《原理》第四章 第三節(jié)“電解池”教案

第三節(jié)電解池教學(xué)目標(biāo)：1．理解電解原理，初步掌握一般電解反應(yīng)產(chǎn)物的判斷方法2．了解氯堿工業(yè)，電鍍，冶金的原理3．掌握電解電極方程式的書(shū)寫(xiě)。教學(xué)重點(diǎn)：電解原理及應(yīng)用教學(xué)難點(diǎn):電解原理實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)備:小燒杯、玻璃棒、碳棒、導(dǎo)線、電流表、直流電源。２５％的氯化銅溶液、碘化鉀淀粉試紙、新鐵釘、銅片。課時(shí)安排：3課時(shí)（第一課時(shí)：電解原理第二課時(shí)：總結(jié)電解類型第三課時(shí)：電解的應(yīng)用）教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)探究與啟發(fā)討論法教學(xué)過(guò)程：第三節(jié)電解池（一）［思考回憶］1、電解質(zhì)是指在_____________能夠?qū)щ姷幕衔铩?、電離是指電解質(zhì)在_____________或__________狀態(tài)下離解成____________的過(guò)程。3、原電池是_____________的裝置。4、構(gòu)成原電池的條件是分析初中所學(xué)電解水的實(shí)驗(yàn)引入主題實(shí)踐探究：向氯化銅溶液中通入直流電先分析理論［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位完成［實(shí)驗(yàn)４—１］（也可將該實(shí)驗(yàn)分三步實(shí)施），并觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師巡回指導(dǎo)。［學(xué)生總結(jié)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象］陰極：碳棒上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)。陽(yáng)極：生成有刺激性氣味、能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)的氣體。［啟發(fā)引導(dǎo)］請(qǐng)大家根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和氯化銅溶液的組成成分以及原有知識(shí)分析推斷兩極生成物的名稱。［學(xué)生討論］（略）［學(xué)生總結(jié)］兩極產(chǎn)物陰極——銅陽(yáng)極——氯氣［設(shè)疑］氯化銅溶液在電流的作用下為什么會(huì)生成Ｃu和Cl2呢？［講述］CuCl2在水溶液中完全電離生成Cu2+和Cl-［板書(shū)］CuCl2＝Cu2+＋2Cl－［講述］通電前，Cu2+和Cl－在溶液里自由運(yùn)動(dòng)；通電后，在電場(chǎng)的作用下，帶負(fù)電的Cl－移向陽(yáng)極，并失去電子被氧化成氯原子，進(jìn)而結(jié)合成Cl2放出，帶正電的Cu2+移向陰極，并得到電子被還原成銅原子，覆蓋在陰極上。［課件展示］播放課前制作的多媒體課件，模擬CuCl2溶液中Cu2+和Cl－在通電前后的運(yùn)動(dòng)、變化情況。［板書(shū)］陰極：Cu2+＋2e－=Cu（還原反應(yīng)）陽(yáng)極：2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反應(yīng)）［小結(jié)］電解質(zhì)溶液在導(dǎo)電過(guò)程中有新物質(zhì)產(chǎn)生，是化學(xué)變化。［板書(shū)］使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極上引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫做電解。把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。［學(xué)生活動(dòng)］讓學(xué)生獨(dú)立書(shū)寫(xiě)電解CuCl2溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式。（可以請(qǐng)1—2名學(xué)生到黑板上書(shū)寫(xiě)，然后講評(píng)）［板書(shū)］CuCl2Cu＋Cl2↑［過(guò)渡］下面我們?cè)俜治鲭娊獬氐膬蓚€(gè)電極。［板書(shū)］２、電解池的兩極［講述］電解池的兩極是由與之相連的電源電極的極性決定的。［板書(shū)］陰極：與電源負(fù)極相連的電極。（發(fā)生還原反應(yīng)）陽(yáng)極：與電源正極相連的電極。（發(fā)生氧化反應(yīng)）［設(shè)疑］電解質(zhì)溶液是如何將電路溝通的呢？［板書(shū)］３、電解池中的電子的移動(dòng)方向［學(xué)生活動(dòng)］請(qǐng)學(xué)生討論、總結(jié)并回答上面提出的問(wèn)題。［板書(shū)］電源負(fù)極→電解池陰極→電解液中的陽(yáng)離子（被還原）電解池中陰離子（被氧化）→電解池陽(yáng)極→電源正極［講述］由上面分析可知：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程必須有陰陽(yáng)離子的參與，如果溶液中的離子不參加反應(yīng)，電路就不能溝通，所以電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過(guò)程就是電解質(zhì)溶液的電解過(guò)程。［設(shè)疑］從上已知CuCl2溶液中存在的離子有：Cu２＋、Cl－、OH－、H＋為什么電解時(shí)，只有Cu２＋和Cl－放電？這要涉及到離子的放電順序問(wèn)題。［板書(shū)］４、離子的放電順序［講述］由于各種離子得失電子的能力不同，因此，電解時(shí)離子放電難易也不同。［板書(shū)］陽(yáng)離子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+陰離子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根［講述］電解電解質(zhì)溶液時(shí)，在陰陽(yáng)兩極上首先發(fā)生放電反應(yīng)的離子分別是溶液里最容易放電的陽(yáng)離子和最容易放電的陰離子。［投影］：用石墨作電極，分別電解下列溶液，請(qǐng)寫(xiě)出電解過(guò)程中所發(fā)生的電極反應(yīng)方程式。（１）NaCl溶液（２）CuSO4溶液提示：OH－放電反應(yīng)：４OH－4e－＝2H2O＋O2↑學(xué)生獨(dú)立完成練習(xí)后，請(qǐng)學(xué)生代表回答并解釋答案，教師點(diǎn)評(píng)。原電池和電解池知識(shí)總結(jié)比較表內(nèi)容原電池電解池電極名稱

