《電解原理及其應(yīng)用》教案(2課時)

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1、電解原理及其應(yīng)用教案（2課時）一、教學(xué)目標(biāo)1、知識與技能：通過對熔融氯化鈉電解體系的分析，使學(xué)生掌握電解、電解池概念，清晰的建立起電極反應(yīng)的概念并能夠正確的判斷陰陽極 能書寫電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式，培養(yǎng)分析歸納知識的能力。通過活動探究，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治瞿芰?、過程與方法：通過運(yùn)用電解的原理，分析電冶金以及電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉等復(fù)雜體系中所發(fā)生的反應(yīng)，體會電解的實(shí)用價值和對人類社會的重要貢獻(xiàn)。3、情感態(tài)度與價值觀：通過電解知識的學(xué)習(xí)，激發(fā)學(xué)生勇于創(chuàng)新、積極實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度。二、教學(xué)重點(diǎn)、難點(diǎn)重點(diǎn)是理解電解原理和一般規(guī)律；難點(diǎn)是判斷電極產(chǎn)物和電極反應(yīng)和電解總反應(yīng)式的書寫三、教學(xué)流程惰

2、性電極不變，離子導(dǎo)體更換為硫酸鈉溶液其它不變，陰陽極均改位鐵對過去所學(xué)知識進(jìn)行綜合運(yùn)用探究分析歸納電解熔融氯化鈉電解、電解池、陰陽極和電極反應(yīng)概念，電極反應(yīng)式書寫。構(gòu)成電解池的條件分析初步了解離子放電能力的強(qiáng)弱，了解氯堿工業(yè)原理活動探究4、給鑰匙鍍銅活動探究5、電解精煉銅解決復(fù)雜問題，能力全面提升回扣初中所學(xué)電解水知識，把舊知識納入新體系，了解離子放電順序得出實(shí)質(zhì)是電解水發(fā)現(xiàn)新知，完善體系歸納總結(jié)出完整的不同電極條件下的離子放電規(guī)律學(xué)以致用，體會學(xué)習(xí)快樂歸納總結(jié)出構(gòu)成電鍍池的基本條件，了解電鍍工業(yè)體會電解電鍍原理在電解精煉上的神奇應(yīng)用，感受化學(xué)之美綜合分析，實(shí)現(xiàn)能力升華畫龍點(diǎn)睛,固化能力形成本

3、單元核心學(xué)科思想和學(xué)科能力能力不斷提升 知識循序漸進(jìn)活動探究1、惰性電極電解飽和食鹽水惰性電極不變，離子導(dǎo)體有單一體系變成復(fù)雜體系活動探究2、惰性電極電解硫酸鈉溶液活動探究3、鐵電極作陰陽極電解硫酸鈉溶液認(rèn)知遷移，陽極改為銅電極小結(jié)四、教學(xué)過程教師活動學(xué)生活動設(shè)計(jì)意圖【復(fù)習(xí)提問】我們知道，金屬鈉、鈣、熱水器里的鎂棒、各種鋁合材，都是極為活潑的金屬，這些金屬是哪兒來的呢？怎么煉出來的呢？這就涉及到我們今天研究的課題：電解的原理及其應(yīng)用（板書）【聯(lián)想質(zhì)疑】 我們知道，金屬鈉在通常情況下，就可以和氯氣發(fā)生氧化還原反應(yīng)生成氯化鈉，并放出能量。那么氯化鈉能否分解生成金屬鈉呢？ 【設(shè)問】如果要讓氯化鈉分解

4、生成金屬鈉，就必須提供能量，比如電能。實(shí)踐證明，熔融氯化鈉在通電條件下就可以分解生成金屬鈉。它的原理是怎樣的呢？【過渡】下面我們以就以電解熔融NaCl為例來分析電解的原理。熔融NaCl 石墨石墨【交流研討】1. 通電后，熔融氯化鈉中Na+和Cl-各向哪個方向移動？2. 移動到兩極表面的Na+和Cl-將發(fā)生什么變化？【分析】通電前熔融NaCl中存在Na+和Cl-，作無規(guī)則運(yùn)動，接通電源后，Na+ 移向與電源負(fù)極相連的電極并得到電子（叫放電）被還原為Na，Cl-移向與電源正極相連的電極并失去電子（也叫放電）被氧化。陽極：2Cl- - 2e-=Cl2 （氧化反應(yīng)）陰極：2Na+2e-=2Na（氧化反

