高中化学-【视频】电能转化为化学能-电解教学设计学情分析教材分析课后反思

教学设计电能转化为化学能——电解（第一课时）课标解读:了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电解池总反应方程式。掌握电解池的判断，并能综合运用知识解决问题。教材分析：（一）

电解原理是化学反应原理中要求层级较高的内容它以氧化还原反应、离子反应、原电池等作为基础，同时是对化学反应中的能量变化，化学反应进行的方向知识的应用与提高。学生的原有认知在这里发挥巨大的基础作用。同时电解教学把理论研究和实验探究都放到了十分重要的位置。是利用理论知识对各种途径信息所带来的认知冲突进行分析、归纳的试炼场，是培养学生综合学科能力和科学思维品质的大好契机。（二）

从单元整体教学的角度来说电解的原理是学习电解的应用的基础，电解应用是对电解原理的内化和提升，也是与原电池相结合对电化学知识从装置、电极反应、能量变化、自发非自发进行对比梳理的前提。（三）

放电顺序的认识和应用是电解教学的难点和重点，教材的处理是讲解应用时从电解氯化钠的实验现象引入并在电镀和电冶金中应用，但限于学生对它的陌生能马上运用得流畅自如很不容易。为了和电解的应用形成适当的衔接，我设计了在电解原理的课时讲解。实现了教学素材的多角度挖掘和使用，并为单元整体教学中重点知识铺垫了比较平均的认识上升阶梯。学生情况分析：知识角度，高二学生在必修1、必修2已经学习过氧化还原反应、原电池的相关知识，同时物理学中电学知识也相当丰富，学习本节内容并不陌生，难度不大。

认知角度，高二学生形象思维能力已充分发展，抽象思维能力也在迅速发展中，同时具有强烈的好奇心和求知欲，对实验探究的热情高，但抽象思维能力和探究能力还不够成熟，需要老师适时的组织和引导。教学方式:教师和学生共同参与的演绎、实证法、反思法，通过实践完善理论的归纳法，总结和展望。运用动画模拟、以旧带新、合理演绎等方式突破难点。教学手段：师生指导，学生讨论，多媒体动画辅助思考。教学目标：知识与技能：（1）

明确电解的含义，电极的判断，电极反应与氧化还原反应之间的对应关系。（2）会判断电解过程中微粒的流动方向，并简单根据放电顺序写出电极反应，描述实验现象。（3）明确电解过程中的能量转化，电解是完成非自发反应的一种手段。过程与方法：

通过理论推测、实验，提高分析、探讨、对比、总结和语言表达能力；情感态度与价值观：培养从熟悉的过程中发现问题的钻研精神，培养合作学习的能力。，教学过程：【导入】用新闻视频“水质电解器靠谱吗？”导入，以激发学生的学习兴趣。【学生】【提问】两套装置有何不同？NaClNaCl溶液石墨铁NaCl溶液石墨铁【学生】多了直流电源【教师】什么是原电池？【学生】将化学能转化为电能的装置叫原电池。【教师】那你能总结什么是电解池？【学生】回答【板书】一、电解原理【板书】1、电解池：【教师】根据原电池构成条件你能总结电解池的构成条件吗？【教师】原电池的构成条件？【学生】【板书】2、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【展示】电解氯化铜溶液的动画【讲解】原电池中的两个电解分别叫正极和负极，电解池中规定与电源正极相连的极叫阳极，与电源负极相连的极叫阴极。【教师】提问：你能从电子转移的角度，以及溶液中离子的移动方向来总结阴阳极吗？【板书】3、电极的规定阴极：发生还原反应的电极。与电源正极相连的电极，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。与电源负极相连的电极，失去电子的电极，阴离子移到的电极。