《第三节-电解池》教学设计两课时

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1、第三节-电解池教学设计(两课时) 作者： 日期：11 第三节 电解池教学设计黄石市第五中学 杨彩云【教材分析】电解属于电化学的知识范畴，是中学化学理论体系不可缺少的一部分，同时电解与物理学科中的电学、能量的转换有密切的联系，是氧化还原反应、原电池、电离等知识综合运动。电解教学安排在氧化还原反应、离子方程式、电离平平和原电池知识后教学符合化学科知识的逻辑体系和学生认识规律。本节教材可分为二个部分：电解原理、电解原理的应用。【设计思路】本内容是人教版高中化学（必须+选修）选修4第四章电化学基础第三节电解池中的内容。该内容是中学化学中电化学的重要组成部分，是高中化学教学的一个重点和难点。学生已经学习

2、了原电池的相关知识，在此基础上进一步学习电解知识平台。本人采用实验教学模式，教学过程中教师为学生创设学习情境，搭建一系列的问题支架，引导学生去发现问题，解决问题。让学生在观察中学习，在学习中思考，在思考中升华，然后将知识运用到具体的应用中；力求做到“以转变学生的学习方式，提高学生的科学素养，培养学生的科学探究能力为主”的新课程教学理念。【教学目标】知识与技能：1、 理解电解的基本原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法；2、 掌握电解、电解池及形成条件；3、 了解铜的电解精炼和电镀铜的原理，了解氯碱工业反应原理，能正确书写电极反应式和电解的总化学方程式；4、 通过对比、分析明确原电池与电解池的

3、区别和联系。过程与方法：1、培养学生观察、分析、整理、归纳总结、探究等能力；2、通过实验培养学生的观察能力、分析能力和解决实际问题的能力；3、通过网上查询资料重组及资源共享，培养学生的自学能力、归纳能力和创新意识。情感态度与价值观：1、指导学生积极参与教学过程，激发其主动探究的意识；2、对学生进行辩证唯物主义教育和环境保护教育，培养学生正确的处世态度；3、通过氯碱工业的学习，培养学生确立理论联系实际的学习方法，进一步树立探究精神及合作意识，同时增强环境保护意识。【教学重点】电解原理氯碱工业反应原理【教学难点】离子放电实质【实验准备】实验仪器：小烧杯、玻璃棒、碳棒、导线、电流表、直流电源、改进的

4、塑料制电解槽；实验药品：CuCl2溶液、淀粉碘化钾试纸、NaOH溶液、CuSO4溶液、铜片、铁片。【课时安排】2课时第一课时 电解原理第二课时 电解的应用【教学方法】实验探究与启发讨论法【教学过程】第一课时 电解原理【复习引入】化学反应过程中，除有新物质生成之外还常常伴有能量的转化，如化学能转化为电能的原电池反应。（1） 请每位同学自己设计一组原电池装置图，注明电极名称、所用材料、电子流动方向、写出电极反应式；（2） 构成原电池的条件是什么？能量如何变化？电能会不会转化为化学能呢？若能，又需要通过什么装置？怎样才能实现电能到化学能的转化？将是我们这一节要学习的内容。【板书】第三节 电解池一、

5、电解原理【课件】例如：ZnCu原电池（模拟该电池的装置及工作过程）【引导】若将该原电池装置加以改动【讨论】（1）通电前溶液中有哪些离子？来源是什么？（2）外电路中电子的流动方向？（3）开通电源前后，溶液中阴阳离子分别怎样运动？分别有什么现象？如何用简单的方法初步检验其产物？【介绍并板书】1、电极名称阴极：与外接电源的负极相连的电极阳极：与外接电源的正极相连的电极【讲解】电流从电源正极流向电解池阳极，电子运动的方向跟电流方向相反，即从电解池阳极流出，流向电源正极，再从电源负极流向电解池阴极。【板书】2、电子流向由电源负极流向电解池阴极,再由电解池阳极流回电源正极【讲解】因为阳极失去电子，阴极得到

6、电子，因此阳极表面带正电荷，吸引溶液中的阴离子；阴极表面带负电荷，吸引溶液中的阳离子。【板书】3、溶液中离子移动的方向阴离子向阳极迁移，阳离子向阴极迁移 【实验探究】让学生分组用改进的电解槽电解CuCl2溶液，观察现象，以验证上面讨论的结果。【学生代表发言】叙述观察到的现象。【讨论】离子在两极上发生了什么反应？【学生回答并板书】电极反应阴极： （ 反应）阳极： （ 反应）总反应式： 【小结】（1）由以上实验分析可知CuCl2溶液通入直流电时，在阴、阳两极发生了 反应，有新物质生成， 能转化为 能。（2）电解原理：电解质在 或 状态下电离出自由移动的离子，通电时，自由离子定向移动， 离子移向阴极

7、，在阴极 电子，发生 反应； 离子移向阳极，在阳极 电子，发生 反应。【板书】电解池：将电能转化为化学能的装置【讲解】为了帮助记忆，编写以下口诀：正痒痒。这个口诀灵感来自于“三九牌”皮炎平广告，它是用来解决电解池阳极选择的口诀。“正”指代外加电源的正极，“痒”通“阳”连接电解池的阳极，“痒”通“氧”发生氧化反应。【思考】根据原电池的构成结合以上实验总结出构成电解池的条件。【板书】4、电解池的构成条件：【思考】CuCl2溶液中共有几种离子？结合实验，试说明其中离子得失电子的难易顺序。【学生回答】CuCl2溶液中有Cu2+、Cl、H+、OH四种离子，由实验结果可知，两极上的产物分别为Cu和Cl2，

