高中化学 第四章 电化学基础 第三节 电解池教案 新人教版选修4

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1、用心 爱心 专心1第三节第三节 电解池电解池实验引入 师请大家仔细观察下面两个实验的组成装置(如图)，并分析实验产生的现象。 演示实验 1把一根锌电极和一根碳电极平行地插入盛有 CuCl2溶液的小烧杯中，用 导线连接，并在导线中间接入一个电流计，如图，观察发生的现象。 演示实验 2在另一个小烧杯中注入 CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极，如图连 接，观察现象。 演示实验 3把图装置改成图样，并把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与电源正极 相连的电极附近，接通直流电源(向学生指明电源的正负极)，观察现象。甲同学回答的现象电流表指针发生偏转，碳电极上有红色物质出现。 乙同学回答的现象实验中没有明显现象发

2、生。 丙同学回答的现象与电源负极相连的碳电极上有红色物质析出，与电源正极相 连的碳电极上有气泡放出，该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。 教师对学生的回答作出评价 师请大家思考并回答实验 1、2 所发生现象的原因。 学生思考后回答实验 1 的装置为原电池装置，其中锌电极为负极，碳电极为正极， 形成闭合回路时，锌失去电子变为锌离子进入溶液，电子沿导线流入碳电极，溶液中的铜 离子在碳电极上得电子变成铜析出，这也是碳电极上析出红色物质的原因。电流表的指针 发生偏转是由于化学能转变成了电能的缘故。 实验 2 因不符合构成原电池的条件，故不发生化学反应。 追问形成原电池的条件是什么？ 生两根活性不同的电

3、极；电解质溶液；形成闭合回路。 教师总结很好！原电池是我们高二学过的内容，其特点是可把化学能自发地转变 为电能，其中电子流出的一极为负极，发生氧化反应(草板书：Zn2e=Zn2)，电子流 入的一极为正极(草板书：Cu22e=Cu)，发生还原反应，而电流的方向与电子的流动 方向恰恰相反，即由正极经导线流向负极。 想一想原电池的电解质溶液中，阴、阳离子的运动方向如何？ 答案：电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动(如在图中，Cu2离子 移向正极碳电极上得电子，为保持电荷平衡，Cl移向负极锌电极，因其周围有较多的阳 离子锌离子)。 议一议实验 2 和 3 的装置有何区别？引起它们实验现象不

4、同的原因是什么？对于 实验 3 中出现的现象你能解释吗？用心 爱心 专心2学生分组讨论，并汇报讨论结果，进行交流 答案：实验 2 和 3 的装置区别在于：实验 3 比实验 2 多了一个直流电源装置；这说明 实验 3 产生的现象皆是因通直流电的缘故。 与电源负极相连的碳电极上出现的红色物质，分明是铜，这说明溶液中的 Cu2在该电 极上得电子被还原成了铜单质；与电源正极相连的碳棒上有气体放出，且该气体能使湿润 的碘化钾淀粉试纸变蓝，分析溶液的组成并结合已知现象，可推得该气体一定是氯气，且 必定是溶液中的 Cl在电极上失电子发生氧化反应所致。 教师总结由以上的讨论我们可知，实验 3 中发生的化学变化

5、是由于通了直流电的 缘故，即通电导致了化学反应的发生，亦即，电能转变成了化学能，在这个能量转化的过 程中，氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行。化学上，我们把这个过程叫做电解。 而电解原理及其应用便是我们本单元所要学习的重点内容。 板书第四单元 电解原理及其应用 过渡本节课我们重点学习电解原理。 板书第一节 电解原理 一、电解原理 讲解我们刚才所做的实验 3，实际上就是在电解 CuCl2溶液。电解时，两根相同的 碳电极上分别发生了不同的反应，产生了不同的现象。为了区别这两根电极，我们把与电 源负极相连的电极叫阴极，把与电源正极相连的电极称阳极。 请大家以电解 CuCl2溶液为例，写出阴、阳两

