第四章《化學反應與電能》導學案第二節電解池第二課時電解池原理的應用【學習目標】1.能說出電解飽和食鹽水、電鍍、電解精煉銅以及電冶金等電解原理的應用；2.知道電解在實現物質轉化和儲存能量中的具體應用；3.會書寫有關電解原理的應用的電極反應式及化學方程式；【學習重難點】1.掌握電解飽和食鹽水的原理。(重點)2.了解電鍍、金屬精煉、電冶金等方面的應用。(重點)【舊知回顧】電解池原理1.電解：使電流通過電解質溶液或熔融電解質，而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程。電解過程可以看作外接電源提供的電能，借助電解池將還原劑的電子轉移給了氧化劑。2.電解池（電解槽）：把電能轉變為化學能的裝置。3.陰陽極的判斷：4.陰陽極離子放電規律（惰性電極）陽極：失電子，發生氧化反應—比較——還原性(失電子能力）強弱陰離子的放電順序是：S2>SO32>I>Br>Cl>OH>NO3>SO42(等含氧酸根離子）>F陰極：得電子，發生還原反應—比較——氧化性(得電子能力）強弱陽離子在陰極上放電順序是：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+（酸）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+（水）>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+【課中探究】情境導入：電解飽和食鹽水在工業生產中的應用我們熟悉的氯氣、燒堿（氫氧化鈉）以及氯化氫的化工產品，廣泛應用于各個領域，成為國民經濟各個部門不可或缺的重要材料。這些原料在工業上可以通過電解飽和食鹽水制得。1.NaOH是玻璃、肥皂、紡織工業上的重要原料。紡織肥皂玻璃紡織肥皂玻璃2.Cl2是合成橡膠、鹽酸、漂白產品上的重要原料。一、氯堿工業活動一、電解飽和食鹽水實驗（無離子交換膜）任務1：引導學生思考電解飽和食鹽水原理?！居懻?】用電解飽和食鹽水的方法來制取氫氧化鈉、氫氣和氯氣，用學習過的電解池知識構建模型?！敬痤}要點】1.分析溶液中存在的離子，且明確離子移動的方向；①溶液中存在的離子：Na+、H+、Cl－、OH－②陰離子（Cl－、OH－）→陽極；陽離子Na+、H+→陰極2.比較陰陽極的離子放電順序①陽極：Cl－＞OH陰極：H+＞Na+任務2：引導學生書寫電解飽和食鹽水的電極反應式，并觀察實驗現象；電解【答題要點】陽極2Cl－－2e－=Cl2↑陰極2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－電解總電極反應式：2NaCl＋2H2O==Cl2↑＋H2↑＋2NaOH【討論1】若在兩電極附近滴加酚酞試液，會有什么現象?【答題要點】陰極試液變紅！陽極無明顯變化！【討論2】能否用該電解池制備Cl2、H2和NaOH？【答題要點】1.電解產生的Cl2接觸NaOH溶液(會反應)，使產品不純；同時生成物H2和Cl2混合，容易引起爆炸。2.Cl2接觸NaOH溶液反應：Cl2+2OH===ClO+Cl+H2O3.解決這類問題，需要阻止Cl2與2OH相互接觸?；顒佣?、離子交換膜的學習任務1：分組討論離子交換膜的功能及特點【答題要點】1.離子交換膜是一類高分子膜，它能選擇性地使物質通過。陽離子能通過陽離子交換膜，而陰離子則不能通過。2.離子交換膜結構示意圖：①只允許Na＋等陽離子通過，不允許Cl－、OH－等陰離子及氣體分子通過。②防止陰極產生的氫氣與陽極產生的氯氣混合發生爆炸，也能避免氯氣與陰極產生的氫氧化鈉反應而影響氫氧化鈉的產量和質量。