《第二单元化学能与电能的转化》教学设计(江苏省市级优课)x-化学教案

电解池的工作原理及应用【教学目标】1．理解电解池的形成条件及工作原理。2．能熟练书写电解池的电极反应式和总反应方程式。3．熟悉电解规律和电解产物的判断方法。【教学重点、难点】1．电解池的工作原理及电极反应方程式的书写。2．熟悉电解规律和电解产物的判断方法。【课前预习】1、原电池是将________转化为____________的装置。2、构成原电池的条件是①________________②________________③________________④________________3．电解的概念使电流通过________________而在阴、阳两极引起________________的过程。4．电解池(1)概念：将________转化为____________的装置。(2)电极名称：与电源正极相连的电极叫__________极，与电源负极相连的电极叫__________极。（3）构成条件①________________②________________③________________④________________【教学过程】【投影展示图片】戴维和电解池【检查预习】课前预习，让大家归纳必修1中有哪些金属单质是通过电解来生产的？【实验探究】分组实验:微型电解池1.在点滴板中加入饱和氯化铜溶液，用铅笔芯做电极，接通电源，电解一段时间后，观察两个电极的现象。2.将实验1中的两根铅笔芯交换位置，接通电源，电解一段时间后，观察现象.3．将实验1中的电源负极相连的材料换成铜丝，接通电源，电解一段时间后，观察现象.【讨论】这个实验可以观察到哪些现象？【启发】①通电前,溶液中存在哪些离子,怎样运动？②通电后,两极附近溶液中阴离子或阳离子如何变化？实验现象1与电源的负极相连的铅笔芯上_________________，说明________。与电源的正极相连的铅笔芯上_________，再用湿润的KI淀粉试纸检验________，说明产生的气体是_________。2与电源的负极相连的铅笔芯上有__________，说明有____生成。与电源的正极相连的铅笔芯上____________。3与电源的负极相连的铜丝上_________________，说明________。与电源的正极相连的铅笔芯上_________，再用湿润的KI淀粉试纸检验________，说明产生的气体是_________。【提问】我们来研究电解得到的结果，为什么当电流通过氯化铜溶液时有铜和氯气生成呢？【投影】切换Flash模拟电解氯化铜溶液过程辅助陈述，形象理解电解原理。过程分析：CuCl2溶液能导电是因为存在_______________，通电后这些自由移动的离子，在电场作用下作__________移动，带负电的氯离子向_______________极移动，在阳极，氯离子失去电子被_________为氯原子，并两两结合成氯分子，从阳极放出，带正电的铜离子向_________极移动，在阴极铜离子获得电子被_________成铜原子，覆盖在阴极上。一、电解原理1.电解池：把______转化为_______的装置。2.电极（1）名称：阳极—与电源______极相连；阴极—与电源___极相连（2）根据电极材料不同：________电极：如____________________________电极：如除_____________以外的金属等3.电极反应阴极：____________________阳极：____________________总反应：_________________________4.阴、阳离子放电顺序5.电解池的形成条件：_________________②___________________③____________________④_____________________________【练习1】判断下列哪些能构成电解池？二、电解原理的应用1、制备活泼金属单质；2、电镀【练习2】如何设计在铁片上镀锌？【学以致用】试一试：分析分别用惰性电极电解下列各组溶液时的电极反应式和总反应式Ⅰ:H2SO4NaOHNa2SO4Ⅱ:HClⅢ:CuSO4AgNO3Ⅳ:NaCl【课后反思】【课堂巩固练习】1．下列关于电解池工作原理的说法中，错误的是()A．电解池是一种将电能转变成化学能的装置B．电解池中发生的反应是非自发的氧化还原反应C．电解池工作时，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应D．与原电池不同，电解池放电时，电极本身不会参加电极反应2．用惰性电极电解AgNO3溶液，下列说法不正确的是()A．电解过程中阴极质量不断增加B．电解过程中溶液的pH不断降低C．此时向溶液中加入适量的Ag2O固体可使溶液恢复到电解前的状况D．电解后两极产生的气体体积比为2∶13．如图为直流电源电解稀Na2SO4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．a电极附近呈红色，b电极附近呈蓝色B．a电极附近呈蓝色，b电极附近呈红色C．