第三节 电解池

第一课时  电解原理                                                           

【教材分析】

电解是中学电化学知识不可缺少的一部分，同时电解与物理中的电学、能量的转换有密切的联系，是氧化还原反应、原电池、电离等知识综合运用。电解教学安排在氧化还原反应、离子方程式、电离平平和原电池知识后教学符合学生认识规律。本节教材分为二个部分：电解原理、电解原理的应用。

【设计思路】

本内容是人教版高中化学选修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，是教学的一个重点和难点。学生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。本人采用实验教学模式，教学过程中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，然后将知识运用到具体的应用中；力求做到“以转变学生的学习方式，提高学生的科学素养，培养学生的科学探究能力为主”的新课程教学理念。

【教学目标】

    1、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）牢记惰性材料做电极时，离子的放电顺序以及阴、阳极上产物的分析判断。

（4）初步掌握书写两电极反应式及电解总化学方程式；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，培养学生的思维能力，概括总结的能力，以及形成规律性认识的能力。

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，让学生体验科学探的过程，形成一定的实验能力、观察能力和思维能力。

3、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

【教学用具】  电解槽   碳棒（4支）  学生电源  导线 

氯化铜溶液  KI-淀粉试纸  烧杯  玻璃棒

多媒体

【教学过程】

【引言】

 前面我们学习了原电池的有关知识，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：能量之间可以实现相互转化。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，当直流电流通过水时，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？这种变化是否存在一定的规律？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

【投影演示实验】提醒学生认真仔细地观察实验现象。(同时板书：实验)

【演示实验1】将两根碳棒分别插进电解槽中，浸一会儿取出。

（引导学生观察碳棒表面上有没有新物质生成。结论：碳棒和氯化铜不反应。）

【演示实验2】用导线连接两根碳棒后再浸入CuC12溶液一段时间，取出观察。

（碳棒表面也没有新物质生成。结论：没有构成原电池，不发生反应。）

【演示实验3】浸入CuC12溶液的两根碳棒分别跟直流电源的正极和负极相连接。接通电源，让不家务事观察两极的现象。（提醒学生连接的是交流电还是直流电的两极）

[请学生回答实验过程中的现象，教师适当进行补充。]

【学生发言】一个碳棒覆盖有一层紫红色物质（铜），另一个碳棒表面有小气泡生成，。用湿润的碘化钾淀粉试纸检验产生的刺激性气体，试纸变蓝色，说明该气体是氯气。

【问题】通过观察到的实验现象，我们发现了这个过程发生了变化？

【师生小结】（投影实验装置）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。

【投影设问1】氯化铜固体即使在加热的时候也很难分解，为什么其溶液在电流的作用下会分解成铜和氯气呢？

【板书】（电解氯化铜溶液原理）分析

【投影设问2】为了解决这个问题，请大家思考：

    1、通电前

CuC12溶液中存在哪些离子？这些离子作如何的运动？

2、通电中

1）溶液中的离子运动情况有何变化？是什么因素导致了这种变化？

2）电路中的电流与电子流向如何？当阴、阳离子移向碳电极表面时，哪些离子发生了变化？

3）你能写出两个碳电极上发生的反应并指出反应的类型吗？总反应如何呢？

3、想一想，整个过程中能量是如何转化的？

【学生活动】学生回答上面问题，教师及时点评。

【投影】链接运画投影“电解氯化铜微观模拟”，让学生通过以上问题的分析加深对电解过程的微观与宏观认识。

【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。

【板书】阳极：与电源的正极相连。

        阴极：与电源的负极相连。

【学生活动】学生完成阴、阳两极上的电极反应，并指出反应类型。教师纠正。

【板书】阳极：2C1-2e=C12↑   （氧化反应）

阴极：Cu2+2e=Cu      （还原反应）

总反应：CuC12电解Cu+C12↑

【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、阳两极后发生氧化还原反应，生成了新的物质。在这个过程中，电能转化为化学能。

