【教学设计】电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气_化学
高中化学4.2《氯碱工业》教案(2)(旧人教版选修)
《氯碱工业》教学目标：1．使学生了解氯碱工业反应原理。
2．使学生了解电解槽。
3．常识性介绍氯碱工业中食盐水的精制。
4．使学生了解氯碱工业为基础的化工产品。
重点、难点：氯碱工业的反应原理。
课时安排：共二课时，此为第二课时。
教学准备：挂图4—8、4—9、4—10教学过程：[复习]电解饱和食盐水的化学方程式。
[引题]氯气可以与碱反应，氢气与氯气混合是一件很危险的事情。
这都是在氯碱工业中应避免的问题，本节我们具体研究氯碱工业。
[板书]二、离子交换法制烧碱[讲解]阅读P57页。
[总结]1．离子交换膜电解槽的组成及其各自特点。
2．阳离子交换膜的用途。
3．添加原料应注意的问题。
[板书]2．添加原料：阳极室：添加精制饱和食盐水阴极室：添加纯水（加入一定量的NaOH溶液）[思考]为什么要这样添加原料？[讨论后回答]通电时，水在阴极表面放电生成H2，Na+穿过离子膜由阳极室进入阴极室，导出的阴极液中含有NaOH；Cl—则在阳极表面放电生成Cl2。
电解后的淡盐水从阳极导出。
[展示图4—10]离子交换膜法电解制碱的主要生产流程。
[讲解]在上图中，我们看到第一步由食盐到精制食盐。
回忆，我们在初中化学中有过海盐提纯的方法。
试想在粗盐中含有什么杂质，并如何除掉而不引入新的杂质？[板书]3．除杂：杂质：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、硫酸根离子。
除杂：加入BaCl2、Na2CO3、NaOH等。
使杂质成为沉淀过滤除去，然后加入盐酸调节盐水水pH值。
[思考]除杂质的顺序？[小结]本节课我们主要学习了离子交换膜电解槽的构造及氯碱工业的原理。
[作业]自学第三部分以氯碱工业为基础的化工生产，绘制表4—11，并以我们学过的知识为基础，在表格中试写出各反应的化学方程式，或代表物。
板书设计：二、离子交换法制烧碱2．添加原料：阳极室：添加精制饱和食盐水阴极室：添加纯水（加入一定量的NaOH溶液）3．除杂：杂质：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、硫酸根离子。
电解第二课时
如上图所示，通电后A极上析出Ag Ag， 7、如上图所示，通电后A极上析出Ag，对该装置的有关 叙述正确的是 B A.P是电源的正极 A.P是电源的正极 B.F极上发生的反应为 极上发生的反应为： B.F极上发生的反应为：4OH- - 4e-=2H2O+O2↑ C.电解时 电解时， 丙三池中， 两极外， C.电解时，甲、乙、丙三池中，除E、F两极外，其余电 极均参加了反应 D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变 D.通电后，甲池的PH减小，而乙、丙两池溶液的PH不变 通电后 PH减小 PH
6、X、Y、Z、M代表四种金属元素，X 代表四种金属元素， 用导线连接放入稀硫酸中时， 溶解， 和Z用导线连接放入稀硫酸中时，X溶解， Z极上产生氢气；若电解Y2+和Z2+共存的溶 极上产生氢气；若电解Y 液时， 先析出； 液时，Y先析出； M2+离子的氧化性强于 离子。 Y2+离子。则这四种金属的活泼性由强到 弱的顺序是： 弱的顺序是： A.X>Z>Y>M B.X>Y>Z>M C.M>Z>X>Y D.X>Z>M>Y
Ⅰ Ⅱ
阳极： 阳极：S2- > I- > Br- > Cl- > OH- > 含氧酸根 > F阴极： 阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>（H+）>Al3+>Mg2+>Na+ （ ）
