化學(xué) 第四章第三節(jié) 電解池教案 選修4

1、第四章 電化學(xué)基礎(chǔ)第三節(jié) 電解池一、教材分析 電解池是人教版高中化學(xué)選修四化學(xué)反應(yīng)原理第四章第三節(jié)，這部分教材主要介紹了電解原理以及電解原理的應(yīng)用。電解屬于電化學(xué)的知識(shí)范疇，是中學(xué)化學(xué)理論體系不可缺少的一部分，同時(shí)電解與物理學(xué)科中的電學(xué)、能量的轉(zhuǎn)換有密切的聯(lián)系，是氧化還原反應(yīng)、原電池、電離等知識(shí)的綜合運(yùn)用。本節(jié)教材可分為三個(gè)部分：電解原理、電解原理的應(yīng)用、電鍍。把握教材意圖后，我把本節(jié)內(nèi)容安排為兩課時(shí)完成。二、教學(xué)目標(biāo)1知識(shí)目標(biāo)：(1) 知道電解的基本原理，會(huì)判斷一般電解反應(yīng)產(chǎn)物；(2) 能說(shuō)出電解、電解池及形成條件；(3) 知道銅的電解精煉和電鍍銅的原理，知道氯堿工業(yè)反應(yīng)原理，能正確書(shū)寫(xiě)電極

2、反應(yīng)式和電解的總化學(xué)方程式； (4) 通過(guò)對(duì)比、分析明確原電池與電解池的區(qū)別和聯(lián)系2能力目標(biāo)：(1) 培養(yǎng)學(xué)生觀(guān)察、分析、整理、歸納總結(jié)、探究等能力；(2) 通過(guò)實(shí)驗(yàn)培養(yǎng)學(xué)生的觀(guān)察能力、分析能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力；3情感、態(tài)度和價(jià)值觀(guān)目標(biāo)：(1) 指導(dǎo)學(xué)生積極參與教學(xué)過(guò)程，激發(fā)其主動(dòng)探究的意識(shí)；(2) 對(duì)學(xué)生進(jìn)行辯證唯物主義教育和環(huán)境保護(hù)教育，培養(yǎng)學(xué)生正確的處世態(tài)度；(3) 通過(guò)氯堿工業(yè)的學(xué)習(xí)，培養(yǎng)學(xué)生確立理論聯(lián)系實(shí)際的學(xué)習(xí)方法，進(jìn)一步樹(shù)立探究精神及合作意識(shí)，同時(shí)增強(qiáng)環(huán)境保護(hù)意識(shí)。三、教學(xué)重點(diǎn)難點(diǎn)重點(diǎn)：電解原理、氯堿工業(yè)反應(yīng)原理難點(diǎn)：離子放電實(shí)質(zhì)四、學(xué)情分析 學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展水平和知識(shí)基礎(chǔ)都是

3、我們要考慮的學(xué)情。我們的學(xué)生素質(zhì)不太高，沒(méi)有強(qiáng)烈的求知欲，思維能力漸趨成熟。但也有思維方面的劣勢(shì)，他們習(xí)慣演繹式的教學(xué)方法，探究學(xué)習(xí)的經(jīng)驗(yàn)少。在知識(shí)方面，學(xué)生在初中沒(méi)有電化學(xué)知識(shí)；在高一化學(xué)中學(xué)習(xí)過(guò)有關(guān)電化學(xué)的原電池；在生活中也很少有涉及到電解應(yīng)用經(jīng)歷。五、教學(xué)方法1實(shí)驗(yàn)探究與啟發(fā)討論法。2學(xué)案導(dǎo)學(xué)：見(jiàn)后面的學(xué)案。3新授課教學(xué)基本環(huán)節(jié)：預(yù)習(xí)檢查、總結(jié)疑惑情境導(dǎo)入、展示目標(biāo)合作探究、精講點(diǎn)撥反思總結(jié)、當(dāng)堂檢測(cè)發(fā)導(dǎo)學(xué)案、布置預(yù)習(xí)六、課前準(zhǔn)備1學(xué)生的學(xué)習(xí)準(zhǔn)備：預(yù)習(xí)實(shí)驗(yàn)“電解池原理”，初步把握實(shí)驗(yàn)的原理和方法步驟。2教師的教學(xué)準(zhǔn)備：多媒體課件制作，課前預(yù)習(xí)學(xué)案，課內(nèi)探究學(xué)案，課后延伸拓展學(xué)案。3教學(xué)環(huán)