【教师提问】通过电解池的构成条件以及电极的规定的学习你能总结出什么是电解原理吗【学生】回答【板书】4、电解：让直流电通过电解质溶液或熔融的电解质，在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫做电解。【教师提问】你能找出电子的流向吗？【学生】回答【板书】5、电子的流向【过度】溶液中的阳离子有Cu2+、H+为什么在阴极上是Cu2+先放电？溶液中的阴离子有Cl-、OH-为什么在阳极上是Cl-先放电？【板书】6、阴阳离子的放电顺序【提问】如何判断阳离子的氧化性？阴离子的还原性？【板书】阴离子放电顺序：S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>高价态含氧酸根>F－阳离子的放电顺序：Ag＋＞Hg2＋＞Fe3＋＞Cu2＋＞H＋＞Pb2＋＞Sn2＋＞Ni2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Mn2＋＞较活泼金属阳离子【教师】若阳极是活性金属电极(金属活动性顺序表中排在Ag之前)，电极金属失电子，生成对应的金属阳离子，阴离子不放电。阴极与电极材料无关，直接根据阳离子放电顺序进行判断，溶液中的阳离子得电子生成对应的单质或低价化合物。【过度】知道了溶液中的阴阳离子的放电顺序，我们就可以书写电极反应式了。【板书】二、电极反应式与电解反应式的书写1、确定阴、阳极2、分别写出两极上出现的离子3、判断阴、阳极放电顺序4、写电极反应式【思考】用石墨电极电解稀Na2SO4溶液，写出电极反应式、总反应式。若将石墨电极改为铁电极电解稀Na2SO4溶液，电极反应式、总反应式与上题一样吗？【教师】那么现在我们能解释视频中的问题了吗？【学生回答】【小试牛刀】1、分析下图，属于电解池的是若是电解池判断其电极和电子的流向(2013·大纲全国卷)用石墨作电极电解CuSO4溶液。通电一段时间后，欲使电解液恢复到起始状态，应向溶液中加入适量的 ()A．CuSO4 B．H2OC．CuOD．CuSO4·5H2O【板书设计】一、电解原理1、电解：2、构成电解池的条件：3、电极的规定4、电解池：5、电子流向6、阴阳离子的放电顺序二、电解时两电极产物的判断与电极反应式的书写作业：活页教学反思本节课与以往同内容的教学设计相比最大的特点是：让学生从理论的、微观的、逻辑的层面应用常识（包括物理常识）、前有概念来进行基本概念和原理的科学假设。这样一种思维过程更大程度上展现了一个深入钻研者的心路历程对学生思维习惯的培养是有益的，同时也在一定程度上训练了老师把握课堂的能力。本节课的教学很好的完成了教学内容达到了预期的教学效果。本节课留下的遗憾是师生互动不是很充分，学生的思维表达比较拘谨。另一方面由于课的理论难度不小有可能对于某些中等或是偏差的学生造成了人为地认知障碍，希望能通过完善教学模式和角度强化记忆和操作来扶助这样层次的学生。更希望能把这样一种基于对理论的思考假设验证的教学模式作为一种教学常态，这样学生就不会在突然面对这样的教学样式时感到不安了。学情分析学生已经学习了金属的性质、电解质溶液及氧化还原反应等有关知识;在能力上，学生已经初步具备了观察能力、实验能力、思维能力。学生在生活中对电池也有所了解。学生喜欢通过实验探究化学反应的实质，由实验现象推测反应原理，学生对本节课会有所期待。生活在现代社会，学生对“电”有着丰富而又强烈的感性认识。当学生了解了化学反应中能量转化的原因，并感受了探究化学能与热能的相互转化过程之后，会对化学能与电能之间的转化问题产生浓厚的兴趣。在此基础上，进一步研究电能转变为化学能是完全符合学生的认知规律的，电解原理是高中化学教材中的一个重要基本理论之一，也是学习过程中的一个难点。在进行本课学习时，可以借鉴以前的方法，进一步运用所学的关于氧化还原反应、化学反应中的能量变化等理论知识，指导本章知识的学习，同时巩固和加深对这些知识的理解。