電極反應(yīng)類型

電子運(yùn)動(dòng)方向

能量轉(zhuǎn)變形式

[師生討論]：試從組成、原理、功能等幾個(gè)方面對(duì)電解池和原電池進(jìn)行比較。［課堂小結(jié)］：我應(yīng)該學(xué)會(huì)什么！知道什么是電解池嗎？知道什么是電解池的陽(yáng)極與陰極嗎？會(huì)分析電解質(zhì)溶液中存在的陰陽(yáng)離子嗎？知道電解池中陰陽(yáng)離子的運(yùn)動(dòng)嗎？知道陽(yáng)極一般是何種微粒發(fā)生反應(yīng)？發(fā)生什么反應(yīng)嗎？陰極又是何種微粒發(fā)生反應(yīng)？發(fā)生什么反應(yīng)嗎？給你放電順序你能書(shū)寫(xiě)電極反應(yīng)式嗎？能寫(xiě)出總反應(yīng)式嗎？假如不給呢，你也會(huì)嗎？［方法小結(jié)］1.分析溶液中存在的所有離子（包括水的電離）、并分成陽(yáng)離子組和陰離子組。2.根據(jù)放電規(guī)律，陽(yáng)離子在陰極發(fā)生還原反應(yīng)，而陰離子在陽(yáng)極發(fā)生氧化反應(yīng)，完成電極反應(yīng)式。（注意得失電子守恒）3.由陰陽(yáng)兩電極反應(yīng)式，合并得總反應(yīng)式。（弱電解質(zhì)的須保持分子形式）【作業(yè)】第三節(jié)電解池（二）［提問(wèn)］：電解水時(shí)為了增強(qiáng)水的導(dǎo)電性常常需加入氫氧化鈉或稀硫酸，為什么？上一堂課我們主要學(xué)習(xí)了用惰性電極電解水溶液的反應(yīng)原理及變化規(guī)律。假如我們用較為活潑的金屬做為電極來(lái)電解，結(jié)果一樣嗎？除了電解水溶液外，有一類物質(zhì)在何狀態(tài)下也能發(fā)生電離？是否也能發(fā)生電解？我們學(xué)習(xí)過(guò)這一類電解嗎？請(qǐng)舉幾例。［總結(jié)］陽(yáng)極①活性材料作電極時(shí)：金屬在陽(yáng)極失電子被氧化成陽(yáng)離子進(jìn)人溶液，陰離子不容易在電極上放電。②用惰性電極(Pt、Au、石墨、鈦等)時(shí)：溶液中陰離子按順序放電陰極無(wú)論是惰性電極還是活性電極都不參與電極反應(yīng)，發(fā)生反應(yīng)的是溶液中的陽(yáng)離子。二、電解規(guī)律：（1）無(wú)氧酸溶液電解就是它本身的電解。例如：（2）含氧酸的溶液電解時(shí)，實(shí)際上是水的電解。例如：（3）可溶性堿的溶液電解，實(shí)際上是水的電解。例如：（4）活潑金屬的含氧酸鹽溶液的電解，也是水的電解。例如：（5）活潑金屬的無(wú)氧酸鹽溶液電解時(shí)，陰極有單質(zhì)析出，一般是H2，同時(shí)伴隨著陰極區(qū)呈堿性；陽(yáng)極則往往析出非金屬單質(zhì)。例如電解飽和食鹽水：（6）不活潑的金屬無(wú)氧酸鹽水溶液電解時(shí)，其結(jié)果是該鹽的電解。例如電解氯化銅溶液：（7）比氫不活潑的金屬或中等活潑性的金屬含氧酸鹽溶液電解時(shí)，則陰極析出金屬，陽(yáng)極得到氧氣，陽(yáng)極區(qū)酸性增強(qiáng)。例如：以上的規(guī)律都是以惰性電極為例的，如改用金屬（除Au、Pt等外）作電極時(shí)，則是陽(yáng)極金屬溶解。電解質(zhì)溶液電解時(shí)（均為惰性電極），pH變化情況，電解液復(fù)原所需加入物質(zhì)及電解類型（1）分解水型：含氧酸、強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸鹽（如NaOH、H2SO4、K2SO4等）的電解。陰極：4H++4e-=2H2↑陽(yáng)極：4OH--4e-=O2↑+2H2O

