第四章 電化學基礎
第三節(jié) 電解池
一、教材分析
《電解池》是人教版高中化學選修四《化學反應原理》第四章第三節(jié)，這部分教材主要介紹了電解原理以及電解原理的應用。電解屬于電化學的知識范疇，是中學化學理論體系不可缺少的一部分，同時電解與物理學科中的電學、能量的轉(zhuǎn)換有密切的聯(lián)系，是氧化還原反應、原電池、電離等知識的綜合運用。本節(jié)教材可分為三個部分：電解原理、電解原理的應用、電鍍。把握教材意圖后，我把本節(jié)內(nèi)容安排為兩課時完成。
二、目標
1．知識目標：
(1) 知道電解的基本原理，會判斷一般電解反應產(chǎn)物；
(2) 能說出電解、電解池及形成條件；
(3) 知道銅的電解精煉和電鍍銅的原理，知道氯堿工業(yè)反應原理，能正確書寫電極反應式和電解的總化學方程式；
(4) 通過對比、分析明確原電池與電解池的區(qū)別和聯(lián)系
2．能力目標：
(1) 培養(yǎng)學生觀察、分析、整理、歸納總結(jié)、探究等能力；
(2) 通過實驗培養(yǎng)學生的觀察能力、分析能力和解決實際問題的能力；
3．情感、態(tài)度和價值觀目標：
(1) 指導學生積極參與過程，激發(fā)其主動探究的意識；
(2) 對學生進行辯證唯物主義教育和環(huán)境保護教育，培養(yǎng)學生正確的處世態(tài)度；
(3) 通過氯堿工業(yè)的學習，培養(yǎng)學生確立理論聯(lián)系實際的學習方法，進一步樹立探究精神及合作意識，同時增強環(huán)境保護意識。
三、教學重點難點
重點：電解原理、氯堿工業(yè)反應原理
難點：離子放電實質(zhì)
四、學情分析
學生的認知發(fā)展水平和知識基礎都是我們要考慮的學情。我們的學生素質(zhì)不太高，沒有強烈的求知欲，思維能力漸趨成熟。但也有思維方面的劣勢，他們習慣演繹式的教學方法，探究學習的經(jīng)驗少。在知識方面，學生在初中沒有電化學知識；在高一化學中學習過有關(guān)電化學的原電池；在生活中也很少有涉及到電解應用經(jīng)歷。
五、教學方法
1．實驗探究與啟發(fā)討論法。
2．學案導學：見后面的學案。
3．新授課教學基本環(huán)節(jié)：預習檢查、總結(jié)疑惑→情境導入、展示目標→合作探究、精講點撥→反思總結(jié)、當堂檢測→發(fā)導學案、布置預習
六、課前準備
1．學生的學習準備：預習實驗“電解池原理”，初步把握實驗的原理和方法步驟。
2．教師的教學準備：多媒體課件制作，課前預習學案，課內(nèi)探究學案，課后延伸拓展學案。3．教學環(huán)境的設計和布置：四人一組，實驗室內(nèi)教學。課前打開實驗室門窗通風，課前準備好如下儀器裝置和藥品：
實驗儀器：小燒杯、玻璃棒、碳棒、導線、電流表、直流電源、改進的塑料制電解槽；
實驗藥品：CuCl2溶液、淀粉碘化鉀試紙、NaOH溶液、CuSO4溶液、銅片、鐵片。
七、課時安排：2課時
第一課時 電解原理
第二課時 電解的應用
八、教學過程
第一課時 電解原理
【復習引入】化學反應過程中，除有新物質(zhì)生成之外還常常伴有能量的轉(zhuǎn)化，如化學能轉(zhuǎn)化為電能的原電池反應。
（1）請每位同學自己設計一組原電池裝置圖，注明電極名稱、所用材料、電子流動方向、寫出電極反應式；
（2）構(gòu)成原電池的條件是什么？能量如何變化？
電能會不會轉(zhuǎn)化為化學能呢？若能，又需要通過什么裝置？怎樣才能實現(xiàn)電能到化學能的轉(zhuǎn)化？將是我們這一節(jié)要學習的內(nèi)容。
【板書】第三節(jié) 電解池
一、電解原理
【課件】例如：Zn—Cu原電池（模擬該電池的裝置及工作過程）
【引導】若將該原電池裝置加以改動為右圖所示裝置
【討論】（1）通電前溶液中有哪些離子？來源是什么？
（2）開通電源前后，溶液中陰陽離子分別怎樣運動？分別有什么現(xiàn)象？如何用簡單的方法初步檢驗其產(chǎn)物？
【介紹并板書】電極名稱
陰極：與外接電源的負極相連的電極
陽極：與外接電源的正極相連的電極
【實驗探究】讓學生分組用改進的電解槽電解CuCl2溶液，觀察現(xiàn)象，以驗證上面討論的結(jié)果。
【學生代表發(fā)言】敘述觀察到的現(xiàn)象。
【討論】離子在兩極上發(fā)生了什么反應？
【學生回答并板書】電極反應
陰極： （ 反應）
陽極： （ 反應）
總反應式：
【結(jié)論】（1）由以上實驗分析可知CuCl2溶液通入直流電時，在陰、陽兩極發(fā)生了 反應，有新物質(zhì)生成， 能轉(zhuǎn)化為 能。
