《電解原理及其應用》教案(2課時)

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1、 《電解原理及其應用》教案（2課時） 一、教學目標 1、知識與技能： ①通過對熔融氯化鈉電解體系的分析，使學生掌握電解、電解池概念，清晰的建立起電極反應的概念并能夠正確的判斷陰陽極  ②能書寫電極反應式及總反應式，培養(yǎng)分析歸納知識的能力。 ③通過活動探究，提高學生的實驗能力和分析能力 2、過程與方法： 通過運用電解的原理，分析電冶金以及電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉等復雜體系中所發(fā)生的反應，體會電解的實用價值和對人類社會的重要貢獻。 3、情感態(tài)度與價值觀： 通過電解知識的學習，激發(fā)學生勇于創(chuàng)新、積極實踐的科學態(tài)度。 二、教學重點、難點 重點是理解電解原理和一般

2、規(guī)律；難點是判斷電極產物和電極反應和電解總反應式的書寫 三、教學流程 惰性電極不變，離子導體更換為硫酸鈉溶液 其它不變，陰陽極均改位鐵 對過去所學知識進行綜合運用 探究分析歸納 電解熔融氯化鈉 電解、電解池、陰陽極和電極反應概念，電極反應式書寫。構成電解池的條件 分析 初步了解離子放電能力的強弱，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 解決復雜問題，能力全面提升 回扣初中所學電解水知識，把舊知識納入新體系，了解離子放電順序 得出實質 是電解水 發(fā)現(xiàn)新知， 完善體系 歸納總結出完整的不同電極條件下的離子放電規(guī)律 學以致用，體

3、會 學習快樂 歸納總結出構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用，感受化學之美 綜合分析，實現(xiàn) 能力升華 畫龍點睛,固化能力 形成本單元核心學科思想和學科能力 能 力 不 斷 提 升 知 識 循 序 漸 進 活動探究1、惰性電極電解飽和食鹽水 惰性電極不變，離子導體有單一體系變成復雜體系 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 認知遷移，陽極改為銅電極 小結

4、 四、教學過程 教師活動 學生活動 設計意圖 【復習提問】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：電解的原理及其應用（板書） 【聯(lián)想質疑】 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？ 【設問】如果要讓氯化鈉分解生成金屬鈉，就必須提供能量，比如電能。實踐證明，熔融氯化鈉在通電條件

5、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)則運動，接通電源后，Na+ 移向與電源負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） 陰極：

6、2Na++2e-=2Na（氧化反應） 總反應：2Na++2Cl-Cl2↑+2Na 2NaCl Cl2↑+2Na 【點撥】這就是工業(yè)上電解冶煉金屬的基本原理。 【總結】 一、電極反應 陽極：2Cl- - 2e-=Cl2↑ （氧化反應） 陰極：2Na++2e-=2Na（氧化反應） 總反應：2Na++2Cl-Cl2↑+2Na 2NaCl Cl2↑+2Na 【講解】講解1807年戴維電解獲得金屬鉀的史實，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溶液或熔融電解質而在陰陽兩極引起氧化還原反應的過程叫做電

7、解 三、電解池的概念： 借助于電流引起氧化還原反應的裝置叫電解池或電解槽 四、電解池的構成條件 1、直流電源 2、兩個固體電極，與電源正極相連的叫陽極，與電源負極相連的叫陰極 3、離子導體離子導體（熔融態(tài)電解質或電解質溶液） 4、構成閉合回路 【過渡與設問】剛才我們學習了構成電解池條件之一是要有離子導體，如果我們把上述裝置中的離子導體熔融NaCl改成NaCl溶液，電解的結果會怎么樣呢？ 【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)生的電極反應是什么？產物如何檢驗 ？ 現(xiàn)象 電極反應式 陽極 有黃綠色

