高中化學(xué)選擇性必修一 4.2.1電解原理及其規(guī)律 教案

1、人教版（2019） 選擇性必修1 第四章 化學(xué)反應(yīng)與能量第二節(jié) 課時(shí)1 電解原理及其規(guī)律教學(xué)設(shè)計(jì)教學(xué)目標(biāo)1、了解電解、電解池的概念。2、理解電解池的工作原理。3、能夠正確書寫電解池的電極反應(yīng)式。教學(xué)重難點(diǎn)重點(diǎn)：電解池的工作原理難點(diǎn)：電解池的工作原理教學(xué)過程一、導(dǎo)入新課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(duì)電產(chǎn)生了濃厚的興趣，電給世界帶來了太多的不可思議，好奇心驅(qū)使著人們?nèi)ミM(jìn)行各種嘗試，想看看它還能否出現(xiàn)什么奇特的現(xiàn)象。1807年，當(dāng)英國化學(xué)家載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)

2、現(xiàn)鉀元素的主要過程，當(dāng)時(shí)在社會(huì)上引起了轟動(dòng)。他隨后用電解法又相繼發(fā)現(xiàn)了鈉、鈣、鍶、鋇、鎂、硼、硅等元素，戴維成為發(fā)現(xiàn)化學(xué)元素最多的。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？二、新課講授【實(shí)驗(yàn)4-2】（1）將兩要碳棒分別插進(jìn)U型管內(nèi)的CuCl2溶液中，觀察現(xiàn)象 【學(xué)生】碳棒表面無明顯現(xiàn)象 （2）將兩根碳棒用導(dǎo)線相連后，浸入U(xiǎn)型管內(nèi)的CuCl2溶液中，觀察現(xiàn)象【學(xué)生】碳棒表面無明顯現(xiàn)象（3）將兩根碳棒分別跟直流電源的正、負(fù)極相連接，浸入U(xiǎn)型管內(nèi)的CuCl2溶液中，接通電源，觀察現(xiàn)象【學(xué)生】陰極：碳棒上逐漸覆蓋了一層紅色物質(zhì)。 陽極：生成有刺激性氣味、能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{(lán)的氣

3、體?！編煛空?qǐng)大家根據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象和氯化銅溶液的組成成分以及原有知識(shí)分析推斷兩極生成物的名稱?！緦W(xué)生】兩極產(chǎn)物 陰極銅 陽極氯氣【師】氯化銅溶液在電流的作用下為什么會(huì)生成u和Cl2呢？【師】CuCl2在水溶液中完全電離生成Cu2+和Cl- CuCl2 Cu2+2Cl通電前，Cu2+和Cl在溶液里自由運(yùn)動(dòng)；通電后，在電場(chǎng)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+移向陰極，并得到電子被還原成銅原子，覆蓋在陰極上。 陰極： Cu2+2e=Cu （還原反應(yīng)）陽極： 2Cl-2e=Cl2（氧化反應(yīng)）【總結(jié)】基本概念（1） 使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極

4、上引起氧化還原反應(yīng)的過程叫電解。 （2）把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。（3）當(dāng)離子到達(dá)電極時(shí)，失去或獲得電子，發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程【師】電解池的兩極是由與之相連的電源電極的極性決定的。陰極：與電源負(fù)極相連的電極。（發(fā)生還原反應(yīng)）陽極：與電源正極相連的電極。（發(fā)生氧化反應(yīng)）【師】電解質(zhì)溶液是如何將電路溝通的呢？【學(xué)生活動(dòng)】請(qǐng)學(xué)生討論、總結(jié)并回答上面提出的問題。【板書】電源負(fù)極 電解池陰極 電解液中的陽離子（被還原） 電解池中陰離子（被氧化）電解池陽極 電源正極【師】由上面分析可知：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程必須有陰陽離子的參與，如果溶液中的離子不參加反應(yīng)，電路就不能溝通，所以電解質(zhì)溶液

5、的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液的電解過程。【師】電解的本質(zhì)：電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程就是電解質(zhì)溶液的電解過程【提問】從上已知CuCl2溶液中存在的離子有：Cu、Cl、OH、H為什么電解時(shí)，只有Cu和Cl放電？這要涉及到離子的放電順序問題。【師】離子的放電順序由于各種離子得失電子的能力不同，因此，電解時(shí)離子放電難易也不同。陽離子：Ag+Hg2+Cu2+Fe2+Zn2+H+Al3+Na+K+陰離子：S2-I-Br-Cl-OH含氧酸根【師】電解電解質(zhì)溶液時(shí)，在陰陽兩極上首先發(fā)生放電反應(yīng)的離子分別是溶液里最容易放電的陽離子和最容易放電的陰離子?！編煛课覀冞€要注意的是要先看電極材料，是惰性電極還是活性電極，若陽極