效果分析传统的课堂教学模式，是以教师（知识的传授者、灌输者）为中心，以言语和板书（教学媒体）为手段，向学生（外界刺激的被动接受者）灌输式地传授知识（教材规定的内容），学生只能统一地、单向地、被动地接受教师灌输的知识。以往我在组织本节课的教学时，不自觉地采用了这种传统的“广播式教学”模式。即一般是先验证某些盐溶液不显中性，然后给学生分析不显中性的原因，进一步概括出盐类水解的实质和规律，然后再利用这一理论去分析解释其它的盐溶液中的情况，但按照“新课标”的“以学生发展为本”、学生应成为学习真正的主人的教学理念来审视这种“广播式教学”模式会发现，它的传播路径是单向的（由教师至学生），它的传播内容是同一的（教学大纲规定的课程），它的传播顺序是线性的（教材预先确定的顺序）。这种学习过程无疑是老师在代替学生建构盐类水解理论。然而知识的建构是不能由别人来代替的，学习的过程也不是知识由教师向学生的传递过程。所以，尽管在课堂上我觉得自己讲解得很清晰、到位，学生也觉得听得很明白、很理解，然而盐类水解的核心理论，学生总不能应用自如。反思这种教学效果，我在这节课的教学设计中，决定改变原有的教学模式，转变学生的学习方式，以实验探究为台阶，促使学生在教师指导下，借助已有的化学知识和原理，通过自己的新旧知识相互作用（即同化和顺应）而主动地、富有个性地学习，让学生自己，通过比较、对照，归纳总结电解原理，逐步完成对电解原理的理解。例如，在分析电解原理时，其基本思路可以概括为：创造认知冲突→引导学生实验探究（主动收集相关资料）→引导学生对信息进行加工（比较、分类、归纳、概括）→得出结论→深入分析、进一步抽象概括。上述教学过程的探究、信息的收集，尤其是对所得信息进行加工的过程，是学生主动调整原有认知结构，顺应新知识的过程。在此基础上，我再引导学生把这个微观过程用抽象的符号的形式表示出来。这样，整节课就在教师的指导下，由学生自己完成了由“宏观现象→微观本质→抽象符号”的电解原理知识的建构过程，真正体现了“学生是教学活动的主体，教师应成为教学活动的组织者、指导者和参与者”的教学理念。教材分析（一）电解原理是化学反应原理中要求层级较高的内容它以氧化还原反应、离子反应、原电池等作为基础，同时是对化学反应中的能量变化，化学反应进行的方向知识的应用与提高。学生的原有认知在这里发挥巨大的基础作用。同时电解教学把理论研究和实验探究都放到了十分重要的位置。是利用理论知识对各种途径信息所带来的认知冲突进行分析、归纳的试炼场，是培养学生综合学科能力和科学思维品质的大好契机。（二）从单元整体教学的角度来说电解的原理是学习电解的应用的基础，电解应用是对电解原理的内化和提升，也是与原电池相结合对电化学知识从装置、电极反应、能量变化、自发非自发进行对比梳理的前提。（三）放电顺序的认识和应用是电解教学的难点和重点，教材的处理是讲解应用时从电解氯化钠的实验现象引入并在电镀和电冶金中应用，但限于学生对它的陌生能马上运用得流畅自如很不容易。为了和电解的应用形成适当的衔接，我设计了在电解原理的课时讲解。实现了教学素材的多角度挖掘和使用，并为单元整体教学中重点知识铺垫了比较平均的认识上升阶梯。评测练习一、选择题（每题只有一个选项正确，每题5分）1．用石墨作电极，分别电解下列各物质的溶液①CuCl2②CuSO4③NaBr④NaNO3⑤盐酸⑥H2SO4⑦KOH。其中只有水被电解的有()A．①②⑤B．③④⑥⑦C．④⑥⑦D．③⑤⑥⑦2．(2010·南京调研)能够使反应Cu＋2H2O=Cu(OH)2＋H2↑发生的是()A．用铜片作阴、阳电极，电解氯化铜溶液B．用铜片作阴、阳电极，电解硫酸钾溶液C．铜锌合金在潮湿空气中发生电化学腐蚀D．铜片作原电池的负极，碳棒作原电池的正极，氯化钠作电解质溶液3．