【过渡】大家能明白什么是电解，什么是电解池吗？

【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。

【投影设问3】思考2：根据以上电解氯化铜的装置，以及联系原电池的构成条件，你能否总结出电解池的一般构成条件？

【学生活动】学生相互讨论后，回答问题。教师予以适当引导。

【板书】3、电解池的构成条件

        （1）两个电极（能导电的金属或非金属）

        （2）电解质

        （3）有外加直流电源，并形成闭合回路

【投影设问4】思考3：在电解过程中，电子、离子是如何移动以形成闭合回路的？

    （再次投影“微观模拟”，分析总结电解过程中电子、离子的移动方向）

【板书】4、电子的流向

        阳极 → 电源正极        电源负极 → 阴极

5、离子的移动方向

阳离子 → 阴极           阴离子 → 阳极

【投影设问5】思考4：电解质溶液中的阴、阳离子分别移动到两极后发生了什么变化？

【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。

【投影设问6】思考5：在溶液中存在的阳离子有Cu2+、H+，阴离子在OH-、C1-，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C1-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，主要决定于离子的氧化性和还原性相对强弱。根据氧化还原反应知识的学习，知离子得失电子的能力不同。即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。所以在CuC12溶液中Cu2+和C1-先放电。

【师生小结】共同总结离子放电的先后顺序，。

【板书】6、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）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>H+(浓度较小时)

阳极上放电顺序（失电子先后）

S2->I->Br->C1->OH->（含氧酸根）>F-

【讲述】教师对上述离子放电顺序作简单的说明。

【投影设问7】在电解氯化铜溶液的装置中，若把电解质换成氧化钠，其结果又如何呢？试写出电极反应。

【师生活动】学生分析讨论，教师点评。

【投影分析】

【投影设问8】在电解氯化铜溶液的装置中，若把电解质换成硝酸银，其结果又如何呢？试写出电极反应。

【师生活动】学生分析讨论，教师点评。

【投影分析】

【课堂小结】（略）

【投影作业】

1、用惰性电极电解下列溶液，写出电极反应式和电解总反应方程式。

   CuBr2     Na2CO3    CuSO4   H2SO4    NaOH    HC1

2、在利用电解水的方法制取氢气和氧气时，为什么不直接电解蒸馏水，而是电解HaOH溶液或H2SO4溶液？

3、列表比较原电池与电解池的联系与区别。

【教学反思】

在教学中，通过演示实验，启发引导，讲座分析等方法，让实验成为帮助学生开展探究活动的积极手段，并在其过程中培养他们基本技能，激发他们的探究热情，激活学生的学习内在动力。从整节课的教学过程来看，它重在探究重实践。在实验探究中，不仅激发学生学习兴趣获得知识，更能启迪学生思维、培养科学精神和创新能力，使课堂围绕学生为中心的教学活动，真正体现学生的主体地位，大大激发学生积极性。为学生的进一步发展创造一个新的局面，从整体教学效果来看，通过学生对实验现象的观察，一系列问题的思考和有目的的知识归纳，学生对知识点的掌握是不错的，电解的原理及形成条件，学生都能轻松、愉快地掌握并应用，为后面的新内容的学习打下坚实的基础。本案例利用多媒体动画演示，在视觉上能让学生感知阴、阳离子得失电子的情况，并在教师的引导下，总结出常见离子的放电顺序，然后再运用到实际应用中；遗憾的是：实验仪器不足，使学生不能自主实验，没有给学生更多的动手、展示自己的机会。

【板书设计】

第三节  电解池

实验：

分析：

电极：阴极：与电源“-”相连，Cu2++2e=Cu，发生还原反应

      阳极：与电泊“+”相连，2C1-2e=C12↑，发生氧化反应

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）两个电极(能导电的金属或非金属)

（2）电解质

（3）有外加直流电源，并形成闭合回路、

4、电子的流向

   阳极 → 电源正极          电源负极 → 阴极

5、离子的移动方向

阳离子 → 阴极           阴离子 →阳极

6、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）>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+

阳极上放电顺序（失电子先后）

S2->I->Br->C1->OH->（含氧酸根）>F-