人教版高中化學(xué)選擇性必修1同步教案：4.2 電解池 教學(xué)設(shè)計(jì)

1、第四章 化學(xué)反應(yīng)與電能 第二節(jié) 電解池 教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)1、了解電解、電解池的概念。理解電解池的工作原理。2、能夠正確書寫電解池的電極反應(yīng)式。3、掌握電解飽和食鹽水的原理。4、了解電解原理在電鍍、金屬精煉、電冶金等方面的應(yīng)用。5、掌握電解的有關(guān)計(jì)算。教學(xué)重難點(diǎn)1、重點(diǎn)：（1）理解電解原理和以電解CuCl2溶液為例得出惰性電極作陽極時(shí)的電解的一般規(guī)律。（2）電解池的工作原理。2、難點(diǎn)：（1）理解電解原理，非惰性電極作陽極對電解產(chǎn)物的判斷，電解原理的應(yīng)用。（2）電解池的工作原理。教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課復(fù)習(xí)導(dǎo)入在前面我們已經(jīng)學(xué)習(xí)了原電池的知識，誰能舉例說明原電池是怎樣的能量轉(zhuǎn)化裝置？學(xué)生活動學(xué)生討論后

2、回答：原電池是把化學(xué)能轉(zhuǎn)變成電能的裝置。引入1799年，當(dāng)意大利人發(fā)明了最原始的電池伏打電池之后，許多科學(xué)家對電產(chǎn)生了濃厚的興趣，好奇心驅(qū)使著人們?nèi)ミM(jìn)行各種嘗試。1807年，當(dāng)英國化學(xué)家戴維將鉑電極插入熔融的氫氧化鉀并接通直流電源時(shí)，奇跡終于產(chǎn)生了，在陰極附近產(chǎn)生一種銀白色的金屬，隨即形成紫色的火焰。這就是發(fā)現(xiàn)鉀元素的主要過程，當(dāng)時(shí)在社會上引起了轟動。這其中的奧妙是什么呢？電解時(shí)，物質(zhì)的變化是如何發(fā)生的呢？電能如何才能轉(zhuǎn)變成化學(xué)能呢？投影展示幾個(gè)電解工業(yè)的工廠實(shí)景（電鍍以及氯堿工業(yè)）。這就是本節(jié)課我們要共同探討的問題。二、講授新課知識點(diǎn)一 電解原理師我們已經(jīng)知道，金屬和電解質(zhì)溶液都能導(dǎo)電，金屬

3、的導(dǎo)電過程是物理變化，電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程是否與金屬的導(dǎo)電過程相同呢？下面讓我們一起通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行探究！教師活動演示實(shí)驗(yàn)：電解CuCl2溶液師與電源負(fù)極和正極相連的石墨棒上有什么現(xiàn)象，為什么會出現(xiàn)這樣的現(xiàn)象呢？學(xué)生活動觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象并進(jìn)行討論交流嘗試解釋現(xiàn)象。生與電源負(fù)極相連（陰極）的石墨棒上：逐漸覆蓋一層紅色的銅；與電源正極相連（陽極）的石墨棒上：有氣泡產(chǎn)生，濕潤的碘化鉀淀粉試紙變成藍(lán)色。講解CuCl2在水溶液中完全電離生成Cu2+和Cl-；通電前，Cu2+和Cl在溶液里自由運(yùn)動；通電后，在電場的作用下，帶負(fù)電的Cl移向陽極，并失去電子被氧化成氯原子，進(jìn)而結(jié)合成Cl2放出，帶正電的Cu2+移向