Ⅲ Ⅳ Ⅰ与Ⅲ区：电解本身型 如CuCl2 、HCl Ⅰ与Ⅳ区：放氢生碱型 如NaCl Ⅱ与Ⅲ区：放氧生酸型 如CuSO4、AgNO3 Ⅱ与Ⅳ区：电解水型 如Na2SO4、H2SO4 、NaOH
高二化学选修4 电解原理的应用---电解食盐水制烧碱、氯气、氢气
高二化学选修4 电解原理的应用---电解食盐水制烧碱、氯气、氢气【学习目标】通过运用电解的原理分析食盐水的电解，了解较复杂体系中所发生的反应以及电解的实用价值，掌握阴阳离子的放电顺序，正确判断电极产物。
【重点难点】教学重点：电解食盐水的原理教学难点：离子放电顺序和电极产物判断。
【教学过程】复习：电解池的构成、电解熔融氯化钠的原理。
二、电解原理的应用1、电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气【实验】在U形管里装入饱和食盐水，滴入几滴酚酞试液，用一根碳棒作阳极，一根铁棒作阴极（如图）。
把湿润的碘化钾淀粉试纸放在阳极附近。
接通直流电源后，注意观察管内发生的现象及试纸颜色的变化。
现象：阴极阳极电极产物：阴极阳极电解食盐水的总反应方程式为：电极反应：阳极阴极工业上利用这一反应原理，制取NaOH、Cl2和H2。
注意在上面的电解饱和食盐水的实验中，电解产物之间能够发生化学反应，如NaOH溶液和Cl2能反应生成NaClO，H2和Cl2混合遇火能发生爆炸。
在工业生产中，为避免这几种产物混合，需要使反应在特殊的电解槽中进行。
[分析讨论]①食盐水中存在的离子（注意水的电离）：阳离子阴离子②结合实验分析这些离子的得失电子能力（放电能力）的大小。
③总结常见阳离子和阴离子的放电顺序阳离子放电顺序：（得电子能力）阴离子放电顺序：（失电子能力）（OH－放电时电极反应式为4OH－－4e－＝O2↑＋2H2O）④电极产物的判断(1)阳极产物判断首先看，如果是电极（指金属活动顺序表Ag以前的金属电极），则电极材料失电子，电极被氧化，溶液中的阴离子不能失电子。
如果是电极(Pt、Au、石墨)，则要再看溶液中的阴离子的失电子能力，此时根据阴离子放电顺序加以判断。
⑵阴极产物的判断直接根据顺序进行判断。
【小结】。
【反馈练习】1、某学生想制作一种家用环保型消毒液发生器，用石墨作电极电解饱和氯化钠溶液，通电时，为使C1被完全吸收制得有较强杀毒能力的消毒液，设计了如右图2所示的装置，则对电源电极名称和消毒液的主要成分判断正确的是( )A、a为正极,b为负极；NaClO和NaClB、a为负极,b为正极；NaClO和NaClC、a为阳极,b为阴极；HClO和NaClD、a为阴极,b为阳极；HClO和NaCl↑，关于此2、若某池（电解池或原电池）的总反应离子反应式是Cu＋2H+==Cu2+＋H2电池的有关说法正确的是（）A、该池可能是原电池，也可能是电解池B、该池只能是原电池，且电解质溶液为硝酸C、该池只能是电解池，且金属铜为该电解池的阳极D、该池只能是电解池，电解质溶液只能是硝酸3、图中X、Y分别是直流电源的两极，通电后发现 a 极板质量增加，b 极板处有无色无臭的气体放出，符合这一情况的是 （ ）4、甲、乙两个容器中，分别加入0.1mol/LNaCl 溶液与0.1mol/LAgNO 3溶液后，以Pt 为电极进行电解时，（1） 写出电极名称和电极反应式：ABCD（2）在A 、B 、C 、D 各电极上生成物的物质的量之比为:_____________5、如下图装置中，a 、b 都是惰性电极，通电一段时间后，a 极附近溶液呈红色。
氯气实验室制取教学设计
氯气实验室制取教学设计一、实验目的本实验旨在通过实际操作，让学生了解氯气的性质、制备方法和应用，并培养学生实验操作的能力。
