高中化学 第四章 电化学基础 第三节 电解池教案（2） 新人教版选修4

第三节电解槽课程体系教育阶段，内容教学方法、手段、教师和学生活动在复习前，我们已经了解了原电池。谁能举例说明原电池是什么样的能量转换装置？学生讨论学生们回答说，第一电池是把化学能转化为电能的装置。简介自从意大利人在1799年发明了最原始的电池后，很多科学家对电力产生了极大的兴趣，电力引起了世界上太多的奇迹，好奇心促使人们尝试各种各样的东西，看看还能出现什么奇妙的现象。1807年，英国化学家把铂电极放入熔化的氢氧化钾中，提供直流电电源，终于发生了奇迹，在阴极附近形成了银白色金属，紫色火焰。这就是发现钾的主要过程，当时社会引起了轰动。后来，他通过电解，发现了钠、钙、锶、钡、镁、硼、硅等元素，戴维发现的化学元素最多。这里面的奥妙是什么？电解时物质的变化是如何发生的？电如何转化为化学能？(显示几个电解工业的工厂的实际情况)这就是我们在这个单元中一起讨论的问题。黑板第四章第三节电解槽一、电解原理1，电解原理疑问我们已经知道金属和电解质溶液都可以导电，金属的传导过程物理变化，电解质溶液的传导过程和金属的传导过程一样吗？学生实验学生们以学习小组为单位完成实验4-1(本实验可以分三个阶段实施)以及观察、记录实验现象。教师巡回指导。(1)两个碳棒分别插入u-管内的CuCl2溶液，观察现象现象：碳棒表面没有明显的现象。(2)用电线连接两根碳棒，然后浸入u管内的CuCl2溶液，观察现象现象：碳棒表面没有明显的现象。(3)将两根碳棒分别连接到直流电源的正极和负极，浸入u-tube内的CuCl2溶液，然后打开电源，观察现象实验现象阴极：碳棒逐渐被红色物质覆盖。阳极：使有刺激性气味和湿润的碘化钾淀粉试纸呈蓝色的气体。请根据实验现象和氯化铜溶液的组成及现有知识分析，推导出双极产物的名称。摘要阳极产品阴极铜阳极氯q为什么氯化铜溶液在电流的作用下产生Cu和Cl2？说CuCl2在水溶液中完全电离，产生Cu2和cl-黑板 cuc L2=Cu2 2cl-说通电前，用Cu2和cl-溶液自由移动；通电后，在电场的作用下移动到带负电荷的cl-阳极，失去电子后，会氧化成氯原子，由Cl2释放，带正电荷的Cu2移动到阴极，电子还原成铜原子，复盖成阴极。播放投影课前制作的多媒体课件，模拟CuCl2溶液中Cu2和cl-power前后的运动和变化情况。黑板阴极：Cu2 2e-=Cu(还原反应)阳极：2cl-2e-=Cl2(氧化反应)摘要电解质溶液在导电过程中产生新物质，是化学变化。黑板 2，基本概念(1)通过电解质溶液对阴阳极产生氧化还原反应的过程称为电解。(2)将电转换为化学能的装置称为电解槽或电解槽。(3)离子到达电极时失去或得到电子而发生氧化还原反应的过程学生活动让学生们独立写电解CuCl2溶液的化学反应方程式。可以把1-2名学生写在黑板上进行讲解黑板 cuc L2 Cu Cl2，转换接下来再次分析电解槽的两个电极。板书 2，电解槽的两极电解槽的磁极由与之连接的电源电极的极性决定。黑板阴极：连接电源阴极的电极。(发生还原反应)阳极：连接到电源阳极的电极。(发生氧化反应)电解质溶液如何沟通电路？黑板 3，电解槽的电子移动方向学生活动要求学生讨论、总结、回答上面提出的问题。板书电源阴极电解槽阴极电解质的阳离子(还原)电解槽的负离子(氧化)电解槽阳极电源阳极电源阳极说根据上述分析，电解质溶液的电导率需要阴阳离子参与，如果溶液中的离子不参与反应，电路就无法沟通，因此电解质溶液的传导过程就是电解质溶液的电解过程。板书 4，电解的本质：电解质溶液的传导过程是电解质溶液的电解过程q已知的CuCl2溶液中存在的离子只有Cu2，cl-，oh-，h为什么电解时的Cu2和cl-放电？这包括离子的放电顺序问题。板书 5，离子的放电顺序说各种离子由于电子的得失能力不同，电解时离子放电不容易。