6、极发生反应的电极反应式，并标出是氧 化反应还是还原反应。 学生练习，请一位同学上黑板写出 学生板书阴极：Cu22e=Cu(还原反应) 阳极：2Cl2e=Cl2(氧化反应) 师上述电解反应的总反应式可写为：板书CuCl2CuCl2电解 师于是，我们可以把电解定义为： 讲解并板书1.电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还原反应的 过程叫做电解。 讲解这种借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装 置叫做电解池或电解槽。 板书2.电解池(电解槽)：把电能转变为化学能的装置。 想一想电解池通电发生反应时，其阴极得到的电子总数和阳极失去的电子总数是 否相等？ 答案：相等

7、思考电解池通直流电后，电解质溶液中的阴、阳离子怎样运动？与原电池中的离 子运动相比较。 答案：电解池通电时，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动；在原电池中，阴离子 向负极移动，阳离子向正极移动。 师电解质溶液在通电前后的离子运动情况我们可表示如下： 电脑演示 CuCl2溶液在通电前后的运动情况，可按下图设计成三维动画用心 爱心 专心3讲解通电前，Cu2和 Cl在溶液里自由地移动着(如图所示)；通电后，在电场 的作用下，这些自由移动的离子，改作定向移动。带负电的阴离子向阳极移动，带正电的 阳离子向阴极移动(如图所示)。 在阳极，Cl失去电子被氧化成氯原子，并两两结合成 Cl2，从阳极放出。在阴极

8、， Cu2获得电子被还原成铜原子，覆盖在阴极石墨棒上。 这样，电流就依靠溶液里阴离子和阳离子的定向移动而通过溶液，所以电解质溶液的 导电过程，就是该溶液的电解过程。电解质溶液电解时的两极反应及电子移动的情况我们 可图示如下： 投影展示下图电解池与直流电源的连接 讲解由上图可以看出，在电解池中，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极， 阳离子在阴极得到电子发生还原反应；阴离子在阳极失去电子，发生氧化反应，电子从电 解池的阳极流出，沿导线流回电源的正极。 电解 CuCl2溶液的化学反应方程式实际上就是阳极上的反应和阴极上的反应的总和。 思考金属的导电和电解质溶液的导电是否一样？ 答案：不一样。金属

9、导电是由于自由电子的定向移动；电解质溶液导电是由于阴、阳 离子的定向移动。 设问在 CuCl2溶液中，是否只有 Cu2和 Cl？ 生不是！还有水电离出的 H和 OH。 追问通电时，它们分别向哪一极移动？ 生H向阴极移动，OH向阳极移动。用心 爱心 专心4进一步追问那么，在阴极为何是 Cu2得电子而不是 H？在阳极为何是 Cl失电 子而不是 OH？难道这里有什么规则吗？ 请大家讨论后回答。 学生讨论，并回答一定是 Cu2比 H更易得电子，而 Cl比 OH更易失电子，得失 电子的性质，实质上就是离子氧化性和还原性的体现，因此，可得出的结论是：氧化性越 强的离子越易得电子，还原性越强的粒子越易失电子

10、。 教师总结由大家刚才的讨论可知，电解时，当电解质溶液中同时含有多种离子时， 应首先考虑何者更易得电子，何者更易失电子，然后再来分析电极上发生的化学反应。 讲解阳离子得电子，阴离子失电子统称为离子放电。学习电解原理，掌握离子的 放电顺序是很重要的。 板书3.离子放电顺序。 讲解离子放电顺序实际上是和阴、阳离子的还原性和氧化性相对应的，其大体顺 序是： 讲解并板书 (1)阳离子放电顺序(2)阴离子放电顺序投影练习写出用石墨电解下列溶液的电极反应式CuSO4 Na2SO4 H2SO4 HCl NaOH H2O 学生练习，教师巡视 请两位同学上黑板书写，各写 3 个 学生草板书 CuSO4:阴极：C

