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1、 《電解原理及其應用》教案（2課時） 一、教學目標 1、知識與技能： ①通過對熔融氯化鈉電解體系的分析，使學生掌握電解、電解池概念，清晰的建立起電極反應的概念并能夠正確的判斷陰陽極  ②能書寫電極反應式及總反應式，培養(yǎng)分析歸納知識的能力。 ③通過活動探究，提高學生的實驗能力和分析能力 2、過程與方法： 通過運用電解的原理，分析電冶金以及電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉等復雜體系中所發(fā)生的反應，體會電解的實用價值和對人類社會的重要貢獻。 3、情感態(tài)度與價值觀： 通過電解知識的學習，激發(fā)學生勇于創(chuàng)新、積極實踐的科學態(tài)度。 二、教學重點、難點 重點是理解電解原理和一般

2、規(guī)律；難點是判斷電極產(chǎn)物和電極反應和電解總反應式的書寫 三、教學流程 惰性電極不變，離子導體更換為硫酸鈉溶液 其它不變，陰陽極均改位鐵 對過去所學知識進行綜合運用 探究分析歸納 電解熔融氯化鈉 電解、電解池、陰陽極和電極反應概念，電極反應式書寫。構成電解池的條件 分析 初步了解離子放電能力的強弱，了解氯堿工業(yè)原理 活動探究4、給鑰匙鍍銅 活動探究5、電解精煉銅 解決復雜問題，能力全面提升 回扣初中所學電解水知識，把舊知識納入新體系，了解離子放電順序 得出實質(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 學以致用，體

3、會 學習快樂 歸納總結(jié)出構成電鍍池的基本條件，了解電鍍工業(yè) 體會電解電鍍原理在電解精煉上的神奇應用，感受化學之美 綜合分析，實現(xiàn) 能力升華 畫龍點睛,固化能力 形成本單元核心學科思想和學科能力 能 力 不 斷 提 升 知 識 循 序 漸 進 活動探究1、惰性電極電解飽和食鹽水 惰性電極不變，離子導體有單一體系變成復雜體系 活動探究2、惰性電極電解硫酸鈉溶液 活動探究3、鐵電極作陰陽極電解硫酸鈉溶液 認知遷移，陽極改為銅電極 小結(jié)

4、 四、教學過程 教師活動 學生活動 設計意圖 【復習提問】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，這些金屬是哪兒來的呢？怎么煉出來的呢？這就涉及到我們今天研究的課題：電解的原理及其應用（板書） 【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？ 【設問】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？ 【過渡】下面我們以就以電解熔融NaCl為例來分析電解的原理。 熔融NaCl 石墨 石墨 【交流研討】 1. 通電后，熔融氯化鈉中Na+和Cl-各向哪個方向移動？ 2. 移動到兩極表面的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-，作無規(guī)則運動，接通電源后，Na+ 移向與電源負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。 陽極：2Cl- - 2e-=Cl2↑ （氧化反應） 陰極：

6、2Na++2e-=2Na（氧化反應） 總反應：2Na++2Cl-Cl2↑+2Na 2NaCl Cl2↑+2Na 【點撥】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 陽極：2Cl- - 2e-=Cl2↑ （氧化反應） 陰極：2Na++2e-=2Na（氧化反應） 總反應：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，說明不可能不是絕對的，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 使直流電通過電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)而在陰陽兩極引起氧化還原反應的過程叫做電

7、解 三、電解池的概念： 借助于電流引起氧化還原反應的裝置叫電解池或電解槽 四、電解池的構成條件 1、直流電源 2、兩個固體電極，與電源正極相連的叫陽極，與電源負極相連的叫陰極 3、離子導體離子導體（熔融態(tài)電解質(zhì)或電解質(zhì)溶液） 4、構成閉合回路 【過渡與設問】剛才我們學習了構成電解池條件之一是要有離子導體，如果我們把上述裝置中的離子導體熔融NaCl改成NaCl溶液，電解的結(jié)果會怎么樣呢？ 【活動探究1】電解飽和食鹽水 請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電極，可能發(fā)生的電極反應是什么？產(chǎn)物如何檢驗 ？ 現(xiàn)象 電極反應式 陽極 有黃綠色

