人教版高二化學(xué)選修四電解池教案

化學(xué)選修4（人教版）第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié)電解池（二課時(shí)）第一課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：1、理解電解原理2、初步學(xué)會(huì)電極方程式的書寫過程與方法：通過實(shí)驗(yàn)探究、推理、理解電解原理情感態(tài)度與價(jià)值觀：通過電解知識(shí)的學(xué)習(xí)，發(fā)現(xiàn)其在日常生活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)中的廣泛應(yīng)用，激發(fā)學(xué)生勇于創(chuàng)新、積極實(shí)踐的科學(xué)態(tài)度。教學(xué)重點(diǎn)：電解原理、電極方程式的書寫教學(xué)難點(diǎn)：電極方程式的書寫教學(xué)方法：實(shí)驗(yàn)----探究----推理----歸納教學(xué)過程：［復(fù)習(xí)提問］在前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了原電池的知識(shí)，誰能舉例說明原電池是怎樣的能量轉(zhuǎn)化裝置？［學(xué)生討論］學(xué)生討論后回答：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。［導(dǎo)入新課］電能如何才能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能呢？這就是本節(jié)課我們要共同探討的問題。［板書］ 第三節(jié)電解池一、電解原理1、電解原理［設(shè)疑］我們已經(jīng)知道，金屬和電解質(zhì)溶液都能導(dǎo)電，金屬的導(dǎo)電過程是物理變化，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程是否與金屬的導(dǎo)電過程相同呢？［學(xué)生實(shí)驗(yàn)］學(xué)生以學(xué)習(xí)小組為單位完成［實(shí)驗(yàn)4—2］（將?型管改為小燒杯），并觀察、記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。教師巡回指導(dǎo)。［學(xué)生總結(jié)］實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象陰極：碳棒上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)。陽極：生成有刺激性氣味、能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)的氣體。［啟發(fā)引導(dǎo)］請大家根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和氯化銅溶液的組成成分以及原有知識(shí)分析推斷兩極生成物的名稱。［學(xué)生討論］（略）［學(xué)生總結(jié)］兩極產(chǎn)物陰極——銅 陽極——氯氣［設(shè)疑］氯化銅溶液在電流的作用下為什么會(huì)生成Cu和Cl2呢？［講述］CuCl2在水溶液中完全電離生成Cu2+和Cl-［板書］ CuCl2=Cu2++2Cl-［講述］通電前，Cuz+和Cl-在溶液里自由運(yùn)動(dòng)；通電后，在電場的作用下，帶負(fù)電的Cl-移向陽極，并失去電子被氧化成氯原子，進(jìn)而結(jié)合成Cl2放出，帶正電的Cu2+移向陰極，并得到電子被還原成銅原子，覆蓋在陰極上。［課件展示］播放課前制作的多媒體課件，模擬CuCl2溶液中Cu2+和Cl-在通電前后的運(yùn)動(dòng)、變化情況。［板書］陰極：Cu2++2e-=Cu（還原反應(yīng)）陽極：2Cl--2e-=C12T（氧化反應(yīng)）［小結(jié)］電解質(zhì)溶液在導(dǎo)電過程中有新物質(zhì)產(chǎn)生，是化學(xué)變化。［板書］使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極上引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。［學(xué)生活動(dòng)］讓學(xué)生獨(dú)立書寫電解CuCl2溶液的化學(xué)反應(yīng)方程式。