教案电解原理1 范永钊.docx

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教案电解原理1范永钊

第四单元电解原理及应用

椒江一中范永钊

先行组织材料

1、下列哪些物质能发生电离

硫酸、蔗糖、水、氯化铜、食盐

2、写出下列物质电离的化学方程式

CaCl2CuSO4

CH3COOHNaOH

3、在盛有红褐色Fe（OH）3胶体的U型管的两个管口，各插入一个电极。

发现阴极附近的颜色逐渐，阳极附近的颜色逐渐。

这表明Fe（OH）3胶体粒子带，在电场作用下向移动。

这种在外加电场作用下，胶体粒子在分散剂里向电极（阳极或阴极）作定向移动的现象，叫作。

4、物质得到电子的反应叫（氧化反应、还原反应），物质失去电子的反应叫_______________（氧化反应、还原反应）。

5、下列离子的氧化性由强到弱顺序为

Na＋、Cu2＋、H＋、Mg2+、Ag＋、Pb2＋

。

下列离子的还原性由强的弱顺序为

Br－、S2-、I－、Br－

。

6、氢气和氧气反应生成。

反应物的能量高还是生成物的能量高？

该反应是放热反应还是吸热反应？

水在通电条件下生成。

反应物的能量高还是生成物的能量高？

该反应是吸收能量还是放出能量？

7、原电池反应是化学能转化成电能还是电能转化成化学能？

8、铜片、锌片和稀硫酸组成的原电池，正极是，负极是。

正极反应，负极反应。

伏打电池和水的电解

　　在电化学发展历史中的第一个发明是利用电流分解水。

1800年3月，英国伦敦皇家学会会长接到伏打关于发明了电堆的信件后，便把这封信给了他的好朋友，英国化学家尼科尔森（Nicholson,W.1753-1815）和卡里斯尔（Carlisle,A.1768-1840），并在皇家学会上公开宣读了。

尼科尔森和卡里斯特尔立即着手利用伏打电池进行施电流于水的试验。

他们的电堆是利用36枚英国半克朗（Crown）银币及一些锌片和硬纸片，用白金箔丝做电极和导线。

当电极导线和电堆两极接触时，两极上都有气体逸出，他们用排水集气法加以收集。

这样电解了13小时，他们才得到1.1立方米的气体。

与电堆负极相连的铂电极上产生的气体的体积恰好为另一铂电极上逸出气体的二倍。

经鉴定，证明这两种气体分别是氢气和氧气，它们的体积比和氢气、氧气合成水时一致。

他们的文章《利用电池电解水》1800年发表后，这一消息立即轰动了科学界。

水的电解和氢、氧化合成水，这两个科学事实完全证实了水是氢和氧的化合物的正确论断，在化学史上有重要意义。

在1800年以后几年内，化学家们利用伏打电堆研究了许多电化学问题，如电解水时水中为什么产生出酸和碱，一些金属盐类水溶液电解时产生的现象及其原因等；英国化学家戴维（Davy,H.1778-1829）并于1807-1808年通过电解法发现了元素钾、钠、钙、锶、钡和镁。