8、氣體，使?jié)駶櫟矸跭I試紙變藍 2Cl- - 2e-=Cl2↑ 2NaCl + 2H2O ====== H2↑ +Cl2 ↑+ 2NaOH 電解 陰極 有無色氣體產生，溶液滴酚酞試液變紅色 2H+ + 2e- = H2↑ 電解反應 【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】 ☆人們根據大量事實總結出了如下規(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+ F

9、e2+ 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），而在陽極上Cl-優(yōu)先放電：2Cl--e-=Cl2↑（氧化反應）。在陰極：由于：2H++2e-=H2↑，H+不斷被消耗，促進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。 總的電

10、解化學方程式怎么寫？ 【板演】 2NaCl + 2H2O ====== H2↑ +Cl2 ↑+ 2NaOH 電解 【思考】假如你是化工工程師，請從原理上談談你將如何生產大量的鹽酸、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。具體生產工藝則屬于化學與技術范疇，感興趣的同學課下可查閱相關資料進一步了解。 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中的離子導體換成Na2SO4溶液，結果又會怎樣？請同學們根據前面的方法結合離子放電順序分析兩極產物各是什么？

11、 【點評】這實際上就是初中學過的電解水，Na2SO4的作用僅起到增強溶液導電性的作用。 【講解】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還有待突破。 【活動探究3】如果將上述裝置中的陰陽極均換成Fe電極，結果又會怎么樣？ 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： 陽極： Fe – 2e- = Fe2+ 陰極：2H+ +2e- =H2↑ 總反應：Fe + 2H2O = Fe（OH）2 + H2↑ ★小結：如果陽極材料為金屬時

12、（Pt Au等惰性金屬除外）通常金屬陽極材料優(yōu)先失去電子；當陽極材料為石墨（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。 【過渡】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，導線，電源 請根據電解原理，設計實驗方案并檢驗，然后得出結論 實驗方案 內容 電鍍原理 陽極： Cu – 2e- = Cu2+ 陰極：Cu2++ 2e- =Cu CuSO4溶液 銅電極 鑰匙 電鍍方案

13、 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 【引導學生分析評價】對學生可能的出現(xiàn)的幾種情況，如鑰匙作陽極、石墨作陽極、銅作陽極等，進行分析評價。確定最佳方案。 【講述】：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)上被大量應用，如電鍍拉手，鍍鎳自行車把等。 ★小結：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

14、勻）作陽極，含鍍層金屬離子的溶液為電鍍液。 根據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），一塊純銅，CuSO4溶液，電解池，直流電源，如何根據電鍍原理提純粗銅，請設計實驗裝置。 【師生分析】：陽極Zn、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99.95-99.98%的銅，從而滿足生產生活中大量的導線需求。 【小結反思】 1

15、、給你一個電解裝置如何分析其電極產物？ 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（依據放電順序） 2、通過今天的學習還應該能夠對一些看似難以實現(xiàn)的事情，敢想，敢做，敢于創(chuàng)新。 比如， ①已知F2是氧化性最強的單質，你有辦法將F-氧化成F2嗎 ？用什么方法？ 再如， ②能實現(xiàn)變化Cu + 2H2O=Cu（OH）2+H2↑嗎？ 【講解】通過今天的學習，也希望同學們今后遇到問題不要有畏難情緒，要迎難而上，敢想、敢做、敢于質疑

16、、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增光添彩！ 【板書設計】 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 電解原理 思考，回答。 學生聽講、思

17、考 領會 思考，感悟，理解 學生聆聽 理解并形成概念 學生分析思考并回答 學生思考，聆聽理解 體會所學知識的重要，體會化學的魅力 學生分析并回答 陰極： 4H++4e-=2H2↑ 陽極： 4OH- - 4e- =2H2O+O2↑ 總反應： 2H2O

18、2H2↑+O2↑ 學生思考未來可否在此領域有所成就。 學生分析，寫出電極反應 學生設計并實驗 學生設計 陽極： 粗銅 Cu – 2e- = Cu2+ 陰極： 純銅Cu2++ 2e- =Cu 學生思考 學生總結 學生思考并回答然后提純 學生反思總結并回答。

