人教版选修4电解池第一课时 教案.doc

第三节电解池从容说课本节内容包括两大部分：一是电解原理，二是电解原理的应用。电解原理和原电池原理都是电化学的重要基础理论，不同的是，原电池原理研究的是如何利用能够自发进行的氧化还原反应将化学能转变为电能；而电解原理研究的是如何借助电能使不能自发进行的氧化还原反应能够发生，从而使电能转换成化学能。教科书将理论研究与实践探讨都放在了十分突出的地位，“电解池”是将理论与实际相联系的实体，通过“电解氯化铜溶液实验”引出电解原理，又在理解电解原理的基础上介绍相关化工生产方面的应用，如氯碱工业、电解精炼铜、电镀工业以及电冶金等。教科书中还安排了两个活动，一是思考与交流，将原电池和电解池作对比，另一个是科学探究，要求设计一套电解饱和食盐水的装置并进行实验。以帮助学生了解使电能转变为化学能的条件和方法，加深对氧化还原反应的认识，提高辩证思维的能力。同时，还可以使学生树立理论联系实际的学风。本节教学的中心是认识“电能如何转换成化学能”，为避免中心偏移，对以下知识点的深度要予以适当控制。(1)对于电解过程中阴、阳两极上离子的放电顺序，只要求学生通过对实验现象的观察和分析有一个粗略的了解。要特别注意：教学中不要把阴、阳离子在电极上的放电顺序绝对化。因为阴、阳离子在两极上的放电情况比较复杂，与离子性质、溶液浓度、电流密度和电极材料等都有关系。(2)关于电解原理在氯碱工业、电解精炼铜和电冶金工业中金属钠的冶炼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。本节教学可采取实验探究与讲授相结合的方式。教学建议：1课时分配。第一课时，电解原理；第二课时，电解原理的应用。2新课引入。第一课时，可以通过“电解氯化铜溶液”的实验直接引入；也可以通过回顾科学发展史引入。3教学中要把握好重点。“电解氯化铜溶液”的实验既是理解电解原理的突破口，也是本节教学的中心，应充分发挥该实验在教学中的作用，努力引导学生通过自己的观察，了解电解装置和电解过程中的实验现象，并用所学知识分析电极表面发生变化的原因，进而认识电解池的功能，认识“电解质溶液的导电过程，就是电解质的电解过程”。4为强化学生对电离与电解、原电池与电解池等知识点的理解，可引导学生采用列表比较法进行归纳。在完成“电解氯化铜溶液”的实验及相关讨论之后，就可以插入教科书安排的思考与交流活动。5第二课时，可将教科书中的科学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。6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。7关于电冶金，是以电解熔融NaCl为例，说明电解原理在冶金方面的应用。8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。第一课时电解原理教学设计(一)贾玉梅，黑龙江省七台河市实验高中，本文获2009第四届全国实验区新课程实施成果二等奖设计理念电解池包含的概念多，电极方程式书写与阴阳离子的氧化性和还原性强弱密切相关，阴阳离子的氧化性和还原性强弱又是学生掌握和理解最难的内容之一，这使学生准确书写电极反应变得困难，为了帮助学生加深对这部分内容的理解，我分三课时讲授电解原理的内容：第一课时为电解原理的介绍；第二课时重点处理电解规律；第三课时介绍电解原理在生产生活中的应用。三维目标知识与能力1使学生理解电解原理，熟练书写电极反应式和电解方程式。2使学生了解电解原理在生产生活中的应用。过程与方法利用多媒体教学的优势，通过视频、实验给学生提供直观信息，通过教师的设疑、释疑调动学生积极思维，分析推理实验现象，归纳总结基本规律，使学生掌握电解装置的分析方法。情感态度与价值观通过了解电解原理在生产生活中的应用，让学生体会到化学的实用价值，激发学生的学习兴趣。教学重难点教学重点电解原理及其应用；电解规律。教学难点电极方程式的书写及电解规律的应用。教学方法“问题教学”为学生提供了一个交流、合作、探索、发展的平台，使学生在问题解决中感受到自身的价值和潜力，在教学活动中以“问题”为线索，基于问题情境发现探索知识，掌握技能，学会思考、学会学习、学会创造，促进学生创造思维的发展。