电解池说课稿.docx

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1、电解池说课稿电解池说课 一、说两纲： 教学大纲： C类要求：电解原理 B类要求：氯碱工业反应原理、铜的电解精炼 A类要求：电镀铜 选学：以氯碱工业为基础的化工简介 活动方式：演示实验 观看视频 考纲： 了解电解池的工作原理，能写出电极反应和电解池总反应方程式。 二、教材的地位和作用： 本节课选自苏教版普通高中课程标准实验教科书化学选修4专题一化学能与电能的转化第二单元第三节。电解池与氧化还原反应、化学反应中的物质和能量变化等知识密切相关，它是电化学基础，也是原电池知识的延续，更是研究其应用的基础。在中学化学基本理论中占有重要的地位，也是指导工农业生产实践的重要理论依据。学习电解池之后，学生将形

2、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。 三、教学目标： 知识与技能： 理解电解原理，会判断电解池、电极产物、电极周围溶液pH值及整个溶液pH值的变化； 能书写电极反应式及总反应式。 过程与方法： 利用惰性电极电解氯化铜的实验，探究电解原理，了解电解的应用，特别是电解在电镀、电解精炼、电冶炼等方面的应用。 应用实验、观察等手段获取信息，应用分析、推理、归纳、概括等方法加工信息。 情感态度与价值观： 分组实验与讨论，体会小组合作学习的乐趣，培养团结协作的精神

3、； 通过探究实验的操作，现象的观察、记录和分析，感受实验方法在化学研究中的重要作用体验科学研究的严谨与艰辛。 1 通过电解知识的学习，发现其在日常生活和工农业生产中的广泛应用，激发学生勇于创新、积极实践的科学态度。 四、教学重难点： 教学重点：理解电解的基本原理 教学难点：阴阳两极的电极反应式及电解的化学方程式的正确书写、电解池的应用 五、课时安排：2课时 第一课时：电解原理 第二课时：电解原理的应用 六、教法与学法： 通过实验与多媒体的有机结合，进行问题探究、实验探究、分组讨论，归纳总结，体现“以问题为引导，学生为主体”的课堂教学法。 指导学生运用实验观察、分析、比较、讨论、概括、练习等学习

4、手段，通过亲自动手参与实验，分析讨论实验现象，得出结论的过程培养其探索精神及分析问题的能力。同时，也能够培养学生的主体性与合作精神。 七、教学策略： 1、电解原理：从电解氯化铜的实验直接引入，观察实验现象，通过问题思考引导学生分析原因，并拓展延伸，总结离子放电顺序。在掌握原理的基础上，再由学生分析电解规律。 2、电解原理的应用：通过问题探究，引导学生利用电解原理分析电解饱和食盐水的反应原理，再归纳总结其产物的利用。关于电镀，可以补充电镀铜的实验，并将电镀铜与电解氯化学铜溶液作对比。关于电冶金，以电解熔融NaCl为例，说明电解原理在冶金方面的应用。从而也可以说明导电的条件：有自由移动的阴阳离子，

5、这些离子可以是电解质溶液电离出来的，也可以是熔融态的电解质电离出来的。 教学过程： 第一课时 引入 据创意广告，用橙子、铁钉、铜条和Iphone手机，设计装置，给Iphone手机充电，同学们能解释其中的奥秘吗？ 生 铁钉、铜条是电极，橙子提供电解质溶液，形成原电池，产生电流，从而可以给手机充电。 师原电池产生的电能使手机完成充电的过程实现了从电能到化学能的转化，电流是怎样完成手机充电过程的呢？这就是我们这节课所要学习的内容。 板书第三节 电解池 2 探究活动一通过实验，探究电解池工作原理 实验探究分三步进行P19页实验，并观察、记录实验现象 (1) 将两根碳棒分别插进U型管内的CuCl2溶液中

6、，观察现象 现象：碳棒表面无明显现象 (2) 将两根碳棒用导线相连后，浸入U型管内的CuCl2溶液中，观察现象 现象：碳棒表面无明显现象 (3) 将两根碳棒分别跟直流电源的正、负极相连接，浸入U型管内的CuCl2溶液中，接通电源，观察现象 现象：和负极相连的碳棒上逐渐覆盖了一层红色物质。 和正极相连的碳棒上生成有刺激性气味、能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体。 原理探究 播放Flash：模拟CuCl2溶液导电过程中的微粒运动状况。 问题讨论 1、通电前，溶液中存在哪些离子？在溶液中它们如何运动？ 2、通电后，阴、阳离子移动方向如何？ 3、通电过程中，电流的方向如何，电子的流动方向呢？ 4、通电

7、后电极上分别发生什么反应？ 归纳板书 一、 电解原理 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： (1) 定义：将电能转化为化学能的装置。 (2)形成条件： 外加直流电源 与电源相连的两个电极 阳 极：与电源正极相连的电极。 阴 极：与电源负极相连的电极。 讲a、电极必须能导电 b、电极材料可相同亦可以不同。 电极介绍 活泼电极：除Pt、Au、Ti等少数金属外的其他金属电极 惰性电极：石墨电极、铂电极等 电解质溶液或熔融的电解质 用导线连接形成闭合回路 3 3、工作原理： 电子流向：电子从电源负极流出到电解池阴极，从电解池阳极流出到电源正极 离子流向：

8、阴离子移向阳极，阳离子移向阴极 电极反应： 阳极：失电子，发生氧化反应 阴极：得电子，发生还原反应 4、电解的本质：电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。 讨论氯化铜溶液中，除了Cu2+和Cl-外，也有H2O电离出的H+和OH-，为什么电解氯化铜溶液时，没有产生氢气和氧气呢？ 补充：“放电”概念； 探究活动二探究阴阳两极的放电顺序 实验器材：反应容器 、直流电源、导线、 电极 第一组：惰性电极电解NaCl溶液 第二组：铜作为阳极材料电解CuSO4溶液 第三组：惰性电极电解Na2SO4溶液 生汇报实验结果 第一组：阳极：Cl2 阴极：H2 第二组：阳极：铜棒质量减轻 阴极：Cu 第三组：