二、实验原理氯气是一种无色刺激性气体，密度比空气大。
氯气可通过电解盐水制取，电解时阴极反应产生氢气，阳极反应产生氯气。
三、实验器材和药品1.氯化钠溶液2.导电池（含两个电极）3.酸性氯化钾溶液4.滴管5.橡皮注射器6.试管7.吸管四、实验步骤1.实验前准备：将导电池放在实验台上，并将两个电极浸入氯化钠溶液中，注意阴阳极的正确连接。
2.将导电池的正极连接至阳极端，负极连接至阴极端。
3.打开导电池电源，调节电流强度为适当值。
4.开启导电池电源后，观察电解池中的变化，在阴极端产生气泡，阳极则无气泡产生。
5.用滴管取一滴酸性氯化钾溶液，滴于气泡之上，观察气泡颜色变化。
6.用橡皮注射器吸取气泡，将其转移到试管内，用饱和盐溶液封闭试管，观察试管内气泡的变化。
7.在试管开口处，用吸管吸取气体，将一小部分气体脱离实验装置。
8.关闭导电池电源，结束实验。
五、实验注意事项1.实验过程中要注意安全，严禁直接吸入氯气，以免发生危险。
2.操作时需佩戴安全眼镜和实验手套，避免溅到皮肤和眼睛。
3.操作导电池时要注意正确连接，禁止误接触电源。
六、实验结果与讨论根据实验步骤进行操作后，可以观察到阴极端产生气泡，阳极端则无气泡产生。
当滴加酸性氯化钾溶液时，气泡会变为橙黄色，这是因为沙氏反应（4OH¯→O2 + 2H2O + 4e¯）的产物氧气（O2）与酸性氯化钾溶液中的氯化钾（KCl）反应生成臭氧。
将气泡吸入试管中后加入饱和盐溶液封闭试管，观察到试管内气泡的变化，可以发现气泡的体积在饱和盐溶液中有所减小。
七、实验总结通过本实验的操作，学生对氯气的制备方法有了更深入的了解，认识到氯气的性质及其应用。
同时，通过实验操作，培养了学生实验操作的能力和观察、记录实验现象的能力。
八、实验延伸1.可以通过进一步研究氯气和其他物质的反应，探究氯气的应用领域。
电解食盐水生成的氯气和氢气的比例
【电解食盐水生成的氯气和氢气的比例】1. 介绍电解食盐水是一种常见的实验现象，通过电解可以使食盐水分解成氯气和氢气，而这两种气体的生成比例一直是人们关注的问题。
在本文中，我将深入探讨电解食盐水生成氯气和氢气的比例，并对其进行全面评估。
2. 基础知识我们需要了解一些基础知识。
电解是利用电流将化合物分解成其组成部分的过程。
食盐水是由氯化钠和水组成的，经过电解可以分解成氯气和氢气。
根据化学方程式，电解食盐水的化学反应是2NaCl + 2H2O -> 2NaOH + Cl2 + H2。
3. 比例关系电解食盐水生成氯气和氢气的比例是一个复杂而又有趣的问题。
根据化学方程式，可以知道生成氯气和氢气的比例是1:1。
也就是说，在理论情况下，氯气和氢气的生成比例应该是相等的。
4. 实验现象然而，实际进行电解食盐水实验时，我们可能会观察到氯气和氢气的比例并不总是完全相等的。
这是因为在实际操作中可能会有许多因素影响到了生成气体的比例，比如电流密度、电极材料、温度等因素都可能对结果产生影响。
5. 影响因素电解食盐水生成氯气和氢气的比例受到多种因素的影响。
电流密度会影响到反应速率，从而影响生成气体的比例。
电极材料的选择也可能会对结果产生影响，不同的电极材料对氯气和氢气的生成都会有所不同。
温度也是一个重要因素，温度的变化会改变反应速率，进而影响生成气体的比例。
6. 个人观点在我看来，电解食盐水生成氯气和氢气的比例是一个复杂而又有趣的问题。
虽然理论上氯气和氢气的生成比例应该是相等的，但在实际操作中却可能受到多种因素的影响。
这使得我们需要更加深入地研究和探讨这个问题，以便更好地理解其中的规律。
7. 总结通过对电解食盐水生成氯气和氢气的比例进行全面评估，我们可以看到这个问题的复杂性和多样性。
