《第三节-电解池》教学设计(两课时)

第三节第三节 电解池电解池 教学设计教学设计 黄石市第五中学黄石市第五中学 杨彩云杨彩云 教材分析教材分析 电解属于电化学的知识范畴 是中学化学理论体系不可缺少的一部分 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 电离等知识综合运动 电解教学安排在氧化 还原反应 离子方程式 电离平平和原电池知识后教学符合化学科知识的逻辑体系和学生认识规律 本 节教材可分为二个部分 电解原理 电解原理的应用 设计思路设计思路 本内容是人教版高中化学 必须 选修 选修 4 第四章 电化学基础 第三节 电解池 中的内容 该内容是中学化学中电化学的重要组成部分 是高中化学教学的一个重点和难点 学生已经学习了原电 池的相关知识 在此基础上进一步学习电解知识平台 本人采用实验教学模式 教学过程中教师为学生 创设学习情境 搭建一系列的问题支架 引导学生去发现问题 解决问题 让学生在观察中学习 在学 习中思考 在思考中升华 然后将知识运用到具体的应用中 力求做到 以转变学生的学习方式 提高 学生的科学素养 培养学生的科学探究能力为主 的新课程教学理念 教学目标教学目标 知识与技能 知识与技能 1 理解电解的基本原理 初步掌握一般电解反应产物的判断方法 2 掌握电解 电解池及形成条件 3 了解铜的电解精炼和电镀铜的原理 了解氯碱工业反应原理 能正确书写电极反应式和电解的总化 学方程式 4 通过对比 分析明确原电池与电解池的区别和联系 过程与方法 过程与方法 1 培养学生观察 分析 整理 归纳总结 探究等能力 2 通过实验培养学生的观察能力 分析能力和解决实际问题的能力 3 通过网上查询资料重组及资源共享 培养学生的自学能力 归纳能力和创新意识 情感态度与价值观 情感态度与价值观 1 指导学生积极参与教学过程 激发其主动探究的意识 2 对学生进行辩证唯物主义教育和环境保护教育 培养学生正确的处世态度 3 通过氯碱工业的学习 培养学生确立理论联系实际的学习方法 进一步树立探究精神及合作意识 同时增强环境保护意识 教学重点教学重点 电解原理氯碱工业反应原理 教学难点教学难点 离子放电实质 实验准备实验准备 实验仪器 小烧杯 玻璃棒 碳棒 导线 电流表 直流电源 改进的塑料制电解槽 实验药品 CuCl2溶液 淀粉碘化钾试纸 NaOH 溶液 CuSO4溶液 铜片 铁片 课时安排课时安排 2 课时 第一课时 电解原理 第二课时 电解的应用 教学方法教学方法 实验探究与启发讨论法 教学过程教学过程 第一课时第一课时 电解原理电解原理 复习引入复习引入 化学反应过程中 除有新物质生成之外还常常伴有能量的转化 如化学能转化为电能的原 电池反应 1 请每位同学自己设计一组原电池装置图 注明电极名称 所用材料 电子流动方向 写出电极 反应式 2 构成原电池的条件是什么 能量如何变化 电能会不会转化为化学能呢 若能 又需要通过什么装置 怎样才能实现电能到化学能的转化 将是我 们这一节要学习的内容 板书板书 第三节第三节 电解池电解池 一 一 电解原理电解原理 课件 例如 Zn Cu 原电池 模拟该电池的装置及工作过程 引导 若将该原电池装置加以改动 讨论 1 通电前溶液中有哪些离子 来源是什么 2 外电路中电子的流动方向 3 开通电源前后 溶液中阴阳离子分别怎样运动 分别有什么现象 如何用简单的方法初步 检验其产物 介绍并板书介绍并板书 1 1 电极名称 电极名称 阴极 与外接电源的负极相连的电极 阳极 与外接电源的正极相连的电极 讲解 电流从电源正极流向电解池阳极 电子运动的方向跟电流方向相反 即从电解池阳极流出 流 向电源正极 再从电源负极流向电解池阴极 板书板书 2 2 电子流向 电子流向 由电源负极流向电解池阴极 再由电解池阳极流回电源正极 讲解 因为阳极失去电子 阴极得到电子 因此阳极表面带正电荷 吸引溶液中的阴离子 阴极表面 带负电荷 吸引溶液中的阳离子 板书板书 3 3 溶液中离子移动的方向 溶液中离子移动的方向 阴离子向阳极迁移 阳离子向阴极迁移 实验探究 让学生分组用改进的电解槽电解 CuCl2溶液 观察现象 以验证上面讨论的结果 学生代表发言 叙述观察到的现象 讨论 离子在两极上发生了什么反应 学生回答并板书 电极反应 阴极 反应 阳极 反应 总反应式 小结 1 由以上实验分析可知 