用惰性电极电解一定浓度的硫酸铜溶液，通电一段时间后，向所得溶液中加入0.4mol氧化铜后恰好恢复至电解前的浓度。则电解过程中转移电子的物质的量是()A．1.6molB．1.2molC．0.8molD．0.4mol4.用惰性电极实现电解，下列说法正确的是A.电解稀硫酸溶液，实质上是电解水，故溶液pH不变B.电解稀氢氧化钠溶液，要消耗OH－，故溶液pH减小C.电解硫酸钠溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶2D.电解氯化铜溶液，在阴极上和阳极上析出产物的物质的量之比为1∶15．个别电解水设备推销商进行下列电解水实验：将纯净水与自来水进行对比，当电解器插入纯净水和自来水中通电数分钟后，纯净水颜色无变化或略显黄色，而自来水中却冒出气泡并生成红褐色或灰绿色的絮状物。推销商趁此解释说自来水中含有对人体有毒有害的物质，长期饮用对身体有害。有关专家解释说，推销商用科学知识诱骗消费者，推销商做实验时用铁棒和铝棒作电极。下列判断错误的是()A．推销商做实验时，用铁棒作阳极B．电解纯净水和自来水时的现象不同是因为纯净水和自来水所含电解质溶液浓度不同C．铝棒电极发生的电极反应为Al－3e－=Al3＋D．电解自来水时出现“红褐色或灰绿色的絮状物”是因为产生了铁的氢氧化物6．某学生欲完成反应2HCl＋2Ag=2AgCl↓＋H2↑而设计了下列四个实验，你认为可行的是()7．(2008·全国理综Ⅱ)右图为直流电源电解稀Na2SO4水溶液的装置，通电后在石墨电极a和b附近分别滴加一滴石蕊溶液，下列实验现象中正确的是()A．逸出气体的体积：a电极的小于b电极的B．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体C．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色D．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色8．(2010·南京期末)用惰性电极电解2L1.0mol/LCuSO4溶液，在电路中通过0.5mol电子后，调换正负极继续电解，电路中通过了1mol电子，此时溶液中c(H＋)为(假设体积不变)()A．1.5mol/LB．0.75mol/LC．0.5mol/LD．0.25mol/L9．按图甲装置进行实验，若图乙中横坐标x表示通过电极的电子的物质的量，下列叙述正确的是()A.F表示反应生成Cu的物质的量B．E表示反应实际消耗H2O的物质的量C.E表示反应生成O2的物质的量D．F表示反应生成H2SO4的物质的量10．如下图所示的电解装置，当阴极增重2.16g时，下列判断正确的是（）A．（假设电解过程中，溶液体积不变）溶液中原溶质的浓度为0.08mol·B．电解过程中有0.02molAg被氧化C．总电解方程式为：D．电解过程中溶液H+浓度变大二、填空、计算（共50分）11．（共12分）工业上为了处理含有Cr2O72－的酸性工业废水，采用下面的处理方法：往工业废水中加入适量的NaCl，以Fe为电极进行电解，经过一段时间，有Cr(OH)3和Fe(OH)3沉淀生成，工业废水中铬的含量已低于排放标准。请回答下列问题。(1)两极发生的电极反应式eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(阳极；,阴极。))(2)写出Cr2O72－变为Cr3＋的离子方程式______________________________________。(3)工业废水由酸性变为碱性的原因是_______________________________________。