1-2-4化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化-電解原理的應(yīng)用(第4課時(shí))(教案)

1.2.4化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)化-電解原理的應(yīng)用（第4課時(shí)）一、核心素養(yǎng)發(fā)展目標(biāo)1.通過(guò)對(duì)氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅、電冶金等原理的分析，認(rèn)識(shí)電能與化學(xué)能之間的能量轉(zhuǎn)化。2.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。二、教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅、電冶金的電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)。難點(diǎn)：氯堿工業(yè)、電鍍、電解精煉銅、電冶金的電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)。三、教學(xué)方法實(shí)驗(yàn)探究法、分析法、總結(jié)歸納法、分組討論法等四、教學(xué)過(guò)程【導(dǎo)入】展示氯堿工業(yè)的相關(guān)圖片【講解】氯堿工業(yè)：用電解飽和食鹽水的方法來(lái)制取氫氧化鈉、氫氣和氯氣，并以它們?yōu)樵仙a(chǎn)一系列化工產(chǎn)品的工業(yè)?！菊故尽侩娊釴aCl溶液實(shí)驗(yàn)視頻【講解】通電前，氯化鈉溶液中含有四種自由移動(dòng)的離子，它們是Na＋、Cl－、H＋、OH－。通電時(shí)，移向陽(yáng)極的離子是Cl－、OH－，Cl－在陽(yáng)極放電，移向陰極的離子是Na＋、H＋，H＋在陰極放電，因H＋放電，促進(jìn)了水的電離，使陰極區(qū)溶液顯堿性?！旧筷?yáng)極：2Cl－－2e－=Cl2↑；氧化反應(yīng)陰極：2H＋＋2e－=H2↑；還原反應(yīng)總離子方程式為2Cl－＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通電))H2↑＋Cl2↑＋2OH－?！菊故尽筷帢O區(qū)域產(chǎn)物及陽(yáng)極區(qū)域產(chǎn)物【問(wèn)】能否用該電解池制備Cl2、H2和NaOH？若不能，該怎樣改進(jìn)裝置？【生】1．Cl2與NaOH反應(yīng)Cl2+2OH-===ClO-+Cl-+H2O2．H2與Cl2混合易爆炸H2+Cl2===2HCl【展示】陽(yáng)離子交換膜【講解】陽(yáng)離子交換膜的作用：只允許Na＋等陽(yáng)離子通過(guò)，不允許Cl－、OH－等陰離子及氣體分子通過(guò)，可以防止陰極產(chǎn)生的氫氣與陽(yáng)極產(chǎn)生的氯氣混合發(fā)生爆炸，也能避免氯氣與陰極產(chǎn)生的氫氧化鈉反應(yīng)而影響氫氧化鈉的產(chǎn)量和質(zhì)量。常見(jiàn)的離子交換膜離子交換膜由高分子特殊材料制成，分三類(lèi)：(1)陽(yáng)離子交換膜，簡(jiǎn)稱(chēng)陽(yáng)膜，只允許陽(yáng)離子通過(guò)，不允許陰離子通過(guò)。(2)陰離子交換膜，簡(jiǎn)稱(chēng)陰膜，只允許陰離子通過(guò)，不允許陽(yáng)離子通過(guò)。(3)質(zhì)子交換膜，只允許H＋通過(guò)，不允許其他陽(yáng)離子和陰離子通過(guò)。隔膜的作用(1)能將兩極區(qū)隔離，阻止兩極區(qū)產(chǎn)生的物質(zhì)接觸，防止發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。(2)能選擇性的通過(guò)離子，起到平衡電荷、形成閉合回路的作用?！