（可以請1—3名學(xué)生到黑板上書寫）1r一 甌,［板書］CuCl2 Cu+C12T［過渡］下面我們再分析電解池的兩個(gè)電極。［板書］2、電解池的兩極［講述］電解池的兩極是由與之相連的電源電極決定的。［板書］陰極：與電源負(fù)極相連的電極。（發(fā)生還原反應(yīng)）陽極：與電源正極相連的電極。（發(fā)生氧化反應(yīng)）［設(shè)疑］電解質(zhì)溶液是如何將電路溝通的呢？［板書］3、電解池中的電子的移動(dòng)方向［學(xué)生活動(dòng)］請學(xué)生討論、總結(jié)并回答上面提出的問題。［板書］電源負(fù)極-電解池陰極一電解液中的陽離子（被還原）電解池中陰離子（被氧化）一電解池陽極一電源正極［講述］由上面分析可知：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程必須有陰陽離子的參與，如果溶液中的離子不參加反應(yīng)，電路就不能溝通，所以電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液的電解過程。［引導(dǎo)］在上述分析過程中，我們始終回避了一個(gè)重要的問題一水的電離。［提問］CuCl2溶液中存在的離子有哪些？［學(xué)生回答］Cu2+、Cl-、OH-、H+［設(shè)疑］為什么電解時(shí)，只有Cu+和Cl-放電呢？這要涉及到離子的放電順序問題。［板書］4、離子的放電順序［講述］各種離子得失電子的能力不同，因此，電解時(shí)離子放電難易也不同。陽離子：Ag+>Hg2+>Cu2+>Fe2+>Zn2+>H+>Al3+>Na+>K+陰離子：S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根電解電解質(zhì)溶液時(shí)，在陰陽兩極上首先發(fā)生放電反應(yīng)的離子分別是溶液里最容易放電的陽離子和最容易放電的陰離子。練習(xí)：電解碘化汞、硝酸銅、氯化鋅、鹽酸、硫酸、氫氧化鈉的電極方程式。［小結(jié)］本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電解的原理，認(rèn)識(shí)了電解池的功能，下面請同學(xué)們在總結(jié)本節(jié)知識(shí)以及回憶前面所學(xué)的原電池知識(shí)的前提下，填寫課前所發(fā)放的表格，并注意比較。原電池和電解池知識(shí)總結(jié)比較表內(nèi)容原電池電解池電極規(guī)定電極反應(yīng)電子移動(dòng)方向能量轉(zhuǎn)變［板書設(shè)計(jì)］第一節(jié)電解原理一、電解原理1、電解原理CuCl2=Cu2++2Cl-陰極： Cu2++2e-=Cu（還原反應(yīng)）陽極：2Cl--2e-=C12T（氧化反應(yīng)）

使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極上引起氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解。把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。CuCl；電解CuCl；電解Cu+C12T2、電解池的兩極陰極：與電源負(fù)極相連的電極。（發(fā)生還原反應(yīng)）陽極：與電源正極相連的電極。（發(fā)生氧化反應(yīng)）3、電解池中的電子的移動(dòng)方向電源負(fù)極-電解池陰極-電解液中的陽離子（被還原）電解池中陰離子（被氧化）-電解池陽極-電源正極4、離子的放電順序陽離子：Ag+>Hg2+>Cu2+>Fe2+>Zn2+>H+>A13+>Na+>K+陰離子：S2->I->Br->C1->OH->含氧酸根第二課時(shí)教學(xué)目標(biāo)知識(shí)與技能：了解氯堿工業(yè)，電鍍，冶金的原理過程與方法：培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)操作能力，團(tuán)結(jié)協(xié)作能力、觀察能力、分析能力、歸納總結(jié)能力以及運(yùn)用知識(shí)解決問題的能力情感態(tài)度價(jià)值觀：通過電鍍工業(yè)廢水處理的簡單介紹，增強(qiáng)學(xué)生的環(huán)境保護(hù)意識(shí)教學(xué)重點(diǎn)：電解池原理教學(xué)難點(diǎn)：電解池原理教學(xué)方法：分析、討論教學(xué)過程：［引言］上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電解的原理，電解是通過電流引起化學(xué)反應(yīng)的過程，即將電能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能。電解的原理在工業(yè)上有哪些應(yīng)用呢？這節(jié)課就向同學(xué)們介紹兩個(gè)電解原理在工業(yè)上應(yīng)用的事例.［板書］二、電解原理的應(yīng)用［講］電解飽和食鹽水以制備燒堿、氫氣和氯氣，電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫氯堿工業(yè)。［板書］1、電解飽和食鹽水制燒堿、氫氣和氯氣［投影］