在实际操作中，可能会受到多种因素的影响，从而导致生成气体的比例并不总是完全相等。
我们需要在实验操作中更加注意这些因素，并进行深入的研究，以便更好地理解这一现象。
第1章第2节第2课时
配鲁科化学· 选修4
【解析】 (1)X 电极与电源的负极相连，为阴极。(2)Y 电极连接电源的正极，故为电解池的阳极，发生氧化反应： 2Cl－－2e－===Cl2↑。 (3)阳极反应为： 4OH－－4e－===O2↑＋ 2H2O ， 生 成 0.224 L 氧 气 ， 失 去 电 子 的 物 质 的 量 为 0.224 L 阴极反应为： Cu2＋＋2e－===Cu， － 1×4＝0.04 mol， 22.4 L· mol 0.04 mol 根据得失电子守恒，析出铜的质量为： ×64 g· mol－1 2 ＝1.28 g。
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配鲁科化学· 选修4
1．易误诊断 (1)电解饱和食盐水时，在阴极上可以析出金属钠( )
(2)电解精炼铜和电镀的过程中电极材料均不需要有特 殊的要求( ) )
(3)电解水时为增强导电性，可加入 CuSO4 溶液( (4)在镀件上电镀铜时可用金属铜作阳极( (5)电解精炼铜时，电解质溶液的浓度不变( ) )
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配鲁科化学· 选修4
第 4 步运用——精选习题，落实强化 1．关于镀铜和电解精炼铜，下列说法中正确的是( A．都用粗铜做阳极、纯铜做阴极 B．电解液的成分都保持不变 C．阳极反应都只有 Cu－2e－===Cu2＋ D．阴极反应都只有 Cu2＋＋2e－===Cu )
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配鲁科化学· 选修4
第 3 步例证——典例印证，思维深化 电解原理在化学工业中有广泛应用。右图表示一 个电解池，其中 a 为电解质溶液，X、Y 是两块电极板，通 过导线与直流电源相连。请回答以下问题：
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2019高二化学实验5电解饱和食盐水学案
由电解槽流出的阴极液中含有 30%的 NaOH，称为液碱，液碱经蒸发、结晶可以得到固碱、阴 极区的另一产物湿氢气经冷却、洗涤、压缩后被送往氢气贮柜；阳极区产物湿氯气经冷却、 干燥、净化、压缩后可得到液氯． （1） 2NaOH+C2l===NaCl+NaClO+H2O （2） H2O+Cl2===HCl+HClO （3） H2+Cl 2===2HCl （4） 2NaOH+C2O===Na2CO3+H2O （5） NaOH+C2O===NaHC3O 因此主要产品有： ①32%氢氧化钠；② 50%氢氧化钠；③固体氢氧化钠 ( 片碱 ) ；④高纯盐酸；⑤工业盐酸；⑥次 氯酸钠；⑦氯气、液氯 ( 液态氯气 ) ；⑧ PVC(聚氯乙烯树脂， 氯碱工业一般都伴随 PVC树脂 ) ； ⑨氢气等
内发生的现象。
问题探究： 上述实验装置制取氯气和烧碱有何不足？ 1、 H2 和 Cl 2 混合遇火发生爆炸不安全 2、 Cl 2 会和 NaOH反应，会使得到的 NaOH不纯 离子交换膜法制烧碱
生阴极： 2H+ +2e -===H2↑ 阳极： 2Cl --2e -===Cl2↑ 由于 H+发生反应变成 H2，破坏了附近水 的电离平衡，促进了水继续电离，结果 在阴极区溶液里 OH-的浓度增大而呈碱 性。
A．氯气 B ．氢气和氯气 C ．氢气和氢氧化钠 D．氯气和氢氧化钠
【答案】 C
