2019-2020年人教版選修4 第4章第3節(jié) 電解池(第2課時) 教案.doc
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2019-2020年人教版選修4 第4章第3節(jié) 電解池(第2課時) 教案 教 學(xué) 目 的 知識 與 技能 了解氯堿工業(yè),電鍍,冶金的原理 過程 與 方法 培養(yǎng)學(xué)生的實驗操作能力,團結(jié)協(xié)作能力、觀察能力、分析能力、歸納總結(jié)能力以及運用知識解決問題的能力 情感 態(tài)度 價值觀 通過電鍍工業(yè)廢水處理的簡單介紹,增強學(xué)生的環(huán)境保護意識 重 點 電解池原理 難 點 電解池應(yīng)用 知 識 結(jié) 構(gòu) 與 板 書 設(shè) 計 二、電解原理的應(yīng)用 1、電解飽和食鹽水制燒堿、氫氣和氯氣 (1) 實驗原理: 陽極(放電順序:Cl―>OH―):2Cl―-2e == Cl2 ↑ (氧化反應(yīng)) 陰極(放電順序:H+>Na+):2H++2e==H2 ↑(還原反應(yīng)) 總反應(yīng):2NaCl+2H2O2NaOH +H2↑+ Cl2↑ 陰極 陽極 (2)工業(yè)制備方法---離子交換膜法 2、電解精煉銅 粗銅作陽極,純銅作陰極,用CuSO4溶液作電解液。 陽極(粗銅):Cu-2e-=Cu2+ 陰極(精銅):Cu2++2e-=Cu 比銅活潑的金屬雜質(zhì)——以陽離子形式留于溶液中 比銅不活潑的金屬雜質(zhì)——形成陽極泥 電解精煉銅過程中CuSO4溶液的濃度基本不變。 3、電鍍銅 (1) 電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。 (2) 電鍍的主要目的是使金屬增強抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬度。 (3) 鍍層金屬:通常是在空氣或溶液中不易起變化的金屬,如Cr、Zn、Ag、Cu等 (4) 在鐵制品上鍍銅:陽極——銅 陰極——鐵制品 電鍍液——CuSO4溶液 原理:陽極(Zn) Zn-2e==Zn2+ 陰極(Fe) Zn2++2e == Zn 4、電冶金 (1) 本質(zhì):利用電解使礦石中的金屬離子獲得電子,從它們的化合物中還原出來 (2) 適用范圍:制取活潑金屬單質(zhì),如電解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al 教學(xué)過程 教學(xué)步驟、內(nèi)容 教學(xué)方法、手段、師生活動 [引言]上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電解的原理,電解是通過電流引起化學(xué)反應(yīng)的過程,即將電能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能。電解的原理在工業(yè)上有哪些應(yīng)用呢?這節(jié)課就向同學(xué)們介紹兩個電解原理在工業(yè)上應(yīng)用的事例. [板書]二、電解原理的應(yīng)用 [講]電解飽和食鹽水以制備燒堿、氫氣和氯氣,電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫氯堿工業(yè)。 [板書]1、電解飽和食鹽水制燒堿、氫氣和氯氣 [投影] 實驗裝置 實驗裝置及原理 按上圖裝置,在U形管里倒入飽和食鹽水,插入一根石墨棒做陽極,一根鐵棒做陰極。同時在兩邊管中各滴入幾滴酚酞試液,并用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗陽極放出的氣體。接通直流電源后,注意管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象。 [講]在這個反應(yīng)中,由于H+在陰極上得到電子而生成H2,破壞了附近的水的電離平衡,促進了水繼續(xù)電離,結(jié)果陰極區(qū)溶液里OH―濃度增大而呈堿性。 [板書](1) 實驗原理: 陽極(放電順序:Cl―>OH―):2Cl―-2e == Cl2 ↑ (氧化反應(yīng)) 陰極(放電順序:H+>Na+):2H++2e==H2 ↑(還原反應(yīng)) 總反應(yīng):2NaCl+2H2O2NaOH +H2↑+ Cl2↑ 陰極 陽極 [注意]在學(xué)習(xí)電解食鹽水的化學(xué)原理時,學(xué)生往往不容易理解堿為什么在陰極區(qū)生成。這點可以從H+在陰極上大量被還原,從而引起水的電離平衡被破壞,來分析在陰極區(qū)積累大量OH―的理由。 [板書](2)工業(yè)制備方法---離子交換膜法 [講]由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成,每臺電解槽由若干個單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。 將電解槽隔成陰極室和陽極室和陰極室,它只允許陽離子(Na+)通過,而阻止陰離子(Cl―、OH―)和氣體通過。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸,又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO 而影響燒堿的質(zhì)量。 [講]其原料粗鹽中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42―等雜質(zhì),不符合電解要求,因此必須經(jīng)過精制。 [投影] [講]除雜質(zhì)時所加試劑的順序要求是Na2CO3必須在BaCl2之后,加入鹽酸在過濾之后。 [問]工業(yè)上為什么要對粗銅進行電解精煉呢? [學(xué)生活動]指導(dǎo)學(xué)生查找閱讀教材中相關(guān)內(nèi)容,請學(xué)生代表回答。 [問]怎樣利用電解的原理精煉粗銅呢? [板書]2、電解精煉銅 粗銅作陽極,純銅作陰極,用CuSO4溶液作電解液。 [投影]見下頁 [學(xué)生活動]請學(xué)生討論分析電解液中離子的種類,通電后溶液中離子的移動情況和陰極反應(yīng)。 [學(xué)生總結(jié)]CuSO4溶液中有Cu2+、H+、SO42-、OH-等四種離子,通電后Cu2+、H+移向陰極,SO42-、OH-移向陽極,陰極上Cu2+放電變成Cu聚集在陰極板(精銅)上。 [板書] 陰極(精銅):Cu2++2e-=Cu [講] SO42-和OH-雖然移向了陽極,但是由于陽極板(粗銅)表面的Cu原子失電子能力強于二者,故陽極上Cu原子失電子被溶解。 [板書] 陽極(粗銅):Cu-2e-=Cu2+ [問] 粗銅中所含的雜質(zhì)(如:Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)是如何除去的呢? [講]比銅活潑的金屬雜質(zhì),在銅溶解的同時也會失電子形成金屬陽離子而被溶解掉。如: Zn-2e-=Zn2+;Ni-2e-=Ni2+;由于這些離子比Cu2+難以還原,故它們不能在陰極上得電子析出而存留在溶液中。比銅不活潑的金屬雜質(zhì),在銅失電子溶解時,不能失電子而溶解,故它們以單質(zhì)形式沉積于電解槽底部,形成陽極泥。 [板書]比銅活潑的金屬雜質(zhì)——以陽離子形式留于溶液中 比銅不活潑的金屬雜質(zhì)——形成陽極泥 [投影]播放課前制作的多媒體課件,模擬電解精煉銅的過程中兩極和電解液中離子的變化情況。 [問]請大家根據(jù)兩極上所發(fā)生的主要反應(yīng)分析電解精煉銅過程中的電解液有無變化。 [學(xué)生活動]學(xué)生分析、討論并回答。 [板書]電解精煉銅過程中CuSO4溶液的濃度基本不變。 [過渡]以上我們學(xué)習(xí)了銅的電解精煉原理,下面我們再共同學(xué)習(xí)電解原理的另一個應(yīng)用實例——電鍍銅。 [板書]3、電鍍銅 [問]什么是電鍍?電鍍的優(yōu)點有哪些? [學(xué)生活動]指導(dǎo)學(xué)生查找閱讀教材中相關(guān)內(nèi)容,請學(xué)生代表回答。 [板書](1) 電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。 (2) 電鍍的主要目的是使金屬增強抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬度。 (3) 鍍層金屬:通常是在空氣或溶液中不易起變化的金屬,如Cr、Zn、Ag、Cu等 [講]電鍍時,把待鍍金屬制品作為陰極;把鍍層金屬作為陽極;用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)配成電鍍液。通低壓直流電,陽極金屬在溶液中成為陽離子,移向陰極,在陰極獲得電子被還原成金屬,在待鍍件表面上覆蓋上一層均勻光潔而致密的鍍層。 [講]例如,鋼鐵是人們最常用的金屬,但鋼鐵有個致命的缺點,就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬,如鋅、銅、鉻、鎳等。。 [問]請大家根據(jù)電解精煉銅過程中所發(fā)生的兩極反應(yīng),選擇在鐵制品上鍍銅裝置的陰極材料、陽極材料和電鍍液。 [學(xué)生活動]學(xué)生分析、討論并回答。 [板書](4) 在鐵制品上鍍銅:陽極——銅 陰極——鐵制品 電鍍液——CuSO4溶液 原理:陽極(Zn) Zn-2e==Zn2+ 陰極(Fe) Zn2++2e == Zn [講]陽極的鋅不斷氧化成Zn2+進入溶液,陰極溶液中Zn2+被還原成鋅鍍層,因此電鍍液中C(ZnCl2)保持不變。 [講]電鍍的特點是“一多、一少、一不變”。一多指陰極上有鍍層金屬沉積,一少指陽極上有鍍層金屬溶解,一不變指電解液濃度不變。 [講]這里還需要我們注意的是,電鍍生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣中含有多種對環(huán)境有害的物質(zhì),處理后應(yīng)符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn),對其中的有用成分要回收利用。 [過]Na、Mg、Al等活潑金屬都可用電解它們的熔融鹽或氧化物制得。這種方法是利用電解法來冶煉活潑金屬,我們將其稱之為電冶金。 [板書]4、電冶金 (1) 本質(zhì):利用電解使礦石中的金屬離子獲得電子,從它們的化合物中還原出來 (2) 適用范圍:制取活潑金屬單質(zhì),如電解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al [小結(jié)]本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了銅的電解精煉和電鍍銅的知識,銅的電解精煉類似于“在銅上鍍銅”,故掌握電鍍的原理是本節(jié)的重點。下面請同學(xué)們根據(jù)所學(xué)知識填寫課前所發(fā)放的表格。 [投影]原電池、電解池與電鍍池的比較 原電池 電解池 電鍍池 定義 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置 應(yīng)用電解原理在某些金屬表面上鍍一層其他金屬的裝置 形成條件 活潑性不同的兩電極連接,電解質(zhì)溶液,形成閉合電路 兩電極接直流電源,并插入電解質(zhì)溶液中,形成閉合回路 鍍層金屬接電源正極,待鍍金屬接電源負(fù)極,電鍍液必須含有鍍層金屬的離子 電極名稱 負(fù)極:較活潑金屬 正極:較不活潑金屬或能導(dǎo)電的非金屬 陽極:與電源正極相連 陰極:與電源負(fù)極相連 同電解池,但陽極:必須是鍍層金屬 陰極: 鍍件 電極反應(yīng) 負(fù)極:氧化反應(yīng),金屬失電子 正極:還原反應(yīng),溶液中陽離子得電子 陽極:氧化反應(yīng),溶液中的陰離子失電子,或電極金屬失電子 陰極:還原反應(yīng),溶液中的陽離子得電子 陽極:金屬電極失電子 陰極:電鍍液中陽離子得電子 電子流向 負(fù)極—導(dǎo)線—正極 電源負(fù)極—導(dǎo)線—陰極—(陽離子向陰極移動,得電子;陰離子向陽極移動,失電子)—陽極—電源正極 教學(xué)回顧:- 1.請仔細(xì)閱讀文檔,確保文檔完整性,對于不預(yù)覽、不比對內(nèi)容而直接下載帶來的問題本站不予受理。
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