由此可见，伏打电池的发明（以及电解水的成功）对于化学的发展确实具有深远的重要意义。

你能解析上述科学事实吗？

第四单元电解原理及其应用

第一节电解原理及应用

教学目标：

1、知识目标：

理解电极原理，区别原电池和电解池。

2、能力目标：

培养观察能力、思维能力（分析能力、综合能力、比较能力）

3、性感目标：

（1）培养学生参与教与学活动的积极性和主动性；

（2）认识化学学科价值，增强学习化学的动机；

教学重点：

电解原理

教学难点：

离子放电顺序

教学策略：

先行组织者策略

教学方法：

谈话法（第一课时）、

教学手段：

实验、多媒体

学法指导：

提出问题，分析问题，建构理论，解析问题，应用检验

教学过程：

引言：

我们已经知道，在原电池反应中，化学能转化成电能。

例如，在氢氧燃烧电池中，氢气和氧气燃烧生成水的化学能直接转化为电能。

在初中我们学习了水在通电条件下生成氢气和氧气。

提问：

1、氢气和氧气燃烧生成水，水通电生成氢气和氧气，这两个反应是否为可逆反应？

2、通电前水中存在哪些离子？

为什么？

如何运动？

3、通电时这些粒子又如何运动？

为什么？

联系可逆反应的条件、水的电离、电泳、电场力等知识回答，教师板演、小结。

追问：

1、阴极和阳极分别连接电源的哪一极？

2、在电解水实验中，H+在阴极为什么会变成H2？

3、在电解水实验中，OH－在阳极为什么会变成O2？

4、写出阳极、阴极的电极反应方程式。

5、写出电解水的总化学方程式。

6、反应物的能量与生成物的能量哪一种高？

为什么？

7、通电过程中消耗了电能，电能转化成哪一种能量？

结合电泳、电场力、电性规则、物质的活泼性、能量守恒等知识回答，教师板演小结。

多媒体演示：

水在通电过程中微粒运动变化的过程。

板书：

第一节电解原理及应用

电解：

电解质溶液在通电条件下，阴、阳两极发生氧化还原反应的过程。

电解池：

通电条件下发生氧化还原反应的装置；把电能转化成化学能的装置。

深入：

如果在水中加入CuCl2固体并搅拌使其溶解，再通直流电，产物又是什么呢？

演示实验：

用石墨电极电解氯化铜溶液

阅读：

课本中电解原理相应内容，回答以下问题。

1、通电前氯化铜溶液中存在哪些离子？

如何运动？

2、通电前和通电时溶液中离子运动有何不同？

3、写出电极反应方程式和总化学方程式。

4、H＋和Cu2+都在阴极附近，为什么是Cu2+得电子而不是H＋得电子？

5、OH－和Cl－都在阳极附近，为什么是Cl－得电子而不是OH－得电子？

联系电离、电泳、电性规则、氧化性顺序、还原性顺序等知识回答。

多媒体演示：

电解CuCl2溶液（因为已有实验可以不演示）

提问：

1、构成电解池的条件是什么？

2、阳极发生什么反应（氧化，还原）？

阴极发生什么反应（氧化，还原）？

3、结合CuCl2溶液的电解，试分析阴、阳离子的放电顺序？

小结：

1、电解池的条件：

电源、电极、电解质溶液。

2、阳极：

发生氧化反应。

阴极；发生还原反应。

3、阳极放电顺序：

与金属活泼性顺序相反。

阴极放电顺序：

S2-、I－、Br－、Cl－、OH－、SO42-

讨论：

1、电解质溶液导电与金属导线导电有何区别？

2、电质溶解液是如何将电路沟通的呢？

巩固练习：

1、在做电解水实验时，通常在水中加入NaOH或H2SO4，为什么？

分析水的电解产物有没有变化。

2、试画出用石墨电极电解CuSO4溶液的装置，写出电极反应方程式和电解反应总方程式。

3、比较金属导电和电解质溶液导电的区别。

4、比较电解和电离

电离

电解

条件

过程

特点

联系

5、比较原电池和电解池

原电池

电解池

装置名称

电极名称

电极反应

总反应方程式

反应现象

能量转化

第二课时

铜的精炼和电镀

复习引入：

1、什么叫电解？

2、什么叫电解池？

3、如何判断电解池的阴极和阳极？

4、阳极发生什么反应？

阴极发生什么反应？

5、写出用石墨电解CuSO4溶液电极反应式和总化学方程式。

学生回答，然后教师总结。

转让新课：

我们前面所有的电极都是石墨，石墨在通电条件下一般不发生化学反应，这类电极我们称为惰性电极，通常惰性电极还有Pt和Au。

如果不用石墨作电极，用铜作电解池的阳极电解CuSO4溶液，情况又怎样呢？

实验探究：

实验（4－2）

观察现象：

银白色的铁制品变成紫红色。

解析：

围绕以下问题展开思考：

阳极：

1、阳极周围还原性的微粒？

2、SO42-、OH－、铜单质哪一种微粒易失电子？

3、阳极反应方程式？

阴极：

1、阴极周围氧化性的微粒？

2、哪一种微粒易发生还原反应？

3、阴极反应方程式？

结论：

阳极：

1、阳极为非惰性材料，则阳极本身发生氧化反应。

2、阳极为惰性材料，则阴离子发生氧化反应。

顺序为：

S2－、I－、Br－、Cl－、OH－、SO4－

阴极：

不管哪一种导电性材料，都是阳离子发生还原反应。

顺序为：

与金属活泼性顺序相反。

板书：

这种在金属表面覆盖上一层另一种金属的电解过程称为电镀。

镀件金属作为电解池的阳极，镀层金属作为电解池阴极。

电镀液应选择镀层金属的可溶性的盐。

电镀液的浓度几乎不变。

深入：

仍然用CuSO4溶液作电解液，如果阳极材料不是纯净的铜，而是含有杂质的铜，通电条件下将发生怎样变化？

阅读：

围绕以下问题，阅读教材中“铜的电解精炼”