CuCl2溶液通入直流电时 在阴 阳两极发生了 反应 有新物 质生成 能转化为 能 2 电解原理 电解质在 或 状态下电离出自由移动的离子 通电时 自由离子定向移 动 离子移向阴极 在阴极 电子 发生 反应 离子移向阳极 在阳极 电子 发生 反应 板书板书 电解池 将电能转化为化学能的装置电解池 将电能转化为化学能的装置 讲解 为了帮助记忆 编写以下口诀 正痒痒正痒痒 这个口诀灵感来自于 三九牌 皮炎平广告 它是用 来解决电解池阳极选择的口诀 正 指代外加电源的正极 痒 通 阳 连接电解池的阳极 痒 通 氧 发生氧化反应 思考 根据原电池的构成结合以上实验总结出构成电解池的条件 板书板书 4 4 电解池的构成条件 电解池的构成条件 思考 CuCl2溶液中共有几种离子 结合实验 试说明其中离子得失电子的难易顺序 学生回答 CuCl2溶液中有 Cu2 Cl H OH 四种离子 由实验结果可知 两极上的产物分别为 Cu 和 Cl2 则可说明阳离子得电子能力 Cu2 H 阴离子失电子能力 Cl OH 设疑 为什么在同一溶液中各种离子的放电顺序有先后之分 应有怎样的顺序 讲述 由于各种离子的得失电子能力不同 因此 在电解时离子放电顺序难易也不同 结合氧化还原 反应的知识 可知氧化性强的离子先得电子 还原性强的离子先失电子 为了帮助学生记忆 现编如下口诀 阳极 金牛雅典秀绿箭 高酸羊护金牛雅典秀绿箭 高酸羊护 这个口诀的灵感来自于 2008 年的北京奥运会 它用来解决电解池中阳极上阴离子的放电顺序 也就是阴离子的还原性由强到弱 的顺序 该口诀也用了谐音法 2004 年雅典奥运会的闭幕式上 2008 年的东道主派了一头金色的牛作 为代表表演了一个节目 那就是用绿箭口香糖吹泡泡 它吹出来的泡泡比自己还大 这样的 牛才 是 需要保镖和保姆的 那就是高产酸奶的羊 金 指代活性金属 如果阳极是活性电极 则其优先放电 牛 通 硫 指代硫离子 亚 指代亚硫酸根 典 通 碘 指代的是碘离子 秀 通 溴 指代溴离子 绿 通 氯 指代氯离子 箭 通 碱 指代的是氢氧根 高酸 指代高价含氧酸 根 羊 通 氧 指代氧离子 这个口诀幽默诙谐 能使枯燥的理论知识学习变得有趣和生动 灵活 的运用该口诀 不仅能快捷的解决电化学电极反应的书写 还能升华以前的氧化还原知识 阴极 金属金属 活动性顺序的逆顺序 活动性顺序的逆顺序 板书板书 5 5 离子的放电顺序 惰性电极 离子的放电顺序 惰性电极 阴极的放电顺序 金属活动性顺序的逆顺序 Ag Hg2 Fe3 Cu2 H Sn4 Fe2 Zn2 阳极的放电顺序 金牛雅典秀绿箭 高酸羊护 活泼金属 S2 I Br Cl OH 含氧酸根 F 过度 根据阴阳极的放电顺序 可以写出各极的电极反应式 和电极反应的总反应式 练习 请同学们写出以石墨做电极 分别电解 NaOH 溶液 稀 H2SO4 Na2SO4溶液 稀盐酸 氯化铜 溶液 氯化钠溶液 硫酸铜溶液 小结 以惰性电极电解电解质溶液的规律 类型电极反应特点实例 电解物 质 电解质溶 液浓度 pH 电解质溶 液复原 NaOH 水增大增大水 H2SO4 水增大减小水 电解水 型 阴极 4H 4e 2H2 阳极 4OH 4e 2H2O O2 Na2SO4 水增大不变水 HCl 电解质减小增大氯化氢电解电 解质型 电解质电离出的阴阳 离子分别在两极放电 CuCl2 电解质减小氯化铜 放 H2 生碱型 阴极 放出 H2生成碱 阳极 电解质阴离子放电 NaCl 电解质 和水 生成新电 解质 增大氯化氢 放 O2 生酸型 阴极 电解质阳离子放电 阳极 OH 放电生成酸 CuSO4 电解质 和水 生成新电 解质 减小氧化铜 小结 电解原理的口诀 分电极 判断阴 阳极 析溶液 分析电解质溶液中含有哪些离子 判流向 判断电子流动方向 离子移动方向 断微粒 确定在两极上反应的各是什么微粒 写电极 书写电极反应方程式 写方程 书写电解质电解的化学方程式 讲解 现在我们已经基本了解了电解池 下面将电解池和原电池加以比较 课件 本部分由教师和学生共同归纳完成 1 电解池 原电池的区别 装置名称 电极名称 点极反应式 总反应式 反应现象 能量转变 2 电解池和原电池关系示意图 小结 本节课我们在复习原电池基本概念的基础上 重点学习了电解池的概念及电解原理 并比较了 电解池和原电池的区别和联系 第二课时第二课时 电解的应用电解的应用 复习引入 上节课我们学习了有关电解的知识 