4、境的設(shè)計(jì)和布置：四人一組，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)教學(xué)。課前打開(kāi)實(shí)驗(yàn)室門(mén)窗通風(fēng)，課前準(zhǔn)備好如下儀器裝置和藥品：實(shí)驗(yàn)儀器：小燒杯、玻璃棒、碳棒、導(dǎo)線(xiàn)、電流表、直流電源、改進(jìn)的塑料制電解槽；實(shí)驗(yàn)藥品：CuCl2溶液、淀粉碘化鉀試紙、NaOH溶液、CuSO4溶液、銅片、鐵片。七、課時(shí)安排：2課時(shí)第一課時(shí) 電解原理第二課時(shí) 電解的應(yīng)用八、教學(xué)過(guò)程第一課時(shí) 電解原理【復(fù)習(xí)引入】化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中，除有新物質(zhì)生成之外還常常伴有能量的轉(zhuǎn)化，如化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的原電池反應(yīng)。（1） 請(qǐng)每位同學(xué)自己設(shè)計(jì)一組原電池裝置圖，注明電極名稱(chēng)、所用材料、電子流動(dòng)方向、寫(xiě)出電極反應(yīng)式；（2） 構(gòu)成原電池的條件是什么？能量如何變化？電能會(huì)不會(huì)轉(zhuǎn)化

5、為化學(xué)能呢？若能，又需要通過(guò)什么裝置？怎樣才能實(shí)現(xiàn)電能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)化？將是我們這一節(jié)要學(xué)習(xí)的內(nèi)容。【板書(shū)】第三節(jié) 電解池一、 電解原理【課件】例如：ZnCu原電池（模擬該電池的裝置及工作過(guò)程）【引導(dǎo)】若將該原電池裝置加以改動(dòng)為右圖所示裝置【討論】（1）通電前溶液中有哪些離子？來(lái)源是什么？（2）開(kāi)通電源前后，溶液中陰陽(yáng)離子分別怎樣運(yùn)動(dòng)？分別有什么現(xiàn)象？如何用簡(jiǎn)單的方法初步檢驗(yàn)其產(chǎn)物？【介紹并板書(shū)】電極名稱(chēng)陰極：與外接電源的負(fù)極相連的電極陽(yáng)極：與外接電源的正極相連的電極【實(shí)驗(yàn)探究】讓學(xué)生分組用改進(jìn)的電解槽電解CuCl2溶液，觀(guān)察現(xiàn)象，以驗(yàn)證上面討論的結(jié)果。【學(xué)生代表發(fā)言】敘述觀(guān)察到的現(xiàn)象。【討論】

6、離子在兩極上發(fā)生了什么反應(yīng)？【學(xué)生回答并板書(shū)】電極反應(yīng)陰極： （ 反應(yīng)）陽(yáng)極： （ 反應(yīng)）總反應(yīng)式： 【結(jié)論】（1）由以上實(shí)驗(yàn)分析可知CuCl2溶液通入直流電時(shí)，在陰、陽(yáng)兩極發(fā)生了 反應(yīng)，有新物質(zhì)生成， 能轉(zhuǎn)化為 能。（2）電解原理：電解質(zhì)在 或 狀態(tài)下電離出自由移動(dòng)的離子，通電時(shí)，自由離子定向移動(dòng)， 離子移向陰極，在陰極 電子，發(fā)生 反應(yīng)； 離子移向陽(yáng)極，在陽(yáng)極 電子，發(fā)生 反應(yīng)?！景鍟?shū)】電解池：電解原理：【思考】根據(jù)原電池的構(gòu)成結(jié)合以上實(shí)驗(yàn)總結(jié)出構(gòu)成電解池的條件?！景鍟?shū)】電解池的構(gòu)成條件：【思考】CuCl2溶液中共有幾種離子？結(jié)合實(shí)驗(yàn)，試說(shuō)明其中離子得失電子的難易順序。【學(xué)生回答】CuCl

7、2溶液中有Cu2+、Cl、H+、OH四種離子，由實(shí)驗(yàn)結(jié)果可知，兩極上的產(chǎn)物分別為Cu和Cl2，則可說(shuō)明陽(yáng)離子得電子能力：Cu2+ H+，陰離子失電子能力：Cl OH?！驹O(shè)疑】為什么在同一溶液中各種離子的放電順序有先后之分，應(yīng)有怎樣的順序？【講述】由于各種離子的得失電子能力不同，因此，在電解時(shí)離子放電順序難易也不同，結(jié)合氧化還原反應(yīng)的知識(shí)，可知氧化性強(qiáng)的離子先得電子，還原性強(qiáng)的離子先失電子?！景鍟?shū)】離子的放電順序（惰性電極）陽(yáng)離子放電順序：Ag+Hg2+ Fe3+ Cu2+ H+Sn4+Fe2+Zn2+陰離子放電順序：S2IBrClOH含氧酸根F【注意】用惰性電極（如：石墨、Pt）電解時(shí)，溶液中

