2019-2020年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第三節(jié) 電解池教案（2） 新人教版選修4.doc

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2019-2020年高中化學(xué) 第四章 電化學(xué)基礎(chǔ) 第三節(jié) 電解池教案（2） 新人教版選修4 教學(xué)過程 教學(xué)步驟、內(nèi)容 教學(xué)方法、手段、師生活動(dòng) ［復(fù)習(xí)］在前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了原電池的知識(shí)，誰能舉例說明原電池是怎樣的能量轉(zhuǎn)化裝置？ ［學(xué)生討論］學(xué)生討論后回答：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。 ［引入］1799年，當(dāng)意大利人發(fā)明了最原始的電池---伏打電池之后，許多科學(xué)家對(duì)電產(chǎn)生了濃厚的興趣，電給世界帶來了太多的不可思議，好奇心驅(qū)使著人們?nèi)ミM(jìn)行各種嘗試，想看看它還能否出現(xiàn)什么奇特的現(xiàn)象。1807年，當(dāng)英國化學(xué)家載維將鉑電極插入熔融的氫氧化鉀并接通直流電源時(shí)，奇跡終于產(chǎn)生了，在陰極附近產(chǎn)生一種銀白色的金屬，隨即形成紫色的火焰。這就是發(fā)現(xiàn)鉀元素的主要過程，當(dāng)時(shí)在社會(huì)上引起了轟動(dòng)。他隨后用電解法又相繼發(fā)現(xiàn)了鈉、鈣、鍶、鋇、鎂、硼、硅等元素，戴維成為發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素最多的。這其中的奧妙是什么呢？電解時(shí)，物質(zhì)的變化是如何發(fā)生的呢？ 電能如何才能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能呢？（展示幾個(gè)電解工業(yè)的工廠實(shí)景）這就是本節(jié)課我們要共同探討的問題。 ［板書］第四章 第三節(jié) 電解池(electrolytic cell) 一、電解原理 1、電解原理 ［設(shè)疑］我們已經(jīng)知道，金屬和電解質(zhì)溶液都能導(dǎo)電，金屬的導(dǎo)電過程是物理變化，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程是否與金屬的導(dǎo)電過程相同呢？ ［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位完成 ［實(shí)驗(yàn)４—１］（也可將該實(shí)驗(yàn)分三步實(shí)施），并觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師巡回指導(dǎo)。 (1) 將兩要碳棒分別插進(jìn)U型管內(nèi)的CuCl2溶液中，觀察現(xiàn)象 現(xiàn)象：碳棒表面無明顯現(xiàn)象 (2) 將兩根碳棒用導(dǎo)線相連后，浸入U(xiǎn)型管內(nèi)的CuCl2溶液中，觀察現(xiàn)象 現(xiàn)象：碳棒表面無明顯現(xiàn)象 (3) 將兩根碳棒分別跟直流電源的正、負(fù)極相連接，浸入U(xiǎn)型管內(nèi)的CuCl2溶液中，接通電源，觀察現(xiàn)象 ［實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象］陰極：碳棒上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)。 　　　　陽極：生成有刺激性氣味、能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)的氣體。 ［問］請(qǐng)大家根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和氯化銅溶液的組成成分以及原有知識(shí)分析推斷兩極生成物的名稱。 ［小結(jié)］兩極產(chǎn)物　陰極——銅 陽極——氯氣 ［問］氯化銅溶液在電流的作用下為什么會(huì)生成Ｃu和Cl2呢？ ［講］CuCl2在水溶液中完全電離生成Cu2+和Cl- ［板書］ 　　　　 CuCl2 ＝Cu2+＋2Cl－ ［講］通電前，Cu2+和Cl－在溶液里自由運(yùn)動(dòng)；通電后，在電場(chǎng)的作用下，帶負(fù)電的Cl－移向陽極，并失去電子被氧化成氯原子，進(jìn)而結(jié)合成Cl2放出，帶正電的Cu2+移向陰極，并得到電子被還原成銅原子，覆蓋在陰極上。 ［投影］播放課前制作的多媒體課件，模擬CuCl2溶液中Cu2+和Cl－在通電前后的運(yùn)動(dòng)、變化情況。 ［板書］　陰極：　Cu2+＋2e－=Cu?。ㄟ€原反應(yīng)） 陽極：　2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反應(yīng)） ［小結(jié)］電解質(zhì)溶液在導(dǎo)電過程中有新物質(zhì)產(chǎn)生，是化學(xué)變化。 ［板書］2、基本概念 (1) 使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極上引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。　 (2) 把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。 (3) 當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程 ［學(xué)生活動(dòng)］讓學(xué)生獨(dú)立書寫電解CuCl2溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式。（可以請(qǐng)1—2名學(xué)生到黑板上書寫，然后講評(píng)） ［板書］ CuCl2Cu＋Cl2↑ ［過渡］下面我們?cè)俜治鲭娊獬氐膬蓚€(gè)電極。 ［板書］２、電解池的兩極 ［講］電解池的兩極是由與之相連的電源電極的極性決定的。 ［板書］　陰極：與電源負(fù)極相連的電極。（發(fā)生還原反應(yīng)） 陽極：與電源正極相連的電極。（發(fā)生氧化反應(yīng)） ［設(shè)疑］電解質(zhì)溶液是如何將電路溝通的呢？ ［板書］３、電解池中的電子的移動(dòng)方向 ［學(xué)生活動(dòng)］請(qǐng)學(xué)生討論、總結(jié)并回答上面提出的問題。 ［板書］電源負(fù)極 →電解池陰極 →電解液中的陽離子（被還原）　　電解池中陰離子（被氧化）→電解池陽極 →電源正極 ［講］由上面分析可知：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程必須有陰陽離子的參與，如果溶液中的離子不參加反應(yīng)，電路就不能溝通，所以電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液的電解過程。 ［板書］4、電解的本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液的電解過程 ［問］從上已知CuCl2溶液中存在的離子有：Cu２＋、Cl－、OH－、H＋為什么電解時(shí)，只有Cu２＋和Cl－放電？這要涉及到離子的放電順序問題。 ［板書］5、離子的放電順序 ［講］由于各種離子得失電子的能力不同，因此，電解時(shí)離子放電難易也不同。 ［板書］陽離子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+ 　　陰離子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根 ［講］電解電解質(zhì)溶液時(shí)，在陰陽兩極上首先發(fā)生放電反應(yīng)的離子分別是溶液里最容易放電的陽離子和最容易放電的陰離子。 ［講］我們還要注意的是要先看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽極材料為活性電極(Fe、Cu)等金屬，則陽極反應(yīng)為電極材料失去電子，變成離子進(jìn)入溶液；若為惰性電極材料，則根據(jù)陽離子的放電順序，依據(jù)陽氧陰還的規(guī)律來書寫電極反應(yīng)式 ［板書］6、電極產(chǎn)物的判斷 (1) 陽極放電順序：活潑陽極(金屬)>無氧酸根離子>OH―>含氧酸根離子>F― (2) 陰極放電：溶液中的陽離子放電 ［板書］7、電極反應(yīng)式的書寫：列物質(zhì)，標(biāo)得失；選離子，配電荷；配個(gè)數(shù)，巧用水；兩式加，驗(yàn)總式。 ［講］首先要分清電極，并分析電極材料和電解質(zhì)溶液中的陰陽離子，確定放電順序，牢記三個(gè)守恒。電極反應(yīng)必須寫離子放電，總反應(yīng)中弱電解質(zhì)寫化學(xué)式，且總反應(yīng)中一定要注明條件。 ［過］下面，我們來重點(diǎn)介紹幾組有代表性的電解池及其電極反應(yīng)式的書寫 ［投影］用惰性電極電解燒杯里的溶液 1、電解含氧酸 H2SO4 陽極：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑ 陰極：4H++ 4e— = 2H2↑ 通電 總的方程式：2H2O ===== 2H2↑+O2↑ 結(jié)論：用惰性電極電解含氧酸實(shí)質(zhì)是電解水。電解后，酸的濃度增大，即[H+]增大，故溶液的PH減小。 HCl 2、電解無氧酸 陽極：2Cl— —2e— = Cl2↑ 陰極：2H++ 2e— = 2H2↑ 通電 總的方程式：2HCl ===== H2↑+Cl2↑ NaOH 結(jié)論：用惰性電極電解無氧酸(除HF)，溶質(zhì)消耗。電解的結(jié)果消耗了HCl，即[H+]減小，溶液的PH增大。 3、電解可溶性堿 陽極：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑ 陰極：4H++ 4e— = 2H2↑ 通電 總的方程式：2H2O ===== 2H2↑+O2↑ 結(jié)論：用惰性電極電解強(qiáng)堿實(shí)質(zhì)是電解水。電解后，堿的濃度增大，即[OH-]增大，故溶液的PH增大。 