總反應(yīng)：2H2O2H2↑+O2↑陰極產(chǎn)物：H2；陽(yáng)極產(chǎn)物：O2。電解質(zhì)溶液復(fù)原加入物質(zhì)：H2O。pH變化情況：原來(lái)酸性的溶液pH變小，原來(lái)堿性的溶液pH變大，強(qiáng)酸（含氧酸）強(qiáng)堿的正鹽溶液pH不變。（2）分解電解質(zhì)型：無(wú)氧酸（除HF外）、不活潑金屬的無(wú)氧酸鹽（氟化物除外）的電解，如HCl、CuCl2等。陰極：Cu2++2e-=Cu陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑總反應(yīng)：CuCl2Cu+Cl2↑陰極產(chǎn)物：酸為H2，鹽為金屬；陽(yáng)極產(chǎn)物：鹵素等非金屬單質(zhì)。電解液復(fù)原加入物質(zhì)為原溶質(zhì)，如電解CuCl2溶液，需加CuCl2。pH變化情況：如電解無(wú)氧酸溶液pH變大但不會(huì)超過(guò)7；如為鹽溶液的電解則視無(wú)氧酸根的情況而定（如：電解CuCl2溶液時(shí)，由于生成的Cl2溶于水產(chǎn)生的酸性強(qiáng)于Cu2+水解產(chǎn)生的酸性，所以pH下降；電解Na2S溶液時(shí)，由于生成NaOH使pH升高）。（3）放氫生堿型：