8、则可说明阳离子得电子能力：Cu2+ H+，阴离子失电子能力：Cl OH。【设疑】为什么在同一溶液中各种离子的放电顺序有先后之分，应有怎样的顺序？【讲述】由于各种离子的得失电子能力不同，因此，在电解时离子放电顺序难易也不同，结合氧化还原反应的知识，可知氧化性强的离子先得电子，还原性强的离子先失电子。为了帮助学生记忆，现编如下口诀，阳极：金牛雅典秀绿箭，高酸羊护。这个口诀的灵感来自于2008年的北京奥运会。它用来解决电解池中阳极上阴离子的放电顺序，也就是阴离子的还原性由强到弱的顺序。该口诀也用了谐音法，2004年雅典奥运会的闭幕式上，2008年的东道主派了一头金色的牛作为代表表演了一个节目，那就是

9、用绿箭口香糖吹泡泡，它吹出来的泡泡比自己还大，这样的“牛才”是需要保镖和保姆的，那就是高产酸奶的羊。“金”指代活性金属，如果阳极是活性电极，则其优先放电；“牛”通“硫”指代硫离子；“亚”指代亚硫酸根；“典”通“碘”指代的是碘离子；“秀”通“溴”指代溴离子；“绿”通“氯”指代氯离子；“箭”通“碱”指代的是氢氧根；“高酸”指代高价含氧酸根；“羊”通“氧”指代氧离子。这个口诀幽默诙谐，能使枯燥的理论知识学习变得有趣和生动。灵活的运用该口诀，不仅能快捷的解决电化学电极反应的书写，还能升华以前的氧化还原知识。阴极：金属活动性顺序的逆顺序。【板书】5、离子的放电顺序（惰性电极）阴极的放电顺序：金属活动性顺

10、序的逆顺序Ag+Hg2+ Fe3+ Cu2+ H+Sn4+Fe2+Zn2+阳极的放电顺序：金牛雅典秀绿箭，高酸羊护。活泼金属S2IBrClOH含氧酸根F【过度】根据阴阳极的放电顺序，可以写出各极的电极反应式，和电极反应的总反应式。【练习】请同学们写出以石墨做电极，分别电解NaOH溶液 稀H2SO4Na2SO4溶液稀盐酸氯化铜溶液氯化钠溶液硫酸铜溶液【小结】以惰性电极电解电解质溶液的规律类型电极反应特点实例电解物质电解质溶液浓度pH电解质溶液复原电解水型阴极：4H4e=2H2阳极：4OH4e=2H2OO2NaOH水增大增大水H2SO4水增大减小水Na2SO4水增大不变水电解电解质型电解质电离出的

11、阴阳离子分别在两极放电HCl电解质减小增大氯化氢CuCl2电解质减小氯化铜放H2生碱型阴极：放出H2生成碱阳极：电解质阴离子放电NaCl电解质和水生成新电解质增大氯化氢放O2生酸型阴极：电解质阳离子放电阳极：OH放电生成酸CuSO4电解质和水生成新电解质减小氧化铜【小结】电解原理的口诀分电极(判断阴、阳极)，析溶液(分析电解质溶液中含有哪些离子)；判流向(判断电子流动方向、离子移动方向)，断微粒(确定在两极上反应的各是什么微粒)；写电极(书写电极反应方程式)写方程(书写电解质电解的化学方程式)。【讲解】现在我们已经基本了解了电解池，下面将电解池和原电池加以比较。【课件】（本部分由教师和学生共同

12、归纳完成）1、电解池、原电池的区别装置名称电极名称点极反应式总反应式反应现象能量转变2、电解池和原电池关系示意图【小结】本节课我们在复习原电池基本概念的基础上，重点学习了电解池的概念及电解原理，并比较了电解池和原电池的区别和联系。第二课时 电解的应用【复习引入】上节课我们学习了有关电解的知识，知道了电解原理及电解时电能转变为化学能的事实。同时，通过分析知道了电解质溶液导电的实质及溶液中离子的放电顺序。电解原理在实际的工业生产中具有广泛的应用，本节课我们将学习其中的一些典型实例。【板书】二、电解原理的应用 1、电解饱和食盐水以制取烧碱、氯气和氢气【阅读】阅读教材相关内容回答下列问题： （1）在饱

13、和食盐水中存在哪些离子，通电时这些离子如何移动？哪些离子放电？分别写出两极上的电极反应方程式。 （2）两极上各有什么现象产生？如何检验有NaOH何Cl2生成？ （3）若食盐溶液中有Ca2+、Mg2+、SO42等杂质离子，应选择哪些试剂除去？加入试剂应有怎样的顺序？【学生讨论后回答】（1）NaCl溶液中存在Na+、Cl、H+、OH，通电后H+、Na+移向阴极，Cl、OH移向阳极。根据离子放电顺序：阴极：2 H+2e=H2 阳极：2Cl2e=Cl2（2）阴极区产生无色无味的气体；阳极区产生黄绿色有刺激性气味的气体。阳极区产生的有刺激性气味的气体遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，检验为Cl2；阴极区加酚酞显红色，检验为NaOH。（3）Na2CO4、NaOH、BaCl2、HCl试剂，加入时BaCl2溶液要在加Na2CO4溶液前加入。【提问】写出该电解反应的总的化学方程式。【板书】2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH【设疑】生产过程中，为什么强调是电解饱和食盐水？【讲述】上节课学习了理论上溶液中离子的放电顺序。在实际生产中，由于溶液中离子浓度的变化，常会出现放电顺序变化的情况，因此在氯碱工业中，为保证Cl先于OH放电，生成Cl2故使用饱和食盐水，以保证Cl浓度足够大先放电。【过渡】下面我们再来学习电解的其他用途。