19、 與學生已有知識相銜接 學習領會電解原理 對學生進行敢于質疑的教育 歸納電極反應、電解、電解池等概念，學生認識由個例上升到一般，使認識升華 由實例引出概念，更有利于學生接受和理解 為學生綜合運用所學知識提供了機會 使學生初步學會惰性電極下，如何分析離子放電的一般方法 感受學習的成功感。

20、 回扣初中所學 ，把舊知識納入現(xiàn)有知識體系 體會通常不可能進行反應，電解條件下就成為可能，開拓了學生的視野，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性思維。 期待學生在廉價獲得氫能技術方面有所成就。 完善知識體系，系統(tǒng)掌握放電規(guī)律，利用電解原理學習電鍍，易于學生理解 深入理解電解原理，體會電解的另一個領域電鍍，并鍛煉學生的動手能力和合作能力等。 使學生體會電解原理在電鍍工業(yè)上的重要使用價值，充分感受化學的魅力 利用電鍍原理進行電解精煉。使學生的認識層

21、層深入 升華本單元所要達到的學科思想和核心能力 電解原理及其應用 課堂學案 + — 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的電極反應和電解總反應 陽極：_____________________________， 陰極：____________________________ 總反應：_____________________________________ （1）電極反應：在電極上發(fā)生的_____叫電極反應 （2）電解的概念：使 通過電解質溶液或熔融電解質

22、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 電極反應式 陽極

23、陰極 電解總反應 思考：氯堿工業(yè)如何生產鹽酸、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 石墨 ①陽極反應：___________________ ②陰極反應______________________ ③總反應______________________________________ 思考：惰性電極電解硫酸鈉溶液的實質是什么？硫酸鈉的作用是什么？ 1、寫出電解飽和食鹽水的電極反應現(xiàn)象和電極反應式 惰性電極電解時的離子放電規(guī)律 ①、一般說來，金屬越難失電子，其陽離

24、子就越易得電子即 K+ Ca2+ Na+ Mg2+ Al3+ Zn2+ Fe2+ Sn2+ Pb2+ H+ Cu2+ Ag+ + — Na2S 4溶液 鐵 鐵 即：在陰極，離子得電子越來越易（越來越容易放電） 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- 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 ①陽極反應：_______________

25、____ ②陰極反應______________________ ③總反應______________________________________ 思考：你發(fā)現(xiàn)陰陽極材料與離子放電有什么規(guī)律??？ ____________________________________________________________________ _____________________________________________________________________ __________溶液 【活動探究4】你能在鑰匙上鍍銅嗎？ 方案：___

26、作陽極，____作陰極，_________作電鍍液 ①陽極反應：___________________ ②陰極反應______________________ 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。 【活動探究5】你能把粗銅提純嗎？ ①陽極反應：___________________ 粗銅 ②陰極反應______________________ 思考：工業(yè)上的電解精煉池中， 純銅 _____溶液 通常_____作陽極，______

27、作陰極 _________________作電鍍液。 【小結】給你一個電解裝置，你將如何分析其電極反應和電極產物？ _____________________________________________________________ ___________________________________ _______ 【課下練習】工廠為了除含Cr2O72-離子的酸性廢水，采用以下處理方法： 以鐵作為電極進行電解 鼓入空氣，經過一段時間后，使廢水中的含鉻（有毒）量降到可排放的標準，其原理是： ① 將Cr2O72-離子還原為可溶性三價

28、鉻離子。 ②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。 根據上述內容回答下列問題： （1）用鐵作電極電解時，電極反應式為：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，由酸性轉變堿性是通過通電和O2.途徑來實現(xiàn)的。 （4）將Cr3+轉變成不溶性氫氧化物的離子反應式為 ________________________，同時還有______________________________生成 第8頁