电解原理的应用必修几（NB化学创新课堂第13期）
电解原理的应用必修几（NB化学创新课堂第13期）（1）通过实验活动，激发学生学习化学的兴趣，培养学生的探究意识；3. 情感、态度、价值观2. 过程与方法（1）通过进行电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀铜实验，培养学生设计实验方案、观察实验现象、分析实验结果的能力；（2）通过对比电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀铜实验，培养学生比较、归纳和总结的能力。
教学目标
1. 知识与技能
（1）了解电解饱和食盐水的反应原理，能正确书写半反应方程式和总反应方程式；
（2）了解电解精炼铜、电镀铜的反应原理，能正确书写半反应方程式。
2. 过程与方法
（1）通过进行电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀铜实验，培养学生设计实验方案、观察实验现象、分析实验结果的能力；
（2）通过对比电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀铜实验，培养学生比较、归纳和总结的能力。
3. 情感、态度、价值观
（1）通过实验活动，激发学生学习化学的兴趣，培养学生的探究意识；
（2）让学生了解化学在工业生产中的重要应用，体会化学对人类社会的重要贡献。
教学重点和难点
1.重点：对电解饱和食盐水实验的分析及离子放电顺序的理解；
2.难点：判断电极产物和电解反应方程式的书写。
教学过程
1．引入
上节课我们学习了一种将电能转化为化学能的装置——电解池，以电解熔融氯化钠为例，让我们来一起复习一下电解池的反应原理和组成条件。
总反应：
阳极反应：2Cl- - 2e- = Cl2 ↑
阴极反应：2Na 2e- = 2Na
2. 探究实验
以石墨为电极材料、饱和食盐水为离子导体，在NOBOOK虚拟实验中组装实验装置（此处离子交换膜的作用是防止氢氧根移向阳极）。
先分析饱和食盐水中都含有哪些离子，通电后它们将如何移动，两极各自可能发生的半反应是什么；然后闭合开关，观察两极发生的现象，通过实验检验或推理的方法，判断两极的产物，验证自己的猜想。
3. 讨论交流
闭合开关后，在阳极观察到产生黄绿色气体，用湿润的淀粉碘化钾试纸进行检验，试纸变蓝，所以阳极产生的气体应该是氯气。
钠离子和氢离子移向阴极，阴极产生无色气体，而没有产生银白色金属，所以阴极钠离子没有参与反应；又因为阴极发生的是还原反应，而水中的氧元素是最低价态，不能再得电子，因此阴极是氢离子得电子生成氢气和氢氧根。
由此，我们分别通过实验验证和推理的方式，弄清了两极各自发生的反应。
总反应：
阳极反应：2Cl- - 2e- = Cl2 ↑
阴极反应：2H2O 2e- = H2 ↑ 2OH-
4. 教师讲解
在电解饱和食盐水的实验中，正负极都有两种反应物，但都只有一种发生反应，而不是两种物质都发生反应，这说明电极反应在发生时是有一定顺序的。
以阴极反应为例，阴极发生的是还原反应，根据氧化还原反应的规律，应该是氧化性强的离子先反应，还是氧化性弱的离子先反应？（回答：氧化性强的）而在金属活动性顺序表中，金属单质的还原性越弱，其离子的氧化性就越强，越先在阴极上发生反应。我们把离子在电极表面得失电子的过程称为放电，则常见阳离子在阴极的放电顺序为：
Zn2 <Fe2 <Sn2 <Pb2 <H <Cu2 <Fe3 <Ag2
对于阳极而言，当电极材料为金属（铂、金等惰性金属除外），通常金属材料优先失去电子。而阳极材料为石墨或惰性金属时，电解质溶液中的阴离子失去电子，阴离子失电子能力越强越先放电。常见阴离子的放电顺序为：
SO42-<OH-<Cl-<Br-<I-<S2-
5. 演示实验
铜有良好的导电性，因此其主要用途之一是制作导线，这就需要铜的纯度足够高。但直接冶炼得到的铜往往含有很多杂质，俗称粗铜，因此在工业上常通过电解的方法进行提纯。
在NOBOOK虚拟实验中打开电解精炼铜实验，闭合开关，观察两电极上发生的现象和反应，以及溶液中离子的移动情况。
在电解精炼铜的装置中，粗铜为阳极材料，精铜为阴极材料，离子导体为硫酸铜溶液。在阳极，主要反应是铜被氧化为铜离子，副反应是比铜活泼的锌、铁、镍等金属被氧化，而金、银等不如铜活泼的金属则沉积到电解池底部。
在阴极，由刚才的放电顺序表可知，铜离子比锌离子、氢离子、亚铁离子等离子优先被还原，从而在阴极上析出。因此整个过程中，其实就是阳极的铜不断溶解，而阴极的铜离子不断析出，从而将阳极的铜提纯到阴极上。
阳极反应：Cu（粗铜）- 2e- = Cu2
阴极反应：Cu2 2e- = Cu（精铜）
6. 探究实验
通过对刚才两个例子的分析和讨论，相信同学们对电解原理的应用有了一定程度的认识。除了电解饱和食盐水、电解精炼铜之外，还可以利用电解原理进行电镀。
通过在金属表面镀上一层金属或合金的方法，可以提高金属的抗腐蚀能力。下面请大家按照小组，自选电极和溶液，设计一个电镀装置，给铁片镀铜。
7. 讨论交流
在各组设计完成后，请小组代表阐述实验方案，给全班讲解电极材料、离子导体的选择以及装置的反应原理，然后利用NOBOOK虚拟实验进行演示和验证，观察反应现象是否符合预期。
如果出现问题，一起分析哪里设计的有问题。如果没问题，请其它小组分享不同的思路，最终确定一个最优方案，然后进行真实实验。
（最终确定的方案：阴极材料为铁、阳极材料为铜、离子导体为硫酸铜溶液）
阳极反应：Cu - 2e- = Cu2
阴极反应：Cu2 2e- = Cu
8. 总结
完成实验后，对比、归纳和总结电解饱和食盐水、电解精炼铜、电镀铜的异同之处，并让学生完成下面的表格。
板书设计
1. 电解饱和食盐水
电极材料：石墨；离子导体：饱和氯化钠溶液
总反应：2NaCl 2H2O 2NaOH H2 ↑ Cl2 ↑
阳极反应：2Cl- - 2e- = Cl2 ↑
阴极反应：2H2O 2e- = H2 ↑ 2OH-
2. 电解精炼铜
电极材料：粗铜（阳极）、精铜（阴极）；离子导体：硫酸铜溶液
阳极反应：Cu（粗铜）- 2e- = Cu2
阴极反应：Cu2 2e- = Cu（精铜）
3. 电镀铜
电极材料：铜（阳极）、铁（阴极）；离子导体：硫酸铜溶液
阳极反应：Cu - 2e- = Cu2
阴极反应：Cu2 2e- = Cu
4. 离子放电顺序
阴极：
Zn2 <Fe2 <Sn2 <Pb2 <H <Cu2 <Fe3 <Ag2
阳极：
SO42-<OH-<Cl-<Br-<I-<S2-