局v解】電解——人類(lèi)創(chuàng)造新物質(zhì)的重要手段電解幫助人類(lèi)創(chuàng)造出更多自然界不存在的新物質(zhì)，成為化學(xué)重要分支——電化學(xué)或能源化學(xué)的基礎(chǔ)，因此也形成了電解工業(yè)。電解除廣泛應(yīng)用于金屬礦物冶煉、金屬精煉外，還促進(jìn)了電鍍、污水處理等領(lǐng)域的技術(shù)革命，為新的制造業(yè)的發(fā)展提供了理論基礎(chǔ)。對(duì)于像鈉、鎂、鋁這樣非?；顫姷慕饘伲捎靡话愕倪€原劑很難將它們從其化合物中還原出來(lái)，工業(yè)上常用電解法冶煉。【生】工業(yè)制金屬鈉2NaCleq\o(=,\s\up7(通電))2Na＋Cl2↑工業(yè)制金屬鎂MgCl2eq\o(=,\s\up7(通電))Mg＋Cl2↑工業(yè)制金屬鋁2Al2O3eq\o(=,\s\up7(通電))4Al＋3O2↑【講解】AlCl3是共價(jià)化合物；Al2O3是離子化合物，熔點(diǎn)2050℃。冰晶石在鋁電解中作為助溶劑?！局v解】自從1807年戴維首次使用電解方法制得金屬鉀，之后的研究繼續(xù)用電解法獲得了鈉、鈣、鎂、鋇、鍶、硼、硅、鋁、氟等單質(zhì)。電解為這些元素的發(fā)現(xiàn)立下了汗馬功勞?！菊故尽抗I(yè)精煉銅視頻【講解】粗銅中往往含有鐵、鋅、銀、金等多種雜質(zhì)，常用電解的方法進(jìn)行精煉。電解池的構(gòu)成是用粗銅作陽(yáng)極，用純銅作陰極，用硫酸銅溶液作電解質(zhì)溶液?！菊故尽裤~的電解精煉動(dòng)畫(huà)視頻【講解】陽(yáng)極：放電順序：金屬＞OH-＞SO42-【生】陽(yáng)極反應(yīng)式為Cu－2e－=Cu2＋、Zn－2e－=Zn2＋、Fe－2e－=Fe2＋等【講解】陰極：放電順序：Cu2+＞H+＞Fe2+【生】陰極反應(yīng)式為Cu2＋＋2e－=Cu?！局v解】電解精煉銅的原理：粗銅中比銅活潑的金屬鋅、鐵等，失去電子形成陽(yáng)離子而溶解(殘留在溶液中)；比銅不活潑的金屬銀、金等，以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽的底部(形成陽(yáng)極泥)；粗銅中的銅在純銅上析出。電解精煉過(guò)程中的“兩不等”電解質(zhì)溶液濃度在電鍍前后不相等；陰極增加的質(zhì)量和陽(yáng)極減少的質(zhì)量不相等?！菊故尽侩婂兊膱D片【講解】電鍍：應(yīng)用電解原理在某些金屬或非金屬材料表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過(guò)程。電鍍可以使金屬更加美觀耐用，抗腐蝕性能增強(qiáng)?！菊故尽侩婂冦y實(shí)驗(yàn)【講解】現(xiàn)象：待鍍金屬表面鍍上一層光亮的銀，銀不斷溶解。銀為鍍層金屬，與直流電源的正極相連，作陽(yáng)極；待鍍金屬與直流電源的負(fù)極相連，作陰極；含銀離子溶液為電鍍液，含有鍍層金屬離子?！旧筷?yáng)極反應(yīng)式為Ag－e－=Ag＋；陰極反應(yīng)式為Ag＋＋e－=Ag。【講解】含銀離子溶液濃度的變化是不變。陽(yáng)極參與電極反應(yīng)，電鍍過(guò)程中相關(guān)離子的濃度、溶液pH等保持不變。電鍍過(guò)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”為陽(yáng)極上有鍍層金屬溶解；一不變”指電鍍液(電解質(zhì)溶液)的濃度不變。【展示】零件電鍍過(guò)程視頻【課堂小結(jié)】師生共同完成。一、氯堿工業(yè)二、活潑金屬冶煉三、粗銅精煉四、電鍍【課堂練習(xí)】1、金屬鎳有廣泛的用途。粗鎳中含有少量鐵、鋅、銅、鉑等雜質(zhì)，可用電解法制備高純度的鎳，下列敘述正確的是(已知：氧化性Fe2＋<Ni2＋<Cu2＋)()A．陽(yáng)極發(fā)生還原反應(yīng)，其電極反應(yīng)式：Ni2＋＋2e－=NiB．電解過(guò)程中，陽(yáng)極質(zhì)量的減少與陰極質(zhì)量的增加相等C．電解后，溶液中存在的金屬陽(yáng)離子只有Fe2＋和Zn2＋D．電解后，電解