電解原理的應(yīng)用

電解原理的應(yīng)用【教學(xué)目標(biāo)】1.證據(jù)推理與模型認(rèn)知通過(guò)對(duì)電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅等原理的分析，認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化；建立電解應(yīng)用問(wèn)題的分析思維模型和電解相關(guān)計(jì)算的思維模型，加深對(duì)電解原理的理解和應(yīng)用。2.科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和實(shí)驗(yàn)后的小組交流活動(dòng)，培養(yǎng)學(xué)生的化學(xué)實(shí)驗(yàn)探究能力及表達(dá)交流能力。3.科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任通過(guò)學(xué)習(xí)電解原理應(yīng)用的內(nèi)容，了解具有一定特殊性的、電解原理的另一種應(yīng)用方法，培養(yǎng)學(xué)生求真求實(shí)的化學(xué)學(xué)科態(tài)度和勇于實(shí)驗(yàn)創(chuàng)新的科學(xué)精神，并進(jìn)一步體會(huì)電解對(duì)人類社會(huì)的重要貢獻(xiàn)?！窘虒W(xué)重難點(diǎn)】重點(diǎn)：電解飽和食鹽水、電鍍的原理；電解的有關(guān)計(jì)算。難點(diǎn)：電解原理在實(shí)際問(wèn)題中的應(yīng)用?！窘虒W(xué)方法】分組實(shí)驗(yàn)探究法、實(shí)驗(yàn)演示法、小組討論法【實(shí)驗(yàn)原理】1.電解飽和食鹽水制備84消毒液：2NaCl+2H2O==Cl2↑+H2↑+2NaOHCl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O2.電鍍：陽(yáng)極：Cu-2e-=Cu2+鍍層金屬陰極：Cu2++2e-＝Cu待鍍金屬（鍍件）3.精煉銅：陽(yáng)極(粗銅)：Cu－2e－＝Cu2+（主要）陰極(純銅):Cu2++2e－＝Cu【實(shí)驗(yàn)儀器與試劑】1、儀器：學(xué)生直流電源（36V）、導(dǎo)線、石墨棒、大小燒杯、自制礦泉水瓶子、一次性滴管、鐵鑰匙、純銅片、棉花、砂紙等。2、試劑：蒸餾水、6mol/L飽和NaCl溶液，1.25mol/L的CuSO4溶液，1mol/L的NaOH溶液、酚酞試液、商品84消毒液等?！緦?shí)驗(yàn)步驟】1、電解飽和食鹽水制備84消毒液。飽和氯化鈉裝入自制礦泉水瓶子，紅色導(dǎo)線一端連接石墨棒沉在瓶子底部，另一端連接電源正極。藍(lán)色導(dǎo)線一端連接石墨棒浸在飽和氯化鈉溶液上部，另一端連接電源負(fù)極。形成電解池，電解飽和氯化鈉溶液制備次氯酸鈉（NaClO），觀察現(xiàn)象，電解開(kāi)始30s-1min后，用膠頭滴管從瓶蓋上方小孔滴加1-2滴酚酞試液，觀察現(xiàn)象。2、電鍍-在鐵鑰匙鍍銅。燒杯中盛放硫酸銅溶液，紅色導(dǎo)線一端連接純銅片（鍍層金屬），另一端連接電源正極。藍(lán)色導(dǎo)線一端連接鐵鑰匙（待鍍件），另一端連接電源負(fù)極。形成電解池，電解硫酸銅溶液完成在鐵鑰匙上鍍銅實(shí)驗(yàn)，觀察現(xiàn)象。3、電解精煉銅。觀看電解精煉銅動(dòng)畫(huà)演示實(shí)驗(yàn)，完成相關(guān)問(wèn)題?！窘虒W(xué)過(guò)程】一、導(dǎo)入新課上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電解的原理，電解是通過(guò)電流引起化學(xué)反應(yīng)的過(guò)程，即將電能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能。本節(jié)課我們來(lái)繼續(xù)學(xué)習(xí)電解原理的應(yīng)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？學(xué)生思考后回答：主要成分是次氯酸鈉（NaClO），起到殺菌消毒的作用。二、新課講授【師】結(jié)合上一課時(shí)的電解原理及PPT上的提示，同學(xué)們自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成制備84消毒液?！緦W(xué)生】學(xué)生自行連接裝置完成實(shí)驗(yàn)并完成導(dǎo)學(xué)案相應(yīng)任務(wù)一?！編煛扛餍〗M代表上臺(tái)展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果學(xué)生實(shí)驗(yàn)后小組代表上臺(tái)展示：電極反應(yīng)式：陽(yáng)極：2Cl-－2e-=Cl2↑陰極：2H2O+2e-=H2↑+2OH-離子反應(yīng)：2Cl-+2H2O==Cl2↑+H2↑+2OH-總反應(yīng)：2NaCl+2H2O==Cl2↑+H2↑+2NaOH制備84消毒液（NaClO）反應(yīng)：Cl2+2NaOH==NaCl+NaClO+H2O【過(guò)渡】電解飽和食鹽水以制備燒堿、氫氣和氯氣，電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫氯堿工業(yè)。