8、的陰、陽(yáng)離子按順序放電，若陽(yáng)極為活性電極（如Ag、Cu等金屬），則電極本身放電，溶液中的陰離子不放電。【過(guò)度】現(xiàn)在我們已經(jīng)基本了解了電解池，下面將電解池和原電池加以比較?！菊n件】（本部分由教師和學(xué)生共同歸納完成）1、電解池、原電池的區(qū)別裝置名稱(chēng)電極名稱(chēng)點(diǎn)極反應(yīng)式總反應(yīng)式反應(yīng)現(xiàn)象能量轉(zhuǎn)變2、電解池和原電池關(guān)系示意圖【小結(jié)】本節(jié)課我們?cè)趶?fù)習(xí)原電池基本概念的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)學(xué)習(xí)了電解池的概念及電解原理，并比較了電解池和原電池的區(qū)別和聯(lián)系。第二課時(shí) 電解的應(yīng)用【復(fù)習(xí)引入】上節(jié)課我們學(xué)習(xí)了有關(guān)電解的知識(shí)，知道了電解原理及電解時(shí)電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的事實(shí)。同時(shí)，通過(guò)分析知道了電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的實(shí)質(zhì)及溶液中離子的放電

9、順序。電解原理在實(shí)際的工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應(yīng)用，本節(jié)課我們將學(xué)習(xí)其中的一些典型實(shí)例。【板書(shū)】二、電解原理的應(yīng)用 1、電解飽和食鹽水以制取燒堿、氯氣和氫氣【閱讀】閱讀教材相關(guān)內(nèi)容回答下列問(wèn)題： （1）在飽和食鹽水中存在哪些離子，通電時(shí)這些離子如何移動(dòng)？哪些離子放電？分別寫(xiě)出兩極上的電極反應(yīng)方程式。 （2）兩極上各有什么現(xiàn)象產(chǎn)生？如何檢驗(yàn)有NaOH何Cl2生成？ （3）若食鹽溶液中有Ca2+、Mg2+、SO42等雜質(zhì)離子，應(yīng)選擇哪些試劑除去？加入試劑應(yīng)有怎樣的順序？【學(xué)生討論后回答】（1）NaCl溶液中存在Na+、Cl、H+、OH，通電后H+、Na+移向陰極，Cl、OH移向陽(yáng)極。根據(jù)離子放電順序：

10、陰極：2 H+2e=H2 陽(yáng)極：2Cl2e=Cl2（2）陰極區(qū)產(chǎn)生無(wú)色無(wú)味的氣體；陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生黃綠色有刺激性氣味的氣體。陽(yáng)極區(qū)產(chǎn)生的有刺激性氣味的氣體遇濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙變藍(lán)，檢驗(yàn)為Cl2；陰極區(qū)加酚酞顯紅色，檢驗(yàn)為NaOH。（3）Na2CO4、NaOH、BaCl2、HCl試劑，加入時(shí)BaCl2溶液要在加Na2CO4溶液前加入?！咎釂?wèn)】寫(xiě)出該電解反應(yīng)的總的化學(xué)方程式?！景鍟?shū)】2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH【設(shè)疑】生產(chǎn)過(guò)程中，為什么強(qiáng)調(diào)是電解飽和食鹽水？【講述】上節(jié)課學(xué)習(xí)了理論上溶液中離子的放電順序。在實(shí)際生產(chǎn)中，由于溶液中離子濃度的變化，常會(huì)出現(xiàn)放電順序變化的情況，因此在氯堿工業(yè)