8、氣體，使?jié)駶櫟矸跭I試紙變藍 2Cl- - 2e-=Cl2↑ 2NaCl + 2H2O ====== H2↑ +Cl2 ↑+ 2NaOH 電解 陰極 有無色氣體產(chǎn)生，溶液滴酚酞試液變紅色 2H+ + 2e- = H2↑ 電解反應 【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-移向陽極。那誰放電呢？ 【講解】 ☆人們根據(jù)大量事實總結(jié)出了如下規(guī)律 1、一般說來，金屬越難失電子，其陽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- 失電子能力越來越易 所以，電解飽和食鹽水時，在陰極上H+優(yōu)先放電2H++2e-=H2↑（還原反應），而在陽極上Cl-優(yōu)先放電：2Cl--e-=Cl2↑（氧化反應）。在陰極：由于：2H++2e-=H2↑，H+不斷被消耗，促進H2OH++OH-向右移動，破壞了水的電離平衡， c（OH-）的濃度相對地增大了，因此，在陰極附近形成了氫氧化鈉溶液。 總的電

10、解化學方程式怎么寫？ 【板演】 2NaCl + 2H2O ====== H2↑ +Cl2 ↑+ 2NaOH 電解 【思考】假如你是化工工程師，請從原理上談談你將如何生產(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)工藝則屬于化學與技術范疇，感興趣的同學課下可查閱相關資料進一步了解。 Na2SO4 溶液 石墨電極 石墨電極 【活動探究2】如果我們把上述電解池中的離子導體換成Na2SO4溶液，結(jié)果又會怎樣？請同學們根據(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、 【點評】這實際上就是初中學過的電解水，Na2SO4的作用僅起到增強溶液導電性的作用。 【講解】電解水獲得氫能成本太高，如何通過水廉價獲得氫能的技術還有待突破。 【活動探究3】如果將上述裝置中的陰陽極均換成Fe電極，結(jié)果又會怎么樣？ Na2SO4 溶液 鐵電極 鐵電極 演示： 演示：現(xiàn)象：陽極附近溶液變淺綠色，陰極有無色氣泡冒出 電極反應： 陽極： Fe – 2e- = Fe2+ 陰極：2H+ +2e- =H2↑ 總反應：Fe + 2H2O = Fe（OH）2 + H2↑ ★小結(jié)：如果陽極材料為金屬時

12、（Pt Au等惰性金屬除外）通常金屬陽極材料優(yōu)先失去電子；當陽極材料為石墨（或惰性金屬電極）時，才考慮溶液中陰離子失去電子。陰極材料無論是惰性電極還是活動金屬電極，都是溶液中的陽離子在陰極上放電。 【過渡】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？請看活動探究4 【活動探究4】在鑰匙上鍍銅 材料：銅片，石墨棒，鑰匙，CuSO4溶液，導線，電源 請根據(jù)電解原理，設計實驗方案并檢驗，然后得出結(jié)論 實驗方案 內(nèi)容 電鍍原理 陽極： 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 陽極：銅片，陰極：鑰匙 電鍍液 CuSO4溶液 鍍件 鑰匙 【引導學生分析評價】對學生可能的出現(xiàn)的幾種情況，如鑰匙作陽極、石墨作陽極、銅作陽極等，進行分析評價。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金屬的抗腐蝕能力、耐磨性或改善金屬制品的外觀。 電鍍原理在工業(yè)上被大量應用，如電鍍拉手，鍍鎳自行車把等。 ★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（如用惰性電極作陽極，則電鍍不均

14、勻）作陽極，含鍍層金屬離子的溶液為電鍍液。 根據(jù)電鍍原理可否把一塊粗銅提純？ 【活動探究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)電鍍原理提純粗銅，請設計實驗裝置。 【師生分析】：陽極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，陽極上的Au、Ag等金屬不放電而沉積于陽極下面形成陽極泥（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99.95-99.98%的銅，從而滿足生產(chǎn)生活中大量的導線需求。 【小結(jié)反思】 1

15、、給你一個電解裝置如何分析其電極產(chǎn)物？ 一看電源（確定陰陽極） 二看陽極材料（是活動金屬還是惰性電極）； 三看離子導體（看有什么離子） 四看離子移動（分別移向哪個電極） 五看何種離子放電（依據(jù)放電順序） 2、通過今天的學習還應該能夠?qū)σ恍┛此齐y以實現(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能實現(xiàn)變化Cu + 2H2O=Cu（OH）2+H2↑嗎？ 【講解】通過今天的學習，也希望同學們今后遇到問題不要有畏難情緒，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，期待大家將來能夠做出突出成績，為我們北京二十中學增光添彩！ 【板書設計】 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） 三要看離子移向哪個電極 二看陽極材料，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。 學生聽講、思

