鲁科版选修4电解教案.doc

第2节 电能转化为化学能-电解教材分析电解原理和其他电化学知识一样是中学化学重要理论之一,它是无机化学中很重要的知识,既涉及理论知识,又与元素化合物知识密切相关,是高考的重点考查点,在工农业生产日常生活、科技领域中用途广泛，故占有重要的地位。学习电解原理等电化学理论，将为学生升学、就业、解决生产与生活中的实际问题打下良好的基础。“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，缓解学习困难，体现知识梯度的合理性。教学目标知识与技能1通过对熔融氯化钠电解体系的分析，使学生掌握电解、电解池概念，清晰地建立起电极反应的概念并能够正确地判断阴极和阳极；2通过运用电解的原理分析食盐水的电解、铜的电解精练，了解这些较复杂体系中所发生的反应以及电解的实用价值；3通过学习电镀的内容，使学生了解具有一定特殊性的、另一种电解原理的应用方法，并进一步体会电解对人类社会的重要贡献；4通过活动探究，提高学生的实验能力和分析能力；5从能量的角度理解化学科学的重要性。过程与方法1.采用问题驱动的方法，经联想质疑中熟知的反应切入提出问题，将学生引入本节学习；2.以已知离子在电场中的定向移动为起点，从而分析具体反应中阴阳离子的移向，在渐进的学习中明白电解、电解池，并学会书写电极反应式；3.在电解原理的应用中，要让学生明白规律是有条件限制的。情感、态度与价值观进一步体会化学的魅力，激发对学习的兴趣；了解方法的重要意义，明白将来实现的重要价值。设计思路及教学方法从实验入手帮助学生学习电解原理，通过电解熔融NaCl视频演示结合计算机微观模拟NaCl电解过程，引导学生分析实验结果，认识电源正、负极和电解池阴、阳极之间的关系及电极反应的书写方法，进一步理解电解原理、电能向化学能的转化过程。开设研究性学习课题“电解食盐水”、“设计实验（原电池和电解池）判断电池的正、负极并写出电极反应”，拓宽视眼，培养实验探究能力。教学重点：电解原理、电极反应教学难点：阴极和阳极以及电极反应的概念、正确书写电极反应式教学过程 第1课时教师活动学生活动设计意图及反思【引言】已知金属钠与氯气反应的热化学方程式：2Na(s)+Cl2=2NaCl(s) H= 822.3kJmol1 如果要真个反应反方向进行，则需要外界提供能量，那么大家想一想我们可以采用什么样的外界能量？【提问】那么这样的反应是什么能转化为什么能？【教师】对，电能转化为化学能的一中重要方法就是电解，下面我们就来学习电解。首先我们来以电解熔融NaCl了解一下电解的原理【板书】第2节 电解原理【交流研讨】 工业上可以用电解熔融氯化钠的方法生产金属钠，图1-2-2为该法的装置示意图。容器中盛有熔融的氯化钠，两侧分别插入石墨片和铁片作为电极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连。思考：通电前，熔融氯化钠中存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？通电后，外电路上的电子方向怎样？接通电源后，熔融氯化钠中Na+、Cl-各向那个方向运动？移到两极表面的Na+、Cl-将发生什么变化？e-e-Cl-Na+石墨电极铁电极 熔融NaCl【讲解】在熔融NaCl中，存在自由移动的Na+和Cl-，做杂乱无章的运动。通电后，电子由电源的负极流出，聚集到铁电极上。由于正负电荷相互吸引，Na+要移向铁电极，做定向移动。Na+在铁电极上得到电子，Na+ + e- = Na，发生还原反应。【设问】电子要流向正极，那么石墨电极上哪来的电子？【讲解】对，Cl-要移到石墨电极上，失去电子，2Cl- 2e- = Cl2，发生氧化反应。为了维持电流，Cl-要不断地失去电子，不断地定向移动到石墨电极上。这样在通电的情况下NaCl就分解成了Na和 Cl2，电能就转化为化学能储存在Na和 Cl2里面了。这个过程就称之为电解。【板书】1、电解：【讲解】能够发生电解的装置叫电解池【板书】2、电解池：这种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叫电解。把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。【提问】大家结合电解熔融NaCl的例子，说说构成电解池的条件有哪些？