實(shí)驗(yàn)裝置及原理實(shí)驗(yàn)裝置及原理按上圖裝置，在U形管里倒入飽和食鹽水，插入一根石墨棒做陽極，一根鐵棒做陰極。同時(shí)在兩邊管中各滴入幾滴酚歐試液，并用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗(yàn)陽極放出的氣體。接通直流電源后，注意管內(nèi)發(fā)生的現(xiàn)象。［講］在這個(gè)反應(yīng)中，由于H+在陰極上得到電子而生成H2,破壞了附近的水的電離平衡，促進(jìn)了水繼續(xù)電離，結(jié)果陰極區(qū)溶液里OH-濃度增大而呈堿性。［板書］（1）實(shí)驗(yàn)原理:陽極（放電順序：Cl->OH-）：2cl—-2e==Cl2f（氧化反應(yīng)）陰極（放電順序：H+>Na+）：2H++2e==H2f（還原反應(yīng)）總反應(yīng):2NaCl+2H20總反應(yīng):2NaCl+2H20■電解2NaOH+H2f+Cl2f陰極 陽極［注意］在學(xué)習(xí)電解食鹽水的化學(xué)原理時(shí)，學(xué)生往往不容易理解堿為什么在陰極區(qū)生成。這點(diǎn)可以從H+在陰極上大量被還原，從而引起水的電離平衡被破壞，來分析在陰極區(qū)積累大量0H-的理由。［板書］（2）工業(yè)制備方法一離子交換膜法［講］由陽極、陰極、離子交換膜、電解槽框和導(dǎo)電銅棒等組成，每臺(tái)電解槽由若干個(gè)單元槽串聯(lián)或并聯(lián)組成。將電解槽隔成陰極室和陽極室和陰極室，它只允許陽離子（Na+）通過，而阻止陰離子（Cl-、0H-）和氣體通過。這樣既能防止陰極產(chǎn)生的H2和陽極產(chǎn)生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO而影響燒堿的質(zhì)量。［講］其原料粗鹽中含有泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO/-等雜質(zhì)，不符合電解要求，因此必須經(jīng)過精制。［投影］

粗鹽的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO2-雜質(zhì)，會(huì)與堿性物質(zhì)反應(yīng)產(chǎn)生沉淀，損壞離子交換膜雜質(zhì)的除去過程：粗鹽水|過量BaCl2過量NaOH 過量Na2CO3粗菰水（除SO2-）滁Mg2+.Fe3+）（除Ca2+.Ba2+）4含少量陽離子交換塔Ca含少量陽離子交換塔Ca2+.Mg2+（除Ca2+.Mg2i）（除泥沙及沉淀）（除CO2-）精制鹽水［講］除雜質(zhì)時(shí)所加試劑的順序要求是Na2co3必須在BaCl2之后，加入鹽酸在過濾之后。［問］工業(yè)上為什么要對粗銅進(jìn)行電解精煉呢？［學(xué)生活動(dòng)］指導(dǎo)學(xué)生查找閱讀教材中相關(guān)內(nèi)容，請學(xué)生代表回答。［問］怎樣利用電解的原理精煉粗銅呢？［板書］2、電解精煉銅粗銅作陽極，純銅作陰極，用CuSO4溶液作電解液。［投影］見下頁［學(xué)生活動(dòng)］請學(xué)生討論分析電解液中離子的種類，通電后溶液中離子的移動(dòng)情況和陰極反應(yīng)。［學(xué)生總結(jié)］CuSO4溶液中有Cu2+、H+、SO42-、OH-等四種離子,通電后Cu2+、H+移向陰極，SO42-、OH-移向陽極，陰極上Cu2+放電變成Cu聚集在陰極板（精銅）上。埼常鋼原理埼常鋼原理［板書］陰極（精銅）：Cu2++2e-=Cu［講］SO42-和OH-雖然移向了陽極，但是由于陽極板（粗銅）表面的Cu原子失電子能力強(qiáng)于二者，故陽極上Cu原子失電子被溶解。［板書］陽極（粗銅）：Cu-2e-=Cu2+［問］粗銅中所含的雜質(zhì)（如：Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）是如何除去的呢？