資源簡介

第二節 電解池
第2課時
教材分析
電解池是借助于電能，使不能自發進行的氧化還原反應能夠發生，從而使電能轉化為化學能的裝置。它的應用相當廣泛，由此形成的工業也很多，如電鍍、電解、電冶金電池充電等。本節課是學生學習原電池知識后的自然延伸，有助于學生更加系統地學習電化學知識，并為后續學習電化學知識在生產、生活和科研中的重要作用打好理論基礎。
學情分析
本課時內容選自選擇性必修1《化學反應原理》第四章第二節。通過必修2的學習，學生已經掌握了簡單的原電池知識；通過選擇性必修1《化學反應原理)第四章第一節的學習，學生已經具備借助氧化還原理論、金屬活動性順序和物理學中的電學知識判斷原電池正、負極以及設計原電池和書寫原電池電極反應的能力。因此，在本節課中，可利用原電池的原理逆向思考自然過渡到電解池的學習中去，并應用氧化還原相關知識拓展和延伸電化學理論。
教學目標
【知識與技能】
(1)了解電解反應的一般規律。
(2)了解氯堿工業、電鍍、電冶金、電解精煉銅的原理。
【過程與方法】
(1)通過運用電解原理，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生的反應，培養學生的實驗能力、觀察能力、設計能力、分析能力和利用化學原理解決實際問題的能力。
(2)通過對電解原理的探究和應用，使學生掌握邏輯推理的方法，熟悉歸納化學反應原理的過程和運用相關原理解決問題的演繹過程。
【情感態度與價值觀】
(1)通過氯堿工業、電鍍、電冶金、電解精煉銅與生產、生活實際的聯系，增強學生的學習興趣。
(2)通過電解原理應用的學習，培養學生勇于創新、積極實踐的科學態度。
教學重難點
電解原理的一般規律，氯堿工業、電鍍、電冶金、電解精煉銅的電解原理。
教學過程
一、導入新課
【復習提問】
1.電解池的構成條件？
2.水溶解中離子的放電順序？
3.分析書寫電解池電極反應的一般思路？
【學生回答】
1.電解池的構成條件：
①外加直流電源；
②陰、陽電極；
③電解質溶液或熔融電解質；
④形成閉合回路。
2.水溶液中離子的放電順序：
陰極：氧化性強的離子先得電子
陽極：陽極金屬或還原性強的離子先失電子
活性電極
3.分析書寫電解池電極反應的一般思路：
①分析電極（確定電極名稱；分析電極類別）；
②分析溶液（確定微粒種類；確定微粒物質的量或濃度）；
③確定電極上的放電離子；
④確定放電順序；
⑤寫出電極方程式。
【牛刀小試】
以石墨為電極電解下列溶液，請寫出相應的電極反應式及總反應的化學方程式。
(1)CuCl2溶液；(2)NaCl溶液；(3)CuSO4溶液；(4)Na2SO4溶液
【師生互動】
(1)CuCl2溶液：
陽極反應：
陰極反應：
總反應式：
(2)NaCl溶液：
陽極反應：
陰極反應：
總反應式：
(3)CuSO4溶液
陽極反應：
陰極反應：
總反應式：
(4)Na2SO4溶液
陽極反應：
陰極反應：
總反應式：
【交流研討】
通過對以上電解過程的分析，你發現什么規律？
電解質溶液 電解反應總方程式 規律
CuCl2溶液 CuCl2Cu+Cl2↑
NaCl溶液 2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH
CuSO4溶液 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4
Na2SO4溶液 2H2O2H2↑ +O2↑
【師生互動】
電解質溶液 電解反應總方程式 規律
CuCl2溶液 CuCl2Cu+Cl2↑ 電解電解質
NaCl溶液 2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH 放H2生堿
CuSO4溶液 2CuSO4+2H2O2Cu+O2↑+2H2SO4 放O2生酸
Na2SO4溶液 2H2O2H2↑ +O2↑ 電解水
【過渡】下面我們來認識一下電解的規律。
二、推進新課
教學環節一：電解規律
【交流研討】
試完成下表：
類型 電極反應特點 實例(溶質) 電解對象 電解質濃度 電解質溶液復原需加入物質
電解電解質型
放H2生堿型
放O2生酸型
電解水型
【師生互動】
類型 電極反應特點 實例(溶質) 電解對象 電解質濃度 電解質溶液復原需加入物質
電解電解質型 電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電 CuCl2 HCl 電解質 減少 CuCl2 HCl
適用于電解無氧酸(氫氟酸除外)溶液、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液
放H2生堿型 陰極： 陽極：電解質陰離子放電 NaCl 電解質和水 生成新電解質 HCl
適用于電解活潑金屬的無氧酸鹽溶液
放O2生酸型 陰極：電解質陽離子放電 陽極： CuSO4 電解質和水 生成新電解質 CuO
適用于電解不活潑金屬的含氧酸鹽溶液
電解水型 陰極： 陽極： NaOH H2SO4 Na2SO4 水 增大 H2O
適用于電解含氧酸溶液、可溶性強堿溶液、活潑金屬的含氧酸鹽溶液
【過渡】以上是電解質溶液電解的規律，電解原理在工業上有很多重要的應用，下面我們來具體認識幾個重要的關于電解原理的應用。
