高中化学人教版 (新课标)选修4 化学反应原理第三节 电解池教案及反思

课题

4.3电解原理

授课人

张黎

课时安排

2课时

课型

新授

授课时间

第18周

课标依据

了解原电池的构造，理解电解原理；能够正确书写电解的电极反应式和总反应式。

教材分析

《电解池》包含两部分内容：一是电解原理，二是电解原理的应用。电解原理研究的是电能转化为化学能，属于电化学基础的基本内容。是中学化学重要基本理论之一，这部分内容的重点是认识“电能如何转换成化学能”，既涉及到电化学的理论知识，又与元素化合物知识、氧化还原反应等密切相关，故占有重要的地位。在此之前，学生已经学习了将化学能转化为电能的装置——原电池，通过对电解池的学习之后，学生将形成一个将氧化还原反应、能量转换、元素化合物知识、电解质溶液、原电池和电解原理和有关计算等知识联系起来的知识网络，对培养学生从实践到理论，又从理论到实践的认知规律的提高有很大的作用，对学生的要求是了解使电能转变为化学能的条件和方法，加深对氧化还原反应的认识。

学情分析

《电解池》是在学生学习了《原电池》和《化学电源》之后接触的电化学知识，由于有高一的学习基础，学生会觉得《原电池》和《化学电源》的内容相对简单，因此觉得《电解池》的内容也会简单；但是学生在接触了相应的电解池练习之后，就会觉得有难度。因此在学习这部分内容的时候，应该注意尽量使知识简单化，重点掌握电解池原理和常见题型的解题技巧，降低学生的学习难度。

三维目标

知识与能力：

1、能正确叙述电解原理；

2、能够准确判断电解池的阴、阳极，会判断两极所发生的是氧化反应，还是还原反应；

3、正确书写两极所发生；

4、掌握惰性材料做电极时，离子的放电顺序。

5、了解氯碱工业，电镀，冶金的原理

过程与方法

1、运用对比记忆，初步掌握电解池的原理，掌握用分析、综合、归纳的方法书写电极反应方程式；　

2、通过演示实验，分析讨论，掌握电解池的原理，熟悉电解质溶液中离子的放电顺序。

3、培养学生的实验操作能力，团结协作能力、观察能力、分析能力、归纳总结能力以及运用知识解决问题的能力

情感态度与价值观

1、培养积极参与、探究电解池原理的求知欲；

2、调动学习化学的热情，充分感受电化学在生活、生产中的作用。

3、通过电镀工业废水处理的简单介绍，增强学生的环境保护意识

教学重难点

教学重点

理解电解原理和惰性电极作阳极时的电解的一般规律，电解池应用

教学难点

理解电解原理和惰性电极作阳极时的电解的一般规律，电解池应用

教法

与

学法

本节课“以问题为索引，学生为主体”的科学探究过程，并与实验、多媒体有机的结合，营造 同师生互动的和谐课堂。学生：猜想与假设----制定实验计划-----进行验证----解释与结论。在活动中相互交流、相互评价，学生成为课堂的主体。

信息技术应用分析

知识点

学习目标

媒体内容与形式

使用方式

媒体来源

电解原理

通过演示实验，分析讨论，掌握电解池的原理

视频

教师演示

下载

电解池工作原理

能够准确判断电解池的阴、阳极，会判断两极所发生的是氧化反应，还是还原反应；

动画

教师演示

下载

电解运用

知识与技能

情感、态度与价值观

电子白板（移动、智能笔、特效交互功能）

教师演示

学生操作

教师制作

教

学

活

动

设

计

教师活动

学生活动

设计意图

批注

【新课导入】电解水装置

辨识装置图，

以学生的已知引入。

【复习提问】前面我们学习了原电池的有关知识，请大家回忆：1、电解质是指在_______________能够导电的化合物。

        2、电离是指电解质在_________或______状态下离解成____________的过程。

        3、原电池是_______________的装置 。

        4、构成原电池的条件是

思考，回答

为电解氯化铜溶液的实验做对照。

归纳总结：通电一会儿发现，与电源负极相连的一端的碳棒上有红色固体物质析出，与电源正极相连的一端碳棒上有使湿润的淀粉-KI试纸变蓝的气体生成。分析整理作出判断，

红色物质为铜，黄绿色的气体为氯气。

回答：

通电前溶液中Cu2+、CI-­、H+、OH-自由移动

讨论分析，回答：

通电后带正电的Cu2+、H+向阴极移动；带负电的CI-、OH-向阳极移动。

Cu2+在阴极得电子变成了单质Cu,CI-在阳极失电子变成了CI2。

回答

阳极产物—氯气（CI2）

阴极产物—铜（Cu）

思考，猜想。

回忆：金属活动性顺序表

回忆：卤族元素氧化性强弱。

整理离子放电顺序

培养学生观察能力和概括总结能力及口头表达能力。

调动学生思维，分层次思考，有利于激发学习兴趣。分析方法在教学中潜移默化的渗透。

实现感性认识到理性认识的过程。

加深记忆，培养兴趣。

调动学生处于积极思考状态，培养思维能力。

培养阅读能力及自学能力、分析问题的能力。

创设问题情境激发学生求知欲望，培养自学能力。

第二课时

［引言］上节课我们学习了电解的原理，电解是通过电流引起化学反应的过程，即将电能转变成了化学能。电解的原理在工业上有哪些应用呢？这节课就向同学们介绍两个电解原理在工业上应用的事例.

