电解原理的应用

电解原理的应用【教学目标】1.证据推理与模型认知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；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。2.科学探究与创新意识通过实验探究和实验后的小组交流活动，培养学生的化学实验探究能力及表达交流能力。3.科学精神与社会责任通过学习电解原理应用的内容，了解具有一定特殊性的、电解原理的另一种应用方法，培养学生求真求实的化学学科态度和勇于实验创新的科学精神，并进一步体会电解对人类社会的重要贡献。【教学重难点】重点：电解饱和食盐水、电镀的原理；电解的有关计算。难点：电解原理在实际问题中的应用。【教学方法】分组实验探究法、实验演示法、小组讨论法【实验原理】1.电解饱和食盐水制备84消毒液：2NaCl+2H2O==Cl2↑+H2↑+2NaOHCl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O2.电镀：阳极：Cu-2e-=Cu2+镀层金属阴极：Cu2++2e-＝Cu待镀金属（镀件）3.精炼铜：阳极(粗铜)：Cu－2e－＝Cu2+（主要）阴极(纯铜):Cu2++2e－＝Cu【实验仪器与试剂】1、仪器：学生直流电源（36V）、导线、石墨棒、大小烧杯、自制矿泉水瓶子、一次性滴管、铁钥匙、纯铜片、棉花、砂纸等。2、试剂：蒸馏水、6mol/L饱和NaCl溶液，1.25mol/L的CuSO4溶液，1mol/L的NaOH溶液、酚酞试液、商品84消毒液等。【实验步骤】1、电解饱和食盐水制备84消毒液。饱和氯化钠装入自制矿泉水瓶子，红色导线一端连接石墨棒沉在瓶子底部，另一端连接电源正极。蓝色导线一端连接石墨棒浸在饱和氯化钠溶液上部，另一端连接电源负极。形成电解池，电解饱和氯化钠溶液制备次氯酸钠（NaClO），观察现象，电解开始30s-1min后，用胶头滴管从瓶盖上方小孔滴加1-2滴酚酞试液，观察现象。2、电镀-在铁钥匙镀铜。烧杯中盛放硫酸铜溶液，红色导线一端连接纯铜片（镀层金属），另一端连接电源正极。蓝色导线一端连接铁钥匙（待镀件），另一端连接电源负极。形成电解池，电解硫酸铜溶液完成在铁钥匙上镀铜实验，观察现象。3、电解精炼铜。观看电解精炼铜动画演示实验，完成相关问题。【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。本节课我们来继续学习电解原理的应用，展示84消毒液，84消毒液的主要成分是什么？84消毒液有什么作用？学生思考后回答：主要成分是次氯酸钠（NaClO），起到杀菌消毒的作用。二、新课讲授【师】结合上一课时的电解原理及PPT上的提示，同学们自行设计实验完成制备84消毒液。【学生】学生自行连接装置完成实验并完成导学案相应任务一。【师】各小组代表上台展示实验结果学生实验后小组代表上台展示：电极反应式：阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-离子反应：2Cl-+2H2O==Cl2↑+H2↑+2OH-总反应：2NaCl+2H2O==Cl2↑+H2↑+2NaOH制备84消毒液（NaClO）反应：Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O【过渡】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。氢氧化钠、氢气和氯气在工业用途中至关重要，怎样才能把氯气、氢氧化钠分开？学生合作讨论后回答问题1：因为氯气上漂的同时与产生的氢氧化钠反应生成次氯酸钠，故不能单独得到氯气、氢氧化钠。【师】结合预习案知识链接，自主完成氯碱工业空白装置图。【学生】学生自行选择离子交换膜并补全实验装置图。学生合作讨论实验后小组代表上台展示完整实验装置图解决问题2。知识链接：离子交换膜功能：使离子选择性定向移动，平衡整个溶液的离子浓度或电荷。作用：①隔离某些物质，防止发生反应。②用于物质的制备。③物质的分离提纯。类型：①阳离子交换膜--只允许阳离子通过，阻止阴离子和气体通过。②阴离子交换膜--只允许阴离子通过，阻止阳离子和气体通过。③质子交换膜--只允许质子（H+）通过。【过渡】阴极水中氢离子放电生成氢气，如果把电解液换成硫酸铜溶液，阴极产物是什么？如果想在钥匙镀铜，怎样设计实验实现？【师】结合电解饱和食盐水原理，小组内自行设计并完成钥匙镀铜实验。学生思考讨论后自行设计实验完成在钥匙上镀铜实验。【学生】学生自行连接装置完成实验并完成导学案相应任务二。【师】各小组代表上台展示实验结果学生实验后小组代表上台展示：电极反应式：阳极：Cu-2e-=Cu2+镀层金属阴极：Cu2++2e-＝Cu待镀金属（镀件）电解后，CuSO4溶液的浓度不变【师】电镀完成后，电镀液的组分是否发生变化？学生合作讨论后回答问题3：铜片失电子，溶液中的Cu2+得电子，硫酸铜溶液组分不发生变化。【过渡】电解原理不仅可以用于电镀，还可以用于精炼铜，工业火法炼铜得到粗铜，有杂质Zn、Fe、Ag、Au等。根据刚才所学电镀，同学们猜想如何精炼铜？【学生】学生猜想实验完成导学案相应任务三，上台展示猜想结果。【师】观看演示动画视频，并自行核对。电极反应式：阳极(粗铜)：Cu－2e－＝Cu2+阴极(纯铜):Cu2++2e－＝Cu比铜活泼的杂质Zn、Fe失去电子而溶解比铜不活泼的金属Ag、Au以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥电解完后,电解质硫酸铜溶液浓度减小。【师】电解精炼过程中，除铜以外的杂质以什么形式存在？电解液组分是否发生变化？学生合作讨论后回答问题4：比铜不活泼的金属Ag、Au以单质的形式沉积在电解槽底,形成阳极泥。电解完后,电解质硫酸铜溶液浓度减小。【师】电解精炼铜得到的铜纯度可达99.98%，适用于工业生产。【小结】学生自主总结回答本节课所学内容。【师】通过本节课电解原理工业应用的学习，了解电解与生产生活科技的重要关系，体会电解对人类社会发展的重大贡献。我希望在不久的将来，你们毕业之后，能运用所学内容服务与国家，使我们不再受制于人，谢谢大家。三、【作业布置】完成课时练P138及课时评价作业四、【板书设计】电解原理的应用电解饱和食盐水：电极反应式：阳极：2Cl-－2e-=Cl2↑阴极：2H2O+2e-=H2↑+2OH-离子反应：2Cl-+2H2O==Cl2↑+H2↑+2OH-总反应：2NaCl+2H2O==Cl2