41《电解原理2》教案(旧人教第三册)

4.1电解原理第二课时［复习稳固］［投影练习］1.以下关于电解槽的表达中不正确的选项是A.与电源正极相连的是电解槽的阴极B.与电源负极相连的是电解槽的阴极C.在电解槽的阳极发生氧化反响D.电子从电源的负极沿导线流入电解槽的阴极2.用惰性电极电解某金属的硫酸盐溶液时，在阴极上析出m克金属，同时在阳极上析出0.8g气体，假设金属的原子量为M，那么其化合价为A.m－MB.C.D.3.在以下列图中x,y分别是直流电源的两极，通电后发现a极板质量增加，b极板处有无色无嗅气体放出，符合这一情况的是［学生练习，教师巡视，并根据具体情况进行指导和讲解］解析：1.答案：A2.此题的解题关键在于：分析电解硫酸盐溶液的阴、阳极产物，然后根据阴、阳极反响中得失电子数目相等来找出物质间的关系式，然后进行求解。由题意可知，阴极析出金属(可用R表示)，阳极是OH－放电(阴离子放电顺序：OH－＞SO),产生O2。设金属R的化合价为x，根据那么阴、阳极产物的关系式为：4RxO24M32xm0.8x=答案：B3.此题装置外接直流电源，是电解池。题目通过电解池两极反响现象的描述，要求做题者选择符合现象的组合，考查对电解中电极反响的掌握程度。解题时，可抓住两极反响现象，采用逐步淘汰的方法筛选。根据金属阳离子能在阴极得电子被复原析出而增重，可知,a极为阴极，那么X电极为负极，从而否认C。在提供的四种Z溶液中涉及的阳离子是Ag＋、Cu2＋、H＋(水电离的)、Na＋，由此否认B。b极(阳极)放出无色无臭的气体，根据四种Z溶液的阴离子分析，放电离子是OH－(B已否认，OH－为水电离的)，从而否认D。最终确定A符合题意。答案：A［引言］以上我们通过练习重温了有关电解池和电解原理的知识，本节课我们就在此根底上来认识电解原理的一些应用。［板书］第一节电解原理(第二课时)［师］请大家分析以下装置中的电极反响及反响现象。并写出电极反响式。［投影］［请一位同学上黑板写出电极反响式］［学生板书］阴极：Cu2＋＋2e－===Cu阳极：Cu－2e－===Cu2＋［设问］电解一段时间后，我们能看到什么现象呢［生］阴极铜电极(a电极)变粗，阳极铜电极(b电极)变细。［追问］假假设阳极铜电极中含有锌、铁、镍、银、金等杂质时，电解时又将怎样呢请大家讨论后答复。［学生分组讨论，并汇报讨论结果］结论Ⅰ：杂质金属均失电子变为阳离子Zn2＋、Fe2＋、Ni2＋、Ag＋等，根据溶液中离子的放电顺序，银、金等的离子先在阴极铜棒上得电子成为单质析出。结论Ⅱ：活泼金属先失电子变为阳离子进入溶液，而Ag、Au等直接以原子的形式沉积下来(可由Pt、Au为惰性电极推得)，溶液中的Cu2＋在阴极得电子被复原为铜单质。［师］到底哪一种结论正确呢答案在这里！［投影展示］电解精炼铜原理。电解精炼铜原理［讲解］由上图可以看出当含杂质的铜在阳极不断溶解时，金属活动性顺序表中铜以前的金属杂质如Zn、Fe、Ni等，也会同时失去电子，如：［草板书］Zn－2e－===Zn2＋Fe－2e－===Fe2＋Ni－2e－===Ni2＋［讲解］但是它们的阳离子比Cu2＋难以复原，所以它们并不在阴极获得电子析出，而只是留在电解液里。而位于金属活动性顺序铜之后的银、金等金属杂质，因为给出电子的能力比铜弱，难以在阳极失去电子变成阳离子溶解下来，当阳极上的Cu失去电子变成离子溶解之后，它们是以金属单质的形式沉积在电解槽底，形成阳极泥(阳极泥可作为提炼金、银等贵重金属的原料)。［过渡］工业上就是通过以上电解原理来精炼铜的。