教學環節二：電解原理的應用
1.氯堿工業
習慣上把電解飽和食鹽水的工業叫做氯堿工業。
【交流研討】
(1)在NaCl溶液中，NaCl電離出　、　，H2O電離出 、 。通電后，在電場的作用下，　　向陰極移動，　　向陽極移動。在陽極，由于　容易失去電子，被氧化生成　　。陽極反應：　　　。在陰極，由于　　容易得到電子被還原生成　　，使H2O 電離平衡向右移動，因此陰極　　濃度增大，pH　增大　。陰極反應：　　　。
由此，你能得出什么結論？
【結論】氯堿工業發生的電極反應式及總反應方程式為：
陽極反應：
陰極反應：
總反應式：2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH
【拓展延伸】
(1)電解前向溶液中滴加酚酞溶液，通電后現象是什么？
(2)兩極極板上都有氣體產生，如何檢驗兩種氣體？
(3)在氯堿工業中需要注意哪些問題？怎么解決？
【師生互動】
(1)陰極附近的溶液由無色變為紅色。
(2)陽極：把濕潤的碘化鉀淀粉試紙放在陽極附近，產生氣體可以使濕潤的碘化鉀淀粉試紙變藍色。
陰極：收集純凈氣體點燃，并在上方罩一個干冷燒杯，產生淡藍色火焰，且燒杯內壁有水珠出現。
(3)氯堿工業中必須注意兩個主要問題：
①避免Cl2與NaOH溶液接觸發生反應，使產品不純；
②避免生成物H2和Cl2混合，因為兩者混合遇火或遇強光易發生爆炸。
解決方法：使用離子交換膜。
2.銅的電解精煉
【交流研討】
已知粗銅中含有Zn、Fe、Ni、Ag、Au等雜質，試討論如何通過電解的方法將粗銅提純。陰、陽極上分別發生什么反應？
【師生互動】
將粗銅為陽極，純銅為陰極CuSO4溶液為電解液進行電解。
陽極反應：
陰極反應：
3.電鍍
應用電解原理在某些金屬表面鍍上一層其他金屬或合金的過程。
【交流研討】
試討論如何通過電解的方法在金屬鐵上鍍銅。陰、陽極上分別發生什么反應？
【師生互動】
電鍍將鍍件作陰極，鍍層金屬作陽極，用含鍍層金屬陽離子的鹽溶液作電解液進行電解。
以金屬鐵上鍍銅為例：
陽極反應：
陰極反應：
【交流研討】
試分析在粗銅精煉和在金屬鐵上鍍銅的過程中，電解液的成分變化是否相同？
【師生互動】
在粗銅精煉過程中，電解液的濃度逐漸減??；
在電鍍的過程中，電解液的成分及酸堿性保持不變。
4.電冶金
【交流研討】
電解飽和NaCl溶液能否得到金屬鈉？如何能通過電解的方法得到金屬鈉？
【師生互動】
不能。應用電冶金法(冶煉活潑金屬鈉、鎂、鋁等)得到金屬鈉。
電解熔融狀態的氯化鈉：
陽極反應：
陰極反應：
總反應式：
結論：電解是最強有力的氧化還原手段,電解法是冶煉金屬的一種重要方法。
【練習1】下列說法或實驗現象的描述不正確的是( )
A.把銅片和鐵片緊靠在一起浸入稀硫酸中，銅片表面出現氣泡
B.把銅片插入氯化鐵溶液中，在銅片表面出現一層鐵
C.把鋅粒放入盛有鹽酸的試管中，加入幾滴氯化銅溶液，氣泡放出速度加快
D.與電源負極相連的是電解槽的陰極
答案：B
【練習2】在50 mL 0.2 mol·L-1的硫酸銅溶液中插人兩個電極，通電電解(不考慮水分蒸發)：
(1)若兩極均為銅片，則電解過程中溶液濃度將__________；
(2)若陽極為純鋅，陽極反應式是______________________；
(3)如果兩極均為銅片且不考慮H+在陰極上放電，當電路中有0.01 mol電子通過時，陰極增重_____________，陰極上的電極反應式為____________________。
答案：(1)不變；(2)；(3)0.32g
三、課堂小結
本節課學習了電解的規律以及電解原理的應用——氯堿工業、電解精煉銅、電鍍及電冶煉。
1.電解規律
類型 電極反應特點 實例(溶質) 電解對象 電解質濃度 電解質溶液復原需加入物質
電解電解質型 電解質電離出的陰、陽離子分別在兩極放電 CuCl2 HCl 電解質 減少 CuCl2 HCl
適用于電解無氧酸(氫氟酸除外)溶液、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液
放H2生堿型 陰極： 陽極：電解質陰離子放電 NaCl 電解質和水 生成新電解質 HCl
適用于電解活潑金屬的無氧酸鹽溶液
放O2生酸型 陰極：電解質陽離子放電 陽極： CuSO4 電解質和水 生成新電解質 CuO
適用于電解不活潑金屬的含氧酸鹽溶液
電解水型 陰極： 陽極： NaOH H2SO4 Na2SO4 水 增大 H2O
適用于電解含氧酸溶液、可溶性強堿溶液、活潑金屬的含氧酸鹽溶液
2.電解原理的應用
(1)氯堿工業
(2)銅的電解精煉
(3)電鍍
(4)電冶金
板書設計
第二節 電解池
第2課時 電解原理的應用
一、電解規律
二、電解原理的應用
1.氯堿工業
2.銅的電解精煉
3.電鍍
4.電冶金
教學反思
本課時設置內容相對較多，時間的安排一定要合理，在講解電解規律這部分內容時，要抓典型、多總結、多練習，強化學生的理解；講解電解原理的應用時要善于聯系實際，多運用多媒體動畫、圖片等輔助工具，充分調動學生的積極性，使全體學生都參與到課堂學習中。

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