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        選修4化學高效課堂教學的設計

        時間:2024-08-12 04:55:42

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          高二化學教案(選修四)

          課題:第四章 第三節(jié)電解池

          授課班級

          課 時第二課時

          教學目的知識與技能

          1.理解電解原理,初步掌握一般電解反應產物的判斷方法

          2.了解氯堿工業(yè),電鍍,冶金的原理

          3.掌握電解電極方程式的書寫。

          過程與方法

          引導學生動手實驗、分析實驗、自主學習、獨立思考,根據(jù)實驗現(xiàn)象,學會分析、解決問題

          情感態(tài)度價值觀

          在活動中增強團結、協(xié)作的合作意識,培養(yǎng)學生學習化學的興趣,以及對立統(tǒng)一的辯證唯物主義觀點

          重點通過對電解原理及應用的研究

          難點電解原理及應用

          課型講授: 習題: 復習: 討論: 其他:

          集體備課教案個人備課教案

          教學過程:

          我們知道化學能可以轉變?yōu)闊崮,即反應熱;瘜W能也能轉變?yōu)殡娔埽迷姵匮b置。今天這節(jié)課我們就來學習電能如何轉化為化學能。

          第三節(jié) 電解池

          一、電解原理

          講:首先我們來比較金屬導電和電解質導電的區(qū)別。

          金屬電解質

          導電粒子

          導電狀態(tài)

          溫度影響

          導電實質電子定向移動

          過渡:電解質導電的實質是什么呢?一起看實驗。

          實驗:現(xiàn)象—一極有氣泡,檢驗為氯氣;另一極有紅色的物質析出,分析為銅。

          講:要分析此現(xiàn)象我們得研究此裝置,首先看電極。

          1.電極

          陽極—與電源正極相連

          陰極—與電源負極相連

          隋性電極—只導電,不參與氧化還原反應(C/Pt/Au)

          活性電極—既導電又參與氧化還原反應(Cu/Ag)

          問:通電前和通電時分別發(fā)生了怎樣的過程?

          通電前:CuCl2=Cu2++2Cl- H2O H++OH-

          通電中:陽離子(Cu2+,H+)向陰極移動被還原;

          陰離子(Cl-,OH-)向陽極移動被氧化

          講:即在電極上分別發(fā)生了氧化還原反應,稱電極反應。

          2.電極反應( 陽氧陰還 )

          陽極:2Cl- -2e-=Cl2 (氧化)

          陰極:Cu2++2e-=Cu(還原)

          總電極方程式:___________________

          放電:陰離子失去電子或陽離子得到電子的過程叫放電。

          3.電解:電流(外加直流電)通過電解質溶液而在陰陽兩極引起氧化還原反應(被動的不是自發(fā)的)的過程叫電解。

          講:所以電解質導電的實質便是——電解

          電解池:借助電流引起氧化還原反應的裝置,即把電能轉化為化學能的裝置叫電解池或電解槽。

          問:構成電解池的條件是什么?

          電源、電極、電解質構成閉和回路。

          思考:

          電解CuCl2水溶液為何陽極是Cl-放電而不是OH-放電,陰極放電的是Cu2+而不是H+ ?

          4.離子的放電順序

          陰極:(陽離子在陰極上的放電順序(得e-))

          Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸電離的)>

          Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>+

          陽極(1)是惰性電極時:陰離子在陽極上的放電順序(失e-)

          S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根離子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)

          (2) 是活性電極時:電極本身溶解放電

          問:放電能力弱于H+和OH–的物質在水溶液中放電嗎?

          否,但亞鐵離子濃度遠大于氫離子濃度時,亞鐵離子放電。

          問:電解水時為了增強水的導電性常常需加入氫氧化鈉或稀硫酸,為什么?可以加食鹽嗎?

          練習:電解碘化汞、硝酸銅、氯化鋅、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉的電極方程式。

          5.電解規(guī)律:

         。1)電解含氧酸、強堿溶液及活潑金屬的含氧酸鹽,實質上是電解水,電解水型。

          問:初中電解水時加硫酸或氫氧化鈉增強導電性,影響水的電解嗎?

          電解硫酸和氫氧化鈉時為何H2和O2之比大于2?氧氣溶解度大于氫氣

          又為何硫酸一定大于2,而氫氧化鈉可能等于2?硫酸根可能放電。

          (2)電解不活潑金屬的含氧酸鹽,陽極產生氧氣,陰極析出不活潑金屬,放氧生酸型。

          練習:電解硫酸銅方程式。加入下列哪些物質可以恢復到硫酸銅原來的溶液:氧化銅、氫氧化銅、銅、碳酸銅。

         。3)電解不活潑金屬無氧酸鹽,實際上是電解電解質本身,分解電解質型。

         。4)電解活潑金屬(/Ca/Na)的無氧酸鹽,陰極產生氫氣,陽極析出非金屬,放氫生堿型。

          6.電解中電極附近溶液pH值的變化。

         。1)電極區(qū)域 A.陰極H+放電產生H2,陰極區(qū)域pH變大。

          B.陽極OH-放電產生O2,陽極區(qū)域pH變小。

          (2)電解質溶液中

          A.電解過程中,既產生H2,又產生O2,則原溶液呈酸性的pH變小,原溶液呈堿性的pH變大,原溶液呈中性的pH不變(濃度變大)。

          B.電解過程中, 無H2和O2產生, pH幾乎不變。但象CuCl2變大

          C.電解過程中,只產生H2, pH變大。

          D.電解過程中,只產生O2, pH變小。

          過渡:如果把陽極換成銅棒,陽極發(fā)生的反應就是銅自身溶解,如果電解質是硫酸,陰極析出的是什么?也是銅,這就是我們的銅的電解精煉法。

          二、電解原理的應用

          1.銅的電解精煉

          陽極:粗銅棒

          陰極:精銅棒

          電解質:含銅電解質

          問:精煉中硫酸銅的濃度怎樣?基本不變,但變小。

          過渡:若把陰極精銅棒換成鐵棒,電解過程變嗎?

          不變,但不是精煉銅了,而叫電鍍銅。

          2.電鍍銅

          陽極:鍍層金屬

          陰極:待鍍金屬(鍍件)

          電鍍液:含鍍層金屬的電解質。

          3.電解飽和食鹽水——氯堿工業(yè)

          問:1、電解飽和食鹽水的陰極產物、陽極產物分別是什么?

          2、轉移的電子數(shù)和氫氧化鈉的物質的量的關系?

          3、從Cl- Cl2一定需要加氧化劑嗎?

          4、陰極產物和陽極產物能接觸嗎?

          5、飽和食鹽水為何需要精制?如何精制?

          精制:步驟一、1)先加過量的BaCl2和過量的NaOH(順序可換),再加入過量的Na2CO3

          2)過濾

          3)加鹽酸調節(jié)pH為7

          步驟二、送入陽離子交換塔除去Ca2+、Mg2+等。

          4.電冶金

          電解熔融氯化鈉:2NaCl(熔融)=(電解)2Na+Cl2

          適用范圍:活潑金屬~Al

          【教學反思】

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