5、應(yīng)）總反應(yīng)：2Na+2Cl-Cl2+2Na2NaCl Cl2+2Na【點(diǎn)撥】這就是工業(yè)上電解冶煉金屬的基本原理?！究偨Y(jié)】一、電極反應(yīng)陽極：2Cl- - 2e-=Cl2 （氧化反應(yīng)）陰極：2Na+2e-=2Na（氧化反應(yīng)）總反應(yīng)：2Na+2Cl-Cl2+2Na2NaCl Cl2+2Na【講解】講解1807年戴維電解獲得金屬鉀的史實(shí)，說明不可能不是絕對的，隨著人們的不斷探索，本不可能的事情，很可能就變成了可能。二. 電解的概念使直流電通過電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解三、電解池的概念：借助于電流引起氧化還原反應(yīng)的裝置叫電解池或電解槽四、電解池的構(gòu)成條件1、直流電源

6、2、兩個固體電極，與電源正極相連的叫陽極，與電源負(fù)極相連的叫陰極3、離子導(dǎo)體離子導(dǎo)體（熔融態(tài)電解質(zhì)或電解質(zhì)溶液） 4、構(gòu)成閉合回路【過渡與設(shè)問】剛才我們學(xué)習(xí)了構(gòu)成電解池條件之一是要有離子導(dǎo)體，如果我們把上述裝置中的離子導(dǎo)體熔融NaCl改成NaCl溶液，電解的結(jié)果會怎么樣呢？【活動探究1】電解飽和食鹽水請你分析飽和食鹽水中可能存在哪些離子，通電后它們分別移向哪個電極，可能發(fā)生的電極反應(yīng)是什么？產(chǎn)物如何檢驗(yàn) ？現(xiàn)象電極反應(yīng)式陽極有黃綠色氣體，使?jié)駶櫟矸跭I試紙變藍(lán)2Cl- - 2e-=Cl22NaCl + 2H2O = H2 +Cl2 + 2NaOH電解陰極有無色氣體產(chǎn)生，溶液滴酚酞試液變紅色2H

7、+ + 2e- = H2電解反應(yīng)【演示】電解飽和食鹽水。【教師板演】通電前：NaCl=Na+Cl- H2OH+OH-通電后：Na+、H+移向陰極，Cl-、OH-移向陽極。那誰放電呢？【講解】 人們根據(jù)大量事實(shí)總結(jié)出了如下規(guī)律1、一般說來，金屬越難失電子，其陽離子就越易得電子即K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ 得電子越來越易2、同樣，非金屬越難得電子，其陰離子就越易失電子即 SO42- OH- Cl- Br- I- S2- 失電子能力越來越易所以，電解飽和食鹽水時，在陰極上H+優(yōu)先放電2H+2e-=H2（還原反應(yīng)），而在陽

8、極上Cl-優(yōu)先放電：2Cl-e-=Cl2（氧化反應(yīng)）。在陰極：由于：2H+2e-=H2，H+不斷被消耗，促進(jìn)H2OH+OH-向右移動，破壞了水的電離平衡，c（OH-）的濃度相對地增大了，因此，在陰極附近形成了氫氧化鈉溶液?？偟碾娊饣瘜W(xué)方程式怎么寫？【板演】2NaCl + 2H2O = H2 +Cl2 + 2NaOH電解【思考】假如你是化工工程師，請從原理上談?wù)勀銓⑷绾紊a(chǎn)大量的鹽酸、燒堿和84消毒液（次氯酸鈉溶液）？【講解】：這就是氯堿工業(yè)的核心原理。具體生產(chǎn)工藝則屬于化學(xué)與技術(shù)范疇，感興趣的同學(xué)課下可查閱相關(guān)資料進(jìn)一步了解。Na2SO4 溶液石墨電極石墨電極【活動探究2】如果我們把上述電解池

