辽宁省抚顺市高中化学 第四章 电化学基础 4.3 电解池教学设计 新人教版选修4

辽宁省抚顺市高中化学第四章电化学基础4.3电解池教学设计新人教版选修4主备人备课成员设计思路亲爱的小伙伴们，咱们今天来聊聊电解池这门学问。这可是电化学基础里的重头戏哦！我打算从生活中常见的例子入手，比如电池，让大家直观地感受电解池的工作原理。然后，我会通过层层递进的实验，引导大家深入理解电解池的组成和特性。课堂上，我会鼓励大家动手操作，亲自体验电解的奇妙过程。让我们一起，用化学的视角，探索电的世界吧！🌟🔋💡核心素养目标本节课旨在培养学生以下几个方面的核心素养：首先，提升学生的科学探究能力，通过实验操作，让他们学会观察、分析、推理和解决问题；其次，增强学生的科学思维，引导他们理解电化学原理，建立电化学模型；再者，培养学生的社会责任感，让他们认识到化学在能源、环保等领域的应用价值；最后，强化学生的科学态度与价值观，激发他们对化学学科的兴趣和热爱。教学难点与重点1.教学重点，①

①电解池的工作原理，包括电解质溶液中的离子迁移和电极反应；

②电解池中电流产生的原因，即电子的定向移动及其与离子迁移的关系；

③电解池的实际应用，如电镀、金属提炼等，以及电解池的效率评价。

2.教学难点，①

①理解电解池中阴极和阳极反应的电子转移过程，以及电极反应的书写；

②掌握电解池中电流强度与电极反应速率的关系，以及如何通过实验数据确定电流密度；

③分析电解池的实际应用中，如何优化操作条件以提高电解效率和产品质量。学具准备多媒体课型新授课教法学法讲授法课时第一课时师生互动设计二次备课教学资源准备1.教材：确保每位学生都能使用新人教版选修4《化学》教材，特别是第四章“电化学基础”部分。

2.辅助材料：准备相关的图片、图表、视频等多媒体资源，如电解池工作原理动画、电镀过程图解等，以增强直观教学效果。

3.实验器材：包括电解池装置、电极、电解质溶液、电流表、电压表等，确保实验器材的完整性和安全性。

4.教室布置：安排分组讨论区，设置实验操作台，便于学生分组实验和讨论交流。教学过程一、导入新课

（教师）

同学们，今天我们来学习第四章的电化学基础中的4.3节——电解池。大家还记得我们之前学过的化学能和电能的相互转化吗？今天我们就来探讨一下，电能是如何通过电解池这种装置来实现的。

（学生）

老师，电解池是什么？它有什么作用？

（教师）

很好，看来大家对电解池已经有了一定的好奇心。电解池是一种利用电能来驱动化学反应的装置，它广泛应用于电镀、金属提炼等领域。接下来，我们就一起来揭开电解池的神秘面纱。

二、新课讲授

1.电解池的工作原理

（教师）

首先，我们来探讨一下电解池的工作原理。电解池由两个电极（阴极和阳极）和一个电解质溶液组成。当电流通过电解池时，电极上的反应物会发生氧化还原反应，从而实现电能向化学能的转化。

