1、课题4.3电解池(二)课型新授课主备人授课人授课班级授课时间2017.教学目标知识与技能：了解氯碱工业，电镀，冶金的原理过程与方法 培养学生的实验操作能力，团结协作能力、观察能力、分析能力、归纳总结能力以及运用知识解决问题的能力情感态度与价值观 通过电镀工业废水处理的简单介绍，增强学生的环境保护意识教学重点电解池原理教学难点电解池应用教 学 过 程【引言】上节课我们学习了电解的原理，电解是通过电流引起化学反应的过程，即将电能转变成了化学能。电解的原理在工业上有哪些应用呢？这节课就向同学们介绍两个电解原理在工业上应用的事例.【板书】二、电解原理的应用【讲解】电解饱和食盐水以制备烧碱、氢气和氯气，
2、电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业。【板书】1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气【投影】实验装置及原理按上图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒做阳极，一根铁棒做阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。接通直流电源后，注意管内发生的现象。【讲解】在这个反应中，由于H在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH浓度增大而呈碱性。【板书】(1) 实验原理：阳极(放电顺序：Cl-OH-)：2Cl-2e = Cl2 (氧化反应)阴极(放电顺序：HNa)：2H+2e=H2 (还原反应)总反应：2NaCl
3、+2H2O2NaOH +H2+ Cl2 阴极 阳极【注意】在学习电解食盐水的化学原理时，学生往往不容易理解碱为什么在阴极区生成。这点可以从H在阴极上大量被还原，从而引起水的电离平衡被破坏，来分析在阴极区积累大量OH-的理由。【板书】(2)工业制备方法-离子交换膜法【讲解】由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。 将电解槽隔成阴极室和阳极室和阴极室，它只允许阳离子(Na)通过，而阻止阴离子(Cl-、OH-)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO 而影响烧碱的质量。【讲
4、解】其原料粗盐中含有泥沙、Ca2、Mg2、Fe3、SO42等杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。【投影】【讲解】除杂质时所加试剂的顺序要求是Na2CO3必须在BaCl2之后，加入盐酸在过滤之后。【提问】工业上为什么要对粗铜进行电解精炼呢？【学生活动】指导学生查找阅读教材中相关内容，请学生代表回答。【提问】怎样利用电解的原理精炼粗铜呢？【板书】2、电解精炼铜粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。【投影】见下页【学生活动】请学生讨论分析电解液中离子的种类，通电后溶液中离子的移动情况和阴极反应。【学生总结】CuSO4溶液中有Cu2+、H+、SO42-、OH-等四种离子,通电后Cu2+
5、、H+移向阴极，SO42-、OH-移向阳极，阴极上Cu2+放电变成Cu聚集在阴极板（精铜）上。【板书】 阴极(精铜)：Cu2+2e-Cu【讲解】SO42-和OH-虽然移向了阳极，但是由于阳极板（粗铜）表面的Cu原子失电子能力强于二者，故阳极上Cu原子失电子被溶解。【板书】阳极(粗铜)：Cu2e-Cu2+【提问】粗铜中所含的杂质（如：Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）是如何除去的呢？【讲解】比铜活泼的金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而被溶解掉。如： Zn2e-Zn2+；Ni-2e-Ni2+；由于这些离子比Cu2+难以还原，故它们不能在阴极上得电子析出而存留在溶液中。比铜不活泼的金属
6、杂质，在铜失电子溶解时,不能失电子而溶解，故它们以单质形式沉积于电解槽底部，形成阳极泥。【板书】比铜活泼的金属杂质以阳离子形式留于溶液中比铜不活泼的金属杂质形成阳极泥【投影】播放课前制作的多媒体课件,模拟电解精炼铜的过程中两极和电解液中离子的变化情况。【提问】请大家根据两极上所发生的主要反应分析电解精炼铜过程中的电解液有无变化。【学生活动】学生分析、讨论并回答。【板书】电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度基本不变。【过渡】以上我们学习了铜的电解精炼原理，下面我们再共同学习电解原理的另一个应用实例电镀铜。【板书】3、电镀铜【提问】什么是电镀？电镀的优点有哪些？【学生活动】指导学生查找阅读教材中相
7、关内容，请学生代表回答。【板书】(1) 电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。(2) 电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。(3) 镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等【讲解】电镀时，把待镀金属制品作为阴极；把镀层金属作为阳极；用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液。通低压直流电，阳极金属在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在待镀件表面上覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。【讲解】例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀
8、上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。【提问】请大家根据电解精炼铜过程中所发生的两极反应，选择在铁制品上镀铜装置的阴极材料、阳极材料和电镀液。【学生活动】学生分析、讨论并回答。【板书】(4) 在铁制品上镀铜：阳极铜 阴极铁制品电镀液CuSO4溶液原理：阳极(Zn) Zn-2e=Zn2+ 阴极(Fe) Zn2+2e = Zn 【讲解】阳极的锌不断氧化成Zn2+进入溶液，阴极溶液中Zn2+被还原成锌镀层，因此电镀液中C(ZnCl2)保持不变。【讲解】电镀的特点是“一多、一少、一不变”。一多指阴极上有镀层金属沉积，一少指阳极上有镀层金属溶解，一不变指电解液浓度不变。【讲解】这里还需要我们注意的是，电镀生产
9、过程中产生的废水、废气、废渣中含有多种对环境有害的物质，处理后应符合国家规定的排放标准，对其中的有用成分要回收利用。【过渡】Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。这种方法是利用电解法来冶炼活泼金属，我们将其称之为电冶金。【板书】4、电冶金(1) 本质：利用电解使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来(2) 适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al 【小结】本节课我们学习了铜的电解精炼和电镀铜的知识，铜的电解精炼类似于“在铜上镀铜”，故掌握电镀的原理是本节的重点。下面请同学们根据所学知识填写课前所发放的表格。【投影
10、】原电池、电解池与电镀池的比较原电池电解池电镀池定义 将化学能转变成电能的装置将电能转变成化学能的装置应用电解原理在某些金属表面上镀一层其他金属的装置形成条件活泼性不同的两电极连接，电解质溶液，形成闭合电路两电极接直流电源，并插入电解质溶液中，形成闭合回路镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极，电镀液必须含有镀层金属的离子 电极名称负极：较活泼金属正极：较不活泼金属或能导电的非金属阳极：与电源正极相连阴极：与电源负极相连同电解池，但阳极：必须是镀层金属阴极： 镀件电极反应负极：氧化反应，金属失电子正极：还原反应，溶液中阳离子得电子阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子阴极：还原
11、反应，溶液中的阳离子得电子阳极：金属电极失电子阴极：电镀液中阳离子得电子电子流向负极导线正极电源负极导线阴极(阳离子向阴极移动，得电子；阴离子向阳极移动，失电子)阳极电源正极板书设计二、电解原理的应用1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气(1) 实验原理：阳极(放电顺序：ClOH)：2Cl-2e = Cl2 (氧化反应)阴极(放电顺序：HNa)：2H+2e=H2 (还原反应)总反应：2NaCl+2H2O2NaOH +H2+ Cl2 阴极 阳极(2)工业制备方法-离子交换膜法2、电解精炼铜粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。阳极(粗铜)：Cu2eCu2+阴极(精铜)：Cu2+2eCu
12、比铜活泼的金属杂质以阳离子形式留于溶液中比铜不活泼的金属杂质形成阳极泥电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度基本不变。3、电镀铜(1) 电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。(2) 电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。(3) 镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等(4) 在铁制品上镀铜：阳极铜 阴极铁制品电镀液CuSO4溶液原理：阳极(Zn) Zn-2e=Zn2+ 阴极(Fe) Zn2+2e = Zn 4、电冶金(1) 本质：利用电解使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来(2) 适用范围：制取活泼金
13、属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al教学反思课后习题【巩固练习】1下列关于电解池的叙述中，不正确的是（ ）A与电源正极相接的是电解池的阴极 B与电源负极相接的是电解池的阴极C电解池的阳极发生氧化反应 D电子从电源的负极沿导线流向电解池的阴极2用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加，电解液的pH下降的是（ ） ACuCl2BAgNO3CNaCl DH2SO43 用铂电极分别电解KCl溶液和K2SO4溶液时，都会出现的现象或实验结果是（ ）A溶液中K+离子浓度都不变 B溶液的pH都不变C阳极上都生成能使湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色的气体 D阴极上都生成可
14、燃的气体4下列关于电解法精炼粗铜的叙述中不正确的是（ ） A精铜板作阳极，纯铜片作阴极，CuSO4溶液作电解液B电解时，阳极发生氧化反应，而阴极发生的反应为：Cu2+ +2eCuC粗铜中的多数杂质，电解后以单质形式沉积槽底，形成阳极泥 D电解铜的纯度可达99.95% 99.98%5甲、乙两个电解池均以Pt为电极，且互相串联，甲池盛有AgNO3溶液，乙池中盛有一定量的某盐溶液，通电一段时间后，测得甲池中某电极质量增加2.16 g，乙池中某电极上析出0.64 g金属，则乙池中溶质可能是（ ）ACuSO4 BMgSO4 CHg(NO3)2 DNa2SO46有一电解池中X，Y分别是直流电源的两极，通电