9、中的離子導(dǎo)體換成Na2SO4溶液，結(jié)果又會怎樣？請同學(xué)們根據(jù)前面的方法結(jié)合離子放電順序分析兩極產(chǎn)物各是什么？【點(diǎn)評】這實(shí)際上就是初中學(xué)過的電解水，Na2SO4的作用僅起到增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性的作用?！局v解】電解水獲得氫能成本太高，如何通過水廉價獲得氫能的技術(shù)還有待突破?！净顒犹骄?】如果將上述裝置中的陰陽極均換成Fe電極，結(jié)果又會怎么樣？Na2SO4 溶液鐵電極鐵電極 演示：演示：現(xiàn)象：陽極附近溶液變淺綠色，陰極有無色氣泡冒出電極反應(yīng)：陽極： Fe 2e- = Fe2+陰極：2H+ +2e- =H2總反應(yīng)：Fe + 2H2O = Fe（OH）2 + H2 小結(jié)：如果陽極材料為金屬時（Pt Au等惰性

10、金屬除外）通常金屬陽極材料優(yōu)先失去電子；當(dāng)陽極材料為石墨（或惰性金屬電極）時，才考慮溶液中陰離子失去電子。陰極材料無論是惰性電極還是活動金屬電極，都是溶液中的陽離子在陰極上放電?！具^渡】受此啟發(fā)，大家想，可否利用電解原理在鋁制鑰匙上鍍上一薄層銅？請看活動探究4 【活動探究4】在鑰匙上鍍銅材料：銅片，石墨棒，鑰匙，CuSO4溶液，導(dǎo)線，電源請根據(jù)電解原理，設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)方案并檢驗(yàn)，然后得出結(jié)論實(shí)驗(yàn)方案內(nèi)容電鍍原理陽極： Cu 2e- = Cu2+陰極：Cu2+ 2e- =CuCuSO4溶液銅電極鑰匙電鍍方案 CuSO4溶液電極材料陽極：銅片，陰極：鑰匙電鍍液CuSO4溶液鍍件鑰匙【引導(dǎo)學(xué)生分析評價】對

11、學(xué)生可能的出現(xiàn)的幾種情況，如鑰匙作陽極、石墨作陽極、銅作陽極等，進(jìn)行分析評價。確定最佳方案?！局v述】：這就是電鍍的原理。利用電解原理，在金屬表面鍍上一薄層其它金屬或合金的方法叫電鍍，電鍍的主要目的是增強(qiáng)金屬的抗腐蝕能力、耐磨性或改善金屬制品的外觀。電鍍原理在工業(yè)上被大量應(yīng)用，如電鍍拉手，鍍鎳自行車把等。小結(jié)：在電鍍槽中，一般把待鍍金屬（即鍍件）作陰極，鍍層金屬（如用惰性電極作陽極，則電鍍不均勻）作陽極，含鍍層金屬離子的溶液為電鍍液。根據(jù)電鍍原理可否把一塊粗銅提純？【活動探究5】電解精煉若提供一塊粗銅（含Zn、Fe、Au、Ag等雜質(zhì)），一塊純銅，CuSO4溶液，電解池，直流電源，如何根據(jù)電鍍原理

12、提純粗銅，請?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置?！編熒治觥浚宏枠OZn、Fe比Cu先放電，但Zn2+、Fe2+在陰極上不放電，陰極上只有Cu2+放電，陽極上的Au、Ag等金屬不放電而沉積于陽極下面形成陽極泥（可從中回收貴金屬）這樣陰極上獲得的就是高純度的銅。這一原理在工業(yè)上叫電解精煉，可制得純度高達(dá)99.95-99.98%的銅，從而滿足生產(chǎn)生活中大量的導(dǎo)線需求。【小結(jié)反思】1、給你一個電解裝置如何分析其電極產(chǎn)物？ 一看電源（確定陰陽極） 二看陽極材料（是活動金屬還是惰性電極）； 三看離子導(dǎo)體（看有什么離子） 四看離子移動（分別移向哪個電極） 五看何種離子放電（依據(jù)放電順序）2、通過今天的學(xué)習(xí)還應(yīng)該能夠?qū)σ恍┛此齐y以