（学生）

老师，什么是氧化还原反应？

（教师）

氧化还原反应是指反应过程中有电子的转移。在电解池中，阳极发生氧化反应，阴极发生还原反应。接下来，我会通过实验来展示这个过程。

2.电解池的组成

（教师）

电解池的组成包括电极、电解质溶液和电源。电极是电解池的核心部分，它们可以是金属、石墨等导电材料。电解质溶液是含有离子的溶液，它可以导电。电源为电解池提供电能。

（学生）

老师，电解质溶液中的离子是如何移动的？

（教师）

电解质溶液中的离子在电场作用下发生定向移动，阳离子向阴极移动，阴离子向阳极移动。这个过程称为离子迁移。

3.电解池的实际应用

（教师）

电解池在实际生活中有很多应用，比如电镀、金属提炼、水处理等。接下来，我会通过一个实例来展示电解池在实际应用中的作用。

4.电解池的效率

（教师）

电解池的效率是指电解过程中电能转化为化学能的效率。提高电解池的效率，可以降低生产成本，提高产品质量。接下来，我们将探讨如何提高电解池的效率。

三、实验演示

（教师）

同学们，为了让大家更直观地理解电解池的工作原理，我将进行一个简单的实验演示。首先，我会准备一个电解池装置，包括两个电极和一个电解质溶液。然后，我会接通电源，观察电极上的反应。

（学生）

老师，我们能不能也动手试试？

（教师）

当然可以。请大家按照实验步骤进行操作，注意安全。实验过程中，我会观察电极上的反应，并记录实验数据。

四、课堂讨论

（教师）

同学们，刚才我们进行了电解池的实验演示，大家有什么感受？

（学生）

老师，我觉得电解池的原理挺有意思的，但是实验过程中有些地方不太明白。

（教师）

五、课堂小结

（教师）

今天我们学习了电解池的相关知识，包括电解池的工作原理、组成、实际应用和效率。希望大家通过这节课的学习，能够对电解池有一个全面的认识。在今后的学习中，我们要继续探索化学的奥秘，把所学知识运用到实际生活中。