4、陰極，并得到電子被還原成銅原子，覆蓋在陰極上。板書電極反應(yīng)：陽極：2Cl2e=Cl2(氧化反應(yīng))陰極：Cu22e=Cu (還原反應(yīng))總反應(yīng)：CuCl2CuCl2小結(jié)電解質(zhì)溶液在導(dǎo)電過程中有新物質(zhì)產(chǎn)生，是化學(xué)變化。投影電解：在電流作用下，電解質(zhì)在兩個(gè)電極上分別發(fā)生氧化反應(yīng)和還原反應(yīng)的過程。電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。提問那么電解池的構(gòu)成需要哪些條件呢？投影電解池的構(gòu)成：(1)有與電源相連的兩個(gè)電極。(2)電解質(zhì)溶液(或熔融電解質(zhì))。(3)形成閉合回路。講解通電時(shí)，電子從電源的負(fù)極沿著導(dǎo)線流入電解池的陰極，經(jīng)過陰、陽離子定向運(yùn)動形成內(nèi)電路，陽離子在陰極得到電子，發(fā)生還原反應(yīng)，陰離子在陽極失去

5、電子，發(fā)生氧化反應(yīng)，電子沿導(dǎo)線流入直流電源的正極。師學(xué)習(xí)了電解的基本原理，那么陰、陽極應(yīng)該如何判斷，電極反應(yīng)式又該如何書寫呢？投影并講解1、陰、陽極的判斷(1)根據(jù)外接電源的正、負(fù)極判斷電源正極連接陽極，電源負(fù)極連接陰極。(2)根據(jù)電極產(chǎn)物判斷電極溶解、逸出O2(或電極區(qū)變酸性)或逸出Cl2的一極為陽極；析出金屬或逸出H2(或電極區(qū)變堿性)的一極為陰極。2、電極反應(yīng)式的書寫步驟(1)分析電解質(zhì)水溶液的組成：找全離子并分陰、陽兩組(不要忘記水溶液中的H和OH)。(2)排出陰、陽兩極的放電順序陽極活性電極：金屬做陽極(Pt、Au除外)，金屬本身被電解；惰性電極(Pt、Au、石墨等)：還原性強(qiáng)的離子

6、先放電，放電順序?yàn)镾2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根離子。陰極(放電順序與電極材料無關(guān))氧化性強(qiáng)的離子先放電，放電順序?yàn)锳gFe3Cu2H(酸)Fe2Zn2H(水中)。(3)寫出兩極電極反應(yīng)式陽極：活性電極失去電子生成相應(yīng)的金屬陽離子；溶液中的陰離子失去電子生成相應(yīng)的單質(zhì)或高價(jià)態(tài)化合物。陰極：溶液中的陽離子得到電子生成相應(yīng)的單質(zhì)或低價(jià)態(tài)化合物。(4)寫出電解總反應(yīng)式在兩極轉(zhuǎn)移電子數(shù)目相同的前提下，兩極反應(yīng)式相加即可得總反應(yīng)方程式。提問那么電解有哪些規(guī)律呢？投影并講解惰性電極電解電解質(zhì)溶液的規(guī)律類型實(shí)例電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式溶液pH變化溶液復(fù)原方法電解水型含氧酸H2SO4陽極：4OH-4e-=2

7、H2O+O2陰極：4H+4e-=2H2總反應(yīng)：2H2Oeq o(=,sup7(電解)2H2O2減小加水強(qiáng)堿NaOH增大活潑金屬的含氧酸鹽KNO3不變電解電解質(zhì)型無氧酸(氫氟酸除外)HCl陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2總反應(yīng)：2HCleq o(=,sup7(電解)H2Cl2增大通入HCl氣體不活潑金屬的無氧酸鹽CuCl2陽極：2Cl2e=Cl2陰極：Cu2+2e=Cu總反應(yīng)： CuCl2eq o(=,sup7(電解)CuCl2 加CuCl2固體放氫生堿型活潑金屬的無氧酸鹽NaCl陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2H2e=H2總反應(yīng)：2NaCl2H2Oeq o(=,sup7(電解)2N

