《電解原理及其應(yīng)用》教案(2課時(shí))

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1、 《電解原理及其應(yīng)用》教案（2課時(shí)） 一、教學(xué)目標(biāo) 1、知識(shí)與技能： ①通過(guò)對(duì)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(yáng)極  ②能書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式及總反應(yīng)式，培養(yǎng)分析歸納知識(shí)的能力。 ③通過(guò)活動(dòng)探究，提高學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰头治瞿芰? 2、過(guò)程與方法： 通過(guò)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(huì)電解的實(shí)用價(jià)值和對(duì)人類(lèi)社會(huì)的重要貢獻(xiàn)。 3、情感態(tài)度與價(jià)值觀： 通過(guò)電解知識(shí)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

2、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(shū)寫(xiě) 三、教學(xué)流程 惰性電極不變，離子導(dǎo)體更換為硫酸鈉溶液 其它不變，陰陽(yáng)極均改位鐵 對(duì)過(guò)去所學(xué)知識(shí)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(yáng)極和電極反應(yīng)概念，電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)。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(dòng)探究4、給鑰匙鍍銅 活動(dòng)探究5、電解精煉銅 解決復(fù)雜問(wèn)題，能力全面提升 回扣初中所學(xué)電解水知識(shí)，把舊知識(shí)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

3、會(huì) 學(xué)習(xí)快樂(lè) 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(huì)電解電鍍?cè)碓陔娊饩珶捝系纳衿鎽?yīng)用，感受化學(xué)之美 綜合分析，實(shí)現(xiàn) 能力升華 畫(huà)龍點(diǎn)睛,固化能力 形成本單元核心學(xué)科思想和學(xué)科能力 能 力 不 斷 提 升 知 識(shí) 循 序 漸 進(jìn) 活動(dòng)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(dòng)探究2、惰性電極電解硫酸鈉溶液 活動(dòng)探究3、鐵電極作陰陽(yáng)極電解硫酸鈉溶液 認(rèn)知遷移，陽(yáng)極改為銅電極 小結(jié)

4、 四、教學(xué)過(guò)程 教師活動(dòng) 學(xué)生活動(dòng) 設(shè)計(jì)意圖 【復(fù)習(xí)提問(wèn)】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(lái)的呢？怎么煉出來(lái)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(shū)） 【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(wèn)】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(shí)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(guò)渡】下面我們以就以電解熔融NaCl為例來(lái)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(gè)方向移動(dòng)？ 2. 移動(dòng)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(wú)規(guī)則運(yùn)動(dòng)，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(yáng)極：2Cl- - 2e-=Cl2↑ （氧化反應(yīng)） 陰極：

6、2Na++2e-=2Na（氧化反應(yīng)） 總反應(yīng)：2Na++2Cl-Cl2↑+2Na 2NaCl Cl2↑+2Na 【點(diǎn)撥】這就是工業(yè)上電解冶煉金屬的基本原理。 【總結(jié)】 一、電極反應(yīng) 陽(yáng)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↑+2Na 2NaCl Cl2↑+2Na 【講解】講解1807年戴維電解獲得金屬鉀的史實(shí)，說(shuō)明不可能不是絕對(duì)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(guò)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在陰陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)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(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 2、兩個(gè)固體電極，與電源正極相連的叫陽(yáng)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(guò)渡與設(shè)問(wèn)】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(huì)怎么樣呢？ 【活動(dòng)探究1】電解飽和食鹽水 請(qǐng)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(gè)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(yáng)極 有黃綠色