任務2：總結離子交換膜的作用【答題要點】(1)隔離某些物質，防止發生化學反應；(2)能選擇性的通過離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用；(3)用于物質的制備（電解后溶液陰極區或陽極區得到所制備的物質）；(4)用于物質的分離、提純。任務3：老師總結常見的離子交換膜【答題要點】(1)陽離子交換膜，只允許陽離子通過，不允許陰離子通過。(2)陰離子交換膜，只允許陰離子通過，不允許陽離子通過。(3)質子交換膜，只允許H＋通過，不允許其他陽離子和陰離子通過。(4)雙極膜(由一張陽膜和一張陰膜復合制成的陰、陽復合膜)，雙極膜中間層的H＋在直流電場作用下移向陰極，OH－移向陽極?！究偨Y】教師總結氯堿工業產品及其應用【對應練習1】關于電解NaCl水溶液，下列敘述正確的是()A．電解時在陽極得到氯氣，在陰極得到金屬鈉B．若在陽極附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色C．若在陰極附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈無色D．電解一段時間后，將全部電解質轉移到燒杯中充分攪拌后溶液呈中性【對應練習2】如圖所示，用石墨電極電解飽和食鹽水，下列說法不正確的是（）A.a極是陽極B.通電使NaCl發生電離C.Na＋、H＋向b極移動D.a極產生黃綠色氣體【對應練習3】高氯酸在化工生產中有廣泛應用，工業上以NaClO4為原料制備高氯酸的原理如圖所示。下列說法正確的是（）A.上述裝置中，f極為光伏電池的正極B.陰極反應式為2H2O－4e－4H＋＋O2C.d處得到較濃的NaOH溶液，c處得到HClO4D.若轉移2mol電子，理論上生成100.5gHClO4二、電鍍池【導入】生活中有好多金屬需要有鍍層的，工業上是防腐作用，但是也有些不法分子是以假充真，比如生活中一些商家會用銅鍍金來欺騙?；顒右?、學習電鍍原理，設計電鍍池任務1：在鐵制品上鍍上銅，該如何設計實驗？【問題】什么是電鍍？電鍍要實現的目的什么？【答題要點】定義：利用電解原理在某些金屬的表面鍍上一薄層其它金屬或合金的加工工藝；目的：使金屬增強抗腐蝕的能力，增加美觀和表面硬度。任務2：設計實驗—鐵制品上鍍上銅【答題要點】要點1：電鍍材料的選擇：陰極——鍍件；陽極——鍍層金屬；電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液；要點2：裝置的設計要點3：電極反應式的書寫陰極：Cu2++2e=Cu；陽極：Cu2e=Cu2+【老師總結】1.鍍層金屬通常是一些在空氣中或溶液里不易起變化的金屬(Cu、Ni、Zn、Ag)和合金。2.電鍍的特點：①陽極本身參加電極反應②電解質溶液的濃度保持不變3.技巧總結電鍍過程中的“一多，一少，一不變”：“一多”指陰極上有鍍層金屬沉積；“一少”指陽極上有鍍層金屬溶解；“一不變”指電鍍液(電解質溶液)的濃度不變。任務3：【自主學習】設計實驗方案—湯匙上如何鍍銀【學習反饋】陰極——鍍件（湯匙）陽極——鍍層金屬（銀）電鍍液——含有鍍層金屬離子的溶液（含Ag+）電極反應式：陽極：Ag－e－=Ag+陰極：Ag++e－=Ag【對應訓練4】若在鐵片上鍍鋅，以下敘述錯誤的是A．把鐵片與電源的正極相連B．電解質必須用含有鋅離子的可溶性鹽C．鋅極發生氧化反應D．鐵極的電極反應式為Zn2++2e=Zn【對應訓練5】下列描述中，不符合生產實際的是A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極B．