说课 电解原理的应用(共15张PPT)

(共15张PPT)
电解原理的应用
指导思想
内容要求 学业要求 学业质量水平
认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要作用。了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。 能分析化学能与电能相互转化的原理及其在生产和生活 中的应用。
内容分析
本节内容位于选择性必修一第四章第2节，是本大单元的第5课时，内容涵盖氯碱工业、电解精炼铜和电冶金三部分，电镀在后面课时提及。本节内容旨在利用第一课时学习的电解CuCl2溶液模型，类比研究电解饱和食盐水的原理，分析阴、阳极的电极反应和总反应。通过电解精炼和电冶金工业，使学生体会电解原理在实际生产中的应用。新人教版教材新增了氯碱工业产品及其应用的图解，并给出了离子交换膜法电解饱和食盐水的示意图和离子交换膜电解槽装置图，贴近实际生产，使学生对氯碱工业有初步体会。另外，新增了“电解与元素的发现”和“电有机合成”相关化学史资料卡片，以使学生认识电解的广泛应用，拓宽学生视野。
教学分析
重点、难点
1.已有基础：学生已经通过前面课时的学习建立了完善的电解池理论模型，初步了解了离子交换膜的知识；在必修阶段已经涉及了电解法制备活泼金属的内容。
2.发展点：在建构电解池模型、把握电解原理的基础上，利用电解原理工具解决实际生产和生活的问题，以深化学生对电解原理的理解，发展“证据推理——模型认知”学科素养;并使学生体会电解原理对人类社会的贡献，体会化学学科与生产生活密切相关，培养学生的“科学精神与社会责任”学科素养。
学情分析
教学分析
1.通过分析家用消毒机的工作原理，诊断并发展电解模型的系统分析思维。
2.通过对电解精炼铜、电冶金的分析，诊断并发展对电解模型用于解决实际生产问题的思维。
3.通过电解原理应用中对物质转化的判断和分析，诊断并发展学生对氧化还原认识思路的结构化水平。
评价目标
1．通过电解认知模型对氯碱工业，粗铜精炼等原理的分析，体会化学技术在生产中的真实应用价值。
2．通过建立电解应用问题的分析思维模式，加深对电解原理的理解与应用。
教学目标
教学分析
教
评
环节一：体会氯碱工业的发展史
1893年纽约建成电解食盐水制取氯气、氢氧化钠的工厂。
1930年吴蕴初创建了“天原电化厂”成为中国氯碱工业的创始人。
1940年后世界以电解饱和食盐水为基础的 氯碱工业形成并迅速发展。
吴蕴初
爱国化工实业家
教学过程
1949年国内仅有10个氯碱厂，烧碱年产量只有1.5万吨，氯产品产品只有液氯、漂白粉、盐酸、氯化铁等几种。
现在，我国氯产品的开发发展到200多余种，并逐渐向精细化工和循环经济方向迈进。竞争优势居世界前列。
教学过程
环节二：从家用消毒机到氯碱工业
任务:观看视频，画出电解氯化钠溶液的装置图，
判断电极产物并书写电极方程式。
问题1:如何设计实验检验电解氯化钠水溶液两级的产物Cl2和NaOH
问题3:该装置能否应用于氯碱工业中制备NaOH溶液和纯净的Cl2
你能继续优化该实验装置吗？
阳极 (C) ：2Cl－－2e－===Cl2↑
阴极 (Fe)：2H2O + 2e- === H2↑+ 2OH-
Cl2+2NaOH =NaCl+NaClO+H2O
酚酞
淀粉—KI试纸
阳离子交换膜
阳离子交换膜
饱和NaCl 溶液 水
饱和NaCl 溶液 水（NaOH）
问题2:消毒液的有效成分是什么？从何而来？
环节三：电解精炼—我给精炼铜设计方案
任务：.如何用电解法使粗铜变为精铜？分小组完成设计方案。
教学过程
粗铜(含有锌、铁、镍、银、金、铂等微量杂质）
铜导线
黄铜矿
粗铜
资料卡片： 一般火法冶炼得到的粗铜中含有多种杂质(如锌、铁、银、金等)，纯度仅为98.5%~99.5%，这种粗铜的导电性远不能满足电气工业的要求，如果用以制电线（纯度99.95%以上），就会大大降低电线的导电能力。因此必须利用电解的方法精炼粗铜。
问题1.阳极和阴极材料分别是
问题2.粗铜中的杂质金属如何除去
问题3.如何选择电解质溶液
金属活动性顺序：Zn Fe Ni Cu Ag Pt Au
先溶解
再析出
Cu-2e-==Cu2+
Cu2++2e-==Cu
阴极：精铜
阳极：粗铜
电解质溶液：CuSO4
思维建模
阳极材料 粗铜（含Zn、Fe、Ni、Ag、Au、Pt等）
阴极材料 纯铜 阳极反应 阴极反应 “阳极泥” 溶液变化 减小
Zn－2e－===Zn2＋
Fe－2e－===Fe2＋
Ni－2e—===Ni2+
Cu－2e－===Cu2＋
Cu2+ + 2e- === Cu
Ag、Au、Pt等金属杂质失电子能力弱，会以单质形式沉积形成“阳极泥”。
①电解质溶液的Cu2+浓度_______
②引入了Zn2+、Fe2+、Ni2+等杂质，需定时除去
【成果展示】
教学过程
1.确定阳极
①阳极材料
②阳极反应物
2.确定阴极
①阴极材料
②阴极反应物
3.构成闭合回路
①离子导体
②电子导体
原理维度
构建电解原理应用装置的思路模型
装置维度
(1)金属冶炼： Mn＋＋ne－===M
(2)电解法用于冶炼较活泼的金属(如钠、钙、镁、铝等)，但不能电解其盐溶液，
应电解其熔融态。
(熔融)
电解
Mg + Cl2↑
MgCl2
阳极：2Cl- － 2e- == Cl2 ↑
阴极：Mg2++ 2e- == Mg
阳极：6O2- － 12e- == 3O2↑
阴极：Al3++3e- == Al
电解
冰晶石
2Al2O3(熔融) 4Al+ 3O2↑
2NaCl(熔融) 2Na + Cl2↑
电解
阳极：2Cl- － 2e- == Cl2 ↑
阴极：Na++ e- == Na
环节四：电冶金
教学过程
教学过程
教学过程
本节课旨在培养学生的实验方案设计和优化能力，学生充分发挥已构建的电解池模型的功能，用认知模型解释电解过程中的化学现象，揭示电解原理的本质，同时将电解模型应用至不同的领域中，让学生在不断的学习中体会模型认知的重要性。
在认知进阶过程中学会分析、归纳、建构知识间的联系，提炼出电解原理应用的一般思路，并用框图等形式对这一认识思路显性化，学生按此认识思路进行迁移，运用认知模型能对大量的电解过程进行分析判断，揭示现象的本质。倡导学生像科学家那样探究物质世界，倡导让科学探究照进化学的课堂！
照出追求真理的观念思维；
照出实证推理的科学精神；
照出孜孜以求的人文情怀！
教学反思
感谢您的聆听，欢迎您批评指正！