(4)________(填“能”或“不能”)改用石墨电极，原因是______________________。12．（共10分）X、Y、Z、W为按原子序数由小到大排列的四种短周期元素。已知：①X可分别与Y、W形成X2Y、X2Y2、XW等共价化合物；②Z可分别与Y、W形成Z2Y、Z2Y2、ZW等离子化合物。请回答：(1)Z2Y的化学式是________。(2)Z2Y2与X2Y反应的化学方程式______________________。(3)如图所示装置，两玻璃管中盛满滴有酚酞溶液的ZW饱和溶液，C(Ⅰ)、C(Ⅱ)为多孔石墨电极。接通S1后，C(Ⅰ)附近溶液变红，两玻璃管中有气体生成。一段时间后(两玻璃管中液面未脱离电极)，断开S1，接通S2，电流表的指针发生偏转。此时：C(Ⅰ)的电极名称是________(填“正极”或“负极”)，C(Ⅱ)的电极反应式是______________。(4)铜屑放入稀H2SO4中不发生反应，若在稀H2SO4中放入X2Y2，铜屑逐渐溶解，该反应的离子方程式是__________________________________________________。13．（共14分）常温下电解200mL一定浓度的NaCl与CuSO4混合溶液，理论上两极所得气体的体积随时间变化的关系如图中Ⅰ、Ⅱ所示(气体体积已换算成标准状况下的体积)，根据图中信息进行下列计算：(1)原混合溶液中NaCl和CuSO4的物质的量浓度。（4分）(2)t2时所得溶液的pH。（5分）(3)电解至t3时，消耗水的质量。（5分）参考答案1．解析：只有水被电解即是在阴极上H＋放电(溶液中阳离子是较活泼的金属离子)，同时在阳极上OH－放电(溶液中含有含氧酸根离子或F－。)答案：C2．解析：本题考查电化学知识，综合运用电化学原理和实验设计。由于该反应不能自发进行，因此只能将该反应设计成电解池，排除C、D两项，A项中用CuCl2溶液相当于电镀。答案：B3．解析：根据电解CuSO4的方程式2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO4可知若加入2molCuO可以复原，则对应说明电解过程中转移4mol电子，现加入0.4molCuO恰如复原，则说明转移了0.8mol电子。答案：C4.解析：电解稀H2SO4，实质上是电解水，硫酸的物质的量不变，但溶液体积减少，浓度增大，故溶液pH减小，A不正确。电解稀NaOH溶液，阳极消耗OH－，阴极消耗H+，实质也是电解水，NaOH溶液浓度增大，故溶液的pH增大，B不正确。电解Na2SO4溶液时，析出H2与O2的物质的量之比为2∶1，C不正确。电解CuCl2溶液时，Cu和Cl2的物质的量之比为1∶1，答案：D5．解析：自来水与纯净水的差异在于自来水导电性强，电解现象明显；铁棒连接电源的正极，Fe失去2个电子成为亚铁离子，发生氧化反应，而铝棒连接电源负极，铝不参加反应，该电极发生的反应为：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，产物为氢气和氢氧根离子，氢氧根离子与阳极产生的亚铁离子形成Fe(OH)2沉淀，该沉淀不稳定，易被氧气氧化为红褐色的Fe(OH)3沉淀。答案：C6．解析：题给反应是一个不能自发进行的氧化还原反应，必须借助电解手段才能使之发生。B、D两装置不是电解池，显然不能使之发生；A装置是电解池，但Ag棒作阴极而不参与反应，其电解池反应不是题给反应，A装置不能使题给反应发生；C装置是电解池，Ag棒作阳极而参与反应，其电解池反应是题给的反应，C装置能使题给的反应发生。答案：C7．解析：电解Na2SO4溶液其实质是电解水，a与电源负极相连为电解池的阴极，H2O电离产生的H＋在该极获得电子产生H2,同时生成OH－：2H2O＋2e－=H2↑＋2OH－，产生的OH－与石蕊作用呈蓝色。