15、后发现a极板质量增加，b极板处有无色无臭气体放出，符合这一情况的是（ ） X YabZ溶液组合a极板b极板X电极Z溶液A锌石墨负极CuSO4B石墨石墨负极NaOHC银铁正极AgNO3D铜石墨负极CuCl27对于冶炼像钠、钙、镁、铝这样活泼的金属，电解法几乎是唯一可行的工业方法。下列有关说法中正确的是（ ）A电解熔融Al2O3制备金属铝时，要加入冰晶石，使Al2O3在较低温度下熔解。B电解熔融CaCl2时，金属钙在阳极生成ZnSO4溶液隔膜(只允许SO42 通过)CuSO4溶液滤纸(滴加了Na2SO4、酚酞溶液)表面皿YZnCu铜丝XC可用电解饱和MgCl2溶液的方法获得金属镁 D熔融NaOH可
16、生成金属钠、O2以及H28如图所示，下列叙述正确的是（ ）AY与滤纸接触处有氧气生成BX为正极，发生氧化反应铂片 滤纸 铅笔祝你成功ab直流电源CY为阴极，发生还原反应DX与滤纸接触处变红9某学生设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。滤纸先用氯化钠、无色酚酞的混合液浸湿，然后平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是（ ）A铅笔端作阳极，发生还原反应 B铂片端作阴极，发生氧化反应C铅笔端有少量的氯气产生 Da点是负极，b点是正极10电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一个电解池，装有电解液a；X、Y是两块电极板，通过导线与直流电源相连。请回答以下
17、问题：（1）若X、Y都是惰性电极，a是饱和NaCl溶液，实验开始时，同时在两边各滴入几滴酚酞试液，则 电解池中X极上的电极反应是 。在X极附近观察到的现象是 。 Y电极上的电极反应式是 ， 检验该电极反应产物的方法是 。（2）如要用电解方法精炼粗铜，电解液a选用CuSO4溶液，则 X电极的材料是 ，电极反应式是 。Y电极的材料是 ，电极反应式是 。（说明：杂质发生的电极反应不必写出）假若电路中有0.04摩尔电子通过时，阴极增重 克。11下图A为直流电源，B为浸透饱和氯化钠溶液和酚酞试液的 滤纸，C为电镀槽接通电路后发现B上的c点显红色。请填空： （1）电源A的a为 极。（2）滤纸B发生的总反应
18、方程式为 （3）欲在电解槽中实现铁上镀锌，接通K后，使c、d两点短路，则电极e上发生的反应为 ，电极f上发生的反应为 ，槽中盛放的电镀液可C DNa2SO4溶液FePt Pt Cu AB电源EF淀粉KI试纸AgNO3溶液以是 或 （填两种即可）。【能力提升】12用图所示的装置进行电解。通电一会儿，发现湿润的淀粉KI试纸的C端变为蓝色。（1）A中发生反应的化学方程式为 。（2）在B中观察到的现象是 。（3）室温下，若从电解开始到时间t s，A、B 装置中共收集到气体0.168 L(标况)，若电解过程中无其他副反应发生，经测定电解后A中溶液体积恰为1000 mL，则A溶液的pH为 。 13X、Y、
19、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。已知：X可分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物； Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。请回答：（1）Z2Y2的化学式是 ，所含有的化学键类型为 ，它与水反应的离子方程式为 。（1） 如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞的溶液的ZW饱和溶液，（2） C（）、C（）为多孔石墨电极。接通S1后，C()附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。则此时总反应的离子方程式为 。（3）如果接通S1，断开S2时，铅蓄电池中消耗的硫酸的物质的量为2mol，则两极得到气体体积在标准状况下共为 L。（4）一段时间后（两玻璃管中液面未脱离电极
20、），断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时：C()的电极名称是 （填写正极或负极）；C()的电极反应式是 。该装置的总反应为 ，此时装置中存在的能量转化形式为 （5）铜屑放入稀硫酸不发生反应，若在稀硫酸中加入X2Y2，铜屑可逐渐溶解，该反应的离子方程式是： 。答案1A 2B 3D 4A 5A 6A 7A 8C 9D10 （1）2H+ + 2e - = H2 放出气体，溶液变红。 2Cl - - 2e - = Cl2 把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近，试纸变蓝色。 （2）纯铜 Cu2+ + 2e - = Cu 粗铜Cu - 2e - = Cu2+ 1.2811（1）正 （2）2NaCl+2H2O 2NaOH+Cl2 +H2 （3）Zn2eZn2+ Zn2+2eZn ZnSO4溶液 ZnCl2溶液12（1）4AgNO3 + 2H2O 4Ag + O2+4HNO3 （2）铜片溶解，有气体、蓝色沉淀产生 （3）213（1） Na2O2 离子键和共价键 2Na2O2 +2H2O 4Na+4OH + O2（2） 2Cl+2H2O Cl2+H2+2OH （3） 44.8（4）负极 Cl2 + 2e2Cl Cl2+H2+2NaOH2NaCl2H2O 化学能转化为电能 （5）Cu + H2O2 + 2H+ Cu2+ + 2H2O