（2）電解原理：電解質(zhì)在 或 狀態(tài)下電離出自由移動的離子，通電時，自由離子定向移動， 離子移向陰極，在陰極 電子，發(fā)生 反應； 離子移向陽極，在陽極 電子，發(fā)生 反應。
【板書】電解池：
電解原理：
【思考】根據(jù)原電池的構(gòu)成結(jié)合以上實驗總結(jié)出構(gòu)成電解池的條件。
【板書】電解池的構(gòu)成條件：
【思考】CuCl2溶液中共有幾種離子？結(jié)合實驗，試說明其中離子得失電子的難易順序。
【學生回答】CuCl2溶液中有Cu2+、Cl—、H+、OH—四種離子，由實驗結(jié)果可知，兩極上的產(chǎn)物分別為Cu和Cl2，則可說明陽離子得電子能力：Cu2+> H+，陰離子失電子能力：
Cl—> OH—。
【設疑】為什么在同一溶液中各種離子的放電順序有先后之分，應有怎樣的順序？
【講述】由于各種離子的得失電子能力不同，因此，在電解時離子放電順序難易也不同，結(jié)合氧化還原反應的知識，可知氧化性強的離子先得電子，還原性強的離子先失電子。
【板書】離子的放電順序（惰性電極）
陽離子放電順序：Ag+>Hg2+> Fe3+ > Cu2+ >H+>Sn4+>Fe2+>Zn2+>……
陰離子放電順序：S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—
【注意】用惰性電極（如：石墨、Pt）電解時，溶液中的陰、陽離子按順序放電，若陽極為活性電極（如Ag、Cu等金屬），則電極本身放電，溶液中的陰離子不放電。
【過度】現(xiàn)在我們已經(jīng)基本了解了電解池，下面將電解池和原電池加以比較。
【課件】（本部分由教師和學生共同歸納完成）
1、電解池、原電池的區(qū)別
裝置名稱
電極名稱
點極反應式
總反應式
反應現(xiàn)象
能量轉(zhuǎn)變
2、電解池和原電池關(guān)系示意圖
【小結(jié)】本節(jié)課我們在復習原電池基本概念的基礎上，重點學習了電解池的概念及電解原理，并比較了電解池和原電池的區(qū)別和聯(lián)系。
第二課時 電解的應用
【復習引入】上節(jié)課我們學習了有關(guān)電解的知識，知道了電解原理及電解時電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的事實。同時，通過分析知道了電解質(zhì)溶液導電的實質(zhì)及溶液中離子的放電順序。電解原理在實際的工業(yè)生產(chǎn)中具有廣泛的應用，本節(jié)課我們將學習其中的一些典型實例。
【板書】二、電解原理的應用
1、電解飽和食鹽水以制取燒堿、氯氣和氫氣
【閱讀】閱讀教材相關(guān)內(nèi)容回答下列問題：
（1）在飽和食鹽水中存在哪些離子，通電時這些離子如何移動？哪些離子放電？分別寫出兩極上的電極反應方程式。
（2）兩極上各有什么現(xiàn)象產(chǎn)生？如何檢驗有NaOH何Cl2生成？
（3）若食鹽溶液中有Ca2+、Mg2+、SO42—等雜質(zhì)離子，應選擇哪些試劑除去？加入試劑應有怎樣的順序？
【學生討論后回答】
（1）NaCl溶液中存在Na+、Cl—、H+、OH—，通電后H+、Na+移向陰極，Cl—、OH—移向陽極。根據(jù)離子放電順序：陰極：2 H++2e—=H2↑ 陽極：2Cl——2e—=Cl2↑
（2）陰極區(qū)產(chǎn)生無色無味的氣體；陽極區(qū)產(chǎn)生黃綠色有刺激性氣味的氣體。陽極區(qū)產(chǎn)生的有刺激性氣味的氣體遇濕潤的淀粉碘化鉀試紙變藍，檢驗為Cl2；陰極區(qū)加酚酞顯紅色，檢驗為NaOH。
（3）Na2CO4、NaOH、BaCl2、HCl試劑，加入時BaCl2溶液要在加Na2CO4溶液前加入。
【提問】寫出該電解反應的總的化學方程式。
【板書】2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH
【設疑】生產(chǎn)過程中，為什么強調(diào)是電解飽和食鹽水？
【講述】上節(jié)課學習了理論上溶液中離子的放電順序。在實際生產(chǎn)中，由于溶液中離子濃度的變化，常會出現(xiàn)放電順序變化的情況，因此在氯堿工業(yè)中，為保證Cl—先于OH—放電，生成Cl2故使用飽和食鹽水，以保證Cl—濃度足夠大先放電。
【過渡】下面我們再來學習電解的其他用途。
【板書】2、電鍍
【閱讀】閱讀教材相關(guān)內(nèi)容，回答：
（1）電鍍的主要目的是什么？
（2）電鍍時，通常把 作陰極，把 作陽極，用 作電鍍液。
【學生討論后回答，教師板書】
陰極：待鍍金屬；
陽極：鍍層金屬
