负极相连。在石墨电极上,氯离子失去电子,最终生成氯气,发生氧化反应。按照电化学的规定,发生氧化反应的电极叫做阳极,所以石墨电极为阳极。石墨电极与电源的正极相连,将离子在阳极和阴极发生的反应进行加和,就得到了总反应。借助这样的装置,利用电能使氯化钠分解,从而制得了金属钠。这种将直流电通过溶电解质或电解质溶液在两个电极上分别发生氧化反应和还查看隐藏内容