2019-2020年人教版選修4 第4章第3節(jié) 電解池（第2課時(shí)） 教案.doc

2019-2020年人教版選修4 第4章第3節(jié) 電解池（第2課時(shí)） 教案教學(xué)目的知識(shí)與技能了解氯堿工業(yè)，電鍍，冶金的原理過(guò)程與方法 培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，團(tuán)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(yùn)用知識(shí)解決問(wèn)題的能力情感態(tài)度價(jià)值觀 通過(guò)電鍍工業(yè)廢水處理的簡(jiǎn)單介紹，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)重 點(diǎn)電解池原理難 點(diǎn)電解池應(yīng)用知識(shí)結(jié)構(gòu)與板書設(shè)計(jì)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(shí)驗(yàn)原理：陽(yáng)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(yáng)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(yáng)極，純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解液。陽(yáng)極(粗銅)：Cu2eCu2+陰極(精銅)：Cu2+2eCu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)極泥電解精煉銅過(guò)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(guò)程。(2) 電鍍的主要目的是使金屬增強(qiáng)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(yáng)極銅 陰極鐵制品電鍍液CuSO4溶液原理：陽(yáng)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(lái)(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(guò)程教學(xué)步驟、內(nèi)容教學(xué)方法、手段、師生活動(dòng)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)們介紹兩個(gè)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(shí)驗(yàn)裝置實(shí)驗(yàn)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(yáng)極，一根鐵棒做陰極。同時(shí)在兩邊管中各滴入幾滴酚酞試液，并用濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙檢驗(yàn)陽(yáng)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(gè)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(jìn)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(shí)驗(yàn)原理：陽(yáng)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(yáng)極注意在學(xué)習(xí)電解食鹽水的化學(xué)原理時(shí)，學(xué)生往往不容易理解堿為什么在陰極區(qū)生成。這點(diǎn)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(lái)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(yáng)極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺(tái)電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。 將電解槽隔成陰極室和陽(yáng)極室和陰極室，它只允許陽(yáng)離子(Na)通過(guò)，而阻止陰離子(Cl、OH)和氣體通過(guò)。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽(yáng)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(guò)精制。投影講除雜質(zhì)時(shí)所加試劑的順序要求是Na2CO3必須在BaCl2之后，加入鹽酸在過(guò)濾之后。問(wèn)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。問(wèn)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(yáng)極，純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解液。投影見下頁(yè)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 陰極(精銅)：Cu2+2eCu講 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 陽(yáng)極(粗銅)：Cu2eCu2+問(wèn) 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(shí)也會(huì)失電子形成金屬陽(yáng)離子而被溶解掉。如： Zn2eZn2+；Ni2eNi2+；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)極泥投影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。問(wèn)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3、電鍍銅問(wèn)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(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(guò)程。(2) 電鍍的主要目的是使金屬增強(qiáng)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(shí)，把待鍍金屬制品作為陰極；把鍍層金屬作為陽(yáng)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(yáng)極金屬在溶液中成為陽(yáng)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(gè)致命的缺點(diǎn)，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(wèn)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(4) 在鐵制品上鍍銅：陽(yáng)極銅 陰極鐵制品電鍍液CuSO4溶液原理：陽(yáng)極(Zn) Zn-2e=Zn2+ 陰極(Fe) Zn2+2e = Zn 講陽(yáng)極的鋅不斷氧化成Zn2+進(jìn)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(diǎn)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(yáng)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(guò)程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣中含有多種對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，處理后應(yīng)符合國(guó)家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其中的有用成分要回收利用。過(guò)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(lái)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(lái)(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(shí)，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(diǎn)。下面請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)所學(xué)知識(shí)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(yáng)極：與電源正極相連陰極：與電源負(fù)極相連同電解池，但陽(yáng)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(yáng)離子得電子陽(yáng)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(yáng)離子得電子陽(yáng)極：金屬電極失電子陰極：電鍍液中陽(yáng)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(yáng)離子向陰極移動(dòng)，得電子；陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，失電子)陽(yáng)極電源正極教學(xué)回顧：