【板书】3、构成电解池的条件：（1）外加直流电源（2）两个固体电极（3）电解质溶液或熔融电解质（4）构成闭合的电路【讲解】这两个电极分别叫着阴、阳极，我们来看看阴阳极是怎么定义的？【讲解】结合电解熔融NaCl的例子讲解。【板书】阴极：发生还原反应的电极。 与电源“+”相连的电极， 得到电子的电极， 阳离子移到的电极。 阳极：发生氧化反应的电极。 与电源“”相连的电极， 失去电子的电极， 阴离子移到的电极。【练习】1.分析下图，属于电解池的有（ ）2.下列说法正确的是( )电解是把电能转变成化学能； 电解是化学能转变成电能；电解质溶液导电是化学变化；任何电解过程，必将导致氧化还原反应的发生； 【过渡】如果随便给你一个电解池，你怎么来判断电极的产物和每个电极上所发生的反应呢？下面我们就来讲讲这个问题。【板书】（4）电极产物的判断和电极方程式的书写【讲解】要讲这个问题，首先我们得明白什么是电极反应，大家阅读课本了解一下。【板书】1、电极反应：【举例】2、电解熔融NaCl【板书】NaCl电离：NaCl = Na+ Cl- 通电后阳极：Cl-失去电子生成Cl2（氧化反应） 2Cl- 2e-= Cl2阴极：Na+得到电子析出Na（还原反应） 2Na + + 2e- = 2Na电解总反应化学方程式：2NaCl= 2Na + Cl2【巩固练习】工业制镁是采用电解熔融的氯化镁的方法。试分析电解熔融的MgCl2的原理，写出有关的电极反应式及总反应式。【归纳小结】装置内容项目熔融氯化钠装置名称电极名称电极反应总反应式能量转变【小结】这节课我们主要学习了电解的基本原理，同学们不仅要知道了电解是利用电能转化为化学能而发生化学反应的过程，而且要掌握正确书写电解电极方程式。【课后作业】P18习题1回答：电能电能转化为化学能【交流研讨】NaCl电离生成Na+和Cl-，这些离子在溶液中自由移动。通电后，电子从电源的负极流出。溶液中的离子在电场的作用下由自由移动变为定向移动，Na+向阴极移动，Cl-向阳极移动。一段时间后与电源负极相连的铁片上生成了银白色物质钠，与电源正极相连的碳棒上生成使湿润的淀粉-碘化钾试纸变蓝的气体氯气。思考，回答电源、电极、电解质溶液、用导线连接成闭合电路。阅读回答聆听、记录分组练习聆听总结分组练习分组总结学会如何处理问题培养学生的观察能力、实验探究能力、思考分析能力。由实验现象得出结论，培养学生的归纳总结能力。深入分析，更加有利于同学们对离子放电顺序的理解。增强对电解原理的本质认识。当堂巩固加深理解和记忆知识拓展，能力提高。学会总结知识点，从而加深记忆【板书设计】 一、电解的原理（一）概念1、电解：2、电解池：3、构成电解池的条件： （1）外加直流电源（2）两个固体电极阴极：发生还原反应的电极。判断阴极的方法 与电源“+”相连的电极， 得到电子的电极， 阳离子移到的电极。 阳极：发生氧化反应的电极。判断阳极的方法 与电源“”相连的电极， 失去电子的电极， 阴离子移到的电极。（3）电解质溶液或熔融电解质（4）构成闭合的电路（二）电极产物的判断和电极方程式的书写阴极：2Na+ +2 e- = 2Na阳极：2Cl- 2e- = Cl2总方程式：2NaCl 2Na + Cl2（化学方程式）第2课时教师活动学生活动设计意图及反思【引言】上节课，我们一起通过电解熔融氯化钠探究了电解池的基本构成，掌握了电解的基本原理，这节课让我们继续学习电解原理的应用。【板书】一、电解原理的应用1电解食盐水制备烧碱、氢气和氯气【活动探究】按图1-2-4所示安装仪器，电极材料为石墨，电解质溶液为饱和食盐水。1. 请你分析饱和食盐水中可能存在哪些离子，在电场中它们的移动方向如何，可能发生的电极反应是什么。2. 接通电源，观察电极表面出现的现象，根据你已有的化学知识，设法检验两极附近溶液组成的变化并判断气体产物。3. 判断阴极和阳极，写出电极反应式和电解反应的化学方程式。【讲解】对于电极方程式的书写有个一般步骤：【板书】（1）明确电解液中存在的离子【提问】1.NaCl溶液中存在哪些物质？2.这些物质电离出哪些离子？【过渡】对于阳离子，到底是Na+先得到电子，还是H+先得到电子呢？这就涉及到离子的放电顺序的问题了，大家阅读课本，了解以下离子的放电顺序。【板书】（2）是哪些离子得失电子放电顺序：阴极：阳离子得电子顺序：Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+（酸）Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+ H+（水）Al3+Mg2+Na + Ca2+ K+阳极：阴离子失电子顺序：活性电极阴离子。