电解池（第一课时）.doc

选修4化学反应原理第四章电化学基础第三节 电解池（第一课时）教学设计广州市第一中学王金阳一、教材分析电解原理和其它电化学知识一样是中学化学重要基本理论之一，它是无机化学中很重要的知识，它既涉及到理论知识，又与元素化合物知识密切相关。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、电离等知识综合运用。在工农业生产、日常生活、科技领域中用途很广，故占有重要的地位。“电解原理”的学习，是在学生已经学习和掌握了金属活动性顺序、氧化还原反应以及阴（阳）离子还原性（氧化性）的相对强弱的比较，电解质的电离、离子反应、原电池原理以及化学反应中的物质变化和能量变化等知识的基础上安排的，是电化学知识的深化和发展，具有一定的科学性。它可使学生在接受新知识中有旧知识作基础，缓解了学习的困难，体现了知识梯度的合理性。本节教材可分为两个部分：电解原理、电解原理的应用（氯碱工业、电镀、电冶金）。二、教学设计思路为了激发学生的学习兴趣、调动学生的学习积极性，教师要在充分了解学生原有的认知水平的基础上，找出学生认知结构与新知识的差异，创设问题情境，引导学生进行实验探究，以培养学生的实验能力、观察能力。通过问题情境，同时，营造和谐的教学氛围，参与学生的讨论，并能在恰当的时候为学生架设探究的桥梁，组织学生进行思维活动，以培养学生的思维能力。为了使学生掌握的知识具有系统性和连贯性，引导学生进行自我学习管理的探究，再次提出问题，组织学生进行讨论，进行知能重组，达到知能创新应用，学会学习，以培养学生归纳推理、演绎推理的能力。教学中始终坚持教师的“引导”和学生的“探究”相结合，故此，本节课采用的教学方法是“引导探究”法。三、教学目标和教学重点难点【三维目标】1 知识与技能知道电解池的形成条件，正确叙述电解原理 能正确判断电解池的阴、阳极能正确书写电极反应式和电解反应方程式2 过程与方法通过对实验现象的观察、分析和推理，培养学生的实验能力、观察能力、思维能力。3 情感、态度与价值观渗透由现象看本质、由个别到一般、由一般到特殊的辩证唯物主义观点。【教学重点】 理解电解原理和以电解CuCl2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律。【教学难点】 理解电解原理以及非惰性电极作阳极对电解产物的判断。【实验准备】：一个稳压电源、一个电流计、一个U型管、两根碳棒、一条铜片、一条锌片、导线若干）和CuCl2溶液四、教学过程设计【复习】：观察下图，回答问题：(1)哪种装置可以形成原电池？(2)指出正、负极溶液上各发生什么变化？(3)电子的流动方向如何？(4). 写出电极反应方程式。【学生回答】：（略）【教师设问】：原电池把化学能转化为电能就是通过发生氧化还原反应产生电流。例如，氢氧燃料电池就是把氢气和氧气燃烧生成水产生的化学能转变为电能。如果要把水转化为H2和O2，需要什么条件？【学生回答】：通电电解。电解【教师提问】：请写出电解水的化学方程式。【学生练习】：2H2O = 2H2+ O2【教师小结】：电解水就是在通电的条件下，使难以分解的水转化成H2 和O2，也就是把电能转化为化学能，那么，而电能又是如何转化为化学能呢？这就是我们这一节课要解决的问题。【板书】：第一节 电解原理【提问】：电解水的实验装置有什么特点？【学生回答】：（略）【设计实验】请大家完成下列一组实验，认真观察并记录实验现象。 【学生实验探究】：将两根碳棒分别插进装有CuCl2溶液的U型管两端，浸入一会儿取出，观察碳棒表面上有没有新物质生成；用导线连接两根碳棒后再分别插进装有CuCl2溶液的U型管两端，浸入一段时间后取出，观察碳棒表面上有没有新物质生成；在中浸入CuCl2溶液的两根碳棒分别与直流电源的正极与负极相连接，把淀粉碘化钾湿润的棉花团放在与直流电源正极相连的电极附近，过一段时间后（2分钟），观察碳棒表面上有没有新物质生成； 【思考】：大家刚才观察到了什么现象？对比这一组的实验现象，我们可以得出什么样的结论？ 【学生思考与交流】： 都无现象，中与电源的负极相连的碳棒上有一层红色的固体析出，说明有铜生成；与电源的正极相连的碳棒上有气泡产生，并有刺激性气味，使淀粉碘化钾湿润的棉花团变成了蓝色，说明有氯气生成；电流计指针发生偏转，说明电解质溶液导电；溶液的颜色逐渐变浅，说明Cu2+的浓度逐渐减小。