电解原理(教案)

电解水制氢的原理 字体大小：大 - 中 - 小 SBEPL 发表于 09-06-03 06:37 阅读(1274) 评论(0)

日志

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第二节 电解水制氢的原理一、氢气的工业制法

在工业上通常采用如下几种方法制取氢气：一是将水蒸气通过灼热的焦炭（称为碳还原法），得到纯度为75%左右的氢气；二是将水蒸气通过灼热的铁，得到纯度在97%以下的氢气；三是由水煤气中提取氢气，得到的氢气纯度也较低；第四种方法就是电解水法，制得的氢气纯度可高达99%以上，这是工业上制备氢气的一种重要方法。在电解氢氧化钠（钾）溶液时，阳极上放出氧气，阴极上放出氢气。电解氯化钠水溶液制造氢氧化钠时，也可得到氢气。

对用于冷却发电机的氢气的纯度要求较高，因此，都是采用电解水的方法制得。

二、电解水制氢原理

所谓电解就是借助直流电的作用，将溶解在水中的电解质分解成新物质的过程。

1、电解水原理

在一些电解质水溶液中通入直流电时，分解出的物质与原来的电解质完全没有关系，被分解的是作为溶剂的水，原来的电解质仍然留在水中。例如硫酸、氢氧化钠、氢氧化钾等均属于这类电解质。

在电解水时，由于纯水的电离度很小，导电能力低，属于典型的弱电解质，所以需要加入前述电解质，以增加溶液的导电能力，使水能够顺利地电解成为氢气和氧气。

氢氧化钾等电解质不会被电解，现以氢氧化钾为例说明：

（1）氢氧化钾是强电解质，溶于水后即发生如下电离过程：

于是，水溶液中就产生了大量的K+和OH-。

（2）金属离子在水溶液中的活泼性不同，可按活泼性大小顺序排列如下：

K＞Na＞Mg＞Al＞Mn＞Zn＞Fe＞Ni＞Sn＞Pb＞H＞Cu＞Hg＞Ag＞Au

在上面的排列中，前面的金属比后面的活泼。

（3）在金属活泼性顺序中，越活泼的金属越容易失去电子，否则反之。从电化学理论上看，容易得到电子的金属离子的电极电位高，而排在活泼性大小顺序前的金属离子，由于其电极电位低而难以得到电子变成原子。H+的电极电位=-1.71V，而K+的电极电位=-2.66V，所以，在水溶液中同时存在H+和K+时，H+将在阴极上首先得到电子而变成氢气，而K+则仍将留在溶液中。

江苏省泰州二中徐雪梅

第四章 电化学基础 第三节 电解池

第一课时——电解原理

江苏省泰州二中 徐雪梅

【教案背景】

在人教版必修2第二章第二节中，学生已经接触过简单的原电池知识；在选修4《化学反应原理》第四章第一、二节中，学生已经具有借助氧化还原理论、金属活动顺序和物理学中的电学知识判断电池正、负极以及设计原电池和书写原电池电极反应的能力。因此，在本节课中，可利用原电池的原理逆向思考自然过渡到电解池的学习中去，并应用氧化还原相关知识拓展和延伸电化学理论。

【教学课题】

本课时内容位于人教版选修4《化学反应原理》第四章第三节。

【教材分析】

电解池是借助于电能，使不能自发进行的氧化还原反应能够发生，从而使电能转化为化学能的装置。它的应用相当广泛，由此形成的工业也很多，如电镀、电解、电冶金、电池充电等。本节课是学生学习“原电池”知识后的自然延伸，它有助于学生系统学习电化学知识，为后续学习电化学知识在生产生活和科研中的重要作用打好理论基础。

【教学方法】

引导发现法、启发讨论法、实验探究法、对比迁移法、讲练结合法

电解氯化铜溶液的实验采用学生猜想、实验验证、分组讨论、师生总结的方法，让学生感受电能转化为化学能的科学事实，体验“科学猜想——实验验证——归纳总结——形成理论”的研究过程，增强对电解池工作原理的了解。