13、實(shí)現(xiàn)的事情，敢想，敢做，敢于創(chuàng)新。 比如， 已知F2是氧化性最強(qiáng)的單質(zhì)，你有辦法將F-氧化成F2嗎 ？用什么方法？ 再如， 能實(shí)現(xiàn)變化Cu + 2H2O=Cu（OH）2+H2嗎？【講解】通過今天的學(xué)習(xí)，也希望同學(xué)們今后遇到問題不要有畏難情緒，要迎難而上，敢想、敢做、敢于質(zhì)疑、敢于創(chuàng)新、敢為人先，敢于變不可能為可能，期待大家將來能夠做出突出成績，為我們北京二十中學(xué)增光添彩！ 【板書設(shè)計(jì)】電冶金，如電解氯化鈉氯堿工業(yè)，電解飽和食鹽水電鍍，如在金屬上鍍上一層其他金屬電解精煉，如電解精煉提純銅一要看電源（外加電場）三要看離子移向哪個電極二看陽極材料，確定陰離子放電還是電極材料放電四要確定何種粒子放電電

14、解原理思考，回答。學(xué)生聽講、思考領(lǐng)會思考，感悟，理解學(xué)生聆聽理解并形成概念學(xué)生分析思考并回答學(xué)生思考，聆聽理解體會所學(xué)知識的重要，體會化學(xué)的魅力學(xué)生分析并回答陰極：4H+4e-=2H2陽極：4OH- - 4e- =2H2O+O2總反應(yīng)：2H2O2H2+O2學(xué)生思考未來可否在此領(lǐng)域有所成就。學(xué)生分析，寫出電極反應(yīng)學(xué)生設(shè)計(jì)并實(shí)驗(yàn)學(xué)生設(shè)計(jì)陽極：粗銅 Cu 2e- = Cu2+陰極：純銅Cu2+ 2e- =Cu學(xué)生思考 學(xué)生總結(jié)學(xué)生思考并回答然后提純學(xué)生反思總結(jié)并回答。與學(xué)生已有知識相銜接學(xué)習(xí)領(lǐng)會電解原理對學(xué)生進(jìn)行敢于質(zhì)疑的教育歸納電極反應(yīng)、電解、電解池等概念，學(xué)生認(rèn)識由個例上升到一般，使認(rèn)識升華由實(shí)

15、例引出概念，更有利于學(xué)生接受和理解為學(xué)生綜合運(yùn)用所學(xué)知識提供了機(jī)會使學(xué)生初步學(xué)會惰性電極下，如何分析離子放電的一般方法感受學(xué)習(xí)的成功感?；乜鄢踔兴鶎W(xué)，把舊知識納入現(xiàn)有知識體系體會通常不可能進(jìn)行反應(yīng)，電解條件下就成為可能，開拓了學(xué)生的視野，培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造性思維。期待學(xué)生在廉價獲得氫能技術(shù)方面有所成就。完善知識體系，系統(tǒng)掌握放電規(guī)律，利用電解原理學(xué)習(xí)電鍍，易于學(xué)生理解深入理解電解原理，體會電解的另一個領(lǐng)域電鍍，并鍛煉學(xué)生的動手能力和合作能力等。使學(xué)生體會電解原理在電鍍工業(yè)上的重要使用價值，充分感受化學(xué)的魅力利用電鍍原理進(jìn)行電解精煉。使學(xué)生的認(rèn)識層層深入升華本單元所要達(dá)到的學(xué)科思想和核心能力電解原