9、阳极：O2 阴极：H2 总结出电解池的放电顺序： 阳极放电能力：金属单质Ag+Cu2+H+Fe2+Zn2+ Al3+ Mg2+ Na+ K+ 阴极放电能力：S2-I -Br -Cl - OH -含氧酸根 师补充：金属电极做阳极，金属本身被氧化 板书 5、阴阳两极的放电顺序 阴极： Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+(指酸电离的)Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+ 阳极：(1)是惰性电极时：阴离子在阳极上的放电顺序 S2-I-Br-Cl-OH-NO3-SO42-(等含氧酸根离子)F-(SO32-/MnO4-OH-) (2) 是活性电极时：电极本身溶解放电 探究活动

10、三 根据离子放电顺序，写出电解下列物质时的电极反应，归纳电解规律 4 物质类别 含氧酸 强碱 活泼金属的含氧酸盐 无氧酸 实例 H2SO4 NaOH Na2SO4 HCl 电极反应 阳极：4OH-4e- = 2H2O+O2 阴极：4H+4e-=2H2 pH 减小 增大 不变 电解类型 电解水型 加水还原 阳极：2Cl- -2e-= Cl2 阴极：2H+ 2e- = 2H2 增大 分解电解质型 不活泼金属的无 氧酸盐 活泼金属的 无氧酸盐 不活泼金属的 含氧酸盐 CuCl2 阳极：2Cl- -2e-= Cl2 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 增大 加电解质还原 NaCl 阳极：2Cl- -

11、2e-= Cl2 阴极：2H+2e-= H2 增大 放氢生碱型 CuSO4 阳极：4OH- -4e- = 2H2O+O2 阴极：4H+ 4e- = 2H2 减小 放氧生酸型 (加CuO还原） 分析电解中电极附近溶液pH值的变化。 电极区域 A阴极H+放电产生H2，阴极区域pH变大。 B阳极OH-放电产生O2，阳极区域pH变小。 电解质溶液中 A电解过程中，既产生H2，又产生O2，则原溶液呈酸性的pH变小,原溶液呈碱性的pH变大，原溶液呈中性的pH不变。 B电解过程中，无H2和O2产生， pH几乎不变。但象CuCl2变大 C电解过程中，只产生H2， pH变大。 D电解过程中，只产生O2，pH变小

12、。 小结分析电解反应的一般思路： 明确溶液中存在哪些离子 阴阳两极附近有哪些离子 根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物 5 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 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

13、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。 生利用电解原理，分析该实验的原理，完成资料P60页内容。 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：HNa)：2H+2e-=H2 (还原反应) 总反应：2NaCl+2H2O电解 2NaOH +H2+ Cl2 阴极 阳极 简单介绍工业制备方法-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

14、槽由若干个单元槽串联或并联组成。 6 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。 师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。 知识回顾 粗盐的成份：泥沙、Ca2+、Mg2+、Fe3+、SO42杂质，会与碱性物质反应产生沉淀，损坏离子交换膜杂质的除去过程：过量BaCl2过量NaOH粗盐水-(除SO2(除Mg2+.Fe3+)4)过量Na2CO3(除Ca2+

15、.Ba2+)适量盐酸含少量阳离子交换塔过滤2-(除泥沙及沉淀)(除CO3)Ca2+.Mg2+(除Ca2+.Mg2+)精制盐水强调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。 过渡电解的方法也可以用在铜的精炼上，通过火法冶金炼出的铜是粗铜，含杂质多，不 适于电器及其他许多工业使用，必须进行电解精炼。 问怎样利用电解的原理精炼粗铜呢？ 板书2、电解精炼铜 投影 粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液，电解精炼铜的过程中两极和电解液中离子的变化情况。 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。完成资料P61页内容 讲CuSO4

16、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聚集在阴极板上。 板书 阴极(精铜)：Cu2+2e-Cu 7 讲 SO42-和OH-虽然移向了阳极，但是由于阳极板表面的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)：Cu2eCu2+ 问 粗铜中所含的杂质是如何除去的呢？ 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： Zn2eZn2+；Ni2eNi2+；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

17、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 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。 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？ 生查找阅读教材中相关内容，归纳总结 归纳板书(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

18、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。完成

19、资料P60页相关内容。 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 8 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。 过渡Na、Mg、

20、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表格 原电池 电解池 将电能转变成化学能的装置 两电极接直流电源，并插入电解质溶液中，形成闭合回路 阳极：与电源正极相连 阴极：与电源负极相连 电镀池 应用电解原

21、理在某些金属表面上镀一层其他金属的装置 镀层金属接电源正极，待镀金属接电源负极，电镀液必须含有镀层金属的离子 同电解池，但阳极：必须是镀层金属 阴极： 镀件 阳极：氧化反应，溶液中的阴离子失电子，或电极金属失电子 阴极：还原反应，溶液中的阳离子得电子 电子流向 负极导线正极 电源负极导线阴极(阳离子向阴极移动，得电子；阴离子向阳极移动，失电子)阳极电源正极 阳极：金属电极失电子 阴极：电镀液中阳离子得电子 定义 将化学能转变成电能的装置 形成活泼性不同的两电极条件 连接，电解质溶液，形成闭合电路 电极负极：较活泼金属 名称 正极：较不活泼金属或能导电的非金属 电极负极：氧化反应，金属反应 失电子 正极：还原反应，溶液中阳离子得电子 9