17、考 領會 思考，感悟，理解 學生聆聽 理解并形成概念 學生分析思考并回答 學生思考，聆聽理解 體會所學知識的重要，體會化學的魅力 學生分析并回答 陰極： 4H++4e-=2H2↑ 陽極： 4OH- - 4e- =2H2O+O2↑ 總反應： 2H2O

18、2H2↑+O2↑ 學生思考未來可否在此領域有所成就。 學生分析，寫出電極反應 學生設計并實驗 學生設計 陽極： 粗銅 Cu – 2e- = Cu2+ 陰極： 純銅Cu2++ 2e- =Cu 學生思考 學生總結(jié) 學生思考并回答然后提純 學生反思總結(jié)并回答。

19、 與學生已有知識相銜接 學習領會電解原理 對學生進行敢于質(zhì)疑的教育 歸納電極反應、電解、電解池等概念，學生認識由個例上升到一般，使認識升華 由實例引出概念，更有利于學生接受和理解 為學生綜合運用所學知識提供了機會 使學生初步學會惰性電極下，如何分析離子放電的一般方法 感受學習的成功感。

20、 回扣初中所學 ，把舊知識納入現(xiàn)有知識體系 體會通常不可能進行反應，電解條件下就成為可能，開拓了學生的視野，培養(yǎng)了學生的創(chuàng)造性思維。 期待學生在廉價獲得氫能技術方面有所成就。 完善知識體系，系統(tǒng)掌握放電規(guī)律，利用電解原理學習電鍍，易于學生理解 深入理解電解原理，體會電解的另一個領域電鍍，并鍛煉學生的動手能力和合作能力等。 使學生體會電解原理在電鍍工業(yè)上的重要使用價值，充分感受化學的魅力 利用電鍍原理進行電解精煉。使學生的認識層

21、層深入 升華本單元所要達到的學科思想和核心能力 電解原理及其應用 課堂學案 + — 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的電極反應和電解總反應 陽極：_____________________________， 陰極：____________________________ 總反應：_____________________________________ （1）電極反應：在電極上發(fā)生的_____叫電極反應 （2）電解的概念：使 通過電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)

22、而在陰陽兩極引起 的過程叫做電解 （3）、電解池的概念：借助于 引起 的裝置叫電解池或電解槽 （4）、電解池的構成條件____________________________________________________________ + — 飽和NaCl溶液 石墨 石墨 ___________________________________________________________. 【活動探究1】惰性電極（石墨或金鉑電極）電解飽和食鹽水 現(xiàn)象 電極反應式 陽極

23、陰極 電解總反應 思考：氯堿工業(yè)如何生產(chǎn)鹽酸、燒堿、次氯酸鈉消毒液？ 【活動探究2】石墨為陽極電解硫酸鈉溶液 + — Na2SO4溶液 石墨 石墨 ①陽極反應：___________________ ②陰極反應______________________ ③總反應______________________________________ 思考：惰性電極電解硫酸鈉溶液的實質(zhì)是什么？硫酸鈉的作用是什么？ 1、寫出電解飽和食鹽水的電極反應現(xiàn)象和電極反應式 惰性電極電解時的離子放電規(guī)律 ①、一般說來，金屬越難失電子，其陽離

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，離子得電子越來越易（越來越容易放電） 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：在陽極，離子失電子越來容易（越來越容易放電） 【活動探究3】 以鐵為陰陽極電解硫酸鈉溶液 ①陽極反應：_______________

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

26、作陽極，____作陰極，_________作電鍍液 ①陽極反應：___________________ ②陰極反應______________________ 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。 【活動探究5】你能把粗銅提純嗎？ ①陽極反應：___________________ 粗銅 ②陰極反應______________________ 思考：工業(yè)上的電解精煉池中， 純銅 _____溶液 通常_____作陽極，______

27、作陰極 _________________作電鍍液。 【小結(jié)】給你一個電解裝置，你將如何分析其電極反應和電極產(chǎn)物？ _____________________________________________________________ ___________________________________ _______ 【課下練習】工廠為了除含Cr2O72-離子的酸性廢水，采用以下處理方法： 以鐵作為電極進行電解 鼓入空氣，經(jīng)過一段時間后，使廢水中的含鉻（有毒）量降到可排放的標準，其原理是： ① 將Cr2O72-離子還原為可溶性三價

28、鉻離子。 ②電解除鉻過程中，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)容回答下列問題： （1）用鐵作電極電解時，電極反應式為：陽極__________ ，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)變堿性是通過通電和O2.途徑來實現(xiàn)的。 （4）將Cr3+轉(zhuǎn)變成不溶性氫氧化物的離子反應式為 ________________________，同時還有______________________________生成 第8頁