［講］比銅活潑的金屬雜質(zhì)，在銅溶解的同時(shí)也會(huì)失電子形成金屬陽離子而被溶解掉。如：Zn-2e-=Zn2+；Ni-2e-=Ni2+；由于這些離子比Cu2+難以還原，故它們不能在陰極上得電子析出而存留在溶液中。比銅不活潑的金屬雜質(zhì)，在銅失電子溶解時(shí)，不能失電子而溶解，故它們以單質(zhì)形式沉積于電解槽底部，形成陽極泥。［板書］比銅活潑的金屬雜質(zhì)——以陽離子形式留于溶液中比銅不活潑的金屬雜質(zhì)——形成陽極泥［投影］播放課前制作的多媒體課件，模擬電解精煉銅的過程中兩極和電解液中離子的變化情況。［問］請大家根據(jù)兩極上所發(fā)生的主要反應(yīng)分析電解精煉銅過程中的電解液有無變化。［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生分析、討論并回答。［板書］電解精煉銅過程中CuSO4溶液的濃度基本不變。［過渡］以上我們學(xué)習(xí)了銅的電解精煉原理，下面我們再共同學(xué)習(xí)電解原理的另一個(gè)應(yīng)用實(shí)例——電鍍銅。［板書］3、電鍍銅［問］什么是電鍍？電鍍的優(yōu)點(diǎn)有哪些？［學(xué)生活動(dòng)］指導(dǎo)學(xué)生查找閱讀教材中相關(guān)內(nèi)容，請學(xué)生代表回答。［板書］(1)電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。(2)電鍍的主要目的是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬度。(3)鍍層金屬：通常是在空氣或溶液中不易起變化的金屬，如Cr、Zn、Ag、Cu等［講］電鍍時(shí)，把待鍍金屬制品作為陰極；把鍍層金屬作為陽極；用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)配成電鍍液。通低壓直流電，陽極金屬在溶液中成為陽離子，移向陰極，在陰極獲得電子被還原成金屬，在待鍍件表面上覆蓋上一層均勻光潔而致密的鍍層。［講］例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、銘、鎳等。。［問］請大家根據(jù)電解精煉銅過程中所發(fā)生的兩極反應(yīng)，選擇在鐵制品上鍍銅裝置的陰極材料、陽極材料和電鍍液。［學(xué)生活動(dòng)］學(xué)生分析、討論并回答。［板書］如：在鐵制品上鍍銅：陽極一銅陰極——鐵制品電鍍液——CuSO4溶液原理：陽極(Zn)Zn-2e==Zn2+陰極(Fe)Zn2++2e==Zn［講］陽極的鋅不斷氧化成Znz+進(jìn)入溶液，陰極溶液中Zn2+被還原成鋅鍍層，因此電鍍液中C(ZnCl2)保持不變。［講］電鍍的特點(diǎn)是‘一多、一少、一不變‘。一多指陰極上有鍍層金屬沉積，一少指陽極上有鍍層金屬溶解，一不變指電解液濃度不變。［講］這里還需要我們注意的是，電鍍生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣中含有多種對環(huán)境有害的物質(zhì)，處理后應(yīng)符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，對其中的有用成分要回收利用。［過］Na、Mg、Al等活潑金屬都可用電解它們的熔融鹽或氧化物制得。這種方法是利用電解法來冶煉活潑金屬，我們將其稱之為電冶金。［板書］4、電冶金(1)本質(zhì)：利用電解使礦石中的金屬離子獲得電子，從它們的化合物中還原出來(2)適用范圍：制取活潑金屬單質(zhì)，如電解NaCl、MgCl2、A12O3制取Na、Mg、Al［小結(jié)］本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了銅的電解精煉和電鍍銅的知識(shí)，銅的電解精煉類似于“在銅上鍍銅”，故掌握電鍍的原理是本節(jié)的重點(diǎn)。下面請同學(xué)們根據(jù)所學(xué)知識(shí)填寫課前所發(fā)放的表格。［投影］原電池、電解池與電鍍池的比較原電池電解池電鍍池定義將化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置將電能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能的裝置應(yīng)用電解原理在某些金屬表面上鍍一層其他金屬的裝置形成條件活潑性不同的兩電極連接，電解質(zhì)溶液，形成閉合電路兩電極接直流電源，并插入電解質(zhì)溶液中，形