安徽省怀远县包集中学高中化学选修四教学案：第四章第三节 电解池教案

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、电离等知识的综合运用。本节教材可分为三个部分：电解原理、电解原理的应用、电镀。把握教材意图后，我把本节内容安排为两课时完成。二、教学目标1．知识目标：(1)知道电解的基本原理，会判断一般电解反应产物；(2)能说出电解、电解池及形成条件；(3)知道铜的电解精炼和电镀铜的原理，知道氯碱工业反应原理，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2．能力目标：(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．情感、态度和价值观目标：(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。三、教学重点难点重点：电解原理、氯碱工业反应原理难点：离子放电实质四、学情分析学生的认知发展水平和知识基础都是我们要考虑的学情。我们的学生素质不太高，没有强烈的求知欲，思维能力渐趋成熟。但也有思维方面的劣势，他们习惯演绎式的教学方法，探究学习的经验少。在知识方面，学生在初中没有电化学知识；在高一化学中学习过有关电化学的原电池；在生活中也很少有涉及到电解应用经历。五、教学方法1．实验探究与启发讨论法。2．学案导学：见后面的学案。3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习六、课前准备1．学生的学习准备：预习实验“电解池原理”，初步把握实验的原理和方法步骤。2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。3．教学环境的设计和布置：四人一组，实验室内教学。课前打开实验室门窗通风，课前准备好如下仪器装置和药品：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。七、课时安排：2课时第一课时电解原理第二课时电解的应用八、教学过程第一课时电解原理【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。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；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】第三节电解池电解原理【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为右图所示装置【讨论】（1）通电前溶液中有哪些离子？来源是什么？（2）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】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【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：【结论】（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】电解池：电解原理：【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】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。【板书】离子的放电顺序（惰性电极）阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Sn4+>Fe2+>Zn2+>……阴离子放电顺序：S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—【注意】用惰性电极（如：石墨、Pt）电解时，溶液中的阴、阳离子按顺序放电，若阳极为活性电极（如Ag、Cu等金属），则电极本身放电，溶液中的阴离子不放电。【过度】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：2H++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。【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冶炼哪些金属？【学生讨论后回答】【板书】本质：Mn++ne—=M【提问】以电解熔融NaCl得到金属Na为例，写出电极反应方程式和总反应方程式。阳极：阴极：总反应：【小结】本节课我们学习了电解原理在实际生产生活中的应用，在巩固电解原理的同时，了解了化学原理在实际生产上的应用。实际生产上的过程很复杂，这里我们只停留在理论上进行讨论。九、板书设计第一课时电解原理第三节电解池电解原理1、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2、电解原理：阴极：Cu2＋＋2e－=Cu（还原反应）阳极：2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反应）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叫做电解。把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。CuCl2Cu＋Cl2↑电解池的构成条件：离子的放电顺序（惰性电极）阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+>Sn4+>Fe2+>Zn2+>……阴离子放电顺序：S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—3、电解池、原电池的区别4、、电解池和原电池关系示意图第二课时电解的应用二、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2NaCl+2H2OH2↑+Cl2↑+2NaOH2、电镀阴极：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阳极：粗铜精炼阴极：电解质溶液：电极反应式：阴极(精铜)：Cu2+＋2e－＝Cu阳极(粗铜)：Cu－2e－＝Cu2+3、电冶金本质：Mn++ne—=M十、教学反思电化学内容是无机化学中很重要的知识，他既涉及到理论知识，又与元素化合物知识密切相关。通过化学能与电能之间的相互转化，可以使学生对氧化还原反应中能量变化的认识更加深刻，从而进一步树立能量观点和辩证唯物主义观点。授课中要充分注意教与