电解 【解析】 电解饱和食盐水总反应： 2NaCl＋ 2H2O====2=NaOH＋H2↑＋ Cl 2↑，阳极反应式为： 2Cl -－ 2e-===Cl2↑，阴极反应式： 2H+＋ 2e-===H2↑或 2H2O＋2e-===H2↑+2OH- ，因此阴极区的产
高中化学鲁科版选修四备课资源122电解原理的应用
教学建议一、重难点分析重点:电解饱和食盐水制备烧碱、氢气和氯气。
难点:电解原理的应用及与电解有关的计算。
二、教学方法建议关于电解原理在氯碱工业、电解精炼铜和电镀工业等方面的应用仅限于主要原理介绍,对生产的主要设备只作一般性的了解,而对具体生产流程则不作要求。
教学时,可将教科书中的【活动·探究】作为课前思考题,组织有兴趣的学生在课前进行实验探究活动,然后在上课时作为讨论题引入,并演示“电解饱和食盐水”的实验。
为了引导学生思考,必要时可将问题分解为以下几点:(1)通电前,饱和食盐水中存在哪些离子?这些离子的运动情况怎样?(2)在电解装置中,可否选用铜作阴、阳极的电极材料,为什么?(3)通电后,溶液中的离子运动发生了什么变化?(4)溶液中的Na+是否可能被还原为金属钠,为什么?(5)电解后,在阴极区和阳极区分别得到的产物是什么?如何证明?在上述活动中,应尽量避免“老师问,学生答”的格式化,努力为学生主动地发现问题、提出问题并解决问题提供必要的时间和思维空间。
帮助学生在理解电解原理的基础上将思维的触角向应用方面自然延伸。
关于电镀,为方便学生形成感性认识,加深理解,可补充电镀铜的演示实验,并将电镀铜与电解氯化铜溶液作对比。
关于电解精炼铜,可组织学生讨论:已知粗铜中含有锌、铁、镍、银、金等杂质,那么在两个电极上将发生什么变化?由于本节知识容量较大,课堂教学中需要注重对知识深度的把握,以保证教学重点目标的落实。
参考资料电解食盐水、精炼铜和电镀铜都是电解原理的应用实例,它们的比较如下:阳极:2Cl--2e-Cl2↑阴极:2H++2e-H2↑阳极:Cu-2e-Cu2+阴极:Cu2++2e-阳极:Cu-2e-Cu2+阴极:Cu2++2e-2NaCl+2H2O—2NaOH+H2↑+Cl2↑阳极:惰性电极阳极。
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教学设计
一、课标解读与教材分析
内容标准：体验化学能与电能相互转化的探究过程，了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电解池反应方程式。
本节教材是继学生在必修中学习了电解质水溶液可以导电之后，探究电解的原理。
本课时是在上一课时以单一物质的熔融体系为研究对象的基础上来进一步学习、探究较为复杂的水溶液体系中离子的放电顺序。
强化电解、电解池、阳极、阴极、电极反应等概念，能够分析出在电极上放电的微粒，熟练电极反应式的书写、电解池反应式的书写，进一步理解电解原理在工业生产中的重要应用——电解饱和食盐水。
二、学情分析
学生在初中化学中学过电解水的反应，并做过电解水的实验；在高中《化学1》（必修）中学习了电解质，知道电解质在水溶液或熔融态可以导电；在《化学2》（必修）初步了解了原电池的原理，知道化学能可以转化为电能，而且课本中也简单提到“电能也可以转化为化学能，如化工生产中通过电解饱和食盐水来制备烧碱、氢气和氯气利用的就是电能向化学能的转化。
”但学生对电解饱和食盐水等电解知识仅处于只知其然而不知其所以然的状态。
三、教学目标
1. 知识与技能
（1）通过运用电解的原理分析食盐水的电解，了解较复杂体系中所发生的反应，能正确书写电极反应式和电解方程式。
（2）了解电解在工业生产中的实用价值。
2. 过程与方法
（1）通过学生实验培养学生观察、分析、推理、归纳总结能力及动手能力。