8、氣體，使?jié)駶?rùn)淀粉KI試紙變藍(lán) 2Cl- - 2e-=Cl2↑ 2NaCl + 2H2O ====== H2↑ +Cl2 ↑+ 2NaOH 電解 陰極 有無(wú)色氣體產(chǎn)生，溶液滴酚酞試液變紅色 2H+ + 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(yáng)極。那誰(shuí)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(shuō)來(lái)，金屬越難失電子，其陽(yáng)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(lái)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(lái)越易 所以，電解飽和食鹽水時(shí)，在陰極上H+優(yōu)先放電2H++2e-=H2↑（還原反應(yīng)），而在陽(yáng)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(dòng)，破壞了水的電離平衡， c（OH-）的濃度相對(duì)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(xué)方程式怎么寫(xiě)？ 【板演】 2NaCl + 2H2O ====== H2↑ +Cl2 ↑+ 2NaOH 電解 【思考】假如你是化工工程師，請(qǐng)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(dòng)探究2】如果我們把上述電解池中的離子導(dǎo)體換成Na2SO4溶液，結(jié)果又會(huì)怎樣？請(qǐng)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？

11、 【點(diǎn)評(píng)】這實(shí)際上就是初中學(xué)過(guò)的電解水，Na2SO4的作用僅起到增強(qiáng)溶液導(dǎo)電性的作用。 【講解】電解水獲得氫能成本太高，如何通過(guò)水廉價(jià)獲得氫能的技術(shù)還有待突破。 【活動(dòng)探究3】如果將上述裝置中的陰陽(yáng)極均換成Fe電極，結(jié)果又會(huì)怎么樣？ Na2SO4 溶液 鐵電極 鐵電極 演示： 演示：現(xiàn)象：陽(yáng)極附近溶液變淺綠色，陰極有無(wú)色氣泡冒出 電極反應(yīng)： 陽(yáng)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(yáng)極材料為金屬時(shí)

12、（Pt Au等惰性金屬除外）通常金屬陽(yáng)極材料優(yōu)先失去電子；當(dāng)陽(yáng)極材料為石墨（或惰性金屬電極）時(shí)，才考慮溶液中陰離子失去電子。陰極材料無(wú)論是惰性電極還是活動(dòng)金屬電極，都是溶液中的陽(yáng)離子在陰極上放電。 【過(guò)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(qǐng)看活動(dòng)探究4 【活動(dòng)探究4】在鑰匙上鍍銅 材料：銅片，石墨棒，鑰匙，CuSO4溶液，導(dǎo)線(xiàn)，電源 請(qǐng)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?cè)? 陽(yáng)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(yáng)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(píng)價(jià)】對(duì)學(xué)生可能的出現(xiàn)的幾種情況，如鑰匙作陽(yáng)極、石墨作陽(yáng)極、銅作陽(yáng)極等，進(jìn)行分析評(píng)價(jià)。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(qiáng)金屬的抗腐蝕能力、耐磨性或改善金屬制品的外觀。 電鍍?cè)碓诠I(yè)上被大量應(yīng)用，如電鍍拉手，鍍鎳自行車(chē)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(yáng)極，則電鍍不均

14、勻）作陽(yáng)極，含鍍層金屬離子的溶液為電鍍液。 根據(jù)電鍍?cè)砜煞癜岩粔K粗銅提純？ 【活動(dòng)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?cè)硖峒兇帚~，請(qǐng)?jiān)O(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)裝置。 【師生分析】：陽(yáng)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(yáng)極上的Au、Ag等金屬不放電而沉積于陽(yáng)極下面形成陽(yáng)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(mǎn)足生產(chǎn)生活中大量的導(dǎo)線(xiàn)需求。 【小結(jié)反思】 1