【教学过程】

实验准备：（分为6组）铁架台（带试管夹）、U形管、小烧杯（作废液缸用）、两个碳棒、两根带双头鳄鱼夹的导线、学生电源、棉花团、火柴、镊子、洗瓶、25％氯化铜溶液、淀粉碘化钾试纸、10%NaOH溶液 江苏省泰州二中徐雪梅

教学环节 教师活动 学生活动 教学意图 备案

视频激疑 播放视频：电解法在元素发现过程中的重要地位。回忆：什么是原电池？以石墨、锌、稀硫酸形成的原电池为例，其电极反应式及总反应式如何书写？ 观看

思考 通过知识的自然生长与过渡，激发学生的探究兴趣；赞赏化学家勇于探索的科学精神。

《电解原理》教学设计

一、核心素养：

1. 通过学生分组实验，观察现象、思考原理，培养学生宏观辨识与

微观探析素养；

2. 通过建构电解模型分析电解过程，培养学证据推理与模型认知素

养；

3. 通过结合生活情境的情感升华，培养学生的科学精神和社会责任，

促进学生化学学科核心素养的形成和发展。二、教学目标：

1. 知识与技能：掌握电解、电解池概念，能正确判断电解池的阳极

和阴极；

2. 过程与方法：通过不同电解体系，建立电解分析模型，更好理解

电解原理；

3. 情感态度价值观：体会电解对人类社会的重要贡献，感受化学学

科的重要性。

三、教学重、难点： 重点：理解电解原理概念。

难点：认识电能如何转换成化学能。四、创新点：

1. 本节课采用“宏观--微观--符号”三位一体的设计思路，将宏观模型、微观探析、反应式书写融合，使学生逐步深入认识电解过程中的物质及

其变化，帮助学生树立正确的世界观，形成科学的方法论。

2. 创新实验，采用自己设计微型实验装置电解饱和氯化钠溶液，既绿色环保、操作简单快速，又有明显现象，结合自己录制的微课演示，

实现更好的学生实验效果。

3. 课前专门准备了印有“淄博中学优秀小组”字样的两枚奖牌，奖牌的制作工艺与本节课的重难点原理相同，既与宋老师几枚精美的马拉松比赛奖牌实物相映衬作为导入，又作为奖品奖励给当堂课表现最好的两个小组，充分调动学生积极性和求知欲，课堂最后给小组长颁奖时，气

氛非常热烈。

4. 设计电解原理的情景剧，让学生把小组准备好的电解过程表演出来，将抽象的概念具体化，将看不到摸不着的化学原理形象化，突破电 解原理这个本节课的重难点。

五、教学准备：

1. 多媒体课件、微课；

2. 学生分组实验仪器；

3. 学生提前预习课本、资料卡片，完成前置作业；

4. 学生提前准备电解原理情景剧。

六、实验清单

实验探究电解饱和 NaCl 溶液分组实验。1.实验仪器和药品：

C C

CH3CH2OH 稀H2SO4 Cu C

稀H2SO4 Fe C

稀H2SO4 玻璃棒 玻璃棒 稀H2SO4 C Cu

第三节 电解池

一、 电解原理

1、试验探究

如图所示：与电源正极相连的电极叫 极，

与电源负极相连的电极叫 极。

若烧杯中的液体为CuCl2溶液，合上电源开关，

能否看到小灯泡发光？ 。

给CuCl2溶液通电时现象：

阴极上

，

经检验该物质是 。

阳极上： ，

经检验该物质是 。

两支电极上发生的反应为：

阳极： 。反应类型： 反应。

阴极： 。反应类型： 反应。

总反应式： 。

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，根据 相互吸引的原理，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。

2、电解：使电流通过 溶液而在阴、阳两极引起 的过程。

所用电流一般为直流电还是交流电较好？ ！该过程中 能转化为 能！ 这是一个物理过程还是一个化学过程？ 过程！显然：电解质溶液的导电过程就是 的过程。