1、粗铜中存在哪些杂质？

2、粗铜作阳极还是作阴极？

为什么？

3、为什么选择可溶性铜盐作电解液？

4、阳极发生怎样反应？

5、阴极发生怎样反应？

6、阳极泥的成分是什么？

7、铜的电解精炼与镀铜有什么区别和联系？

讨论：

电解池与电镀池的区别和联系

内容

电解池

电镀池

定义

形成条件

两极规定及反应

电子流向

电解液变化

巩固练习：

1、请设计一个在铁制品表面镀锌的实验方案。

2、请总结电解原理。

3、请写出铁作阴极，石墨作阳极，电解氯化钠溶液的电极反应式和总反应式

第二节氯碱工业

知识目标：

理解电解饱和食盐水反应原理，分析电解过程溶液酸碱性的变化规律，了解离子交换膜法制烧碱的过程，了解精制食盐水的方法，了解以氯碱工业为基础的化工生产。

总结中学已学的氯气、氢气、氢氧化钠的化学性质。

能力目标：

培养学生的观察能力，思维能力（演绎推理、分析、归纳），自学能力

情感目标：

增强爱国思想，充分认识化学学科的价值

教学方法：

支架式教学

学习方法：

合作学习。

教学过程（第一课时）

先将班级分成三个小组，选出小组长，要求通过抽签决定哪一小组回答哪一个问题。

其它小组可以补充、纠正。

设置情景：

观察第五单元的章图

演示实验：

实验（4－3）

设疑：

一、

1、用惰性电极电解饱和食盐水的产物是什么？

2、写出电极反应式和总化学方程式。

2、电解食盐水的原理和电解原理的关系怎样？

3、OH－离子在哪一极产生？

为什么？

4、填写下列表格

电解物质

电极反应

电解对象

电解液浓度变化

PH变化

电解质溶液恢

复所加物质

NaOH溶液

H2SO4溶液

Na2SO4溶液

HCl溶液

CuCl2溶液

NaCl溶液

KBr溶液

CuSO4溶液

AgNO3溶液

自学阅读：

阅读教材电解饱和食盐水反应原理的内容，分小组讨论，然后由小组推选一民同学总结发言。

其它小组补充。

设疑：

二、

1、电解饱和食盐水的产物相互之间会不会发生反应？

2、工业上如何解决电解饱和食盐水的产物之间相互反应的问题？

自学阅读：

学生阅读相关内容，要求学生能讲出离子交换膜法制烧碱的过程。

分析离子的移动过程。

能在黑板上画出离子交换法电解制碱的主要生产流程。

解决方法同问题一。

多媒体演示：

离子交换膜法电解原理

设疑：

三、

1、粗盐水中含有哪些杂质？

2、教材中是用什么方法精制食盐水的？

写出相关反应的化学方程式。

自学阅读：

教材相关内容，解决方法同问题一。

评价：

民主评定哪一小组为优胜组，并以一定奖励。

第二课时

自由组合成若干小组，从下列研究性课题中任选一课题进行研究。

1、总结中学学习过的关于氢氧化钠的各类反应，举例说明氢氧化钠在工业上的用途。

2、总结中学学习过的关于氯气的各类反应，举例说明氯气在工业上的用途。

3、总结中学学习过的关于氢气的各类反应，举例说明氢气在工业上的用途。

4、我国氯碱工业的发展现状。

将各小组的研究性报告阅读评定后，挑选优秀的几篇编成材料，分发给每一位同学，供他们自学。

第四单元　电解　复习课

教学目的：

1.巩固电解、电镀的原理，掌握电解池与原电池的区别。

2.掌握电解产物的判断方法，能分析电解过程中电解液的变化。

3.培养学生总结、归纳能力和应用所学知识解决实际问题的能力。

教学重点：

电解和电镀的原理

教学难点：

电解原理的灵活运用

课时安排：

１课时

教学方法：

总结、归纳、练习相结合

教学过程:

［导入］本单元我们共同学习了电解的原理及其应用，今天我们对本单元知识进行复习总结。

［板书］复习课

［提问］谁能回答电解的概念？

［板书］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叫做电解。

［设疑］电解池、电镀池以及我们前面所学的原电池是电化学中涉及到的三个“池”，三者有何不同呢？

［板书］1、原电池、电解池、电镀池的比较

［学生活动］请同学们填写课前发放的表一的内容。

表一原电池、电解池、电镀池比较表

内容

原电池

电解池

电镀池

定义

形成条件

两极规定及反应

电子流向

电解液变化

［投影］先选出一份学生填好的表格投影到大屏幕上，师生共同点评，然后投影教师课前填好的标准答案,规范学生的化学用语。

表一、原电池、电解池、电镀池比较表

内容

原电池

电解池

电镀池

定义

将化学能转变成电能的装置

将电能转变成化学能的装置

应用电解原理在某些金属表面镀上一层其他金属或合金的装置

形成条件

1活动性不同的两电极（连接）

2电解质溶液（电极插入其中并与电极自发反应）

3形成闭合回路

1两电极接直流电源

2两电极插入电解质溶液

3形成闭合回路

1镀层金属接电源正极，镀件接电源负极

2电镀液必须含有镀层金属的离子

两极规定及反应

负极：

电子流出一极

氧化反应

正极：

电子流入一极

还原反应

阴极：

与电源负极相连的极

还原反应

阳极：

与电源正极相连的极

氧化反应

阴极：

镀件

还原反应

阳极：

镀层金属

氧化反应

电子流向

负极→正极

负极→阴极→阳离子

正极←阳极←阴离子

负极→阴极→阳离子

正极←阳极

电解液变化

有变化

有变化

无变化

［投影］练习一：

下列电极反应既可以在原电池中发生，又可以在电解池中发生的是（　　　）

　　　　Ａ、4OH－－4e－＝2H2O＋O2↑Ｂ、O2＋2H2O＋4e－＝4OH－

　　　　Ｃ、Cu2+＋2e－＝CuＤ、2H+＋2e－＝H2↑

［师生活动］学生独立完成练习一后，请学生代表回答并解释答案，教师点评。

［过渡］电解过程中电解产物的判断是同学们必须掌握的内容。

［板书］２、电解过程中电极产物的判断

［设疑］在电解CuSO4溶液时，用石墨作电极与用铜作电极所发生的电极反应是否相同？

［学生活动］（略）

［学生总结］石墨电极：

阴极：

2Cu2+＋4e－＝2Cu

　　　　　　　　　　　阳极：

4OH－－4e－＝2H2O＋Ｏ2↑

　　　　　　铜电极：

阴极：

Cu2+＋2e－＝Cu

　　　　　　　　　　阳极：

Cu－2e－＝Cu2+

［提问］谁能根据上述电解实例总结出电解过程中电极产物的判断方法。

［板书］阴极产物：

按阳离子放电顺序判断（Ag＋＞Hg2＋＞Cu2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Ｈ＋＞Al3+＞Mg2＋＞Na＋＞K＋）

阳极产物：

活泼电极（如：

Cu、Ag、Fe等）阳极溶解

　　　　　惰性电极（如Pt、Au、石墨）按阴离子放电顺序判断（S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根）

［投影］练习二：

在水中加入等物质的量的Ag＋、Mg2＋、Na＋、SO42－、NO3－、Cl－，将该溶液放入惰性材料做电极的电解槽中通电片刻，则氧化产物与还原产物的质量比为（　　）