15、、給你一個(gè)電解裝置如何分析其電極產(chǎn)物？ 一看電源（確定陰陽(yáng)極） 二看陽(yáng)極材料（是活動(dòng)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(dòng)（分別移向哪個(gè)電極） 五看何種離子放電（依據(jù)放電順序） 2、通過(guò)今天的學(xué)習(xí)還應(yīng)該能夠?qū)σ恍┛此齐y以實(shí)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(qiáng)的單質(zhì)，你有辦法將F-氧化成F2嗎 ？用什么方法？ 再如， ②能實(shí)現(xiàn)變化Cu + 2H2O=Cu（OH）2+H2↑嗎？ 【講解】通過(guò)今天的學(xué)習(xí)，也希望同學(xué)們今后遇到問(wèn)題不要有畏難情緒，要迎難而上，敢想、敢做、敢于質(zhì)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(lái)能夠做出突出成績(jī)，為我們北京二十中學(xué)增光添彩！ 【板書(shū)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(chǎng)） 三要看離子移向哪個(gè)電極 二看陽(yáng)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(xué)生聽(tīng)講、思

17、考 領(lǐng)會(huì) 思考，感悟，理解 學(xué)生聆聽(tīng) 理解并形成概念 學(xué)生分析思考并回答 學(xué)生思考，聆聽(tīng)理解 體會(huì)所學(xué)知識(shí)的重要，體會(huì)化學(xué)的魅力 學(xué)生分析并回答 陰極： 4H++4e-=2H2↑ 陽(yáng)極： 4OH- - 4e- =2H2O+O2↑ 總反應(yīng)： 2H2O

18、2H2↑+O2↑ 學(xué)生思考未來(lái)可否在此領(lǐng)域有所成就。 學(xué)生分析，寫(xiě)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(yáng)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。

19、 與學(xué)生已有知識(shí)相銜接 學(xué)習(xí)領(lǐng)會(huì)電解原理 對(duì)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(shí)由個(gè)例上升到一般，使認(rèn)識(shí)升華 由實(shí)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(shí)提供了機(jī)會(huì) 使學(xué)生初步學(xué)會(huì)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。

20、 回扣初中所學(xué) ，把舊知識(shí)納入現(xiàn)有知識(shí)體系 體會(huì)通常不可能進(jìn)行反應(yīng)，電解條件下就成為可能，開(kāi)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(jià)獲得氫能技術(shù)方面有所成就。 完善知識(shí)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(huì)電解的另一個(gè)領(lǐng)域電鍍，并鍛煉學(xué)生的動(dòng)手能力和合作能力等。 使學(xué)生體會(huì)電解原理在電鍍工業(yè)上的重要使用價(jià)值，充分感受化學(xué)的魅力 利用電鍍?cè)磉M(jìn)行電解精煉。使學(xué)生的認(rèn)識(shí)層

21、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(yáng)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(guò)電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)

22、而在陰陽(yáng)兩極引起 的過(guò)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(dòng)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(yáng)極

23、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(dòng)探究2】石墨為陽(yáng)極電解硫酸鈉溶液 + — Na2SO4溶液 石墨 石墨 ①陽(yáng)極反應(yīng)：___________________ ②陰極反應(yīng)______________________ ③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(xiě)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(shí)的離子放電規(guī)律 ①、一般說(shuō)來(lái)，金屬越難失電子，其陽(yáng)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(lái)越易（越來(lái)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(yáng)極，離子失電子越來(lái)容易（越來(lái)越容易放電） 【活動(dòng)探究3】 以鐵為陰陽(yáng)極電解硫酸鈉溶液 ①陽(yáng)極反應(yīng)：_______________

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

26、作陽(yáng)極，____作陰極，_________作電鍍液 ①陽(yáng)極反應(yīng)：___________________ ②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。 【活動(dòng)探究5】你能把粗銅提純嗎？ ①陽(yáng)極反應(yīng)：___________________ 粗銅 ②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(yáng)極，______

27、作陰極 _________________作電鍍液。 【小結(jié)】給你一個(gè)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(guò)一段時(shí)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： ① 將Cr2O72-離子還原為可溶性三價(jià)

28、鉻離子。 ②電解除鉻過(guò)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(jià)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(wèn)題： （1）用鐵作電極電解時(shí)，電極反應(yīng)式為：陽(yáng)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(guò)通電和O2.途徑來(lái)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(shí)還有______________________________生成 第8頁(yè)