［板书］二、铜的电解精炼［师］请大家阅读课本有关铜的电解精炼的内容，并答复以下问题：［投影问题］1.火法冶炼得到的铜为什么要进行精炼2.怎样用电解法精炼铜3.精炼铜时，电解液中的Cu2＋浓度是否会发生改变［学生看书后答复］1.一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、铁、镍、银、金等)，这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线，就会大大降低导线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。2.电解时，用粗铜板作阳极，与直流电源的正极相连，用纯铜片作阴极，与电源的负极相连，用CuSO4溶液(参加一定量的硫酸)作电解液。电解时，粗铜溶解，以Cu2＋的形式进入溶液，溶液中的Cu2＋在阴极得到电子而沉积，最后在阴极得到纯铜。3.电解时，由于阳极上铜溶解的速率与阴极上铜沉积的速率相同，所以溶液中CuSO4的浓度根本保持不变。［教师总结并板书］1.火法冶炼铜不能满足电气工业要求。2.铜的精炼阳极：Cu(粗铜)－2e－===Cu2＋阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(精铜)电解液：CuSO4(含一定量H2SO4)3.电解时，电解液的浓度根本不变。［讲解］用电解精炼法所得到的铜叫做电解铜，它的纯度很高，可以到达99.95%～99.98%。这种铜的导电性能良好，符合电气工业的要求，因此电解铜被广泛用以制作导线和电器等。［思考］假设电解时，用粗铜做阴极，纯铜做阳极，结果又会怎样呢答案：纯铜溶解，以Cu2＋的形式进入溶液，Cu2＋在阴极得电子变为Cu附着在粗铜外表达不到精炼铜的目的。［过渡］请大家看以下物品：［展示镀金(或银)首饰、镀铜(或锌)首饰，且最好与真的金、银首饰相比较］［问］仅仅凭外观，大家能区分出其中的真伪吗［学生摇头］［引入］那么，是什么技术使这些物品到达了以假乱真的效果呢那就是电镀！［板书］三、电镀［师］请大家看下面的实验［演示实验］在烧杯里放入铜氨溶液，用一铁制钥匙(预先用酸洗净)作阴极，铜片作阳极。通电，观察铁制品外表颜色的变化。结果，银白色的铁制品外表变成了紫红色。［以上实验可让学生上讲台演示］［问］产生以上现象的原因是什么［请一位同学答复］答案：通电时，做为阳极的铜片失电子，以Cu2＋的形式进入溶液，而溶液中的Cu2＋在直流电作用下，向阴极移动，并在阴极得电子以铜单质的形式析出来，我们刚刚看到的紫红色，实际上就是析出来的铜。［师］答复得很好！以上这一过程实际上就是一个电镀过程。［讲解并板书］1.电镀就是利用电解原理在某些金属外表镀上一薄层其他金属或合金的过程。［思考］比较电镀和电解精炼铜的过程，其反响原理是否相同［学生思考后答复］相同！它们都是金属阳极失电子发生氧化反响，阴极都是金属阳离子得电子发生复原反响。［师］对！电解精炼铜和电镀都是电解原理的具体应用。［讲解］用于电镀的装置我们把它叫电镀池。所用的电解质溶液叫电镀液。［设问］电镀时，我们对电镀液和浸入电镀液的电极有无什么特殊的要求呢请大家结合电解原理进行讨论、分析。［学生讨论后答复］［教师板书］阴极：待镀金属制品。阳极：镀层金属。电镀液：含有镀层金属离子的电解质溶液。［设问］电镀的目的仅仅是为了以假乱真吗［生］不是！［追问］那么，电镀的真正目的是什么能否举例说明请大家阅读课本有关内容，并答复。［板书］2.电镀的目的。［学生阅读后答复］电镀可以使金属更加美观耐用，增强防锈抗腐能力。