（2）从微观角度认识化学反应的过程，体会科学的研究方法。
3. 情感态度与价值观
通过对电解原理的研究，体验化学科学的奥秘，从能量的角度理解化学科学的重要性。
四、教学重难点
重点：较复杂电解池中的电解原理
难点：正确书写电极反应式和电解方程式
五、教学过程
六、板书设计
第二节电能转化为化学能——电解
电解原理的应用——电解食盐水制烧碱、氢气和氯气
1. 电极反应式：
阳极：2Cl--2e- = Cl2↑
阴极：2H++2e- = H2↑
电解方程式：
通电
2NaCl+2H2O 2NaOH+H2↑+Cl2↑
2. 工业电解食盐水装置分析
阳离子交换膜的作用
七、课堂巩固练习
1. 石墨做电极电解下列电解质溶液
请写出电极反应式、总反应式，并判断电解一段时间后，电解质溶液的浓度如何变化？
怎样恢复到原浓度？
CuCl2、Na2SO4、CuSO4
2. 铜做电极电解硫酸铜溶液，请写出电极反应式。
八、课后评估练习
1.以下说法中正确的是（）
①电解是将电能转化为化学能；②电解是将化学能转变成电能；
③电解和电离都需要通电才能进行④不能自发进行的氧化还原反应可通过电解的原理
实现；⑤任何电解质被电解时，必导致氧化还原反应发生；
A. ①④⑤
B. ②③⑤
C. ②③④
D. ①③④
2．下列关于电解槽的叙述中不正确的是( )
A．与电源正极相连的是电解槽的阴极 B．与电源负极相连的是电解槽的阴极
C．在电解槽的阳极发生氧化反应 D．电子从电源负极沿导线流入电解槽的阴极
3．右图是电解NaCl溶液的装置，其中c、d为石墨电极。
则下列有关的判断正确的是（）
A. a为负极、b为正极
B. c为阴极、d为阳极
C. 电解过程中，d电极质量增加
D.电解过程中，氯离子浓度不变
4. Cu2O是一种半导体材料，基于绿色化学理念设计的制取Cu2O的电解池示意图如下图
通电
所示，电解总反应为：2Cu＋H2O Cu2O ＋ H2↑。
下列
说法正确的是( )
A．石墨电极上产生氢气
B．铜电极发生还原反应
C．铜电极接直流电源的负极
D．当有0.1 mol电子转移时，有0.1 mol Cu2O生成
5.以石墨棒作电极，电解氯化铜溶液，若电解时转移的电
子数是3.01×1023，则此时在阴极上析出铜的质量是( )
A.8g B .16g C.32g D.64g
6.电解CuCl2溶液时，如果阴极上有1.6g铜析出时，则标况下阳极上产生气体的
体积是( )
A．0.28L B.0.56L C.0.14L D.11.2L
7.将分别盛有熔融的氯化钾、氯化镁、氧化铝的三电解槽串联，在一定条件下通
电一段时间后，析出钾、镁、铝的物质的量之比为( )
A．1：2：3 B．3：2：1 C．6：3：1 D．6：3：2
8. 工业品氢氧化钾的溶液中含有某些含氧酸根杂质，可用离子交换膜法电解提纯。
电
解槽内装有阳离子交换膜(只允许阳离子通过)，其工作原理如下图所示：
(1)该电解槽的阳极反应式是________________________。
(2)除去杂质后的氢氧化钾溶液从液体出口______(填写“A”或“B”)导出。
九、教学反思
本课时的设计是在学生已学过的电解熔融氯化钠的基础上，通过学生实验——电解饱和食盐水让学生据实验现象分析总结达到①更好地理解电解的原理。
②将高考的重要考点——氧化还原反应的规律加以运用。
③将理论服务于实际的生产与生活——氯碱工业。
知识的获取要学生通过自己的动手操作，分析思考来完成，而不是老师强加于学生，激发学生的学习兴趣，提高学生分析问题和解决问题的能力。
主要目标完成的较好。
但也存在问题，实验的基本操作不规范，有些同学合作意识不强，不善于和同学交流等。
这些方面需老师在教学的过程中多多关注并加以引导，真正达到教书育人的效果。