本节课的教学采用问题教学法为主，多媒体辅助教学。以问题为主线，在回顾旧知识的基础上切入新课教学的方式展开，以引导学生在实践中发现问题、引发思考，充分调动学生的积极性，使学生的眼、手、脑协同作战，最后得出结论。导入新课导入请同学们看幻灯片思考A、B是什么装置，各有什么现象？分析A装置是原电池。铁棒不断溶解，碳棒上有红色物质附着。B装置不是原电池，也没有现象。推进新课提问如果将B装置的碳棒接通电源，会有什么现象呢？请同学们看视频？注意观察实验现象。(播放电解氯化铜溶液的视频)总结通电后，与电源正极相连的碳棒上有气泡生成，经检验是氯气，与电源负极相连的碳棒上有红色的铜附着。思考与交流请同学们思考，为什么C装置在通电后出现上述现象？分析通电前，在CuCl2溶液中，CuCl2电离生成Cu2和Cl，Cu2和Cl在溶液中无序运动。CuCl2Cu22Cl而通电后，Cu2和Cl在溶液中定向移动，Cu2向与电源负极相连的碳棒方向移动，并在碳棒上获得电子，发生还原反应生成铜单质；Cl向与电源正极相连的碳棒方向移动并失去电子，发生氧化反应生成氯气逸出。此过程为电解，整个装置叫电解池。投影第三节电解池一、电解原理学生活动请同学们阅读教材，找出相关概念。总结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。2电解池：把电能转化为化学能的装置。3电解池的两极：投影阴极：与电源负极相连的电极Cu22eCu(还原反应)阳极：与电源正极相连的电极2Cl2eCl2(氧化反应)讲述阴阳离子在阴阳两极失去或得到电子，发生氧化还原反应的过程叫放电。投影反应方程式为：CuCl2CuCl2设疑在电解过程中，电子是怎样流动的呢？学生活动学生讨论并回答投影4.电子的流动方向：电源负极流出电解池阴极电解液中的阳离子(被还原)电解池中阴离子(被氧化)电解池阳极回到电源正极提问那你能总结一下在电解过程中，溶液中的阴阳离子是怎样移动的吗？思考在电解过程中，溶液中的阴离子向阳极移动；阳离子向阴极移动。总结由上面分析可知：电解质溶液的导电过程必须有阴阳离子的参与，如果溶液中的离子不参加反应，电路就不能沟通，所以电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。设疑请同学们思考，在CuCl2溶液中，不仅有CuCl2电离生成Cu2和Cl，还有H2O电离产生的少量的H和OH，为什么只有Cu2和Cl参加电极反应，而H和OH没有参加电极反应呢？分析H和OH的量少。提示阴离子在阳极发生氧化反应，而阳离子在阴极发生还原反应，想一想在阴阳两极参加反应的离子可能与离子本身的哪些性质有关呢？思考阴阳离子自身的氧化性、还原性强弱有关。讲述由于各种离子得失电子的能力不同，因此，电解时离子放电难易也不同，顺序不同。投影5.放电顺序(石墨或铂电极)阴极：阳离子越易得电子(即氧化性越强)，越先在阴极放电，一般顺序如下：AgHg2Cu2HFe2Zn2Al3NaK阳极：阴离子越易失电子(即还原性越强)，越先在阳极放电，一般顺序如下：S2IBrClOH含氧酸根讲述电解电解质溶液时，在阴阳两极上首先发生放电反应的离子分别是溶液里最容易放电的阳离子和最容易放电的阴离子。小结我们学习了电解的原理，认识了电解池的功能，下面请同学们在总结本节知识以及回忆前面所学的原电池知识的前提下，填写课前所发放的表格，并注意比较。原电池和电解池知识总结比较表装置名称原电池电解池举例电极名称电极反应类型电子运动方向能量转变形式分析了解了以石墨为电极电解电解质溶液时阴阳离子的放电顺序，下面我们继续研究电解电解质溶液时的电极产物、电解过程中溶液的变化规律等内容。板书二、电解规律学生活动请同学在练习本上写出以石墨为电极电解氯化氢溶液的电极方程式？讨论1.怎样处理阴阳两极的反应式可以得到总反应方程式？2请动笔写出以石墨为电极电解氯化氢溶液的反应方程式。3根据电解原理和阴阳离子的放电顺序我们知道该电解过程中生成了氯气和氢气。在电解过程中溶液的酸碱性有没有变化？怎样变化？为什么？分析有变化。溶液酸性减弱，pH增大。因为电解过程中H不断地在阴极放电，而OH不在阳极放电，使得溶液中c(H)减小，酸性减弱，pH增大。设疑电解一段时间后，如何把电解质溶液恢复到原浓度，怎么办？