6、材料為活性電極(Fe、Cu)等金屬，則陽極反應(yīng)為電極材料失去電子，變成離子進(jìn)入溶液；若為惰性電極材料，則根據(jù)陽離子的放電順序，依據(jù)陽氧陰還的規(guī)律來書寫電極反應(yīng)式?！編煛侩姌O產(chǎn)物的判斷（1）陽極放電順序：活潑陽極(金屬)無氧酸根離子OH含氧酸根離子F （2）陰極放電：溶液中的陽離子放電【總結(jié)】電極反應(yīng)式的書寫：列物質(zhì)，標(biāo)得失；選離子，配電荷；配個(gè)數(shù)，巧用水；兩式加，驗(yàn)總式。首先要分清電極，并分析電極材料和電解質(zhì)溶液中的陰陽離子，確定放電順序，牢記三個(gè)守恒。電極反應(yīng)必須寫離子放電，總反應(yīng)中弱電解質(zhì)寫化學(xué)式，且總反應(yīng)中一定要注明條件。【實(shí)例】1、電解含氧酸陽極：4OH 4e = 2H2O+O2 陰極

7、：4H+ 4e = 2H2總的方程式：2H2O 2H2+O2結(jié)論：用惰性電極電解含氧酸實(shí)質(zhì)是電解水。電解后，酸的濃度增大，即H+增大，故溶液的PH減小。2、電解無氧酸陽極：2Cl 2e = Cl2 陰極：2H+ 2e = 2H2 總的方程式：2HCl H2+Cl2結(jié)論：用惰性電極電解無氧酸(除HF)，溶質(zhì)消耗。電解的結(jié)果消耗了HCl，即H+減小，溶液的PH增大。3、電解可溶性堿陽極：4OH 4e = 2H2O+O2 陰極：4H+ 4e = 2H2總的方程式：2H2O 2H2+O2結(jié)論：用惰性電極電解強(qiáng)堿實(shí)質(zhì)是電解水。電解后，堿的濃度增大，即OH-增大，故溶液的PH增大。4、電解活潑金屬的含氧酸

8、鹽陽極：4OH 4e = 2H2O+O2 陰極：4H+ 4e = 2H2總的方程式：2H2O 2H2+O2結(jié)論：用惰性電極電解活潑金屬的含氧酸鹽實(shí)質(zhì)是電解水。電解后溶液的PH不變，等于7。5、電解不活潑金屬的無氧酸鹽陽極：2Cl 2e = Cl2 陰極：Cu2+ + 2e = Cu總的方程式：CuCl2 2Cu + Cl2結(jié)論：用惰性電極電解不活潑金屬的無氧酸鹽(除氟化物)，溶質(zhì)消耗。電解的結(jié)果使Cu2+減小，溶液的H+減小，溶液的PH略有增大。Cu2+ +2H2OCu(OH)2 + 2H+6、電解活潑金屬的無氧酸鹽陽極：2Cl 2e = Cl2 陰極：4H+ 4e = 2H2總的方程式：2N

9、aCl + 2H2O 2NaOH + H2+ Cl2結(jié)論：用惰性電極電解活潑金屬的無氧酸鹽，溶質(zhì)、水同時(shí)消耗。電解的結(jié)果生成堿，電解后溶液的PH增大。7、電解不活潑金屬的含氧酸鹽陽極：4OH 4e = 2H2O+O2 陰極：Cu2+ + 2e = Cu總的方程式：2CuSO4 +2H2O 2H2SO4+2Cu+O2結(jié)論：用惰性電極電解不活潑金屬的含氧酸鹽，溶質(zhì)、水同時(shí)消耗。電解的結(jié)果生成酸，溶液的PH減小。【總結(jié)】原電池與電解池的比較裝置類別原電池電解池舉例鋅銅原電池電解氯化銅溶液形成條件1、活潑性不同的兩電極(用導(dǎo)線連接)2、電解質(zhì)溶液(電極插入其中并與電極自發(fā)反應(yīng))3、形成閉合回路1、兩電

10、極接直流電源2、兩電極插入電解質(zhì)溶液中3、形成閉合回路電極名稱負(fù)極：較活潑金屬正極：較不活潑金屬(或能導(dǎo)電的非金屬)由電極本身決定陽極：與電源正極相連的極陰極：與電源負(fù)極相連的極由外加電源決定電極反應(yīng)負(fù)極：氧化反應(yīng)，金屬失電子正極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子陽極：氧化反應(yīng)，溶液中的陰離子失電子或電極金屬失電子陰極：還原反應(yīng)，溶液中的陽離子得電子電子流向負(fù)極-導(dǎo)線-正極電源負(fù)極陰極電源正極陽極能量轉(zhuǎn)變化學(xué)能轉(zhuǎn)換為電能電能轉(zhuǎn)換為自由能能否自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)能夠自發(fā)進(jìn)行反應(yīng)不能夠自發(fā)進(jìn)行主要應(yīng)用1、金屬電化腐蝕分析2、金屬犧牲陽極的陰極保護(hù)法3、制造多種新化學(xué)電源1、電解食鹽水(氯堿工業(yè))2、冶煉活潑金屬3、電解精煉實(shí)質(zhì)使氧化還原反應(yīng)中的電子通過導(dǎo)線定向轉(zhuǎn)移形成電流使電流通過電解質(zhì)溶液而陰陽兩極引起氧化還原反應(yīng)的過程板書設(shè)計(jì)電解池一、電解原理1