Na2SO4 4、電解活潑金屬的含氧酸鹽 陽極：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑ 陰極：4H++ 4e— = 2H2↑ 通電 總的方程式：2H2O ===== 2H2↑+O2↑ 結(jié)論：用惰性電極電解活潑金屬的含氧酸鹽實(shí)質(zhì)是電解水。電解后溶液的PH不變，等于7。 CuCl2 5、電解不活潑金屬的無氧酸鹽 陽極：2Cl— —2e— = Cl2↑ 陰極：Cu2+ + 2e— = Cu 通電 總的方程式：CuCl2 ===== 2Cu + Cl2↑ 結(jié)論：用惰性電極電解不活潑金屬的無氧酸鹽(除氟化物)，溶質(zhì)消耗。電解的結(jié)果使[Cu2+]減小，溶液的[H+]減小，溶液的PH略有增大。 NaCl Cu2+ +2H2OCu(OH)2 + 2H+ 6、電解活潑金屬的無氧酸鹽 陽極：2Cl— —2e— = Cl2↑ 陰極：4H++ 4e— = 2H2↑ 通電 總的方程式：2NaCl + 2H2O ==== 2NaOH + H2↑+ Cl2↑ 結(jié)論：用惰性電極電解活潑金屬的無氧酸鹽，溶質(zhì)、水同時(shí)消耗。電解的結(jié)果生成堿，電解后溶液的PH增大。 CuSO4 7、電解不活潑金屬的含氧酸鹽 陽極：4OH— —4e— = 2H2O+O2↑ 陰極：Cu2+ + 2e— = Cu 通電 總的方程式：2CuSO4 +2H2O ==== 2H2SO4+2Cu+O2↑ 結(jié)論：用惰性電極電解不活潑金屬的含氧酸鹽，溶質(zhì)、水同時(shí)消耗。電解的結(jié)果生成酸，溶液的PH減小。 ［講］判斷溶液中pH的變化，先分析原溶液的酸堿性，再看電極產(chǎn)物，如果只產(chǎn)生H2沒有O2則pH變大。如果只產(chǎn)生O2而無H2，則pH變小。如果既產(chǎn)生O2又有H2，若原溶液呈酸性，則pH減??；若原溶液呈堿性則pH增大；若原溶液呈中性則pH 不變。如果既無O2產(chǎn)生也無H2產(chǎn)生，則溶液的pH均趨于7 ［板書］8、電解規(guī)律 (1) 電解質(zhì)分解型：無氧酸、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液的電解，水不參加反應(yīng) (2) 電解水型：強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸、含氧酸等溶液的電解，只有水參加 (3) 放氫生堿型：電解活潑金屬的無氧酸鹽時(shí)，電解質(zhì)的陰離子和水電離的H＋放電，溶質(zhì)和水都參加反應(yīng)，pH增大 (4) 放氧生酸型：電解不活潑金屬的含氧酸鹽時(shí)，電解質(zhì)電離的陽離子和水電離的OH―離子放電，溶質(zhì)和水都參加反應(yīng)，pH減小。 ［小結(jié)］本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電解的原理，認(rèn)識(shí)了電解池的功能，下面請(qǐng)同學(xué)們?cè)诳偨Y(jié)本節(jié)知識(shí)以及回憶前面所學(xué)的原電池知識(shí)的前提下，填寫課前所發(fā)放的表格，并注意比較。 ［投影］1、電解與電離的比較 電離 電解 條件 電解質(zhì)溶于水或熔化狀態(tài) 電解質(zhì)電離后，再通直流電 過程 電解質(zhì)電離成為自由移動(dòng)的離子 陰、陽離子定向移動(dòng)， 在兩極上放電 舉例 CuCl2 ==Cu2＋+2Cl― CuCl2Cu＋Cl2↑ 特點(diǎn) 只產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子 發(fā)生氧化還原反應(yīng)，形成新物質(zhì) 聯(lián)系 電解必須建立在電離的基礎(chǔ)上 2、原電池與電解池的比較 裝置類別 原電池 電解池 舉例 鋅銅原電池 電解氯化銅溶液 形成條件 1、活潑性不同的兩電極(用導(dǎo)線連接) 2、電解質(zhì)溶液(電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng)) 3、形成閉合回路 1、兩電極接直流電源 2、兩電極插入電解質(zhì)溶液中 3、形成閉合回路 電極名稱 負(fù)極：較活潑金屬 正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬) 由電極本身決定 陽極：與電源正極相連的極 陰極：與電源負(fù)極相連的極 由外加電源決定 電極反應(yīng) 負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失電子 正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子 陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子或電極金屬失電子 陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子 電子流向 負(fù)極---導(dǎo)線---正極 電源負(fù)極—陰極 電源正極—陽極 能量轉(zhuǎn)變 化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能 