11、u22e=Cu 阳极：4OH4e=2H2OO2HCl:阴极：2H2e=H2 阳极：2Cl2e=Cl2教师评价 总结由以上电极反应式并结合离子放电顺序可以看出：含氧酸溶液、强碱溶液以 及活泼金属含氧酸盐溶液的电解，实质为电解水。电解质本身起增强水的导电性的作用。 想一想若实验 1 的装置通上直流电，其现象与实验 3 是否相同呢？ 学生思考后回答 甲种回答：现象一样，因为电解的同是 CuCl2溶液。用心 爱心 专心5乙种回答：现象不一样，因为它们所用电极不一样。 师实践是检验真理的惟一标准，下面我们通过实验来进行甄别。 演示实验 4用碳电极作阴极，锌电极作阳极电解 CuCl2溶液。 提示学生和实验

12、 3 现象比较 问上述实验与实验 3 的现象有何异同？ 生相同点：阴极均有红色物质出现； 不同点：实验 3 的阳极有气体产生，实验 4 没有。 问你知道这是为什么吗？ 生必定是因为锌作阳极之故。 师那么，你能写出实验 4 的电极反应式吗？ 教师指导学生书写，得到下式 阴极：Cu22e=Cu 阳极：Zn2e=Zn2 小结电解时，若用金属电极作阳极，则阳极首先是金属电极失电子发生氧化反应 (金、铂做电极除外) 过渡今天我们所认识的电解池与以前学过的原电池在能量转换方面正好是相反的。 请大家以铜、锌原电池(稀 H2SO4为电解质)和电解 CuCl2溶液的电解池为例，比较它们在组 成、原理和功能等方面

13、的差别。 学生讨论、比较 教师板书4.原电池和电解池的比较。 投影展示原电池和电解池的比较。根据讨论结果，填写上表 答案：用心 爱心 专心6投影练习 指出下列装置名称，写出电极名称、电极反应式答案：A 为原电池，B 为电解池，且 A 为 B 的电解提供电能。 A：C 正极：2H2e=H2 Fe 负极：Fe2e=Fe2 B:阴极：Cu22e=Cu 阳极：2Cl2e=Cl2 过渡有关电解质溶液电解的知识，常常和物理学中的电学联系在一起，例如 投影例题 用石墨电极电解 pH=3 的稀硫酸溶液 50 mL，通电 1 h 停止电解。此时测得溶液的 pH=2，已知每个电子所带的电量为 1.61019 C，

14、则下列说法正确的是(溶液密度均为 1 gcm3) A.阴、阳两极共产生 84 L 气体 B.阴、阳两极共产生 3.75 mol 气体 C.电路中电流强度约为 134 A D.溶液的质量减少 25 g 学生练习，教师巡视 讲解用石墨电极电解稀 H2SO4溶液，实质上是电解水，所以电解前后溶液中的 H 的物质的量不变。设电解后溶液的体积为V，则有 10350=102V V=5 mL。故参与电解的水的质量：m(H2O)=(505)1=45 g，n(H2O)=2.5 mol，由 2H2O=2H2O2,1845可知所得气体为 2.53=3.75 mol,B 项正确，D 项错；由于选项 A 中气体未指明状

15、态，故 A 项错误；电解 2.5 mol 水，转移电子数为 2.52=5 mol，由q=It，可知I=134 A,C 项正确。s3600C106 . 11002. 65 tq1923答案：BC用心 爱心 专心7过渡刚才我们学习了有关电解池和电解原理的知识，现在我们就在此基础上来认 识电解原理的一些应用。 板书第一节 电解原理(第二课时) 师请大家分析以下装置中的电极反应及反应现象。并写出电极反应式。 投影请一位同学上黑板写出电极反应式 学生板书阴极：Cu22e=Cu 阳极：Cu2e=Cu2 设问电解一段时间后，我们能看到什么现象呢？ 生阴极铜电极(a 电极)变粗，阳极铜电极(b 电极)变细。 追问假若阳极铜电极中含有锌、铁、镍、银、金等杂质时，电解时又将怎样呢？ 请大家讨论后回答。 学生分组讨论，并汇报讨论结果 结论：杂质金属均失电子变为阳离子 Zn2、Fe2、Ni2、Ag等，根据溶液中离子 的放电顺序，银、金等的离子先在阴极铜棒上得电子成为单质析出。