電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的鹽溶液
【講述】由于在電鍍過程中，鍍層金屬轉(zhuǎn)化為離子進入溶液，而溶液中又有與鍍層金屬相同的離子，故電解前后電解質(zhì)溶液的濃度不變。因此，電鍍是一種特殊的電解。利用電解原理同樣也可以進行銅的精煉。
【討論】（1）為什么要進行銅的電解精煉？
（2）電解精煉銅時，用 作陰極，用 作陽極，用 作電解液。
【討論后學生回答，教師板書】
陽極：
粗銅精煉 陰極：
電解質(zhì)溶液：
電極反應式：陽極： 陰極：
【講述】銅作為活性電極放電，形成Cu2+進入溶液后，金屬活潑性順序位于Cu之后的Ag和Au等金屬雜質(zhì)，由于失電子能力比Cu弱，難以在陽極失去電子變成陽離子溶解，于是以金屬單質(zhì)的形式沉積在電解槽底部，形成陽極泥。Zn、Fe、Ni等比Cu活潑的金屬，先于Cu放電，形成離子進入溶液，但其離子得電子的能力弱于Cu2+，因此留在溶液中。
【過度】電解原理的另一個應用是電冶金。
【板書】3、電冶金
【思考】（1）金屬冶煉的本質(zhì)是什么？
（2）冶煉金屬的方法有哪些？
（3）電解冶煉主要適用于冶煉哪些金屬？
【學生討論后回答】
【板書】本質(zhì)：Mn++ne—=M
【提問】以電解熔融NaCl得到金屬Na為例，寫出電極反應方程式和總反應方程式。
陽極： 陰極：
總反應：
【小結(jié)】本節(jié)課我們學習了電解原理在實際生產(chǎn)生活中的應用，在鞏固電解原理的同時，了解了化學原理在實際生產(chǎn)上的應用。實際生產(chǎn)上的過程很復雜，這里我們只停留在理論上進行討論。
九、板書設計
第一課時 電解原理
第三節(jié) 電解池
一、電解原理
1、電極名稱
陰極：與外接電源的負極相連的電極
陽極：與外接電源的正極相連的電極
2、電解原理：
陰極： Cu2＋＋2e－=Cu�。ㄟ�原反應）
陽極： 2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反應）
使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極上引起氧化還原反應的過程叫做電解。
把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W能的裝置叫做電解池或電解槽。
CuCl2 Cu＋Cl2↑
電解池的構(gòu)成條件：
離子的放電順序（惰性電極）
陽離子放電順序：Ag+>Hg2+> Fe3+ > Cu2+ >H+>Sn4+>Fe2+>Zn2+>……
陰離子放電順序：S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—
3、電解池、原電池的區(qū)別
4、、電解池和原電池關(guān)系示意圖
第二課時 電解的應用
二、電解原理的應用
1、電解飽和食鹽水以制取燒堿、氯氣和氫氣
2NaCl+2H2O H2↑+Cl2↑+2NaOH
2、電鍍
陰極：待鍍金屬；
陽極：鍍層金屬
電解質(zhì)溶液：含有鍍層金屬離子的鹽溶液
陽極：
粗銅精煉 陰極：
電解質(zhì)溶液：
電極反應式：陰極(精銅)：Cu2+＋2e－＝Cu 陽極(粗銅)：Cu－2e－＝Cu2+
3、電冶金
本質(zhì)：Mn++ne—=M
十、教學反思
電化學內(nèi)容是無機化學中很重要的知識，他既涉及到理論知識，又與元素化合物知識密切相關(guān)。通過化學能與電能之間的相互轉(zhuǎn)化，可以使學生對氧化還原反應中能量變化的認識更加深刻，從而進一步樹立能量觀點和辯證唯物主義觀點。
授課中要充分注意教與學的有機結(jié)合，嘗試采取全班學生分若干小組，打破常規(guī)聽課方式，以便更好地完成課堂中的討論，分組實驗等教學過程。
教學中，圍繞問題討論，實驗預測、驗證，現(xiàn)象對比等環(huán)節(jié)，突破本節(jié)課的教學重點和教學難點，同時以討論為主線，結(jié)合動手實驗，學生參與，啟發(fā)學思維，引導學生觀察分析、推理、探究，調(diào)動學生的參與意識，引發(fā)他們積極思考，以體現(xiàn)學生的主體性；并將所學知識與生產(chǎn)生活實踐相聯(lián)系，使課堂學習更加貼近社會生活，同時，輔以課堂反饋，檢查學生課堂吸收率，培養(yǎng)學生的解題能力。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://www.yy-art.cn/gaoer/56806.html
相關(guān)閱讀：基于微粒觀和變化觀的《電解池》（第一課時）教學設計