例如：自行车的把手及车圈，镀上一层铬后，既美观又耐蚀，铁制水龙头镀上耐蚀镀层后，可延长其使用寿命。在铁、铝等的外表镀上金、银，不但物美价廉，而且可以节省资源。［教师评价］很好！［讲解］镀铜是一种应用最广的电镀方法。其除了可直接用作金属制品的表层外，通常那么主要用于电镀其他金属前的预镀层。例如，在钢铁外表电镀其他金属时，往往要预先镀上一薄层铜，然后再镀所需镀的金属，这样可以使镀层更加牢固和光亮。［引导学生看课本彩图中的电镀制品］［展示形状一样的一电镀过的水龙头和一铁制水龙头］［问］大家能否把这一铁制水龙头变成这般模样(指电镀水龙头)假设能，怎样操作［生］能。用铁制水龙头做阴极，用镀层金属做阳极，用含镀层金属离子的电解质溶液为电镀液，通入直流电即可。［反问］真的就这么简单吗［讲解］从原理上讲，上述结论是正确的。但实际操作却要复杂得多。为了使镀层致密、稳固和光亮，生产中还要采取很多措施。例如，在电镀前要对镀件进行抛光、除油、酸洗、水洗等预处理，并且还常在电镀液中参加一些盐类，以增加溶液的导电性，促进阳极的溶解，还要在电镀液中参加一些添加剂；在电镀时，要不断搅拌，并控制温度、电流、电压和使电解液的pH在一定范围之内。［过渡］我们看待任何事物都应持一分为二的观点。关于电镀，也不例外。［板书］3.一分为二看电镀。［投影展示］铬是银白色的金属，难熔(熔点1800℃)，比重为7.1，和铁差不多。铬是最硬的金属。通常的铬都很脆，因为其中含有氢或微量的氧化物。极纯的铬不脆，富有展性。铬的化学性质很稳定，在常温下，放在空气中或浸在水里，不会生锈。手表的外壳常是银闪闪的。一些眼镜的金属架子，表带、汽车灯、自行车车把与钢圈、铁栏杆、照像机架子等，也都常镀一层铬，不仅美观，而且防锈。所镀的铬层越薄，越是会紧贴在金属的外表，不易脱掉。在一些炮筒、枪管内壁，所镀的铬层仅有0.005毫米厚，但是，发射了千百发炮弹、子弹以后，铬层依然还在。铬是一种银白色、有光泽、坚硬而耐腐蚀的金属。铬化合物以二价(如氧化亚铬CrO)、三价(如三氧化二铬Cr2O3)、六价(如铬酸酐CrO3、铬酸钾K2CrO4、重铬酸钾K2Cr2O7等)的形式存在。在铬的化合物中，六价铬的毒性最强，三价铬次之，二价铬和铬本身的毒性很小或无毒。由于铬具有强氧化作用，所以中毒病症常以局部损害为主。经呼吸道侵入人体者，首先侵害上呼吸道，引起鼻炎、咽炎、喉炎、支气管炎等。长期作用，进而可引起肺部病变，如肺硬化、肺气肿、支气管扩张等。在电镀、煤气、焦化、冶金、金属加工、制革、化纤、塑料、农药等工业部门的生产中，使用或生产大量的氰类化合物，因此常有许多含氰的废水排出。氢氰酸(HCN)、氰化物都是剧毒物质，人体如吸入、口服或经皮肤浸入含氰的水、蒸气与粉尘，均能引起中毒。急性中毒时，轻者有粘膜刺激病症、唇舌麻木、头痛、眩晕、下肢无力、胸部压迫感、恶心、呕吐、心悸、血压上升、气喘、瞳孔散大等；重者呼吸不规那么，意识逐渐昏迷痉挛，大小便失禁，血压下降等，以致死亡。在电镀工业的废水中常含有剧毒物质，如氰化物、重金属等。这些有毒物质如随废水流入自然水域，会严重污染水体。氰化物会毒死水中生物，而重金属会被贝类等吸收，最终危害人类健康。因此，绝不允许将电镀废水直接排入自然水域，必须经过处理，回收其中的有用成分，把有毒有害物质的浓度降低到符合工业废水排放标准。减小电镀污染的另一重要途径是改进电镀工艺，尽量使用污染少的原料，如改变电镀液成分，采用无氰电镀工艺等。［小结］本节课我们主要学习了电解原理在具体实践中的应用——精炼铜和电镀。同时了解了电镀废水对人类的危害。［布置作业］习题：一、2二