学生活动结论：向溶液中通氯化氢气体。提问相同条件下电解氯化铜溶液，完成下表(幻灯片打出)的内容。电解质电解实质阳极反应式阴极反应式总反应方程式pH变化如何复原氯化铜思考1.观察电解以上两种电解质溶液的反应方程式，思考在以石墨为电极电解的过程中，真正参加反应的是溶质还是溶剂水？2是不是所有电解质溶液电解时都是这样的呢？能不能举出一些例子？3请归纳总结电解的规律。根据同学们列举的例子分组讨论分析总结完成下表电解质电解实质阳极反应式阴极反应式总反应方程式pH变化如何复原氯化铜氯化氢硫酸氢氧化钠硫酸钠硫酸铜氯化钠【本课小结】电解类型举例电极反应式反应方程式溶液pH变化复原方法物质类别实例HCICuCl2H2SO4NaOHNaSO4NaClCuSO4一、电解原理CuCl2Cu22Cl阴极：Cu22eCu(还原反应)阳极：2Cl2eCl2(氧化反应)总反应为：CuCl2CuCl21电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫电解。2电解池：把电能转变为化学能的装置叫电解池或电解槽。3电解池的两极阴极：与电源负极相连的电极。(发生还原反应)阳极：与电源正极相连的电极。(发生氧化反应)4电解池中电子的移动方向电源负极电解池阴极电解液中的阳离子(被还原)电解池中阴离子(被氧化)电解池阳极电源正极5离子的放电顺序阳离子：AgHg2Cu2HFe2Zn2Al3NaK阴离子：S2IBrClOH含氧酸根二、电解规律教学设计(二)吕香平，山东省淄博市高青一中设计理念本节内容包括两大部分：一是电解原理，二是电解原理的应用。电解原理和原电池原理都是电化学的重要基础理论。但有所不同的是，原电池原理研究的是如何利用能够自发进行的氧化还原反应实现由化学能转变为电能，而电解原理研究的是如何借助电能使一些不能自发进行的氧化还原反应能够发生，从而实现由电能转化为化学能。本节以“电解氯化铜溶液实验”作为引入，进而引出电解原理。在理解电解原理的基础上介绍了四种常见的化工生产方面的应用：氯碱工业、电解精炼铜、电镀工业、电冶金。为帮助学生了解使电能转化为化学能的条件和方法，加深对氧化还原反应的认识，可以设计一套电解饱和食盐水的装置进行科学探究，通过进行该实验探究，增加学生学习化学的兴趣，同时还可以帮助学生树立理论联系实际，理论应用于实践的学风思想。也可以提高辩证思维的能力，为将来的科学研究奠定一定的科学基础。另外，在学习电解池这一节时，要与原电池的一些内容紧密结合起来，形成对比，可以加深对内容的理解，避免个别知识的混淆。三维目标知识与能力1加深对电化学的两大核心内容之一电解原理的理解。2能正确书写电解池的阴、阳极的电极反应式及电解总反应方程式。过程与方法在学习化学中，学会运用观察，实验等多种手段获取信息。在方法上，帮助学生学习用比较、归纳的方法将一些具体事物抽象化，以突出它们的内在联系和区别。情感态度与价值观在教学理念上，要让学生在学习的过程中变被动为主动，促使学生的思维活动活跃起来。教学重难点1了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。2电解原理的应用。教学方法本节采用分析比较法、实验探究法、讨论法。教学准备药品：氯化铜溶液、碘化钾淀粉试纸、氯化钠溶液、酚酞试液。仪器：直流电源、电流计、U形管、石墨电极、(两根)导线。导入新课创设情境设疑CuH2SO4CuSO4H2能否发生？但是学习本节内容后，上述反应就可以发生。设计意图提出问题，让学生带着问题进入课堂。推进新课一、电解原理演示实验42在U形管中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒做电极，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极附近。接通直流电源，观察U形管内的现象和试纸颜色的变化。(提示学生观察实验并作相应记录，有条件的学校最好用幻灯片投影)提问大家观察到了什么实验现象？能否分析一下产生如此现象的原因？分析在U形管的一端看到了红色的物质铜，在U形管的另一端看到有气泡，气体的颜色是黄绿色且该气体可以使湿润的KI淀粉试纸变成蓝色，所以得到的是氯气。Cl2是由Cl的失电子得到的，Cu是由Cu2得电子生成的。