板书阳离子：ag Hg2 Cu2 Fe2 Zn2 h Al3 na k负离子：S2- I- br- cl- oh-氧酸根解释电解电解质溶液时，在阴极上首先发生放电反应的离子分别是溶液中最能放电的正离子和最能放电的负离子。说我们先看看电极材料、惰性电极或活性电极。如果阳极材料是活性电极(Fe，Cu)等金属，则阳极反应是电极材料失去电子，离子进入溶液；对于惰性电极材料，按照正离子的放电顺序，按照正氧负度的规律使用电极反应式板书 6，电极产品判断(1)阳极放电顺序：活性阳极(金属)厌氧散根离子oh-氧散根离子f-(2)阴极放电：溶液的阳离子放电黑板 7，写电极反应：物质，得失；离子选择，电荷分配；数字，聪明的水；加两个式子，检查总式子。说首先要区分电极，分析电极材料和电解质溶液的阴阳离子，确定放电顺序，注意三种保存。电极反应必须记录离子放电，总反应中约电解质编写化学式，总反应中必须注明条件。接下来，我们重点讨论几个代表性的电解槽及其电极反应投影用惰性电极传递烧杯的溶液1、电解氧酸H2SO4节点：4oh - 4e-=2h2o2 阴极：4h 4e-=2 H2 850通电总和方程式：2 H2O=2 H2O2H2O2 结论：含惰性电极的氧酸的电解本质为电解水。电解后，酸的浓度升高，即H升高，因此溶液的PH值减少。HCl2、电解厌氧酸节点：2Cl-2e-=Cl2-阴极：2h 2e-=2h 2通电总方程式：2 HCl=H2Cl2Cl2 直结论：用惰性电极电解溶质消耗厌氧酸(不含HF)。电解结果是HCl，即H减少，溶液的PH值增加。3、电解可溶性碱节点：4oh - 4e-=2h2o2 阴极：4h 4e-=2 H2 850通电总和方程式：2 H2O=2 H2O2H2O2 结论：采用惰性电极的强碱的电解本质是电解水。电解后碱浓度升高，即OH-增加，溶液的PH值增加。我2so 44、电解活性金属氧酸盐节点：4oh - 4e-=2h2o2 阴极：4h 4e-=2 H2 850通电总和方程式：2 H2O=2 H2O2H2O2 结论：用惰性电极传递活性金属的氧酸盐的本质是电解水。电解后溶液的PH值不变，等于7。CuCl25、电解惰性金属厌氧盐节点：2Cl-2e-=Cl2-阴极：cu2e-=Cu通电总计方程式：cuc L2=2cu Cl2、结论：采用非活性电极对非活性金属厌氧酸盐(除氟)进行电解，溶质消耗。电解的结果减少了Cu2，溶液的H减少了，溶液的PH值略有增加。NaClCu2 2H2OCu(OH)2 2H6、电解活性金属厌氧盐节点：2Cl-2e-=Cl2-阴极：4h 4e-=2 H2 850通电总和方程式：2 NaCl 2h2o=2 NaOH H2Cl2 结论：采用惰性电极，对活性金属厌氧酸盐进行电解，溶质，水同时消耗。电解的结果产生碱，电解后溶液的PH值增加。CuSO47、电解惰性金属氧酸盐节点：4oh - 4e-=2h2o2 阴极：cu2e-=Cu通电总和方程式：2 cuso 4 2h2o=2h2so4 2cu O2 结论：采用非活性电极电解非活性金属的氧酸盐同时消耗溶质和水。电解结果产生了酸，溶液的PH值减少了。判断溶液中pH的变化，首先分析原溶液的酸性，然后看电极产物，如果没有H2万生成O2，pH就会增大。如果仅生成没有H2的O2，则pH变小。如果同时生成O2和H2，则当原始溶液呈酸性时，pH会减小。如果原始溶液是碱性的，则pH值增加。如果原始溶液是中性的，则pH保持不变。如果O2生成和H2生成都不存在，则溶液的pH值为7板书 8，电解定律(1)电解质分解型：厌氧酸，惰性金属厌氧酸盐溶液的电解，水不参与反应(2)电解水类型：强碱、具有活性金属的氧酸、氧酸等溶液的电解只能参与水(3)氢生碱型：电光金属的氧酸盐，电解质的负离子和水电的h放电，溶质和水发生反应，pH值增加(4)氧化酸型：电解未热氧化金属的氧酸盐时，电解质电离的量或水力分离的o-离子放电，溶质和水反应，pH降低。