山东省滕州市高中化学 第1章 第2节 电能转化为化学能电解 第2课时 电解原理（2）教案 鲁科版选修4.doc

课 题：第1章 第2节 电能转化为化学能电解（第2课时）电解原理的应用教学模式：问题探究式教学教学目标：1.了解电冶金、氯碱工业、电镀和电解精炼的原理。2.学会应用电解的原理解决实际问题。3.能够应用电解原理判断离子的氧化性或还原性强弱。教学重点：特定要求下的电解原理的应用教学难点：如何应用电解原理解决实际问题内容分析：本节课是在复习电解原理和规律后，在理解电解原理的基础上了解相关化工生产方面的应用，如电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气，铜的电解精炼，电镀，电冶金等。通过学习进一步理解电解原理，加深对氧化还原反应的认识，提高辩证思维能力，同时帮助学生牢固树立理论联系实际的学风。教学过程：环节教师活动学生活动设计意图复习引入【思考】x、y分别是直流电源的两极，通电后发现a极质量增加、b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是( ) a极板b极板x电极z溶液a锌石墨负极cuso4b石墨石墨负极naohc银铁正极agno3d铜石墨负极cucl2归纳总结：1. 惰性电极电解时阴、阳离子的放电顺序。2. 如何正确书写电极反应和电解总反应。答案：a思考、讨论完成对上节课内容的复习检查学生对电解基本原理和规律等的掌握情况，承上启下教材回归二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水制取烧碱、氢气和氯气（1）饱和食盐水中存在的离子包括 ，在电场中它们的移动方向是 向阴极移动， 向阳极移动。用惰性电极电解时，阳极失电子的微粒是 ；阴极得电子的微粒是 。（2）电极反应方程式：阳极： 阴极： 电解总反应方程式： （3）电解过程中，由于阴极区 浓度变小，水的电离平衡向 方向进行，使阴极区溶液中 富集。如果设法用隔膜阻止oh-移向阳极，则naoh可以在 附近的溶液中富集，由阴极溶液可以获得 ，这就是电解食盐水制备烧碱的原理。电解食盐水还可以得到另外两种重要的化工产品 和 。回顾相关知识点，完成填空。检查学生对基础知识的掌握情况。交流研讨1.惰性电极电解饱和食盐水和电解熔融nacl，其原理有何不同？导致此不同的根本原因是什么？2.设计实验检验电解饱和食盐水的三种产物？3（1）氯碱工业生产中阳离子交换膜的作用是什么？答：第一，阳离子交换膜只允许阳离子通过(cl、oh和气体不能通过)，把电解槽隔成阴极室和阳极室。能有效的防止氢气和氯气混合而引起爆炸；同时避免氯气和氢氧化钠反应，影响氢氧化钠的产量和质量；第二，连接两侧电解质溶液，构成闭合回路。（2）电解一段时间后，阳极室和阴极室应分别补充什么物质？（3）饱和食盐水的精制：电解前需除去食盐溶液中的ca2、mg2、 so42-等杂质离子，可选用naoh溶液、 bacl2溶液、 na2co3溶液、稀盐酸，加入试剂的顺序为 。4. 体会水的电离平衡移动在电解电解质的水溶液时的作用。5. 认识化学基本理论与实际生产的联系与区别。学生交流讨论，进一步深化对电解饱和食盐水的理解典题解析【例1】如图是用石墨和铁作电极电解饱和食盐水的装置。请回答：(1)x的电极名称是_极，电极反应式为_，y极的电极材料是_。检验x极产物的方法是_ _。(2)某同学在实验时误将两种电极材料接反，导致x极上未收集到预期产物。一段时间后又将两极的连接方式纠正过来，发现x一端出现了白色沉淀，此沉淀是_ _(填化学式)。其形成原因是_该沉淀在空气中放置，现象_。（3）(2011北京）氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示溶液a的溶质是 。电解饱和食盐水的离子方程式是 。电解时用盐酸控制阳极区溶液的ph在23用化学平衡移动原理解释盐酸的作用： 。 学生在教师指导下完成检查学生对知识的运用能力。教材回归2.铜的电解精炼（1）粗铜中通常含有 银、金、铂等杂质。（2）在电解法精炼粗铜的装置中， 作阳极， 作阴极;电解质溶液为硫酸酸化的 溶液。（3）阳极主要反应式为 ，除此之外粗铜中的zn、fe、ni等比铜活泼的金属也发生 反应，溶解变成 进入溶液。银、金、铂等不如铜活泼的金属不反应，与其他不溶性杂质以 沉积在电解池底部。阴极cu2+优先放电，zn2+、fe2+、ni2+等离子留在电解质溶液中，阴极上的电极反应为 。回顾相关知识点，完成填空。完成对基础知识的复习深度思考1.电解精炼铜时能否将两极互换？2.电解一段时间后电解质溶液中 cu2+浓度怎样变化？3.相同时间内两极质量变化相等吗？学生交流讨论总结深化对铜的精炼的理解典题解析【例2】金属镍有广泛的用途，粗镍中含有少量fe、zn、cu、pt等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是（已知：还原性fenicu a阳极发生还原反应，其电极反应式：ni2+ + 2e = nib电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等c电解后，溶液中存在的金属阳离子只有fe2+ 和zn2+d电解后，电解槽底部的阳极泥中只有cu和pt【思路点拨】选d。