2018_2019年高中化学第04章电化学基础专题4.3.2电解原理的应用教学案新人教版选修4.doc
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1、14-3-2 电解池(第二课时)教学目标1、了解氯碱工业,电镀,冶金的原理2、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教学重点:电解池原理教学难点:电解原理的应用教学过程:【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】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。【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
2、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。2【讲】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:H Na ):2H +2e=H2 (还原反应)总反应:2NaCl+2H 2O 2NaOH +H2+ Cl 2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
3、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】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】其原料粗盐中含有泥沙、Ca 2 、Mg 2 、Fe 3 、SO 42 等杂质,不
4、符合电解要求,因此必须经过精制。【投影】【讲】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。【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。【问】怎样利用电解的原理精炼粗铜呢?3【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】CuSO 4溶液中有 Cu2+、H +、SO 42-、OH -等四种离子,通电后 Cu2+、H +移向阴极,SO42-、OH -移向阳极,阴极上
5、 Cu2+放电变成 Cu 聚集在阴极板(精铜)上。【板书】 阴极(精铜):Cu 2+2e Cu【讲】SO 42-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 Cu 2+【问】粗铜中所含的杂质(如:Zn、Fe、Ni、Ag、Au 等)是如何除去的呢?【讲】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 Zn 2+;Ni2e Ni 2+;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
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