電能轉(zhuǎn)換為自由能 能否自發(fā)進(jìn)行 反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行 反應(yīng)不能夠自發(fā)進(jìn)行 主要應(yīng)用 1、金屬電化腐蝕分析 2、金屬犧牲陽極的陰極保護(hù)法 3、制造多種新化學(xué)電源 1、電解食鹽水(氯堿工業(yè)) 2、冶煉活潑金屬 3、電解精煉 實(shí)質(zhì) 使氧化還原反應(yīng)中的電子通過導(dǎo)線定向轉(zhuǎn)移形成電流 使電流通過電解質(zhì)溶液而陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程 ［過渡］剛才我們學(xué)習(xí)了電解的原理，電解是通過電流引起化學(xué)反應(yīng)的過程，即將電能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能。電解的原理在工業(yè)上有哪些應(yīng)用呢？下面就向同學(xué)們介紹兩個(gè)電解原理在工業(yè)上應(yīng)用的事例. ［板書］二、電解原理的應(yīng)用 ［講］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)。 ［板書］1、電解飽和食鹽水制燒堿、氫氣和氯氣 ［投影］ 實(shí)驗(yàn)裝置 實(shí)驗(yàn)裝置及原理 按上圖裝置，在U形管里倒入飽和食鹽水，插入一根石墨棒做陽極，一根鐵棒做陰極。同時(shí)在兩邊管中各滴入幾滴酚酞試液，并用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗(yàn)陽極放出的氣體。接通直流電源后，注意管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象。 ［講］在這個(gè)反應(yīng)中，由于H＋在陰極上得到電子而生成H2，破壞了附近的水的電離平衡，促進(jìn)了水繼續(xù)電離，結(jié)果陰極區(qū)溶液里OH―濃度增大而呈堿性。 ［板書］(1) 實(shí)驗(yàn)原理： 陽極(放電順序：Cl―>OH―)：2Cl―-2e == Cl2 ↑ (氧化反應(yīng)) 陰極(放電順序：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2 ↑(還原反應(yīng)) 總反應(yīng)：2NaCl+2H2O2NaOH +H2↑+ Cl2↑ 陰極 陽極 ［注意］在學(xué)習(xí)電解食鹽水的化學(xué)原理時(shí)，學(xué)生往往不容易理解堿為什么在陰極區(qū)生成。這點(diǎn)可以從H＋在陰極上大量被還原，從而引起水的電離平衡被破壞，來分析在陰極區(qū)積累大量OH―的理由。 ［板書］(2)工業(yè)制備方法---離子交換膜法 ［講］由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺(tái)電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。 將電解槽隔成陰極室和陽極室和陰極室，它只允許陽離子(Na＋)通過，而阻止陰離子(Cl―、OH―)和氣體通過。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO 而影響燒堿的質(zhì)量。 ［講］其原料粗鹽中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42―等雜質(zhì)，不符合電解要求，因此必須經(jīng)過精制。 ［投影］ ［講］除雜質(zhì)時(shí)所加試劑的順序要求是Na2CO3必須在BaCl2之后，加入鹽酸在過濾之后。 ［問］工業(yè)上為什么要對(duì)粗銅進(jìn)行電解精煉呢？ ［學(xué)生活動(dòng)］指導(dǎo)學(xué)生查找閱讀教材中相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)學(xué)生代表回答。 ［問］怎樣利用電解的原理精煉粗銅呢？ ［板書］2、電解精煉銅 粗銅作陽極，純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解液。 ［投影］見下頁 ［學(xué)生活動(dòng)］請(qǐng)學(xué)生討論分析電解液中離子的種類，通電后溶液中離子的移動(dòng)情況和陰極反應(yīng)。 ［學(xué)生總結(jié)］CuSO4溶液中有Cu2+、H+、SO42-、OH-等四種離子,通電后Cu2+、H+移向陰極，SO42-、OH-移向陽極，陰極上Cu2+放電變成Cu聚集在陰極板（精銅）上。 [板書] 陰極(精銅)：Cu2+＋2e－＝Cu [講] SO42-和OH-雖然移向了陽極，但是由于陽極板（粗銅）表面的Cu原子失電子能力強(qiáng)于二者，故陽極上Cu原子失電子被溶解。 [板書] 陽極(粗銅)：Cu－2e－＝Cu2+ [問] 粗銅中所含的雜質(zhì)（如：Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）是如何除去的呢？ [講］比銅活潑的金屬雜質(zhì)，在銅溶解的同時(shí)也會(huì)失電子形成金屬陽離子而被溶解掉。如： Zn－2e－＝Zn2+；Ni－2e－＝Ni2+；由于這些離子比Cu2+難以還原，故它們不能在陰極上得電子析出而存留在溶液中。比銅不活潑的金屬雜質(zhì)，在銅失電子溶解時(shí),不能失電子而溶解，故它們以單質(zhì)形式沉積于電解槽底部，形成陽極泥。 ［板書］比銅活潑的金屬雜質(zhì)——以陽離子形式留于溶液中 比銅不活潑的金屬雜質(zhì)——形成陽極泥 ［投影］播放課前制作的多媒體課件,模擬電解精煉銅的過程中兩極和電解液中離子的變化情況。 ［問］請(qǐng)大家根據(jù)兩極上所發(fā)生的主要反應(yīng)分析電解精煉銅過程中的電解液有無變化。 ［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生分析、討論并回答。 ［板書］電解精煉銅過程中CuSO4溶液的濃度基本不變。 ［過渡］以上我們學(xué)習(xí)了銅的電解精煉原理，下面我們?cè)俟餐瑢W(xué)習(xí)電解原理的另一個(gè)應(yīng)用實(shí)例——電鍍銅。 ［板書］3、電鍍銅 ［問］什么是電鍍？電鍍的優(yōu)點(diǎn)有哪些？ ［學(xué)生活動(dòng)］指導(dǎo)學(xué)生查找閱讀教材中相關(guān)內(nèi)容，請(qǐng)學(xué)生代表回答。 ［板書］(1) 電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。 (2) 電鍍的主要目的是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬度。 (3) 鍍層金屬：通常是在空氣或溶液中不易起變化的金屬，如Cr、Zn、Ag、Cu等 ［講］電鍍時(shí)，把待鍍金屬制品作為陰極；把鍍層金屬作為陽極；用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)配成電鍍液。通低壓直流電，陽極金屬在溶液中成為陽離子，移向陰極，在陰極獲得電子被還原成金屬，在待鍍件表面上覆蓋上一層均勻光潔而致密的鍍層。 ［講］例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。。 ［問］請(qǐng)大家根據(jù)電解精煉銅過程中所發(fā)生的兩極反應(yīng)，選擇在鐵制品上鍍銅裝置的陰極材料、陽極材料和電鍍液。 ［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生分析、討論并回答。 ［板書］(4) 在鐵制品上鍍銅：陽極——銅 　　　 　陰極——鐵制品 　　　　　　　　　　　電鍍液——CuSO4溶液 原理：陽極(Zn) Zn-2e==Zn2+ 陰極(Fe) Zn2++2e == Zn ［講］陽極的鋅不斷氧化成Zn2+進(jìn)入溶液，陰極溶液中Zn2+被還原成鋅鍍層，因此電鍍液中C(ZnCl2)保持不變。 ［講］電鍍的特點(diǎn)是“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，一不變指電解液濃度不變。 ［講］這里還需要我們注意的是，電鍍生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣中含有多種對(duì)環(huán)境有害的物質(zhì)，處理后應(yīng)符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)其中的有用成分要回收利用。 ［過］Na、Mg、Al等活潑金屬都可用電解它們的熔融鹽或氧化物制得。這種方法是利用電解法來冶煉活潑金屬，我們將其稱之為電冶金。 ［板書］4、電冶金 (1) 本質(zhì)：利用電解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 (2) 適用范圍：制取活潑金屬單質(zhì)，如電解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al ［小結(jié)］本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了銅的電解精煉和電鍍銅的知識(shí)，銅的電解精煉類似于“在銅上鍍銅”，故掌握電鍍的原理是本節(jié)的重點(diǎn)。下面請(qǐng)同學(xué)們根據(jù)所學(xué)知識(shí)填寫課前所發(fā)放的表格。 ［投影］原電池、電解池與電鍍池的比較 原電池 電解池 電鍍池 定義 將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置 將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置 應(yīng)用電解原理在某些金屬表面上鍍一層其他金屬的裝置 形成條件 活潑性不同的兩電極連接，電解質(zhì)溶液，形成閉合電路 兩電極接直流電源，并插入電解質(zhì)溶液中，形成閉合回路 鍍層金屬接電源正極，待鍍金屬接電源負(fù)極，電鍍液必須含有鍍層金屬的離子 電極名稱 負(fù)極：較活潑金屬 正極：較不活潑金屬或能導(dǎo)電的非金屬 陽極：與電源正極相連 陰極：與電源負(fù)極相連 同電解池，但陽極：必須是鍍層金屬 陰極： 鍍件 電極反應(yīng) 