【思考】：这个实验说明了什么问题?【学生回答】：实验中CuCl2溶液在电流的作用下发生了化学变化，生成了Cu和Cl。【教师小结】：通过以上三步实验，我们可以得出下面的结论是: CuCl2溶液通电时发生了化学变化，电流的作用是这种化学变化的直接原因和动力。我们把这一变化过程称为电解。为什么给CuCl溶液通电，CuCl会生成铜和氯气呢?请大家讨论下列问题:(1).通电前,氯化铜溶液里存在哪些离子?这些离子的运动情况是怎样的? (2).通电后,这些离子的运动情况有什么变化? (3).当离子定向运动到电极表面上时,发生了什么变化? (4).电解时,外电路上的电流方向怎样？ 【分组后总结】通电前：CuCl2=Cu2+2Cl - H2O H+ +OH -通电 通电后：与电源正极相连的碳棒 Cu2+2e- = Cu（发生还原反应） 与电源正极相连的碳棒 2Cl - +2e- = Cl2（发生氧化反应）逐步引导学生归纳：在外加直流电源的作用下，迫使电解质溶液中的离子在阴阳两极引起氧化还原反应的过程，我们称之为电解。【播放模拟动画】：请大家观看模拟动画:【讲述】在这一过程中，我们使用的是直流电源，这种借助于电流在两极发生氧化还原反应的装置，叫电解池或电解槽。通过刚才的实验，我们看到CuCl2溶液发生的化学反应是在通入电流以后发生的。电解池就是这样一种把电能转化为化学能的装置。【板书】一、电解原理1 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。 电解池：把电能转化为化学能的装置。【讨论并讲解】电解池两极的确定方法：为了与原电池的两个电极区别，电解池的两极由电极与电源正、负极的联接情况直接判断。与电源正极相连的电极为电解池的阳极；与电源负极相连的电极为电解池的阴极。【板书】2电极名称 阴极：与电源的负极相连的电极；阳极：与电源的正极相连的电极。教师：学习原电池时，我们用电极反应式表示负极和正极所发生的氧化反应、还原反应。现在，我们也能用电极反应式来表示阳极和阴极发生的氧化反应、还原反应。请大家写出上述变化过程的电极反应式。 【学生练习】： 阴极：Cu2eCu（还原反应）阳极：2Cl2eCl（氧化反应）【讨论】现在我们进一步讨论，电解的本质是什么?电解过程中电子是如何流动的？电极上发生了什么反应？【动画】电子流动的方向（学生观察后归纳）【讲解】电子从电源的负极流向电解池的阴极，溶液中的离子定向移动，阴极附近的Cu2+在阴极上得电子还原为铜；阳极附近的Cl-在阳极上失电子氧化为氯原子，氯原子结合成氯分子，失去的电子沿导线流回电源正极，从而构成闭合回路。这就是电解原理。【板书】3电解原理：通电时，阴离子移向阳极，在阳极上失去电子发生氧化反应。阳离子移向阴极，在阴极得到电子发生还原反应。 教师：电解池是把电能转化为化学能的装置，请大家想一想，要组成一个电解池，至少应该包括哪几个部分?学生：电源、电极、电解质溶液，用导线连接成闭合电路。 【板书】4电解池的组成：有两个电极插入电解质溶液（或熔融状态的电解质）中。两极连外接直流电源。教师：以前我们学习了原电池，现在请大家以锌铜原电池和用碳棒作电极电解CuCl溶液为例对电解池和原电池进行比较，并填写下列空白。 原电池电解池组成_电极名称_电极反应_电子流向_电流方向_能量转化_教师：电解池与电解质溶液的导电能力的实验装置相同，那么，电解质溶液的电解与电解质溶液的导电有什么关系呢? 【讨论】1有人说电解质溶液电解的过程就是电解质溶液导电的过程。你同意这一说法吗?为什么？学生：对，因为电解质溶液电解的过程就是阴、阳离子定向移动到阳、阴极分别发生氧化、还原反应的过程，而导电就是阴、阳离子在电流的作用下定向移动。教师：除了电解质溶液能够导电外，金属也能导电，它们的导电本质相同么? 为什么？【讨论】2试从做定向移动的微粒的不同和有没有发生化学变化的角度，讨论金属导电与电解质溶液导电的区别。 学生：金属导电是自由电子的定向移动；电解质溶液导电是阴、阳离子的定向移动。金属导电是物理变化；电解质溶液导电是非自发的化学变化。【小结并板书】5电解质导电的实质：电解质溶液电解的过程就是电解质溶液导电的过程，电解质溶液导电的同时必定发生非自发的氧化还原反应。【总结】：（略）课后任务：【设