b与电源正极相连为电解池的阳极，H2O电离产生的OH－在该极失去电子产生O2，同时生成H＋：H2O－2e－=eq\f(1,2)O2↑＋2H＋，产生的H＋与石蕊作用呈红色。答案：D8．解析：调换正负极前后电极反应式如下：前eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(阳：4OH－－4e－=2H2O＋O2↑,阴：2Cu2＋＋4e－=2Cu))后eq\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(阳：\b\lc\{\rc\(\a\vs4\al\co1(2Cu－4e－=2Cu2＋(先),4OH－－4e－=2H2O＋O2↑(后))),阴：2Cu2＋＋4e－=2Cu))故电路中转移的1.5mol电子中，只有1mol由OH－放电产生，即消耗的n(OH－)＝1mol，即溶液中积累的n(H＋)＝1mol，则c(H＋)＝0.5mol/L。答案：C9．解析：电解实质为2CuSO4＋2H2Oeq\o(=,\s\up7(通电))2Cu＋O2↑＋2H2SO4，则每通过4mole－，生成Cu2mol，O21mol，耗H2O2mol，生成H2SO42mol。答案：B10、答案：B11．解析：本题除铬的思路：Cr2O72－eq\o(→,\s\up7(还原剂))Cr3＋eq\o(→,\s\up7(OH－))Cr(OH)3↓。电解时阳极被氧化而生成Fe2＋，Fe2＋显然是还原剂，将Cr2O72－还原为Cr3＋,本身被氧化为Fe3＋；反应式为：Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O。该反应消耗了溶液中的H＋,另外阴极H＋放电生成氢气，又会使溶液中的OH－浓度增大。完成了工业废水从弱酸性到碱性的转变,进而发生了如下的离子反应：Cr3＋＋3OH－=Cr(OH)3↓(铬被除去)，Fe3＋＋3OH－=Fe(OH)3↓。答案：(1)Fe－2e－=Fe2＋2H＋＋2e－=H2↑(2)Cr2O72－＋6Fe2＋＋14H＋=2Cr3＋＋6Fe3＋＋7H2O(3)H＋不断放电，Cr2O72－与Fe2＋反应时消耗H＋，打破了水的电离平衡，使溶液中c(OH－)>c(H＋)Cr3＋→Cr3＋→Cr(OH)3↓而除去铬12．解析：由X、Y、Z、W为原子序数由小到大的四种短周期元素和①②知，X为H，Y为O，Z为Na，W为Cl。则Z2Y为Na2O，Z2Y2与X2Y的反应方程式为2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑；接通S1后电解饱和NaCl溶液，C(Ⅰ)附近变红说明发生反应2H＋＋2e－=H2↑，c(OH－)增大。而C(Ⅱ)极应为2Cl－－2e－=Cl2↑。当断开S1接通S2后，构成了由H2和Cl2及溶液形成的原电池，H2失电子为负极，Cl2所在极C(Ⅱ)为正极，电极式为Cl2＋2e－=2Cl－；铜屑与稀H2SO4不反应，加入X2Y2，即H2O2后由于H2O2具有强氧化性，所以铜屑溶解。答案：(1)Na2O(2)2Na2O2＋2H2O=4NaOH＋O2↑(3)负极Cl2＋2e－=2Cl－(4)Cu＋H2O2＋2H＋=Cu2＋＋2H2O13．解析：(1)阳极首先逸出的是氯气：n(NaCl)＝2n(Cl2)＝0.02mol，则c(NaCl)＝0.1mol/L。阳极得到336mL气体中，含0.01molCl2和0.005molO2，转移电子的物质的量为：0.01mol×2＋0.005mol×4＝0.04mol。此过程中阴极刚好析出全部铜：n(CuSO4)＝n(Cu)＝eq\f(0.04mol,2)＝0.