高中 化学 选择性必修1 第四章 化学反应电能《第二节 第2课时 电解原理的应用》教学设计.docx

第2课时电解原理的应用

[课程标准]1.认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。2.了解电解原理在工业中的应用，如电冶金、电解熔融氯化钠或氧化铝，电解精炼铜，电解在污水处理、煤炭脱硫中的应用。

任务一电解饱和食盐水

实验装置：

实验操作：在U形管中装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用石墨棒作阳极，铁棒作阴极。把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。接通直流电源后，观察U形管内产生的现象及试纸颜色的变化。

实验现象：电流表的指针发生偏转，U形管内阴极区溶液变红且有无色无味的气体产生，阳极放出有刺激性气味的黄绿色气体，湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。

1.电解液中存在的离子有哪些？通电后离子移动的方向如何？分别在两极上放电的离子是什么？

提示：电解液中存在的离子是Na＋、H＋、Cl－、OH－；通电后，U形管中的Cl－、OH－移向阳极，依据放电顺序：Cl－OH－可知，Cl－在阳极上先放电，Na＋、H＋移向阴极，依据放电顺序：H＋Na＋可知，H＋在阴极上先放电。

2.电解时两极得到的产物分别是什么？写出电极反应式和总的电解化学方程式。

提示：阳极产物是Cl2，电极反应式为2Cl－－2e－===Cl2↑，阴极产物是H2和NaOH，电极反应式为2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－；总反应式：2NaCl＋2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2NaOH＋H2↑＋Cl2↑。

3.电解一段时间后，得到的混合液能使红色布条褪色的原因是什么？用上述电解法制得的NaOH纯净吗？

提示：电解饱和食盐水时阴极区生成NaOH，阳极区生成Cl2，二者发生反应：Cl2＋2NaOH===NaCl＋NaClO＋H2O，NaClO具有漂白性，故能使有色布条褪色。用上述方法制得的NaOH溶液中混有NaCl和NaClO，纯度较低。

4.工业制取烧碱时，如何避免Cl2与NaOH溶液反应，从而提高NaOH的纯度？如何充分利用两极产生的气体，变废为宝？

提示：工业用离子交换膜电解槽来制烧碱，阳离子交换膜把电解池分成阳极室和阴极室，从而避免了Cl2与NaOH溶液的接触反应，提高了NaOH的纯度。电解时两极产生H2和Cl2，可以使二者发生反应生成HCl，得到盐酸副产品。

1.氯碱工业——制Cl2、H2和NaOH

(1)阳离子交换膜的作用

阻止OH－进入阳极室与Cl2发生副反应：Cl2＋2OH－===Cl－＋ClO－＋H2O，阻止阳极产生的Cl2和阴极产生的H2混合发生爆炸。

(2)a、b、c、d加入或取出的物质分别是精制饱和NaCl溶液、含少量NaOH的水、淡盐水、NaOH溶液；X、Y分别是Cl2、H2。

2.氯碱工业的产品及其应用

(1)氯碱工业的产品主要有NaOH、Cl2、H2、HCl、含氯漂白剂等。

(2)以电解饱和食盐水为原理的氯碱工业的产品在有机合成、造纸、玻璃、肥皂、纺织、印染、农药、金属冶炼等领域中应用广泛。

1.判断正误，错误的说明其原因。

(1)电解饱和食盐水时，阴极发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑。

答案：错误，阳极发生氧化反应：2Cl－－2e－===Cl2↑。

(2)氯碱工业电解槽中滴入酚酞溶液，变红色的区域为阳极区。

答案：错误，变红色的为阴极区。

(3)电解饱和食盐水时，阳极和阴极都可以选择金属材料(如铁)。

答案：错误，阴极可选择金属材料，但阳极不可以。

(4)电解饱和NaCl溶液可以制取金属钠。

答案：错误，电解饱和NaCl溶液只能得到氢气、氯气和氢氧化钠溶液。

(5)利用电解饱和食盐水可制得“84”消毒液。

答案：正确。

2.下图中电极a、b分别为Ag电极和Pt电极，电极c、d都是石墨电极。通电一段时间后，在c、d两极上共收集到336mL(标准状态)气体。回答：

(1)直流电源中，M为________极。

(2)Pt电极上生成的物质是____________，其质量为________g。

(3)电源输出的电子，其物质的量与电极b、c、d分别生成的物质的物质的量之比为2∶________∶________∶________。(4)AgNO3溶液的浓度________(填“增大”、“减小”或“不变”，下同)，硫酸的浓度______________________________________________。

(5)若硫酸的质量分数由5.00%变为5.02%，则原有5.00%的硫酸________g。

答案：(1)正(2)Ag2.16(3)2eq\f(1,2)1

(4)不变增大(5)45.18

解析：(1)电解5.00%的稀硫酸，实际上是电解其中的水。因此在该电解池中发生反应：2H2Oeq\o(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑，V(H2)∶V(O2)＝2∶1。据此可确定d极为阴极，