8、aOHH2Cl2增大通入HCl氣體放氧生酸型不活潑金屬的含氧酸鹽AgNO3陽極：4OH-4e-=2H2O+O2陰極：4Ag+4e-=4Ag總反應(yīng)：4AgNO32H2Oeq o(=,sup7(電解)4Ag+O2+4HNO3減小加入Ag2O固體知識點(diǎn)二 電解原理的應(yīng)用過渡電解的原理在工業(yè)上有哪些應(yīng)用呢？下面就向同學(xué)們介紹幾個(gè)電解原理在工業(yè)上應(yīng)用的事例。講解電解飽和食鹽水以制備燒堿、氫氣和氯氣，電解飽和食鹽水的工業(yè)生產(chǎn)叫氯堿工業(yè)。講解在這個(gè)反應(yīng)中，由于H在陰極上得到電子而生成H2，破壞了附近的水的電離平衡，促進(jìn)了水繼續(xù)電離，結(jié)果陰極區(qū)溶液里OH濃度增大而呈堿性。投影陽極：2Cl-2e=Cl2 (氧化

9、反應(yīng))。陰極：2H2O2e=H22OH (還原反應(yīng))?？偡磻?yīng)：2NaCl2H2O2NaOHH2Cl2。強(qiáng)調(diào)在學(xué)習(xí)電解食鹽水的化學(xué)原理時(shí)，學(xué)生往往不容易理解堿為什么在陰極區(qū)生成。這點(diǎn)可以從H在陰極上大量被還原，從而引起水的電離平衡被破壞，來分析在陰極區(qū)積累大量OH的理由。提問什么是電鍍？電鍍的優(yōu)點(diǎn)有哪些？學(xué)生活動指導(dǎo)學(xué)生查找閱讀教材中相關(guān)內(nèi)容，請學(xué)生代表回答。講解電鍍是應(yīng)用電解原理在某些金屬表面鍍上一薄層其他金屬或合金的過程。 電鍍的主要目的是使金屬增強(qiáng)抗腐蝕能力、增加美觀和表面硬度。 鍍層金屬通常是在空氣或溶液中不易起變化的金屬，如Cr、Zn、Ag、Cu等講解電鍍時(shí)，把待鍍金屬制品作為陰極；把

10、鍍層金屬作為陽極；用含有鍍層金屬離子的電解質(zhì)配成電鍍液。通低壓直流電，陽極金屬在溶液中成為陽離子，移向陰極，在陰極獲得電子被還原成金屬，在待鍍件表面上覆蓋上一層均勻光潔而致密的鍍層。講解例如，鋼鐵是人們最常用的金屬，但鋼鐵有個(gè)致命的缺點(diǎn)，就是它們易被腐蝕。防止鋼鐵發(fā)生腐蝕的一種最常用方法就是在其表面鍍上其他金屬，如鋅、銅、鉻、鎳等。講解這里還需要我們注意的是，電鍍生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的廢水、廢氣、廢渣中含有多種對環(huán)境有害的物質(zhì)，處理后應(yīng)符合國家規(guī)定的排放標(biāo)準(zhǔn)，對其中的有用成分要回收利用。過渡Na、Mg、Al等活潑金屬都可用電解它們的熔融鹽或氧化物制得。這種方法是利用電解法來冶煉活潑金屬，我們將其稱之為電冶金。投影總反應(yīng)化學(xué)方程式陽極、陰極反應(yīng)式冶煉鈉陽極：2Cl2e=Cl2陰極：2Na2e=2Na冶煉鎂陽極：2Cl2e=Cl2陰極：Mg22e=Mg冶煉鋁陽極：6O212e=3O2陰極：4Al312e=4Al強(qiáng)調(diào)電解或電鍍時(shí)，電極質(zhì)量減少的電極必為金屬電極陽極；電極質(zhì)量增加的電極必為陰極，即溶液中的金屬陽離子得電子變成金屬吸附在陰極上。在電解原理的幾個(gè)常見應(yīng)用中，電鍍銅和電解精煉銅比較相似，但注意區(qū)別：電鍍銅過程中，溶液中離子濃度不變；電解精煉銅過程中，由于粗銅中含有Zn、Fe、Ni等活潑金屬，反應(yīng)過程中失去電子形成陽離子存在于溶液中，而陰極上只有Cu2