人教版 (2019)选择性必修1第二节 电解池优秀教学设计及反思

人教版（2019） 选择性必修1 第四章 化学反应与能量

第二节 课时2 电解原理的应用

教学设计

【教学目标】

1、通过对电解饱和食盐水、电镀、电解精炼铜等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化。

    2、建立电解应用问题的分析思维模型和电解相关计算的思维模型，加深对电解原理的理解和应用

【教学重难点】

重点：电解饱和食盐水的原理；电解的有关计算

难点：电解原理的应用

【教学过程】

一、导入新课

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几个电解原理在工业上应用的事例.

二、新课讲授

【师】电解饱和食盐水以制备烧碱、氢气和氯气，电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业。

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：H＋>Na＋)：2H＋+2e—==H2 ↑(还原反应)

总反应：2NaCl+2H2O2NaOH +H2↑+ Cl2↑

【思考交流】电解饱和食盐水必须解决的两个问题

(1)避免Cl2接触NaOH溶液会反应,使产品不纯,

反应方程式:  Cl2 +2 NaOH =NaCl + NaClO + H2O

(2)避免生成物H2和Cl2混合,

因为:     混合遇火或遇强光爆炸

                                                .

【师】解决方法——离子交换膜法

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。

【师】原理分析

【课堂专练】见课件

【拓展提升】

离子交换膜的分类及应用

【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关内容，请学生代表回答。

（1）概念：应用电解原理在某些金属表面镀上一层其它金属或合金的过程。

⑵电镀的目的:增强金属抗腐蚀能力,增加美观和硬度。

【思考交流】如果想在铁制品上镀上铜，该如何设计实验？

【师】

【小结】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。

【师】这里还需要我们注意的是，电镀生产过程中产生的废水、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。

【课堂专练】见课件

【过渡】工业上为什么要对粗铜进行电解精炼呢？

【学生】阅读课本，回答。

【师】电解精炼铜

粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。

【学生】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。

【总结】CuSO4溶液中有Cu2+、H+、SO42-、OH-等四种离子,通电后Cu2+、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。

【师】阴极(精铜)：Cu2+＋2e－＝Cu

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。

阳极(粗铜)：Cu－2e－＝Cu2+

【师】粗铜中所含的杂质（如：Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）是如何除去的呢？

【学生活动】请学生讨论、总结并回答上面提出的问题。

【师】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： Zn－2e－＝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。

【思考交流】精炼铜时，电解液中的Cu2＋浓度是否会发生改变？

【师】CuSO4的浓度基本保持不变

用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度很高，可以达到99.95%～99.98%。

【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。

【师】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

1、制取金属钠

电解熔融状态的氯化钠。

结论：

   电解法是冶炼金属的一种重要方法，是最强有力的氧化还原的手段。

2、制取金属Al

电解熔融状态的氧化铝。

助熔剂：冰晶石（Na3AlF6 六氟合铝酸钠）

阳极材料(碳)和熔融氧化铝需要定期补充

【课堂专练】见课件

【归纳对比】电解池、电解精炼池、电镀池的比较

【课堂小结】

【板书设计】电解原理的应用

1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气

2、电镀铜

3、电解精炼铜

4、电冶金