Ａ、35.5∶10.8　　　　B、16∶207

C、8∶1　　　　　　Ｄ、108∶35.5

［师生活动］学生独立完成练习二后，请学生代表回答并解释答案，教师点评。

［过渡］当用惰性电极电解电解液时，电解液的成分、浓度、酸碱性可能会发生变化。

下面我们就以一些具体物质的电解为例进行分析。

［板书］3、电解过程中电解液变化情况分析（惰性电极）

［学生活动］请学生填写课前发放的表二的内容

表二　　　　　用惰性电极电解各种溶液时电解液变化比较表

电解物质

电极反应

电解对象

电解液浓度变化

PH变化

电解质溶液恢

复所加物质

NaOH溶液

H2SO4溶液

Na2SO4溶液

HCl溶液

CuCl2溶液

NaCl溶液

KBr溶液

CuSO4溶液

AgNO3溶液

［投影］先选出学生中一份填好的表格投影到大屏幕上，师生共同点评。

然后投影教师课前填好

电解物质

电极反应

电解

对象

电解液浓度变化

PH

变化

电解质溶液恢复所加物质

NaOH

溶液

阴：

4H+＋4e－＝2H2↑

阳：

4OH－－4e－＝2H2O＋Ｏ2↑

水

增大

增大

水

H2SO4

溶液

阴：

4H+＋4e－＝2H2↑

阳：

4OH－－4e－＝2H2O＋Ｏ2↑

水

增大

减小

水

Na2SO4

溶液

阴：

4H+＋4e－＝2H2↑

阳：

4OH－－4e－＝2H2O＋Ｏ2↑

水

增大

不变

水

HCl

溶液

阴：

2H+＋2e－＝H2↑

阳：

2Cl－2e－＝Cl2↑

HCl

减小

增大

HCl

CuCl2

溶液

阴：

Cu2+＋2e－＝Cu

阳：

2Cl－－2e－＝Cl2↑

CuCl2

减小

CuCl2

NaCl

溶液

阴：

2H+＋2e－＝H2↑

阳：

2Cl－－2e－＝Cl2↑

NaCl和水

生成新物质

增大

HCl

KBr

溶液

阴：

2H+＋2e－＝H2↑

阳：

2Br－－2e－＝Br2

KBr和水

生成新物质

增大

HBr

CuSO4

溶液

阴：

2Cu2+＋4e－＝2Cu

阳：

4OH－－4e－＝2H2O＋Ｏ2↑

CuSO4

和水

生成新物质

减小

CuO

AgNO3

溶液

阴：

4Ag+＋4e－=4Ag

阳：

4OH－－4e－＝2H2O＋Ｏ2↑

AgNO3和水

生成新物质

减小

Ag2O

［提问］谁能根据上述电解反应实例总结出用惰性电极电解不同类型的电解液时，电极反应的特点、电解液浓度变化、ＰＨ的变化以及使电解液复原的规律？

［板书］（教师根据学生的回答整理出下表，在学生回答时教师要注意适当的启发诱导）

类型

电极反应特点

电解液浓度变化

PH变化

电解质溶

液复原所

加物质

电解

水型

阴极：

4H++4e－＝2H2↑

阳极；4OH－－4e－＝H2O＋O2↑

增大

看具体物质

按两极析出的物质中所含元素的种类及原子个数比组成的物质

电解电

解质型

电解质的离子在两极放电

减小

看具体物质

放H2生

碱型

阴极：

2H++2e－＝H2↑

阳极：

电解质阴离子放电

生成新物质

增大

放O2生

酸型

阴极：

电解质阳离子放电

阳极：

4OH－－4e－＝H2O＋O2↑

生成新物质

减小

［投影］练习三、用惰性电极电解下列溶液，电解一段时间后，阴极质量增加、电解液的ＰＨ降低的是（　　　　）

　　　　Ａ、CuSO4　　Ｂ、AgNO3　　Ｃ、BaCl2　　Ｄ、H2SO4

［师生活动］学生独立完成练习三后，请学生代表回答并解释答案，教师点评。

［过渡］电解原理在工业上有着重要的应用。

［板书］４、电解原理的应用

［提问］前面我们学习了哪些电解原理应用的实例？

［板书］①电解精炼铜和电镀铜

　　　　②氯碱工业

［引导］电解精炼铜、电镀铜、氯碱工业中所发生的电极反应在上面的复习中都已经涉及到了，请同学们再回忆一下。

［小结］（略）

［作业］教材复习题：

第三题中第３小题，第四题中第１小题。

［板书设计］复习课

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叫做电解。

1、原电池、电解池、电镀池的比较

2、电解过程中电极产物的判断

阴极产物：

按阳离子放电顺序判断（Ag＋＞Hg2＋＞Cu2＋＞Fe2＋＞Zn2＋＞Ｈ＋＞Al3+＞Mg2＋＞

Na＋＞K＋）

阳极产物：

活泼电极（如：

Cu、Ag、Fe等）阳极溶解

　　　　　惰性电极（如Pt、Au、石墨）按阴离子放电顺序判断（S2－＞I－＞Br－＞Cl－＞OH－＞含氧酸根）

3、电解过程中电解液变化情况分析（惰性电极）

类型

电极反应特点

电解液浓度变化

PH变化

电解质溶

液复原所

加物质

电解

水型

阴极：

4H++4e－＝2H2↑

阳极；4OH－－4e－＝H2O＋O2↑

增大

看具体物质

按两极析出的物质中所含元素的种类及原子个数比组成的物质

电解电

解质型

电解质的离子在两极放电

减小

看具体物质

放H2生

碱型

阴极：

2H++2e－＝H2↑

阳极：

电解质阴离子放电

生成新物质

增大

放O2生

酸型

阴极：

电解质阳离子放电

阳极：

4OH－－4e－＝H2O＋O2↑

生成新物质

减小

4、电解原理的应用

①电解精炼铜和电镀铜

　　　　②氯碱工业