1.3 电解原理的应用 教学设计-2025-2026学年高二上学期化学鲁科版选择性必修1

第一章　化学反应与能量 第3节　电能转化为化学能——电解 电解原理的应用教学设计 教学目标与核心素养 1. 能说出氯碱工业的工作原理，正确书写各电极的反应式及总反应，知道阴阳极产物的鉴别方法。理解阳离子交换膜的作用。 2. 学会电解池电解其他溶液的电极反应式和总反应书写的一般方法。 3.通过分析氯碱工业的生产案例，提升“从原理到应用”的逻辑推理能力； 4.通过小组讨论简易电解池电解饱和食盐水的缺点，并设计解决方案，培养合作探究与问题解决能力。 5.通过更换电极材料和电解溶液，探究电解池电解其他溶液的电极反应式和总反应书写的一般方法 ，培养学生归纳总结的能力。 教学重点: 1. 氯碱工业电极反应式及总反应式的书写。 2. 学会电解池电解溶液原理判断的一般方法。 教学难点: 1. 氯碱工业中阳离子交换膜的作用分析。 2. 电解其他溶液时的电极反应式及总反应式的书写。 教学过程 【知识回顾】学生回顾有关电解原理和规律，完成下列问题： 1.电解是将直流电通过熔融电解质 或电解质溶液，在两个电极上分别发生 氧化反应 和 还原反应的过程。 2.电解池是将 电能 转化为 化学能 的装置。 3.电解池中与电源负极相连的电极称为 阴 极，发生 还原 反应。与电源正极相连的电极称为 阳 极，发生 氧化 反应。阳离子移向电解池的 阴 极，阴离子移向电解池的 阳 极。 4.常见阴极阳离子的放电顺序为：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(酸溶液)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2 +>H+(水溶液）>Al3+>Mg2+ > Na+>Ca2+ > K+ 常见阳极物质的放电顺序为：活性电极> S2->I->Br->Cl->OH- >NO3->SO42->F- 。 【新课引入】上一节我们已经学习了电解的原理，我们先来回忆一下相关知识点，请大家填写学案的第一部分。那么电解在生产中又怎样的应用，今天我们来讨论电解的应用。 工业上用电解饱和NaCl溶液的方法来制取NaOH、Cl2和H2，并以它们为原料生产一系列化工产品，称为氯碱工业。 【投影】氯碱工业图片 【板书】电解原理的应用 电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气 【投影】电解饱和食盐水装置 【思考】1.请你分析饱和食盐水中可能存在哪些离子，在电场中他们的移动方向如何，可能发生的电极反应是什么？ 【投影展示】 【投影】电解饱和食盐水视频。 【观察思考】 2.接通电源，观察发生电极表面现象。根据已有的化学知识，设法检验两极附近附近溶液组成的变化并判断气体产物。 3. 判断阴极和阳极，写出电极反应式和电解反应的化学方程式。 现象 电极反应式 阴极 阳极 电解反应的化学方程式 【投影】 【思考交流】学生小组思考交流完成学案下列问题： 1. 阴极区溶液中生成的越来越多OH-越来越多，氢氧根移向阳极，会产生什么影响？ OH-与氯气反应，既得不到氯气也得不到烧碱。原料消耗增大。能耗增大，成本提高。 2. 生成物H2和Cl2混合有什么危险？ H2和Cl2在一定条件下反应有可能爆炸，不安全，同时无法得到H2和Cl2两种产物。 3. 如何阻止OH-越向阳极移动。且不让生成物H2和Cl2混合？ 在阴极区和阳极区之间加一层膜阻止氢氧根进入阳极区，钠离子可以透过阳离子交换膜可以移到阴极区从而，在阴极区制备出烧碱，并且避免了以上两个问题。 4. 交换膜如果换成阴离子交换膜可以吗？为什么？ 不可以，若换成阴离子交换膜，氢氧化钠将会在阳极区生成，那么会与氯气反应。 5. 工业电解食盐水两电极的产物分别是什么？ 