第四章 电化学基础教案

第四章 电化学基础教案

第三节 电解池 （第一课时）

【教材分析】电解属于电化学的知识范畴，是中学化学理论体系不可缺少的一部分，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、电离等知识综合运动。电解教学安排在氧化还原反应、离子方程式、电离平衡和原电池知识后教学符合化学科知识的逻辑体系和学生理解规律。本节教材可分为二个部分：电解原理、电解原理的应用。

【学情分析】本内容是人教版高中化学（必须+选修）选修4第四章《电化学基础》第三节《电解池》中的第一课时内容。该内容是中学化学中电化学的重要组成部分，是高中化学教学的一个重点和难点。学生已经学习了原电池的相关知识，在此基础上进一步学习电解知识。

【设计思路】采用实验教学模式，教学过程中教师为学生创设学习情境，搭建一系列的问题支架，引导学生去发现问题，解决问题。让学生在观察中学习，在学习中思考，在思考中升华，然后将知识使用到具体的应用中；力求做到“以转变学生的学习方式，提升学生的科学素养，培养学生的科学探究水平为主”的新课程教学理念。

【教学目标】

知识与技能：

（1）理解电解的原理。

（2）能够准确判断电解池的阴、阳两极。

（3）知道惰性材料做电极时，离子的放电顺序以及阴、阳极上产物的分析判断。

（4）初步掌握书写两极所发生的反应及电解的总化学方程式；会判断两极所发生的是氧化反应，还是还原反应。

（5）通过一些设问及质疑，培养学生的思维水平，概括总结的水平，以及形成规律性理解的水平。

2、过程与方法：

通过实验演示投影及引导学生对实验现象的观察、分析和推理，让学生体验科学探究的过程，形成一定的实验水平、观察水平和思维水平。

3、情感态度与价值观：

通过实验探究，培养学生良好的科学态度和科学方法，渗透由现象看本质、由个别到一般、由一般到特殊的辩证唯物主义观点。

【教学重点】电解池的工作原理

【教学难点】 离子放电顺序、电极产物的判断

【教学方法】实验探究、启发讨论、合作学习法

【教学用具】电解槽 碳棒（16支） 电源 导线 电流表 氯化铜溶液 KI-淀粉试纸 烧杯 玻璃棒 多媒体

【教学过程】

【引言】前面我们已经学习了原电池的相关知识，知道了化学能在一定条件下能够转化为电能，我们把实现这种转化的装置叫原电池；我们也知道：能量之间能够实现相互转化。那么，能不能设计一种装置，将电能转变为化学能呢？在初中，我们接触了电解水，当电流通过水时，水被电解生成了氢气和氧气。那么，当我们把电流通过水或水溶液时，到底发生了哪些变化？这种变化是否存有一定的规律？这节课我们就一起来探究这个课题：电解池。

【板书】

第三节 电解池

二、问题引领知识探究

投影→【探究实验】学习任务一 ：电解CuCl2溶液

【学生活动1】让学生按教材（P79-图4-8）组装，实行实验（如图）

实验步骤：1.先观察两根石墨棒底部，再插入CuCl2溶液中，接通电源。

2.用镊子将碘化钾淀粉试纸湿润后，伸入与正极相连的U形管内部（不可接触溶液），约1-2min .

3.观察与正极相连的电极，与负极相连的电极上分别有什么现象。

4.断开电源，将两根石墨棒从溶液中取出，将蘸有NaOH溶液的棉花团堵在和正极相连的U形管口，观察电极底部有什么变化？观察现象并思考下列问题，然后学生分组讨论填写下表。

1、我们观察到什么现象，仔细观察石墨棒底部析出的固体物质是什么？

2、碳棒表面产生的气泡是什么物质？如何设计实验检验该气体？3、尾气如何处理？

投影→【讲述】为了与原电池的两电极区别，我们把与电源正极相连的电极称为阳极，与负极相连的电极称为阴极。 碳棒 【师生小结】通过以上实验说明氯化铜溶液受到电流的作用，在导电的同时发生了化学变化，生成铜和氯气。