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網作陰極D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極三、精煉銅活動一、粗銅中含雜質(Zn、Fe、Ni、Ag、Au等)，設計實驗進行粗銅提純任務1：粗銅提純裝置結構設計【答題要點】電極的選擇：陽極—粗銅；陰極—純銅；電解質溶液—含有Cu2+的溶液，如CuSO4溶液；任務2：陽極中雜質金屬活潑性如何？將如何反應？【答題要點】1.比銅活潑的金屬：Zn–2e=Zn2+Fe–2e=Fe2+Ni–2e=Ni2+2.不及銅活潑的貴重金屬（銀、金等）沉入槽底形成陽極泥。3.銅：Cu–2e=Cu2+【問題】電解一段時間后，溶液濃度如何變化？【學生】電解質溶液中CuSO4的濃度變小【對應訓練6】利用電解原理，在鐵皮表面鍍一層鋅的有關敘述正確的是（）A.用可溶性鐵鹽作電解質B.鋅元素既被氧化又被還原C.鐵為負極，鋅為正極D.鐵為陽極，鋅為陰極【對應訓練47】利用電解法可將含有Fe、Zn、Ag、Pt等雜質的粗銅提純，下列敘述正確的是（）A.電解時以純銅作陽極B.電解時陰極發生氧化反應C.粗銅連接電源負極，其電極反應式是Cu－2e－Cu2D.電解后，電解槽底部會形成含少量Ag、Pt等金屬的陽極泥四、金屬的冶煉活動一、思考生活、工業中的金屬是如何提煉【講解】原理：使礦石中的金屬離子獲得電子，從它們的化合物中還原出來。Mn++ne＝M【問題1】回憶金屬活動順序，思考活潑金屬如何提煉？【答題要點】1.K、Ca、Na、Mg、Al等金屬的還原性很強,因此不能用一般的方法和還原劑使其從化合物中還原出來,只能用電解其化合物熔融狀態方法來冶煉.如工業冶煉NaCl→NaMgCl2→MgAl2O3→Al；【總結】圖示法總結金屬冶煉方法規律：【正誤判斷】(1)電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁,用鐵作陽極。()(2)鐵器上鍍銅所用電解質溶液為FeSO4溶液。()(3)電鍍銅和電解精煉銅時，電解質溶液中c(Cu2＋)均保持不變。()(4)電解冶煉鎂、鋁通常電解MgCl2和Al2O3，也可以電解MgO和AlCl3。()課后作業練習【例1】下列描述中，不符合生產實際的是()A．電解熔融的氧化鋁制取金屬鋁，用鐵作陽極B．電解法精煉粗銅，用純銅作陰極C．電解飽和食鹽水制燒堿，用涂鎳碳鋼網作陰極D．在鍍件上電鍍鋅，用鋅作陽極【例2】中學階段介紹的應用電解法制備物質主要有三種：一是鋁的工業制備，二是氯堿工業，三是金屬鈉的制備。下列關于這三種工業生產的描述中正確的是()A．電解法制金屬鈉時，陽極反應式：Na＋＋e－=NaB．電解法生產鋁時，需對鋁土礦進行提純，在提純過程中應用了氧化鋁或氫氧化鋁的兩性C．在氯堿工業中，電解池中的陰極產生的是H2，NaOH在陽極附近產生D．氯堿工業和金屬鈉的冶煉都用到了NaCl，在電解時它們的陰極都是Cl－失電子【例3】利用電解原理，在鐵皮表面鍍一層鋅的有關敘述正確的是（）A.用可溶性鐵鹽作電解質B.鋅元素既被氧化又被還原C.鐵為負極，鋅為正極D.鐵為陽極，鋅為陰極【例4】下列化工生產原理錯誤的是（）①可以用電解熔融氯化鈉的方法來制取金屬鈉②將鈉加入氯化鎂飽和溶液中制取鎂③用電解法冶煉鋁時，原料可選用氯化鋁④濕法煉銅是用鋅和硫酸銅溶液反應置換出銅A.②③B.①③C.①②③D.②③④【例5】在如圖所示的裝置中，通電5min后，銅電極的質量增加2.16g。試回答下列問題：（1）電源中X極為直流電源的極。

（2）溶液pH的變化情況：A，B，C。（填“增大”“減小”或“不變”）

（3）通電5min后，B裝置中共收集2