高中化学教学设计 ​电解原理的应用

本节内容是在学生认识电解原理的基础上，介绍电解工业中两个比较复杂的水溶液体系的实际例子：电解食盐水和电解精炼铜，进一步发展学生对电解的电化学过程的认识。最后，本节介绍具有一定特殊性的电解原理应用方法——电镀，提高学生基于电化学原理、电化学认知模型解决实际问题的能力。

证据推理与模型认知

通过运用电解的原理分析食盐水的电解、铜的精炼，了解这些比较复杂体系中所发生的反应以及电解的使用价值。建立电池与电解相统一的电化学认识模型。

科学探究与创新意识

通过活动探究，提高实验能力和分析能力

科学精神与社会责任

通过学习电镀的内容，了解具有一定特殊性的、电解原理的另一种应用方法，并进一步体会电解对人类社会的重要贡献。

电解食盐水、铜的电解精炼、电镀原理

课件素材、学案

【知识回顾】学生根据学案回顾有关电解原理和规律，完成下列问题：

1.电解是将直流电通过 或 ，在两个电极上分别发生 和 的过程。

2.电解池是将 转化为 的装置。

3.电解池中与电源负极相连的电极称为 极，发生 反应。与电源正极相连的电极称为 极，发生 反应。阳离子移向电解池的 极，阴离子移向电解池的 极。

4.常见阳离子的放电顺序为 。

常见阴离子的放电顺序为 。

【新课引入】工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。氯碱工业是最基本的化学工业之一，它的产品除应用于化学工业本身外，还广泛应用于轻工业、纺织工业、冶金工业、石油化学工业以及公用事业。主要有3种工艺隔膜法，双电解池法，水银电解池法。

我国最早的氯碱工厂是1930年投产的上海天原电化厂(现上海天原化工厂的前身)，日产烧碱2t。到1949年解放时，全国只有少数几家氯碱厂，烧碱年产量仅1.5万吨，氯产品只有盐酸、液氯、漂白粉等几种。

【投影】氯碱工业图片

【板书】二、电解原理的应用

1.电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气

【投影】电解饱和食盐水装置

【思考】1.请你分析饱和食盐水中可能存在哪些离子，在电场中他们的移动方向如何，可能发生的电极反应是什么？

【投影展示】

【投影】电解饱和食盐水视频

【观察思考】

2.接通电源，观察发生电极表面现象。根据已有的化学知识，设法检验两极附近附近溶液组成的变化并判断气体产物。

3. 判断阴极和阳极，写出电极反应式和电解反应的化学方程式。

现象

电极反应式

阴极

阳极

电解反应的化学方程式

【投影】

【思考交流】学生小组思考交流完成学案下列问题：

1.阴极区溶液中生成的越来越多OH-越来越多，氢氧根移向阳极，会产生什么影响？

2.生成物H2和Cl2混合有什么危险？

3.如何阻止OH-越向阳极移动。且不让生成物H2和Cl2混合？

4.工业电解食盐水两电极的产物分别是什么？

【投影】有关问题答案

【归纳总结】在食盐水的电解过程中，由于阴极区H+浓度变小，OH—浓度不断增大，生成的OH—向阳极移动，会和阳极产生的氯气发生反应Cl2 +2NaOH =NaCl + NaClO + H2O，另外阳极产生的氯气和阴极产生的氢气会发生反应生成氯化氢，为阻止OH—向阳极移动，同时避免生成的氢气和氯气接触，工业上通常离子交换膜将两极分开。从而得到烧碱、氯气和氢气。

【投影】

【投影】

【过渡】铜是重要的金属材料，它的主要用途之一是制作导线，这要求铜具有很高的纯度。工业上主要从黄铜矿中提炼获得含有杂质的粗铜，进一步通过电解法除去粗铜中的杂质获得精铜。请阅读教材P25页内容，了解铜的精炼原理。

【自主学习】学生阅读教材相关内容

【板书】2.铜的电解精炼

【投影】

【思考】1.两电极上放电的微粒是什么？写出电极反应式。

2.电解精炼后电解质溶液的浓度如何变化？

【投影展示】

【总结】在铜的电解精炼过程中，作为阳极的粗铜不断溶解，铜在阴极上不断析出，结果使粗铜变成精铜，其纯度可达到99.95%—99.98%，完全达到做导线的要求。

【投影】常见的电镀制品

【过渡】应用电解原理，还可以在金属表面镀上一薄层金属或合金，提高金属的抗腐蚀能力，改善金属制品的外观。

【板书】3.电镀

【投影】

【方法引导】电镀装置包括阴、阳极材料，阴阳极反应物，离子导体和电子导体。与电解相比，电镀具有独特的目的。如何利用电解装置实现电镀呢？在设计电镀装置时，通常需要重点考虑以下两个方面的问题：

1.如何使镀层金属或合金沉积在待镀金属（镀件）表面？

2.是否需要补充消耗的镀层物质？如何补充？

【投影】

【活动探究】学生根据所给的实验用品和仪器小组合作完成“铁钉镀铜”实验。

【展示】小组展示实验成果

【投影】

【讨论】1.尝试分析你设计的实验装置的工作原理。

2.为了让镀层很好的附着在镀件上，可以采取哪些措施？

【展示】学生根据教材和讨论结果，展示答案

【投影】

【总结】电镀装置的构成，一般用镀件做阴极，镀层金属做阳极，含有镀层金属离子的盐溶液做电镀液。

【质疑思考】镀层金属做阳极材料时，电镀液的浓度如何变化？

【总结】镀层金属做阳极材料时，电镀液的浓度基本保持不变。

【迁移应用】白铁,我们日常生活中常用的一种金属材料,是一种镀锌铁。在铁制品上镀一层一定厚度的锌层,应怎样设计电镀池?

【投影】

【总结】锌作阳极，镀件作阴极，电镀液用含有锌离子的盐溶液

【讲述】工业上利用电解法还可以获得钠、镁、氟等元素的单质，实现物质转化，同时还可以利用电解将电能转化为化学能的原理，实现能量的储存，二次电池的充电过程实质上就是通过电解来实现的。

【投影】

【课堂小结】

本节课设计到电解的应用电解饱和食盐水实验以及电镀的学生必做实验，因此课堂容量较大。因此对于离子的放电顺序的探究和分析放在第一课时进行是很有必要的。通过“活动探究”——“电解饱和食盐水”发展学生对电极反应物、电化学过程的系统认识，通过“活动探究”——“铁钉镀铜”发展学生简单实验设计能力。