［板书］二、电解原理的应用

［讲］电解饱和食盐水以制备烧碱、氢气和氯气，电解饱和食盐水的工业生产叫氯碱工业。

［板书］1、电解饱和食盐水制烧碱、氢气和氯气

［投影］

实验装置及原理

按上图装置，在U形管里倒入饱和食盐水，插入一根石墨棒做阳极，一根铁棒做阴极。同时在两边管中各滴入几滴酚酞试液，并用湿润的碘化钾淀粉试纸检验阳极放出的气体。接通直流电源后，注意管内发生的现象。

［讲］在这个反应中，由于H＋在阴极上得到电子而生成H2，破坏了附近的水的电离平衡，促进了水继续电离，结果阴极区溶液里OH―浓度增大而呈碱性。

［板书］(1) 实验原理：

阳极(放电顺序：Cl―>OH―)：2Cl―-2e == Cl2 ↑ (氧化反应)

阴极(放电顺序：H＋>Na＋)：2H＋+2e==H2 ↑(还原反应)

总反应：2NaCl+2H2O2NaOH +H2↑+ Cl2↑

                       阴极         阳极

［注意］在学习电解食盐水的化学原理时，学生往往不容易理解碱为什么在阴极区生成。这点可以从H＋在阴极上大量被还原，从而引起水的电离平衡被破坏，来分析在阴极区积累大量OH―的理由。

［板书］(2)工业制备方法---离子交换膜法

［讲］由阳极、阴极、离子交换膜、电解槽框和导电铜棒等组成，每台电解槽由若干个单元槽串联或并联组成。

    将电解槽隔成阴极室和阳极室和阴极室，它只允许阳离子(Na＋)通过，而阻止阴离子(Cl―、OH―)和气体通过。这样既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2相混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH作用生成NaClO 而影响烧碱的质量。

［讲］其原料粗盐中含有泥沙、Ca2＋、Mg2＋、Fe3＋、SO42―等杂质，不符合电解要求，因此必须经过精制。

［投影］

［讲］除杂质时所加试剂的顺序要求是Na2CO3必须在BaCl2之后，加入盐酸在过滤之后。

［问］工业上为什么要对粗铜进行电解精炼呢？

［学生活动］指导学生查找阅读教材中相关内容，请学生代表回答。

［问］怎样利用电解的原理精炼粗铜呢？

［板书］2、电解精炼铜

粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。

［投影］见下页

［学生活动］请学生讨论分析电解液中离子的种类，通电后溶液中离子的移动情况和阴极反应。

［学生总结］CuSO4溶液中有Cu2+、H+、SO42-、OH-等四种离子,通电后Cu2+、H+移向阴极，SO42-、OH-移向阳极，阴极上Cu2+放电变成Cu聚集在阴极板（精铜）上。

 [板书] 阴极(精铜)：Cu2+＋2e－＝Cu

[讲] SO42-和OH-虽然移向了阳极，但是由于阳极板（粗铜）表面的Cu原子失电子能力强于二者，故阳极上Cu原子失电子被溶解。

[板书] 阳极(粗铜)：Cu－2e－＝Cu2+

[问] 粗铜中所含的杂质（如：Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）是如何除去的呢？

[讲］比铜活泼的金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而被溶解掉。如： Zn－2e－＝Zn2+；Ni－2e－＝Ni2+；由于这些离子比Cu2+难以还原，故它们不能在阴极上得电子析出而存留在溶液中。比铜不活泼的金属杂质，在铜失电子溶解时,不能失电子而溶解，故它们以单质形式沉积于电解槽底部，形成阳极泥。

［板书］比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留于溶液中

比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥

［投影］播放课前制作的多媒体课件,模拟电解精炼铜的过程中两极和电解液中离子的变化情况。

［问］请大家根据两极上所发生的主要反应分析电解精炼铜过程中的电解液有无变化。

［学生活动］学生分析、讨论并回答。

［板书］电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度基本不变。

［过渡］以上我们学习了铜的电解精炼原理，下面我们再共同学习电解原理的另一个应用实例——电镀铜。

［板书］3、电镀铜

［问］什么是电镀？电镀的优点有哪些？

［学生活动］指导学生查找阅读教材中相关内容，请学生代表回答。

［板书］(1) 电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

(2) 电镀的主要目的是使金属增强抗腐蚀能力、增加美观和表面硬度。

(3) 镀层金属：通常是在空气或溶液中不易起变化的金属，如Cr、Zn、Ag、Cu等

［讲］电镀时，把待镀金属制品作为阴极；把镀层金属作为阳极；用含有镀层金属离子的电解质配成电镀液。通低压直流电，阳极金属在溶液中成为阳离子，移向阴极，在阴极获得电子被还原成金属，在待镀件表面上覆盖上一层均匀光洁而致密的镀层。