16、理及其應(yīng)用 課堂學(xué)案+熔融NaCl 石墨石墨【分析電解原理】以熔融氯化鈉為例分析電解原理1、完成電解熔融NaCl的電極反應(yīng)和電解總反應(yīng)陽極：_，陰極：_總反應(yīng)：_（1）電極反應(yīng)：在電極上發(fā)生的_叫電極反應(yīng)（2）電解的概念：使 通過電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在陰陽兩極引起 的過程叫做電解（3）、電解池的概念：借助于 引起 的裝置叫電解池或電解槽（4）、電解池的構(gòu)成條件_+飽和NaCl溶液 石墨石墨_.【活動探究1】惰性電極（石墨或金鉑電極）電解飽和食鹽水現(xiàn)象電極反應(yīng)式陽極陰極電解總反應(yīng)思考：氯堿工業(yè)如何生產(chǎn)鹽酸、燒堿、次氯酸鈉消毒液？【活動探究2】石墨為陽極電解硫酸鈉溶液+Na2SO4溶液 石墨石

17、墨陽極反應(yīng)：_ 陰極反應(yīng)_總反應(yīng)_思考：惰性電極電解硫酸鈉溶液的實(shí)質(zhì)是什么？硫酸鈉的作用是什么？1、寫出電解飽和食鹽水的電極反應(yīng)現(xiàn)象和電極反應(yīng)式惰性電極電解時的離子放電規(guī)律、一般說來，金屬越難失電子，其陽離子就越易得電子即K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ +Na2S4溶液 鐵鐵即：在陰極，離子得電子越來越易（越來越容易放電）、同樣，非金屬越難得電子，其陰離子就越易失電子即SO42- OH- Cl- Br- I- S2- 即：在陽極，離子失電子越來容易（越來越容易放電）【活動探究3】 以鐵為陰陽極電解硫酸鈉溶液陽極反應(yīng)：_

18、 陰極反應(yīng)_總反應(yīng)_思考：你發(fā)現(xiàn)陰陽極材料與離子放電有什么規(guī)律?。縚溶液【活動探究4】你能在鑰匙上鍍銅嗎？方案：_作陽極，_作陰極，_作電鍍液陽極反應(yīng)：_ 陰極反應(yīng)_思考：電鍍工業(yè)的原理：電鍍槽中，一般把待鍍金屬（即鍍件）作_極，鍍層金屬作_極，含_的溶液為電鍍液?！净顒犹骄?】你能把粗銅提純嗎？陽極反應(yīng)：_ 粗銅陰極反應(yīng)_ 思考：工業(yè)上的電解精煉池中，純銅_溶液通常_作陽極，_作陰極_作電鍍液?！拘〗Y(jié)】給你一個電解裝置，你將如何分析其電極反應(yīng)和電極產(chǎn)物？_ _【課下練習(xí)】工廠為了除含Cr2O72-離子的酸性廢水，采用以下處理方法： 以鐵作為電極進(jìn)行電解 鼓入空氣，經(jīng)過一段時間后，使廢水中的含鉻（有毒）量降到可排放的標(biāo)準(zhǔn)，其原理是： 將Cr2O72-離子還原為可溶性三價鉻離子。電解除鉻過程中，使溶液的PH不斷升高，使工業(yè)廢水由酸性變?yōu)閴A性，再把三價鉻離子變成不溶性氫氧化物除去。 根據(jù)上述內(nèi)容回答下列問題：（1）用鐵作電極電解時，電極反應(yīng)式為：陽極_ ，陰極_（2）在水溶液中將Cr2O72-離子還原成Cr3+的還原劑是溶液中的_離子，此氧化還原反應(yīng)的離子方程式是_。（3）在處理廢水中使溶液的PH不斷升高，由酸性轉(zhuǎn)變堿性是通過通電和O2.途徑來實(shí)現(xiàn)的。（4）將Cr3+轉(zhuǎn)變成不溶性氫氧化物的離子反應(yīng)式為 _，同時還有_生成 第8頁