阴极产物：氢气和烧碱 阳极产物：氯气 【归纳总结】 在食盐水的电解过程中，由于阴极区H+ 浓度变小，OH—浓度不断增大，生成的OH—向阳极移动，会和阳极产生的氯气发生反应Cl2 +2NaOH =NaCl + NaClO + H2O，另外阳极产生的氯气和阴极产生的氢气会发生反应生成氯化氢且有可能爆炸，为阻止OH—向阳极移动，同时避免生成的氢气和氯气接触，工业上通常用阳离子交换膜将两极分开。从而得到烧碱、氯气和氢气。 【投影】 将两个电极材料换成铁电极，电解饱和食盐水，原理和上面还一样吗？ 阳极：Fe- 2e＝Fe2+ 阴极：2H++2e-＝H2↑ 总反应：Fe+2H+＝H2↑+Fe2+ 惰性电极电解CuCl2溶液的电极反应式和总反应 阴极： Cu2+ +2e-＝Cu 阳极： 2Cl -- 2e-＝Cl2↑ 总反应： CuCl2 = Cu+Cl2↑ 2. 铜作阴阳极材料，电解CuCl2溶液的电极反应式和总反应 总反应：-------- - 小结： 电解其他溶液时的电极反应式及总反应式的书写的步骤： 第一步：阳极材料是不是活性电极（除C，Pt，Au以外） - 第二步：分析溶液中的阴阳离子组成。 - 第三步：根据放电顺序，选择合适的物质放在合适的电极上放生放电，书写电极反应式， （三）习题精炼（10分钟） 1．关于电解NaCl水溶液，下列叙述正确的是 (　B　) A．若在阴极附近的溶液中滴入酚酞溶液，溶液呈无色 B．若在阳极附近的溶液中滴入KI溶液，溶液呈棕色 C．电解时在阳极得到氯气，在阴极得到金属钠 D．电解时铁作阳极 2.如图所示，某同学设计了一个“黑笔写红字”的趣味实验。先用氯化钠、无色酚酞的混合溶液浸湿滤纸，然后将其平铺在一块铂片上，接通电源后，用铅笔在滤纸上写字，会出现红色字迹。据此，下列叙述正确的是（D） A. 铅笔端作为阳极，发生还原反应 B. 铂片端作为阴极，发生氧化反应 C. 铅笔端有少量的氯气产生 D. a极是直流电源负极，b极是直流电源正极 3. 如图是离子交换膜电解槽，电解饱和食盐水时，离子交换膜只允许阳离子通过，下列说法错误的是（C） A. a是电源的正极 B. X处产生的是氯气 C. 可用铁作电极A的材料 D. Z处流出溶液是较浓的NaOH溶液 4.如图所示是电解氯化铜溶液的装置，其中c、d为石墨电极，下列有关判断正确的是（ C ） A a为负极，b为正极 B a为阳极，b为阴极 C 电解过程中，d电极质量增加 D 电解过程中，氯离子的浓度不变 （四）课堂小结（3分钟） - 师生共同回顾： 1.电解原理的应用，电解食盐水制备烧碱，氢气和氯气-的原理 2.在工业生产中，除了原理，还需考虑产物纯度、能耗、安全性等实际问题，体现化学的实用性。例如本节讲的阳离子交换膜的作用。 3.学会电解其他溶液时的电极反应式及总反应式的书写的步骤 板书设计 1.3.2.1电解原理的应用 一、氯碱工业（电解饱和食盐水） - 阳极：2Cl⁻ - 2e⁻ = Cl₂↑ - 阴极：2H₂O + 2e⁻ = H₂↑ + 2OH⁻ 总反应为2NaCl + 2H₂O = 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑。 -阳离子交换膜：隔离OH⁻制备烧碱 二、电解电解质溶液原理的一般方法 - 找出阳极材料和电解质溶液中的阴阳离子 - 根据放电顺序写出合适的物质 - 阳极：阳极的活泼金属- -ne⁻=金属阳离子或者高价化合物 阴离子-ne⁻=单质 阴极：阳离子+ne⁻=单质或者低价化合物 作业布置： 课后习题P32,2 资料P35问题探究1 资料P37 能力达成1 预习下一节铜的电解精炼填写资料P34必备知识自主预习第二部分。 教学反思 本节课设计到电解的应用电解饱和食盐水实验，反应原理，阴阳极的离子的放电顺序的探究和电极方程式的书写,以及实际生产中阳离子交换膜的作用。学生解决实际问题的能力略有欠缺需要教师耐心引导，另外精选习题，边练边总结帮助学生更快的掌握相关知识。 学科网（北京）股份有限公司 $