设计意图培养学生观察能力和分析问题的能力。实验分析实验现象与结论现象：阴极(与电源负极相连)：石墨棒上逐渐覆盖了一层红色的铜。阳极(与电源正极相连)：石墨棒上有氯气产生，通过实验结果表明，CuCl2溶液在电流的作用下发生了化学变化，分解生成了铜和氯气。思考通电前和通电后离子的运动情况发生了什么变化？分析通电前：CuCl2在水溶液中电离，电离方程式：CuCl2Cu22Cl这些离子在溶液中作_的运动。通电后：离子在电极作用下作定向运动，Cu2趋向阴极，到达电极时，Cu2得电子，发生_反应；Cl趋向阳极，到达电极时，Cl失电子，发生氧化反应。总结两个电极上的反应方程式和总反应方程式：阳极：2Cl2eCl2(氧化反应)阴极：Cu22eCu(还原反应)总反应为：CuCl2CuCl2问题探讨在上述过程中，该装置起了什么作用，它是如何转化的？设计目的引入电解池的概念。二、电解池学生活动学生阅读课本，完成15题。幻灯片展示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。2电解池：把电能转化为化学能的装置，又称电解槽。3电解池的形成条件外接电源。两个电极(两个电极必须能导电，电极材料可以相同也可以不同，这一点与原电池有区别)。电解质溶液。形成一个闭合的回路。4电解池的电极名称及反应类型阳极：与电源正极相连，发生氧化反应。阴极：与电源负极相连，发生还原反应。5电子的流动方向外电路电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，再从电解池的阳极流出，并沿导线流回电源的正极；内电路阳离子向阴极运动，阴离子向阳极运动，从而形成闭合回路。设计意图培养学生分析问题和归纳的能力。思考在氯化铜溶液中还有哪些离子，在通电时如何移动？是否参与了电极反应？分析氯化铜在水里能电离成自由移动的Cu2和Cl，水能微弱电离出H和OH。通电前溶液中Cu2、Cl、H、OH在水里自由地移动着；通电后，这些自由移动着的离子，在电场的作用下，改作定向移动。带负电的氯离子和氢氧根离子向阳极移动，带正电的铜离子和氢离子向阴极移动。在阳极，氯离子失电子能力强于氢氧根离子，因而氯离子失去电子被氧化成氯原子，然后两两结合成氯分子，从阳极放出。在阴极，铜离子获得电子能力强于氢离子，因而铜离子获得电子被还原成铜原子，覆盖在阴极上。讨论离子的放电顺序：多种阳离子或多种阴离子分别移向阴极、阳极，氧化性强的阳离子优先在阴极放电(得电子)，还原性强的阴离子优先在阳极放电(失电子)归纳与总结电极反应规律总结：阳极反应(氧化反应)：与电极材料有关活泼电极：金属失去电子生成金属阳离子(常见电极：铁、铜、银电极)。惰性电极(石墨电极、铂电极)：这时电解质溶液中的阴离子放电，放电顺序依次为：S2IBrClOH含氧酸根离子。阴极反应(还原反应)：与电极材料无关，电解质溶液中的阴离子放电，常见放电顺序依次为：AgHg2Cu2H。试一试写出用石墨做电极电解硝酸银溶液的电极反应式阳极4OH4eO22H2O(氧化反应)阴极4Ag4e4Ag(还原反应)自主学习用石墨做电极材料，电解下列溶液物质电极反应式及电池反应式电解物质pH溶液复原NaOH阳极：4OH4eO22H2O阴极：4H4e2H2电池反应式2H2O2H2O2H2O变大H2OH2SO4阳极：4OH4eO22H2O阴极：4H4e2H2电池反应式2H2O2H2O2H2O变小H2ONa2SO4阳极：4OH4eO22H2O阴极：4H4e2H2电池反应式2H2O2H2O2H2O不变H2O总结规律电解过程中溶液pH的变化规律：(1)电解时，只生成H2而不生成O2，则溶液的pH增大。如电解NaCl、HCl。(2)电解时，只生成O2而不生成H2，则溶液的pH减小。如电解CuSO4、AgNO3。(3)电解时，既生成H2又生成O2，则实际为电解水。若原溶液为酸性溶液，则溶液的pH减小，若原溶液为碱性溶液，则溶液的pH增大，若原溶液为中性，则pH不变。(4)电解时，H2和O2都不放出，溶液的pH一般变化不大。