11、中，為保證Cl先于OH放電，生成Cl2故使用飽和食鹽水，以保證Cl濃度足夠大先放電?！具^(guò)渡】下面我們?cè)賮?lái)學(xué)習(xí)電解的其他用途?！景鍟?shū)】2、電鍍【閱讀】閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，回答： （1）電鍍的主要目的是什么？ （2）電鍍時(shí)，通常把 作陰極，把 作陽(yáng)極，用 作電鍍液?！緦W(xué)生討論后回答，教師板書(shū)】 陰極：待鍍金屬； 陽(yáng)極：鍍層金屬 電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的鹽溶液【講述】由于在電鍍過(guò)程中，鍍層金屬轉(zhuǎn)化為離子進(jìn)入溶液，而溶液中又有與鍍層金屬相同的離子，故電解前后電解質(zhì)溶液的濃度不變。因此，電鍍是一種特殊的電解。利用電解原理同樣也可以進(jìn)行銅的精煉?！居懻摗浚?）為什么要進(jìn)行銅的電解精煉？ （2）電解精煉

12、銅時(shí)，用 作陰極，用 作陽(yáng)極，用 作電解液。【討論后學(xué)生回答，教師板書(shū)】 陽(yáng)極：粗銅精煉 陰極： 電解質(zhì)溶液：電極反應(yīng)式：陽(yáng)極： 陰極：【講述】銅作為活性電極放電，形成Cu2+進(jìn)入溶液后，金屬活潑性順序位于Cu之后的Ag和Au等金屬雜質(zhì)，由于失電子能力比Cu弱，難以在陽(yáng)極失去電子變成陽(yáng)離子溶解，于是以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，形成陽(yáng)極泥。Zn、Fe、Ni等比Cu活潑的金屬，先于Cu放電，形成離子進(jìn)入溶液，但其離子得電子的能力弱于Cu2+，因此留在溶液中。【過(guò)度】電解原理的另一個(gè)應(yīng)用是電冶金?！景鍟?shū)】3、電冶金【思考】（1）金屬冶煉的本質(zhì)是什么？ （2）冶煉金屬的方法有哪些？ （3）電解冶

13、煉主要適用于冶煉哪些金屬？【學(xué)生討論后回答】【板書(shū)】本質(zhì)：Mn+ne=M【提問(wèn)】以電解熔融NaCl得到金屬Na為例，寫(xiě)出電極反應(yīng)方程式和總反應(yīng)方程式。陽(yáng)極： 陰極： 總反應(yīng)：【小結(jié)】本節(jié)課我們學(xué)習(xí)了電解原理在實(shí)際生產(chǎn)生活中的應(yīng)用，在鞏固電解原理的同時(shí)，了解了化學(xué)原理在實(shí)際生產(chǎn)上的應(yīng)用。實(shí)際生產(chǎn)上的過(guò)程很復(fù)雜，這里我們只停留在理論上進(jìn)行討論。九、板書(shū)設(shè)計(jì)第一課時(shí) 電解原理第三節(jié) 電解池一、 電解原理1、電極名稱(chēng)陰極：與外接電源的負(fù)極相連的電極陽(yáng)極：與外接電源的正極相連的電極2、電解原理： 陰極：Cu22e=Cu（還原反應(yīng)）陽(yáng)極：2Cl-2e=Cl2（氧化反應(yīng)）使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極上

14、引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)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。CuCl2CuCl2電解池的構(gòu)成條件：離子的放電順序（惰性電極）陽(yáng)離子放電順序：Ag+Hg2+ Fe3+ Cu2+ H+Sn4+Fe2+Zn2+陰離子放電順序：S2IBrClOH含氧酸根F3、電解池、原電池的區(qū)別4、電解池和原電池關(guān)系示意圖第二課時(shí) 電解的應(yīng)用二、電解原理的應(yīng)用 1、電解飽和食鹽水以制取燒堿、氯氣和氫氣2NaCl+2H2OH2+Cl2+2NaOH2、電鍍陰極：待鍍金屬； 陽(yáng)極：鍍層金屬 電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的鹽溶液 陽(yáng)極：粗銅精煉 陰極： 電解質(zhì)溶液：電極反應(yīng)式：陰極(精銅)：Cu2+2eCu 陽(yáng)極(粗銅)：Cu2eCu2+3、電冶金本質(zhì)：Mn+ne=M十、教學(xué)反思電化學(xué)內(nèi)容是無(wú)機(jī)化學(xué)中很重要的知識(shí)，他既涉及到理論知識(shí)，又與元素化合物知識(shí)密切相關(guān)。通過(guò)化學(xué)能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化，可以使學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)中能量變化的認(rèn)識(shí)更加深刻，從而進(jìn)一步樹(shù)立能量觀(guān)點(diǎn)和辯證唯物主義觀(guān)點(diǎn)。授課中要充分注意教與學(xué)的有機(jī)結(jié)合，嘗試采取全