即：CuHg AgS2IBrClOH（ NO3、SO42含氧酸根）F-【讲解】那么大家根据放电顺序写出该电解的阴阳两极的电极方程式。阴极：2H+ +2 e- = H2阳极：2Cl- 2e- = Cl22NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH【过渡】铜是重要的金属材料，它的主要用途之一是制作导线，这要求铜具有很高的纯度。工业上主要从黄铜矿提炼铜。冶炼铜矿石所获得的铜通常含有锌、铁、镍、银、金和铂等微量杂质，俗称粗铜。这些杂质的存在使粗铜的导电性不够理想，工业上常常通过电解法除去这些杂质制得精铜。【板书】2.铜的电解精练【讲解】粗铜是含有锌、银、金等杂质的铜板，将粗铜板作阳极，由于金属单质失电子的能力强于溶液中的氢氧根离子，所以，锌和铜失电子转化为阳离子进入溶液，金、银等杂质成为阳极泥而沉降。反应如下：阳极: Zn -2e= Zn 2+ Fe -2e= Fe2+Ni -2e= Ni2+ Cu -2e= Cu2+【讲解】此阳极为非惰性的金属,阳极材料本身参加氧化还原反应,以纯铜作阴极,电解质溶液为硫酸铜溶液,电解时,溶液中的Cu2+优先得到电子成为单质覆盖在阴极上,【板书】极阴: Cu2+2e=Cu【讲解】如此进行的电解反应,可得到纯度可达到99.95%-99.98%的精练铜，完全能满足作为导线的要求。在电解过程中形成的阳极泥中银、金、铂等的含量较高，从中可以提取这些贵金属。3.电镀【归纳小结】氯碱工业就是电解饱和食盐水，在饱和食盐水溶液中，含有、，阳离子、在阴极上的放电顺序是 ；阴离子、在阳极上放电顺序是。所以，电极反应式为：阳极 ；阴极 。将两个电极反应式相加，得到电解的总反应式为 。故，在阴极上得到的产物是和，阳极上得到的产物。NaCl和H2ONa+、Cl和H+、OH阅读课本【练习】书写用石墨做电极电解硫酸铜和硝酸银的电极方程式和总方程式。聆听【自主学习】电镀是应用电解原理在金属表面镀上一薄层的过程。电镀主要的目的是、或。电镀池的阳极是 ，阴极是 ，电镀液中一定含有的离子。让学生学会运用理论知识解决实际问题引导学生如何分析问题培养学生阅读课本的能力，学会交流、合作重点讲解，让学生灵活掌握通过实例分析，使学生掌握如何书写电解方程式巩固练习，学会方法深入生活，培养学生热爱生活的情感理论联系实际，学以致用培养自主学习的能力电解池电解精练池电镀池定义将电能转变成化学能的装置应用电解原理将不纯的金属提纯的装置应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属的装置形成条件两电解接直流电源电极插入电解质溶液或熔融电解质中形成闭合回路不纯金属接电源正极，纯的金属接电源负极 电解质溶液须待提纯金属的离子镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极 电镀液须含有镀层金属的离子电极名称阳极：电源正极相连阴极：电源负极相连阳极：不纯金属阴极：纯金属阳极：镀层金属阴极：镀件电极反应阳极：氧化反应阴极：还原反应【板书设计】二、电解原理的应用1电解氯化钠的水溶液阴极：2H+ +2 e- = H2阳极：2Cl- 2e- = Cl22NaCl+2H2O H2+Cl2+2NaOH2铜的电解精练阳极: Zn -2e= Zn 2+ Fe -2e= Fe2+Ni -2e= Ni2+ Cu -2e= Cu2+极阴: Cu2+2e=Cu3.电镀【教学反思】学生在初中已经学过了电解水，初步了解了水在通电的情况下可以电解出氢气和氧气。本节课将在学生已有经验的基础上继续深入探讨电解原理，通过电解熔融NaCl视频演示结合计算机微观模拟熔融NaCl电解过程，引导学生分析实验结果，认识电源正、负极和电解池阴、阳极之间的关系及电极反应的书写方法，进一步理解电解原理、电能向化学能的转化过程。本节课内容属于化学理论部分，但通过计算机微观模拟更直观、更形象，避免了学生对该部分教学的枯燥和乏味。同时在教学过程中，充分利用教材资源和网络资源，组织学生交流、讨论，增强学生互动性，尽量避免枯燥的讲授。利用教材提供的图片更能有利于学生的理解记忆同时通过“电解食盐水”、“设计实验（原电池和电解池）的演示，让学生知道电解原理及其与原电池的区别，同样也拓宽学生视眼，培养了学生实验探究能力，从而激发学生学习化学的兴趣。【教学点评】对于这节课，我个人认为与传统教学有很大区