知道了电解原理及电解时电能转变为化学能的事实 同时 通过分析知道了电解质溶液导电的实质及溶液中离子的放电顺序 电解原理在实际的工业生产中 具有广泛的应用 本节课我们将学习其中的一些典型实例 板书 二 电解原理的应用 1 电解饱和食盐水以制取烧碱 氯气和氢气 阅读 阅读教材相关内容回答下列问题 1 在饱和食盐水中存在哪些离子 通电时这些离子如何移动 哪些离子放电 分别写出两极上的电 极反应方程式 2 两极上各有什么现象产生 如何检验有 NaOH 何 Cl2生成 3 若食盐溶液中有 Ca2 Mg2 SO42 等杂质离子 应选择哪些试剂除去 加入试剂应有怎样的顺序 学生讨论后回答 1 NaCl 溶液中存在 Na Cl H OH 通电后 H Na 移向阴极 Cl OH 移向阳极 根据离子 放电顺序 阴极 2 H 2e H2 阳极 2Cl 2e Cl2 2 阴极区产生无色无味的气体 阳极区产生黄绿色有刺激性气味的气体 阳极区产生的有刺激性气 味的气体遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝 检验为 Cl2 阴极区加酚酞显红色 检验为 NaOH 3 Na2CO4 NaOH BaCl2 HCl 试剂 加入时 BaCl2溶液要在加 Na2CO4溶液前加入 提问 写出该电解反应的总的化学方程式 板书 2NaCl 2H2OH2 Cl2 2NaOH 设疑 生产过程中 为什么强调是电解饱和食盐水 讲述 上节课学习了理论上溶液中离子的放电顺序 在实际生产中 由于溶液中离子浓度的变化 常 会出现放电顺序变化的情况 因此在氯碱工业中 为保证 Cl 先于 OH 放电 生成 Cl2故使用饱和食盐 水 以保证 Cl 浓度足够大先放电 过渡 下面我们再来学习电解的其他用途 板书 2 电镀 阅读 阅读教材相关内容 回答 1 电镀的主要目的是什么 2 电镀时 通常把 作阴极 把 作阳极 用 作电镀液 学生讨论后回答 教师板书 阴极 待镀金属 阳极 镀层金属 电解质溶液 含有镀层金属离子的盐溶液 讲述 由于在电镀过程中 镀层金属转化为离子进入溶液 而溶液中又有与镀层金属相同的离子 故 电解前后电解质溶液的浓度不变 因此 电镀是一种特殊的电解 利用电解原理同样也可以进行铜的精 炼 小结 原电池 电解池 电镀池的比较 原电池电解池电镀池 定义 将化学能转变成电能的装 置 将电能转变成化学能的装 置 应用电解原理在某些 金属表面镀上一薄层 其他金属或合金的装 置 装置举例 形成条件 活泼性不同的两电极 电解质溶液 电极插入 其中 并与电极自发发生 氧化还原反应 形成闭 合电路 两电极接直流电源 两 电极插入电解质溶液 形 成闭合电路 镀层金属接电源正 极 待镀金属接电源 负极 电镀液必须含 有镀层金属的离子 电 镀过程浓度不变 电极名称 负极 氧化反应 金属或 H2失电子正极 还原反应 溶液中的阳离子得电子或 阳极 氧化反应 溶液中 的阴离子失电子 或电极 金属失电子阴极 还原反 阳极 金属电极失电 子阴极 电镀液中镀 层金属阳离子得电子 者氧气得电子应 溶液中的阳离子得电 子 在电镀控制的条件下 水电离产生的 H 及 OH 一般不放电 电子流向 负极正极 导线 电源负极阴极电源 导线 正极阳极 导线 同电解池 1 同一原电池的正 负极发生的电极反应得 失电子数相等 2 同一电解池的阴极 阳极发生的电极反应中得 失电子数相等 3 串联电路中的各个电极反应得 失电子数相等 上述三种情况下 在写电极反应式时 得 失电子数要相等 在计算电解产物的量时 应按得 失电子数相等计算 讨论 1 为什么要进行铜的电解精炼 2 电解精炼铜时 用 作阴极 用 作阳极 用 作电解液 讨论后学生回答 教师板书 阳极 粗铜精炼 阴极 电解质溶液 电极反应式 阳极 阴极 讲述 铜作为活性电极放电 形成 Cu2 进入溶液后 金属活泼性顺序位于 Cu 之后的 Ag 和 Au 等金属 杂质 由于失电子能力比 Cu 弱 难以在阳极失去电子变成阳离子溶解 于是以金属单质的形式沉积在 电解槽底部 形成阳极泥 Zn Fe Ni 等比 Cu 活泼的金属 先于 Cu 放电 形成离子进入溶液 但其离 子得电子的能力弱于 Cu2 因此留在溶液中 过度 电解原理的另一个应用是电冶金 板书 3 电冶金 思考 1 金属冶炼的本质是什么 2 冶炼金属的方法有哪些 3 电解冶炼主要适用于