学习任务二：分析电解池的工作原理 【学生活动2】阅读教材，观察（P79-图4-9）；

投影→同时观察电解CuCl2溶液的模拟动画，思考下列问题，学生独立完成下表：1.通电前：溶液中存有哪些离子，作如何运动？

2.通电时：溶液中离子又怎样运动，电子的流向如何？能写出两个碳电极上发生的反应并指出反应类型吗？总反应如何？能量如何转化？ 实验现象 产物验证 产物确定

阴极 覆盖了一层红色物质 __________ Cu

阳极 有刺激性气味的气体产生，能使湿润的淀粉-KI试纸变蓝 用湿润的淀粉-KI试纸，变蓝 Cl2

电极 电极反应及

反应类型 总反应 电子的流向

离子的移动方向 能量转化

阳极 2Cl--2e-==Cl2↑（氧化反应）

CuCl2Cu+Cl2↑

阴极 Cu2++2e-==Cu

( 还原反应）

【小结】

通过以上分析，我们知道了当电流通过氯化铜电解质溶液时，离子定向移动到阴、阳两级后发生了氧化还原反应，生成了新的物质。在这个过程中，电能转化为化学能。

【板书】原理分析

阴极: Cu2++2e-==Cu

阳极: 2Cl--2e-==Cl2↑

电解CuCl2溶液的总方程式为:

CuCl2Cu+Cl2↑

【讲述】为了与原电池的两电极区别，我们把与电源正极相连的电极称为阳极，与负极相连的电极称为阴极。

【讲述】阳离子移向阴极后，得电子发生还原反应；阴离子移向阳极后，失电子发生氧化反应，我们把阴离子失去电子而阳离子得到电子的过程叫放电。

【过渡】大家能明白什么是电解，什么是电解池吗？

1、大家根据自己的理解阐述什么是电解?

2、什么是电解池？

3、构成电解池的条件有哪些？

【板书】

1.电解：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。

2.电解池：把电能转化成化学能的装置。

3.电解池的构成条件

（1）有外加直流电源（2）两个电极（3）电解质溶液熔融态电解质

（4）形成闭合回路

学习任务三：认识离子放电顺序

【学生活动3】学生相互讨论离子放电顺序，思考并回答

【设问】溶液中存在的阳离子有Cu2+、H+，阴离子在OH-、Cl-，为什么首先在阴极上放电的是Cu2+而不是H+，在阳极上放电的是Cl-而不是OH-，离子的放电——也即离子的得失电子有先后顺序，那么，离子的放电先后主要是由什么决定的呢？ 【学生活动】学生相互讨论，思考。教师引导分析。

【学生回答】离子的放电先后应是由离子的氧化性，还原性相对强弱决定的。

【点评归纳】影响离子放电顺序的原因有很多。高中阶段，我们仅讨论氧化性和还原性的相对强弱对其影响。由于离子得失电子的能力不同。因此，离子的放电顺序不同，氧化性强的离子先得电子，还原性强的电子先失电子。在CuCl2溶液中氧化性Cu2+>H+、还原性Cl- >OH-，故Cu2+、Cl- 先放电。

投影→ 氧化性: Cu2+>H+

还原性:Cl- >OH-

【师生小结】共同总结离子放电的先后顺序

【讲述】离子的放电---即离子的得失电子---离子的氧化性，还原性的相对强弱

4、离子的放电顺序

讨论： 根据金属活动顺序，分析下列离子得电子能力的强弱

K、Ca、Na、Mg、Al、Zn、Fe、Sn、Pb(H)、Cu、Hg、Ag、Pt、Au。

阴极：阳离子 氧化性强的离子先得电子（得电子先后）

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（浓度较大时）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(浓度较小时)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

阳极: 阴离子

阳极金属或还原性强的离子先失电子（失电子先后）

①活性电极：（金属活动顺序表中Ag及Ag以前的金属）

金属在阳极失电子被氧化成阳离子进入溶液，阴离子不容易在电极上放电。

②用惰性电极(Pt、石墨)时：溶液中阴离子的放电顺序是：

讨论：根据非金属性的强弱,分析下列离子失电子能力的强弱

S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>（最高价含氧酸根离子）>F－

活性电极>S2->I->Br->Cl->OH-(水或碱)>最高价含氧酸根离子>F-

【讲述】教师对上述离子放电顺序作简单的说明。

【开放课堂】

设计一个电解NaCl溶液的简易装置图，标出阴、阳极；注明电子及阴、阳离子的移动方向，并写出电极反应式。

总结：

1、思考如何判断电解池的阴极、阳极，有哪些依据？

阴极 阳极

与电源的连接

电子（电流）的流向

离子的移动方向

反应类型

电极质量的变化

电极产物

2、分析总结书写电解池电极反应的一般思路。

【板书设计】

第三节 电解池(第一课时）

阴极：Cu2+ + 2e- = Cu (还原反应) 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑(氧化反应)

CuCl2Cu+Cl2↑

1、电解：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。

2、电极反应类型：

3、电解池的构成条件

（1）两个电极（2）电解质（3）有外加直流电源，并形成闭合回路、

4、离子的放电顺序

阴极上放电顺序（得电子先后）

Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+（酸溶液）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(水溶液)>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

阳极上放电顺序（失电子先后）