［讲］例如，钢铁是人们最常用的金属，但钢铁有个致命的缺点，就是它们易被腐蚀。防止钢铁发生腐蚀的一种最常用方法就是在其表面镀上其他金属，如锌、铜、铬、镍等。。

［问］请大家根据电解精炼铜过程中所发生的两极反应，选择在铁制品上镀铜装置的阴极材料、阳极材料和电镀液。

［学生活动］学生分析、讨论并回答。

［板书］(4) 在铁制品上镀铜：阳极——铜

　　　               　阴极——铁制品

　　　　　　　　　　　电镀液——CuSO4溶液

原理：阳极(Zn)  Zn-2e==Zn2+

      阴极(Fe)  Zn2++2e == Zn

［讲］阳极的锌不断氧化成Zn2+进入溶液，阴极溶液中Zn2+被还原成锌镀层，因此电镀液中C(ZnCl2)保持不变。

［讲］电镀的特点是“一多、一少、一不变”。一多指阴极上有镀层金属沉积，一少指阳极上有镀层金属溶解，一不变指电解液浓度不变。

［讲］这里还需要我们注意的是，电镀生产过程中产生的废水、废气、废渣中含有多种对环境有害的物质，处理后应符合国家规定的排放标准，对其中的有用成分要回收利用。

［过］Na、Mg、Al等活泼金属都可用电解它们的熔融盐或氧化物制得。这种方法是利用电解法来冶炼活泼金属，我们将其称之为电冶金。

［板书］4、电冶金

(1) 本质：利用电解使矿石中的金属离子获得电子，从它们的化合物中还原出来

(2) 适用范围：制取活泼金属单质，如电解NaCl、MgCl2、Al2O3制取Na、Mg、Al

［小结］本节课我们学习了铜的电解精炼和电镀铜的知识，铜的电解精炼类似于“在铜上镀铜”，故掌握电镀的原理是本节的重点。下面请同学们根据所学知识填写课前所发放的表格。

［投影］原电池、电解池与电镀池的比较

当堂检测

有效练习

第一课时

1、分析下图，哪个是原电池，哪个是电解池？

2、如右图是电解氯化铜溶液的装置,其中c、d为石墨电极，则下列有关判断正确的是(  )

A、a为负极，b为正极                  

B、c为阳极，d为阴极                          

C、电解过程中，d电极质量增加     

D、电解过程中，氯离子浓度不变

3、写出用石墨作电极电解下列溶液的电极反应式和化学方程式（拓展训练）

（1）：CuCl2

（2）：Na2SO4

（3）：CuSO4

（4）：NaCl

第二课时

4．下列关于铜电极的叙述不正确的是（    ）

A. 铜锌原电池中铜是正极                  B. 用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极

C. 在镀件上电镀铜时，用金属铜作阳极     D. 电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极

5. 可以将反应Zn+Br2 = ZnBr2设计成蓄电池，下列4个电极反应

① Br2 + 2e－= 2Br－  ② 2Br－－2e－= Br2  　③ Zn – 2e－= Zn2+　④ Zn2+ +2e－= Zn

其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是（　  ）

A. ②和③  　  B. ②和①     C. ③和①　  　D. ④和①

6.如图所示,铜片､锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里,电流表中有电流通过,则下列说法正确的是(    )

A.锌片是正极      B.两个铜片上都发生还原反应

C.石墨是阴极      D.两个番茄都形成原电池

作业布置

绩优学案课时二十一A级基础全面练部分

板书设计

教学反思

第一课时：

在教学内容的安排上，主要的上课线索是非常明确的。学生活动的主体顺序为：电解池构造条件—电解CuCl2溶液实验—“闭合电路”法理解电解原理—电极反应的书写—知识的检查。一些细节和设计和处理上，及时的反思和课后的研究，应该充分调动学生的学习积极性和主动性，努力创设宽松和谐的氛围，激发学生的求知欲望。

例如，在新课引入的时候，用可充电电池直接引入，简单快捷，能量转化关系清晰；但是这样的引入不够吸引学生，调动不了学习的气氛，所以就修改成了以电影桥段入手，把关注点放在“电解水生成氧气”上，这样既调动了学生的学习热情，又丰富了课堂元素，并且知识点熟悉，与生活关联紧密。

第二课时：

电解池原理学习的时候，指导学生完成原电池和电解池的对比表格，通过对比学习，通过表格形式呈现的知识，学习就轻松、有效多了。在记忆方法上，指导学生用“原—负—氧” 和“电—阳—氧”的记忆口诀，原电池负极发生氧化反应，电解池阳极发生氧化反应，通过这样的简化记忆，学生也会很清楚原电池是正负极而电解池是阴阳极。“闭合回路”思想的指导，图像的引入，学生对于电子的转移和溶液中离子的定向运动也就找到了理论依据

备注