負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失電子 正極：還原反應(yīng)，溶液中陽離子得電子 陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子，或電極金屬失電子 陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子 陽極：金屬電極失電子 陰極：電鍍液中陽離子得電子 電子流向 負(fù)極—導(dǎo)線—正極 電源負(fù)極—導(dǎo)線—陰極—(陽離子向陰極移動(dòng)，得電子；陰離子向陽極移動(dòng)，失電子)—陽極—電源正極 板 書 設(shè) 計(jì) 第四章 第三節(jié) 電解池 一、電解原理 1、電解原理：　 CuCl2 ＝Cu2+＋2Cl－ 　陰極：　Cu2+＋2e－=Cu?。ㄟ€原反應(yīng)） 陽極：　2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反應(yīng)） 2、基本概念 (1) 使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極上引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解?！? (2) 把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。 (3) 當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程 CuCl2Cu＋Cl2↑ ２、電解池的兩極 　陰極：與電源負(fù)極相連的電極。（發(fā)生還原反應(yīng)） 陽極：與電源正極相連的電極。（發(fā)生氧化反應(yīng)） ３、電解池中的電子的移動(dòng)方向 電源負(fù)極 →電解池陰極 →電解液中的陽離子（被還原）　　電解池中陰離子（被氧化）→電解池陽極 →電源正極 4、電解的本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液的電解過程 5、離子的放電順序 陽離子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+ 　　陰離子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根 6、電極產(chǎn)物的判斷 (1) 陽極放電順序：活潑陽極(金屬)>無氧酸根離子>OH―>含氧酸根離子>F― (2) 陰極放電：溶液中的陽離子放電 7、電極反應(yīng)式的書寫：列物質(zhì)，標(biāo)得失；選離子，配電荷；配個(gè)數(shù)，巧用水；兩式加，驗(yàn)總式。 8、電解規(guī)律 (1) 電解質(zhì)分解型：無氧酸、不活潑金屬的無氧酸鹽溶液的電解，水不參加反應(yīng) (2) 電解水型：強(qiáng)堿、活潑金屬的含氧酸、含氧酸等溶液的電解，只有水參加 (3) 放氫生堿型：電解活潑金屬的無氧酸鹽時(shí)，電解質(zhì)的陰離子和水電離的H＋放電，溶質(zhì)和水都參加反應(yīng)，pH增大 (4) 放氧生酸型：電解不活潑金屬的含氧酸鹽時(shí)，電解質(zhì)電離的陽離子和水電離的OH―離子放電，溶質(zhì)和水都參加反應(yīng)，pH減小。 二、電解原理的應(yīng)用 1、電解飽和食鹽水制燒堿、氫氣和氯氣 (1) 實(shí)驗(yàn)原理： 陽極(放電順序：Cl―>OH―)：2Cl―-2e == Cl2 ↑ (氧化反應(yīng)) 陰極(放電順序：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2 ↑(還原反應(yīng)) 總反應(yīng)：2NaCl+2H2O2NaOH +H2↑+ Cl2↑ 陰極 陽極 (2)工業(yè)制備方法---離子交換膜法 2、電解精煉銅 粗銅作陽極，純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解液。 陽極(粗銅)：Cu－2e－＝Cu2+ 陰極(精銅)：Cu2+＋2e－＝Cu 比銅活潑的金屬雜質(zhì)——以陽離子形式留于溶液中 比銅不活潑的金屬雜質(zhì)——形成陽極泥 電解精煉銅過程中CuSO4溶液的濃度基本不變。 3、電鍍銅 (1) 電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。 (2) 電鍍的主要目的是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬度。 (3) 鍍層金屬：通常是在空氣或溶液中不易起變化的金屬，如Cr、Zn、Ag、Cu等 (4) 在鐵制品上鍍銅：陽極——銅 　　　 　陰極——鐵制品 　　　　　　　　　　　電鍍液——CuSO4溶液 原理：陽極(Zn) Zn-2e==Zn2+ 陰極(Fe) Zn2++2e == Zn 4、電冶金 (1) 本質(zhì)：利用電解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 (2) 適用范圍：制取活潑金屬單質(zhì)，如電解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al