（学生）

老师，我们一定会努力的！谢谢老师今天的讲解。

（教师）

不客气，同学们。希望大家在课后能够认真复习，巩固所学知识。好了，今天的课就到这里，下课！拓展与延伸六、拓展与延伸

1.提供与本节课内容相关的拓展阅读材料

-《电化学在工业中的应用》

介绍电化学在金属加工、能源存储、环境保护等领域的应用实例，让学生了解电化学的实际意义。

-《电解池的历史与发展》

通过回顾电解池的发展历程，让学生了解科学家的创新精神和电化学技术的进步。

-《电解池的原理与设计》

讲解电解池的设计原理和关键参数，如电极材料、电解质选择、电流密度等，为学生的深入研究提供基础。

2.鼓励学生进行课后自主学习和探究

-探究不同电极材料对电解池性能的影响，如活性电极、惰性电极等。

-研究电解质溶液的浓度、温度等因素对电解池效率的影响。

-设计简单的电解池实验，如铜镀金实验，让学生亲自动手操作，加深对电解池原理的理解。

-分析电解池在实际应用中的优化策略，如提高电流密度、降低能耗等。

-结合当前环保理念，探讨电解池在废水处理、资源回收等方面的应用前景。

3.结合实际案例，引导学生思考

-以电动汽车电池为例，分析电池中电解池的工作原理和性能特点。

-讨论太阳能电池板中的电解质材料选择及其对电池性能的影响。

-分析电解池在海水淡化、金属提炼等领域的应用，探讨其经济效益和环境效益。

4.鼓励学生进行跨学科学习

-将电化学知识与物理学、材料科学等领域相结合，探讨新型电极材料的研究方向。

-研究电化学与生物学的交叉领域，如生物电化学传感器、生物电化学治疗等。

-探讨电化学在新能源领域的应用，如燃料电池、超级电容器等。典型例题讲解1.例题一：

已知某电解池中，阴极发生反应：Cu²⁺+2e⁻→Cu，阳极发生反应：2Cl⁻→Cl₂↑+2e⁻。若电解过程中电流为1A，电解时间为10分钟，求：

（1）阴极沉积的铜的质量；

（2）阳极产生的氯气的体积。

解答：

（1）根据法拉第电解定律，电解过程中通过1摩尔电子的物质的量为1摩尔。铜的摩尔质量为63.55g/mol，所以阴极沉积的铜的质量为：

m(Cu)=0.5mol×63.55g/mol=31.775g。

（2）氯气的摩尔体积在标准状况下为22.4L/mol，所以阳极产生的氯气的体积为：

V(Cl₂)=0.5mol×22.4L/mol=11.2L。

2.例题二：

在电解水实验中，若通过电解池的电流为2A，电解时间为30分钟，求：

（1）生成氢气和氧气的体积比；

（2）电解水的质量。

解答：

（1）电解水的反应为：2H₂O→2H₂↑+O₂↑。根据反应方程式，氢气和氧气的物质的量比为2:1，体积比也是2:1。

（2）电解过程中，1摩尔水（18g）分解生成2摩尔氢气和1摩尔氧气。通过电解池的电流为2A，电解时间为30分钟，即1800秒，所以通过的总电荷量为：

Q=It=2A×1800s=3600C。

根据法拉第电解定律，电解水的质量为：

m(H₂O)=Q/(2×96500C/mol)×18g/mol=0.3g。

3.例题三：

在电解氯化钠溶液的实验中，若通过电解池的电流为5A，电解时间为20分钟，求：

（1）阴极产生的氢气的体积；

（2）阳极产生的氯气的体积。

解答：

（1）阴极反应为：2H₂O+2e⁻→H₂↑+2OH⁻。根据反应方程式，1摩尔氢气对应2摩尔电子，所以氢气的体积为：

V(H₂)=0.5mol×22.4L/mol=11.2L。

（2）阳极反应为：2Cl⁻→Cl₂↑+2e⁻。根据反应方程式，1摩尔氯气对应2摩尔电子，所以氯气的体积为：

V(Cl₂)=0.5mol×22.4L/mol=11.2L。

4.例题四：

在电解硫酸铜溶液的实验中，若通过电解池的电流为3A，电解时间为15分钟，求：

（1）阴极沉积的铜的质量；

（2）阳极产生的氧气的体积。

解答：

（1）阴极反应为：Cu²⁺+2e⁻→Cu。根据反应方程式，1摩尔铜对应2摩尔电子，所以铜的质量为：

m(Cu)=0.5mol×63.55g/mol=31.775g。

（2）阳极反应为：2H₂O→O₂↑+4H⁺+4e⁻。根据反应方程式，1摩尔氧气对应4摩尔电子，所以氧气的体积为：

V(O₂)=0.25mol×22.4L/mol=5.6L。

5.例题五：

在电解硝酸银溶液的实验中，若通过电解池的电流为4A，电解时间为25分钟，求：

（1）阴极产生的银的质量；

（2）阳极产生的氧气的体积。

解答：

（1）阴极反应为：Ag⁺+e⁻→Ag。根据反应方程式，1摩尔银对应1摩尔电子，所以银的质量为：

m(Ag)=0.5mol×107.87g/mol=53.935g。

（2）阳极反应为：2H₂O→O₂↑+4H⁺+4e⁻。根据反应方程式，1摩尔氧气对应4摩尔电子，所以氧气的体积为：

V(O₂)=0.25mol×22.4L/mol=5.6L。作业布置与反馈作业布置：

1.复习本节课所学内容，完成以下练习题：

-阅读教材第四章“电化学基础”4.3节，总结电解池的工作原理和组成。

-计算以下电解池实验中的电解产物质量或体积：

a.电解铜离子溶液，电流为2A，时间为10分钟。

b.电解水，电流为3A，时间为15分钟。

c.电解氯化钠溶液，电流为4A，时间为20分钟。

2.分析以下电解池应用实例，并讨论其优缺点：

-电镀工艺中电解池的应用。

-燃料电池的工作原理及其在能源领域的应用。

3.设计一个简单的电解池实验，包括实验目的、原理、步骤和预期结果。

作业反馈：

1.对学生的作业进行及时批改，确保每个学生都能得到反馈。

2.重点关注学生在电解池原理、组成和实验设计方面的理解程度。

3.对于计算题，检查学生是否正确应用法拉第电解定律进行计算。

4.对于应用分析题，评估学生是否能