氫氧化鈉、氫氣和氯氣在工業(yè)用途中至關(guān)重要，怎樣才能把氯氣、氫氧化鈉分開(kāi)？學(xué)生合作討論后回答問(wèn)題1：因?yàn)槁葰馍掀耐瑫r(shí)與產(chǎn)生的氫氧化鈉反應(yīng)生成次氯酸鈉，故不能單獨(dú)得到氯氣、氫氧化鈉?！編煛拷Y(jié)合預(yù)習(xí)案知識(shí)鏈接，自主完成氯堿工業(yè)空白裝置圖?！緦W(xué)生】學(xué)生自行選擇離子交換膜并補(bǔ)全實(shí)驗(yàn)裝置圖。學(xué)生合作討論實(shí)驗(yàn)后小組代表上臺(tái)展示完整實(shí)驗(yàn)裝置圖解決問(wèn)題2。知識(shí)鏈接：離子交換膜功能：使離子選擇性定向移動(dòng)，平衡整個(gè)溶液的離子濃度或電荷。作用：①隔離某些物質(zhì)，防止發(fā)生反應(yīng)。②用于物質(zhì)的制備。③物質(zhì)的分離提純。類型：①陽(yáng)離子交換膜--只允許陽(yáng)離子通過(guò)，阻止陰離子和氣體通過(guò)。②陰離子交換膜--只允許陰離子通過(guò)，阻止陽(yáng)離子和氣體通過(guò)。③質(zhì)子交換膜--只允許質(zhì)子（H+）通過(guò)?！具^(guò)渡】陰極水中氫離子放電生成氫氣，如果把電解液換成硫酸銅溶液，陰極產(chǎn)物是什么？如果想在鑰匙鍍銅，怎樣設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)？【師】結(jié)合電解飽和食鹽水原理，小組內(nèi)自行設(shè)計(jì)并完成鑰匙鍍銅實(shí)驗(yàn)。學(xué)生思考討論后自行設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)完成在鑰匙上鍍銅實(shí)驗(yàn)。【學(xué)生】學(xué)生自行連接裝置完成實(shí)驗(yàn)并完成導(dǎo)學(xué)案相應(yīng)任務(wù)二?！編煛扛餍〗M代表上臺(tái)展示實(shí)驗(yàn)結(jié)果學(xué)生實(shí)驗(yàn)后小組代表上臺(tái)展示：電極反應(yīng)式：陽(yáng)極：Cu-2e-=Cu2+鍍層金屬陰極：Cu2++2e-＝Cu待鍍金屬（鍍件）電解后，CuSO4溶液的濃度不變【師】電鍍完成后，電鍍液的組分是否發(fā)生變化？學(xué)生合作討論后回答問(wèn)題3：銅片失電子，溶液中的Cu2+得電子，硫酸銅溶液組分不發(fā)生變化?！具^(guò)渡】電解原理不僅可以用于電鍍，還可以用于精煉銅，工業(yè)火法煉銅得到粗銅，有雜質(zhì)Zn、Fe、Ag、Au等。根據(jù)剛才所學(xué)電鍍，同學(xué)們猜想如何精煉銅？【學(xué)生】學(xué)生猜想實(shí)驗(yàn)完成導(dǎo)學(xué)案相應(yīng)任務(wù)三，上臺(tái)展示猜想結(jié)果?！編煛坑^看演示動(dòng)畫(huà)視頻，并自行核對(duì)。電極反應(yīng)式：陽(yáng)極(粗銅)：Cu－2e－＝Cu2+陰極(純銅):Cu2++2e－＝Cu比銅活潑的雜質(zhì)Zn、Fe失去電子而溶解比銅不活潑的金屬Ag、Au以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底,形成陽(yáng)極泥電解完后,電解質(zhì)硫酸銅溶液濃度減小?！編煛侩娊饩珶掃^(guò)程中，除銅以外的雜質(zhì)以什么形式存在？電解液組分是否發(fā)生變化？學(xué)生合作討論后回答問(wèn)題4：比銅不活潑的金屬Ag、Au以單質(zhì)的形式沉積在電解槽底,形成陽(yáng)極泥。電解完后,電解質(zhì)硫酸銅溶液濃度減小?！編煛侩娊饩珶掋~得到的銅純度可達(dá)99.98%，適用于工業(yè)生產(chǎn)?！拘〗Y(jié)】學(xué)生自主總結(jié)回答本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容?！編煛客ㄟ^(guò)本節(jié)課電解原理工業(yè)應(yīng)用的學(xué)習(xí)，了解電解與生產(chǎn)生活科技的重要關(guān)系，體會(huì)電解對(duì)人類社會(huì)發(fā)展的重大貢獻(xiàn)。我希望在不久的將來(lái)，你們畢業(yè)之后，能運(yùn)用所學(xué)內(nèi)容服務(wù)與國(guó)家，使我們不再受制于人，謝謝大家。三、【作業(yè)布置】完成課時(shí)練P138及課時(shí)評(píng)價(jià)作業(yè)四、【板書(shū)設(shè)計(jì)】電解原理的應(yīng)用電解飽和食鹽水：電極反應(yīng)式：陽(yáng)極：2Cl-－2e-=Cl2↑陰極：2H2O+2e-=H2↑+2OH-離子反應(yīng)：2Cl-+2H2O==Cl2↑+H2↑+2OH-總反應(yīng)：2NaCl+2H2O==Cl2