练习请设计一套电解装置，使反应CuH2SO4CuSO4H2能够发生投影展示多名学生的设计装置，教师给予适当评价(见下图)课堂小结类型电解池原电池能量转化电能转化为化学能化学能转化为电能电极名称及反应类型阳极，发生氧化反应阴极，发生还原反应负极，发生氧化反应正极，发生还原反应离子移动阳离子移向阴极，阴离子移向阳极阳离子移向正极，阴离子移向负极形成条件电源两个电极(可以相同，也可以不同)电解质溶液两个活泼性不同的电极合适的电解质溶液组成闭合回路反应是否能自发进行非自发氧化还原反应自发的氧化还原反应一、电解用石墨做电极电解氯化铜溶液电极反应：阳极：2Cl2eCl2(氧化反应)阴极：Cu22eCu(还原反应)总反应为：CuCl2CuCl2阳极产物和阴极产物的物质的量之比为：11电极反应规律总结：阳极反应(氧化反应)：与电极材料有关活泼电极：金属失去电子生成金属阳离子(常见电极：铁、铜、银电极)惰性电极(石墨电极、铂电极)：这时电解质溶液中的阴离子放电，放电顺序依次为：S2IBrClOH含氧酸根离子。阴极反应(还原反应)：与电极材料无关，电解质溶液中的阳离子放电，常见放电顺序依次为：AgCu2H活泼金属离子。教学设计(三)张丽，黑龙江省哈尔滨市第九中学，本文获2009第四届全国实验区新课程实施成果一等奖三维目标知识与能力掌握电解的概念；电解池的组成及与原电池的本质区别；理解电解的基本反应原理；学会分析电极反应，并能熟练书写电极反应式和总反应方程式；了解电解原理的应用。过程与方法运用观察和启发讨论的方法，使之正确进行实验探究，从而加深对概念的理解，并抽象形成规律性认识，再辅以习题训练培养学生的创新思维能力。通过对原电池和电解池的判断培养学生归纳、类比、辨析的学习方法。情感态度与价值观培养学生的辩证唯物主义的观点。通过实验观察、分析，激发学生的求知欲，培养积极思考、勇于探索的意志品质；进行理论联系实际的唯物主义观点教育，使学生的科学态度、思想情趣得到陶冶。教学重难点教学重点电解原理及其应用。教学难点电解原理及其应用；离子放电顺序，电解池电极反应式的书写，电解池与原电池的区别。教学准备1实验仪器：直流电源、两个石墨碳棒、小灯泡、大U型管、胶头滴管。2实验用品：CuCl2溶液、KI淀粉试纸、棉花、NaOH溶液。导入新课引课设计情境：在科技发展日新月异的今天，电脑和手机缩短了人与人之间的距离，为我们的生活创造了便利的条件，特别是，当处理很多看似棘手的问题时，往往只需要几分钟。但是会遭遇到这样的情景：正在用手机联系非常紧急的事情时，突然手机自动关机没电了，我们怎么办？这节课，我们就来共同研究充电的原理。设计意图联系实际，贴近学生生活引出问题。科技改变生活，使学生进入情境，调动学习的积极性。教师活动下面介绍科学探究的三个核心要素：问题解释结论，提出问题，设计实验进行检验；解释现象，通过分析得出结论。学生活动了解科学探究的基本过程，把握研究性学习的主要流程。推进新课提出问题首先我们来共同研究“充电”的原理实验设计实验展板介绍实验展板：直流电源、小灯泡、两个石墨碳棒、注有CuCl2溶液的U型管，用导线将它们连接成闭合回路。将湿润的KI淀粉试纸分别放在两个U型管口。设计意图直观看到实验仪器和用品，激发学生积极思考产生现象的原因。教师活动闭合开关，看到了什么？为什么会产生这样的现象？学生活动小灯泡亮了。CuCl2是强电解质，其水溶液导电了。分析在这样的装置中，我们规定：与直流电源正极相连的碳棒为阳极，与直流电源负极相连的碳棒为阴极。注意试纸所在的电极：左手阴极上方的试纸，右手阳极上方的试纸。(取下试纸)学生推理观察试纸颜色变化：阳极上方的试纸变蓝。说明淀粉遇到I2。从元素守恒角度分析：说明有氧化性物质Cl2生成。讨论最好用滴有NaOH溶液的棉花堵住U型管口。引导再看看阴极有什么变化？学生活动请同学到前面来观察：阴极表面生成一层红色物质，分析是Cu。结论在直流电源的作用下，CuCl2溶液导电的同时，发生了化学变化，生成了Cu和Cl2。设计意图从微观角度分析CuCl2溶液发生的变化。分析探究现象产生的原因，使学生学会从现象看到本质。提升认知水平。学生活动第一排左侧4个人向后为第一小组，中间4个人向后为第二小组，第一排右侧4个人向后为第三小组。以小组为单位从以下三个角度进行讨论，然后派代表回答，看看哪个小组回答的好。分析探究1CuCl2溶液中存在哪些离子？2通电时离子如何移动？3从得失电子角度分析阴、阳极分别发生了什么反应？教学意图对产生现象的原因进行分析探究，形成理性认识。分析