此题考查的是电解的基本原理。在电解中，阳极上失去电子，化合价升高，发生氧化反应，而阴极上得到电子，化合价降低，发生还原反应。题目中已告诉氧化性：fe2+ni2+cu2+，可以推出在阳极的放电顺序为：znfenicupt（惰性金属不放电），阴极的放电顺序为：zn2+fe2ni2+cu2+，所以a中阳极电极反应有：zn = zn2+2e-，fe = fe2+2e-，ni = ni2+2e-（主要电极反应），所以阳极中cu和pt以阳极泥的形式沉淀。学生思考回答检查学生对知识的运用能力。教材回归3电镀（1）应用电解原理，在 表面镀上一薄层 的过程。（2）铁钉上镀铜， 作阳极， 作阴极， 做电解质溶液。发生的电极反应式为：阳极： 阴极 。 （3）在电镀槽中，镀件作 极，阳极可采用 ，利用阳极溶解提供 金属离子，也可采用惰性电极材料，镀层金属离子则由 。（4）电镀时，理论上电解质溶液的浓度 ，原因是 。回顾相关知识点，完成填空。梳理好关键知识点，完成对基础知识的复习深化拓展设计并绘制电镀池实现在铁上镀锌。（注意：此电镀池工作时阴极是zn2+放电而不是h+，因为放电顺序还与离子浓度有关）思考解答学会知识的迁移应用教材回归4电冶金 金属冶炼是使矿石中的金属离子获得电子，从他们的化合物中还原出来的过程：mn+ + ne- = m一般适用于比较活泼的金属如：na、mg、ca、al，可用电解它们的熔融盐或熔融氧化物制得。如：电解熔融nacl制金属na，化学方程式为 。电解法冶炼镁化学方程式为 。电解法冶炼铝化学方程式为 。注意：为什么不能电解熔融氯化铝制备金属铝？为什么不能用电解水溶液的方法冶炼活泼金属？学生回答学生交流讨论总结培养学生对知识的归纳能力深化知识理解深化拓展1.电解池、电解精炼池、电镀池的比较电解池电镀池电解精炼池定义电极判断阳极：电源正极相连 阴极：电源负极相连阴极镀件纯金属阳极镀层金属不纯金属电解质溶液一般含镀层金属离子含待提纯金属的离子典型装置举例电极反应阳极：氧化反应 阴极：还原反应2.根据你的学习经验电解原理还有什么应用？判断离子的氧化性或还原性强弱3.试归纳分析电解问题的一般方法。学生归纳整理通过对比加深理解，自主构建知识体系走进高考5.高考题中的电解原理应用1.(2009安徽）cu2o是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取cu2o的电解池示意图如下，电解总反应：2cu+h2ocu2o+h2。下列说法正确的是（）a 石墨电极产生氢气 b 铜电极发生还原反应c. 铜电极接直流电源负极d. 当有0.1mol电子转移时，有0.1molcu2o生成2.（2011天津）电解法除去cr2o72-，该法用fe做电极电解含cr2o72-的酸性废水，随着电解进行，在阴极附近溶液ph升高，产生cr（oh）3沉淀。（1）用fe做电极的原因为 。 （2）在阴极附近溶液ph升高的原因是（用电极反应解释） ，溶液中同时生成的沉淀还有 。3.（2013浙江卷）电解装置如图所示，电解槽内装有ki及淀粉溶液，中间用阴离子交换膜隔开。在一定的电压下通电，发现左侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知:3i2+6oh=io3+5i+3h2o下列说法不正确的是a右侧发生的电极方程式：2h2o+ 2e= h2+ 2ohb电解结束时，右侧溶液中含有io3c电解槽内发生反应的总化学方程式ki + 3h2o = kio3 + 3h2d如果用阳离子交换膜代替阴离子交换膜，电解槽内发生的总化学方程式不变ad通过高考真题的展示，使学生切实体会本部分内容在高考中的重要，在解答过程中巩固复习。当堂达标1.下列关于铜电极的叙述不正确的是（ ）a. 铜锌原电池中铜是正极 b. 用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极c. 在镀件上电镀铜时，用金属铜作阳极 d. 电解稀硫酸制h2、o2时铜作阳极2.若在铜片上镀银时，下列叙述正确的是（ ）将铜片接在电源的正极上 将银片接在电源的正极上 在铜上发生的反应是：ag+e =ag 在银片上发生的反应是：4oh-4e = o2+2h2o 需用硫酸铜溶液为电镀液 需用硝酸银溶液为电镀液a b.c.d.33.火法炼铜得到的粗铜中含有多种杂质（如锌、金和银等），其性能远不能达到电气工业的要求，工业上常使用电解精炼法将粗铜提纯。在电解精炼时（ ）a.精炼时粗铜做阳极 b.精炼时粗铜接电源负极c.杂质都将以单质形式沉积到池底d.纯铜片增重2.56g，电路中通过电子的物质的量为0.08 mol4.下列物质可以用电解法冶炼得到金属的是aalcl3溶液bal2o3 cnahso4溶液dmgcl2溶液5铝和氢氧化钾都是重要的工业产品。请回答：（1）工业冶炼铝的化学方程式是_（2）铝和氢氧化钾反应的离子方程式_（3）工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。电解槽内装有阳离子交换膜（