活潑金屬的無(wú)氧酸鹽（氟化物除外）溶液的電解，如NaCl、MgBr2等。陰極：2H++2e-=H2↑陽(yáng)極：2Cl--2e-=Cl2↑總反應(yīng)：2NaCl+2H2O2NaOH+H2↑+Cl2↑陰極產(chǎn)物：堿和H2；陽(yáng)極產(chǎn)物：鹵素等非金屬單質(zhì)。電解飽和食鹽水的產(chǎn)物分別為NaOH和H2以及Cl2。電解液復(fù)原加入物質(zhì)為鹵化氫。電解飽和食鹽水，要使電解質(zhì)溶液復(fù)原需加入HCl。pH變化情況：電解液pH顯著變大（4）放氧生酸型：不活潑金屬的含氧酸鹽溶液的電解，如CuSO4、AgNO3等。陰極：2Cu2++4e-=Cu陽(yáng)極：4OH--4e-=O2↑+2H2O總反應(yīng)：2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4陰極產(chǎn)物：析出不活潑金屬單質(zhì)；陽(yáng)極產(chǎn)物是該鹽對(duì)應(yīng)的含氧酸和氧氣，本例中分別是Cu以及H2SO4、O2。電解液復(fù)原加入物質(zhì)為不活潑金屬的氧化物（金屬價(jià)態(tài)與原鹽中相同）。如電解CuSO4溶液，復(fù)原需加入CuO。pH變化情況：溶液pH顯著變小。［總結(jié)及練習(xí)］見(jiàn)ppt第三節(jié)電解池（三）［引言］上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電解的原理，電解是通過(guò)電流引起化學(xué)反應(yīng)的過(guò)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)們介紹幾個(gè)電解原理在工業(yè)上應(yīng)用的事例.［板書(shū)］三、電解原理的應(yīng)用1、電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)［設(shè)疑］（1）、電解飽和食鹽水的陰極產(chǎn)物、陽(yáng)極產(chǎn)物分別是什么？（2）、轉(zhuǎn)移的電子數(shù)和氫氧化鈉的物質(zhì)的量的關(guān)系？（3）、從Cl-Cl2一定需要加氧化劑嗎？（4）、陰極產(chǎn)物和陽(yáng)極產(chǎn)物能接觸嗎？（5）、飽和食鹽水為何需要精制？如何精制？精制：步驟一、1）先加過(guò)量的BaCl2和過(guò)量的NaOH（順序可換），再加入過(guò)量的Na2CO32）過(guò)濾3）加鹽酸調(diào)節(jié)pH為7步驟二、送入陽(yáng)離子交換塔除去Ca2+、Mg2+等［學(xué)生活動(dòng)］指導(dǎo)學(xué)生查找閱讀教材中相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)學(xué)生代表回答。2、銅的電解精煉［設(shè)疑］工業(yè)上為什么要對(duì)粗銅進(jìn)行電解精煉呢？［學(xué)生活動(dòng)］指導(dǎo)學(xué)生查找閱讀教材中相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)學(xué)生代表回答。［設(shè)疑］怎樣利用電解的原理精煉粗銅呢？［講述并板書(shū)］粗銅作陽(yáng)極，純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解液。［學(xué)生活動(dòng)］請(qǐng)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(dòng)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(yáng)極，陰極上Cu2+放電變成Cu聚集在陰極板（精銅）上。[板書(shū)]陰極：Cu2+＋2e－＝Cu[講述]SO42-和OH-雖然移向了陽(yáng)極，但是由于陽(yáng)極板（粗銅）表面的Cu原子失電子能力強(qiáng)于二者，故陽(yáng)極上Cu原子失電子被溶解。[板書(shū)]陽(yáng)極：Cu－2e－＝Cu2+[設(shè)疑]粗銅中所含的雜質(zhì)（如：Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）是如何除去的呢？[講述］比銅活潑的金屬雜質(zhì)，在銅溶解的同時(shí)也會(huì)失電子形成金屬陽(yáng)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(shí),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(yáng)極泥。［板書(shū)］比銅活潑的金屬雜質(zhì)——以陽(yáng)離子形式留于溶液中比銅不活潑的金屬雜質(zhì)——形成陽(yáng)極泥［課件展示］播放課前制作的多媒體課件,模擬電解精煉銅的過(guò)程中兩極和電解液中離子的變化情況。［啟發(fā)引導(dǎo)］請(qǐng)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(guò)程中的電解液有無(wú)變化。［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生分析、討論并回答。［板書(shū)］電解精煉銅過(guò)程中CuSO4溶液的濃度基本不變。［過(guò)渡］以上我們學(xué)習(xí)了銅的電解精煉原理，下面我們?cè)俟餐瑢W(xué)習(xí)電解原理的另一個(gè)應(yīng)用實(shí)例——電鍍銅。［板書(shū)］3、電鍍銅［設(shè)疑］什么是電鍍？電鍍的優(yōu)點(diǎn)有哪些？［學(xué)生活動(dòng)］指導(dǎo)學(xué)生查找閱讀教材中相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)學(xué)生代表回答。［板書(shū)］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(guò)程。［講述］如果要在鐵制品上鍍銅就是要使銅先溶解后再覆蓋在鐵制品上。［啟發(fā)引導(dǎo)］請(qǐng)大家根據(jù)電解精煉銅過(guò)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(yáng)極材料和電鍍液。［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生分析、討論并回答。［板書(shū)］在鐵制品上鍍銅：陽(yáng)極——銅陰極——鐵制品電鍍液——CuSO4溶液［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位完成［實(shí)驗(yàn)４—６］，教師巡回指導(dǎo)。[學(xué)生活動(dòng)]請(qǐng)學(xué)生獨(dú)立書(shū)寫(xiě)電鍍銅過(guò)程中所發(fā)生的電極反應(yīng)方程式。［板書(shū)］陰極：Cu2+＋2e－＝Cu陽(yáng)極：Cu－2e－＝Cu2+［啟發(fā)引導(dǎo)