逸出气体的体积，a极的小于b极的D．一电极逸出无味气体，另一电极逸出刺激性气味气体4．甲、乙两池电极材料都是铁棒与碳棒，请回答下列问题：(1)若两池中均为CuSO4溶液，反应一段时间后：①有红色物质析出的是甲池中的________棒，乙池中的________棒。②乙池中阳极的电极反应式是___________________________________。(2)若两池中均为饱和NaCl溶液：①写出乙池中总反应的离子方程式________________________________。②甲池中碳棒电极上电极反应式是_________________________________，乙池中碳棒电极上电极反应属于________(填“氧化反应”或“还原反应”)。【投影展示图片】戴维和电解池【教师】1807年，当化学家戴维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通电源时，奇迹出现了，在阴极上产生银白色金属，随即形成紫色火焰。（这是什么金属？）发现了钾元素。他随后用这种方法（电解法）又发现了多种元素，戴维成为发现化学元素最多的人。可见，电解法是种非常有用的方法。本节课，让我们一起探秘电解。【检查预习】课前预习，让大家归纳必修1中有哪些金属单质是通过电解来生产的？【回答】电解熔融氯化钠制取钠，电解氯化镁制取镁，电解氧化铝制取铝。【提问】在电解的过程中被电解的物质是怎样转化为生成物的？有没有什么规律呢？这是一瓶饱和氯化铜溶液，性质稳定，当我们给它通上电流，会出现怎样神奇的变化呢？【实验探究】分组实验:微型电解池1.在点滴板中加入饱和氯化铜溶液，用铅笔芯做电极，接通电源，电解一段时间后，观察两个电极的现象。2.将实验1中的两根铅笔芯交换位置，接入电源，接通电源，电解一段时间后，观察现象.3．将实验1中的负极材料换成铜，接入电源，接通电源，电解一段时间后，观察现象.【讨论】这个实验可以观察到哪些现象？说明了什么问题？【启发】①通电前,溶液中存在哪些离子,怎样运动？②通电后,两极附近溶液中阴离子或阳离子如何变化？【分组讨论后回答】：①、与电源的负极相连的铅笔芯上有一层红色的固体析出，说明有铜生成。②与电源的正极相连的铅笔芯上有气泡产生，，起先判断可能是H2、Cl2或O2，但因为有刺激性气味，再用湿润的KI淀粉试纸检验变蓝色，说明产生的气体是氯气。【提问】我们来研究电解得到的结果，为什么当电流通过氯化铜溶液时有铜和氯气生成呢？【投影】切换Flash模拟电解氯化铜溶液过程辅助陈述，形象理解电解原理。【师生一起陈述】通电前Cu2+、Cl－、H+、OH－作自由运动，通电后这些离子作定向运动，阳离子向阴极定向移动，阴离子向阳极定向移动。铜离子、氢离子到达阴极后，铜离子得电子生成铜，发生还原反应；氯离子、氢氧根离子到达阳极后，氯离子失电子生成氯气，发生氧化反应。【讲述】通电使电解质溶液分解的过程就叫做电解，即使电流通过电解质溶液，而在两极引起氧化还原反应的过程（非自发进行的氧化还原反应）。而借助于电流引起氧化还原反应，将电能转化为化学能的装置就叫做电解池。【板书】一、电解原理1.电解池：把电能转化为化学能的装置。3、电极（1）名称：阳极—与电源正极相连；阴极—与电源负极相连（2）根据电极材料不同：活性电极：如C、Pt、Au等惰性电极：如除Pt、Au以外的金属等2.电极反应阴极：Cu2++2e-=Cu（还原反应）阳极：2Cl－—2e-=Cl2↑（氧化反应）总反应：CuCl2Cu＋Cl2↑（注意电解条件）【提问】在氯化铜溶液中还有哪些离子？通电时有无反应？为什么？【回答】还有水电离出的H+、OH-，没有参加反应。【提问】H+与OH-没有参加反应说明什么问题？【总结】阳离子移向阴极得电子，阴离子移向阳极失电子，从以上例子说明不同的阴阳离子，得失电子的能力和不同的，在阳极，失电子能力强的阴离子先失电子，同理，在阴极，得电子能力强的阳离子先得电子。【板书】4.阴、阳离子放电顺序阳极：Cl->OH->含氧酸根阴极:Ag+>Cu2+>H+>……>Na+……【拓展】接下来我们再回头讨论一下实验2的情况，我们交换了两个电极的位置，请描述你看到的现象，并写出电极反应式。【回答】①与电源的负极相连的铅笔芯上有一层红色的固体析出，说明有铜生成。②与电源的正极相连的铅笔芯上的铜不断溶解。【学生板演】：阴极：Cu2++2e-=Cu阳极：Cu-2e-=Cu2+【提问】为什么在以铜棒作为阳极时，阳极本身会不断溶解，即铜棒失电子，而不是Cl-失电子呢？【回答】活性电极的失电子能力更强。【提问】阴极材料是活性电极呢？想一想与阳极的情况一样吗？【总结】在研究溶液电解时，大家一定要先确定阳极材料是否是活性电极，若是活性电极就电极本身失电子，而阴极和材料无关，然后仔细分析溶液中所存在的离子，再根据其得失电子能力的不同确定何种离子先放电。【提问】通过刚才的实验，思考电解池的形成条件有哪些？【学生活动】归纳、总结、回答【板书】5.电解池的形成条件：两根电极（活泼性同或不同）。②外加直流电源。③电解质溶液（或熔融电解质）。④形成闭合回路练习2：判断下列哪些能构成电解池？【讲述】