摘要在这门课中，学习了电解的原理，理解了电解槽的功能，下面的学生们总结了这部分知识，在回忆前面学过的原电池知识的前提下，填写了上课前发放的表格，请注意比较。投影 1，电解和电离比较电离电解条件电解质溶于水或熔体状态电解质电离后通过直流电课程电解质电离成为自由移动的离子嗯，阳离子的方向转移，在两极放电例如，如果Cuc L2=Cu2 2clCuc L2 Cu Cl2 特征只产生自由移动的离子发生氧化还原反应，形成新物质联系电解必须以电离为基础。2、主电池和电解槽比较设备类别主电池电解槽例如，如果锌铜原电池电解氯化铜溶液达到条件1、其他两个活动电极(用导线连接)2、电解质溶液(电极插入，与电极自发反应)3、形成封闭回路1，2电极直流电源在电解质溶液中插入两个电极3、形成封闭回路电极名称阴极：更活跃的金属阳极：不太活跃的金属(或导电非金属)由电极本身决定阳极：连接到电源阳极的极阴极：连接电源阴极的极由外部电源决定电极反应阴极：氧化反应，金属损耗电子阳极：还原反应，溶液阳离子电子阳极：氧化反应、溶液中的负离子损失电子或电极金属损失阴极：还原反应，溶液阳离子电子电子的流动阴极-导线-阳极电源阴极-阴极电源阳极-阳极能量转换把化学能转换成电能把电能转换成自由能自动进行吗反应可以自动实现反应不会自动进行主要应用程序1、金属电腐蚀分析2、金属牺牲阳极阴极保护法3、制造各种新型化学电源1、电解盐水(氯碱工业)2、冶炼活性金属3、电解精炼本质在氧化还原反应中，使电子通过电线的方向转移形成电流使电流通过电解质溶液，阳极引起氧化还原反应的过程转刚才我们学了电的原理。电解是通过电流引起化学反应的过程，不久电能就会转变为化学能。电解的原理在工业上有什么应用？下面向学生介绍电解原理两个在工业上应用的例子。黑板第二，电解原理的应用说利用电解饱和盐水制造烧碱、氢、氯，电解饱和盐水的工业生产称为氯碱产业。板书 1，电解饱和盐水制烧碱、氢气和氯气投影实验装置实验装置和原理按下上述装置，将饱和盐水倒入u形管，插入石墨条形成阳极，将钢条变成阴极。将几滴酚酞注入两侧管后，用湿润的碘化钾淀粉试纸检查阳极释放的气体。打开直流电源后，注意管内发生的现象。说在这个反应中，h从阴极得到电子，因此产生了H2，破坏了附近水的电离平衡，促进了水的电离，结果在阴极区溶液中oh-浓度增加，呈碱性。黑板 (1)实验原理：阳极(放电顺序：cl-oh)-2cl - 2e=Cl2 阴极(放电顺序：h na):2h 2e=H2(还原反应)总反应：2 NaCl 2h2o 2 NaOH H2Cl2 阴极阳极注意在学习电解盐水的化学原理时，学生们往往不容易理解碱在阴极区产生的原因。这一点通过在阴极上大量还原h，破坏水的电离平衡，可以分析阴极区积累了很多oh的原因。黑板 (2)工业准备方法-离子交换膜方法说由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框架和导电铜杆等组成，每个电解槽由多个单元槽排成行或平行组成。将电解槽分为阴极室、阳极室和阴极室，将只通过阳离子(na)，不让负离子(cl，-oh-)和气体通过。这样可以防止阴极对H2和阳极对Cl2混合产生的爆炸，并且Cl2和NaOH生成NaClO，不影响烧碱的质量。说其原料的粗盐含有沉淀物、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42-等杂质，不符合电解要求，需要精炼。投影去除杂质时添加的试剂的顺序是Na2CO3在BaCl2后过滤盐酸后添加。q为什么要在工业上电解精炼粗铜？学生活动指导学生查找阅读教材的相关内容，请学生代表回答。q如何使用电解原理精炼粗铜？板书 2，电解精炼铜粗铜用作阳极，纯铜