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2019-2020年高中化學(xué) 第一章第二節(jié) 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能——電解教案 魯科版選修4 【教材分析】 電解原理和其他電化學(xué)知識(shí)一樣是中學(xué)化學(xué)重要理論之一,它是無(wú)機(jī)化學(xué)中很重要的知識(shí),既涉及理論知識(shí),又與元素化合物知識(shí)密切相關(guān),是高考的重點(diǎn)考查點(diǎn),在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日常生活、科技領(lǐng)域中用途廣泛，故占有重要的地位。學(xué)習(xí)電解原理等電化學(xué)理論，將為學(xué)生升學(xué)、就業(yè)、解決生產(chǎn)與生活中的實(shí)際問(wèn)題打下良好的基礎(chǔ)?！半娊庠怼钡膶W(xué)習(xí)，是在學(xué)生已經(jīng)學(xué)習(xí)和掌握了金屬活動(dòng)性順序、氧化還原以及陰（陽(yáng)）離子還原性（氧化性）的相對(duì)強(qiáng)弱的比較、電解質(zhì)的電離、離子反應(yīng)、原電池原理以及化學(xué)化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化等知識(shí)的基礎(chǔ)上安排的，是電化學(xué)知識(shí)的深化和發(fā)展，具有一定的科學(xué)性。它可使學(xué)生在接受新知識(shí)中有舊知識(shí)作基礎(chǔ)，緩解學(xué)習(xí)困難，體現(xiàn)知識(shí)梯度的合理性。 【知識(shí)與技能】 1、通過(guò)電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的實(shí)例-----電解和電鍍的教學(xué)活動(dòng)，了解電極原理、電解和電鍍的重要性。 2、了解日常所用的手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)等產(chǎn)品的充電、放電原理。 3、通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的觀察、分析和推理，培養(yǎng)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)?zāi)芰?、觀察能力、思維能力。 【過(guò)程與方法】 1、 運(yùn)過(guò)實(shí)驗(yàn)探究方法，通過(guò)氯化銅溶液的電解學(xué)習(xí)電解原理。 2、 播放電解原理的電腦課件，加深學(xué)生對(duì)抽象的理論的理解。 【情感態(tài)度與價(jià)值觀】 滲透由現(xiàn)象看本質(zhì)、由個(gè)別到一般、由一般到特殊的辨證唯物主義觀點(diǎn)。 【教學(xué)重點(diǎn)】電解原理和以電解CuCl2溶液為例得出惰性電極作陽(yáng)極時(shí)的電解的一般規(guī)律。 【教學(xué)難點(diǎn)】理解電解原理以及銅的電解精練中非惰性電極時(shí)電解產(chǎn)物的判斷。 【教學(xué)過(guò)程】 【引入】在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學(xué)反應(yīng)，使化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能，而且要利用化學(xué)反應(yīng)使電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能一般通過(guò)電解的方法來(lái)完成。你能舉出在我們已學(xué)過(guò)的化學(xué)課程里涉及利用電解反應(yīng)來(lái)制取新物質(zhì)的例子嗎？ 【師問(wèn)】憶一憶：在我們已學(xué)過(guò)的化學(xué)課程里，涉及利用電解反應(yīng)來(lái)制取新物質(zhì)的例子？ 【投影】 實(shí)例 被電解物質(zhì) 電解產(chǎn)物 化學(xué)方程式 電解水 電解食鹽水 電解融熔氯化鈉 電解融熔氯化鈉 電解融熔氧化鋁 【過(guò)渡】在電解過(guò)程中被電解的物質(zhì)是怎樣轉(zhuǎn)化為生成物的呢？我們可以通過(guò)下面的實(shí)驗(yàn)作簡(jiǎn)要的了解。 【投影】在U形管中加入飽和氯化銅溶液，用石墨棒作電極，接通電源，電解數(shù)分鐘后，觀察現(xiàn)象。 【投影】 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容 所得結(jié)論 電解氯化銅 1、 陰極上覆蓋一層紅色的固體 2、 陰極上有氣泡產(chǎn)生，用濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙檢驗(yàn)，試紙變藍(lán) 1、 陰極上有銅生成 2、 陽(yáng)極上有氯氣生成 【師問(wèn)】這個(gè)實(shí)驗(yàn)說(shuō)明什么問(wèn)題？ 【生】CuCl2溶液在電流的作用下，生成了銅和氯氣。電流的作用是這種變化的根本原因。 【師講】與原電池的兩極有區(qū)別，這里的兩個(gè)電極叫陰極，陽(yáng)極。 電解池中與電源的正極相連的叫陽(yáng)極，與電源的負(fù)極相連的電極叫陰極。 【板書】 1.電極名稱和電極反應(yīng) 陽(yáng)極：與電源的正極相連的電極 陰極：與電源的負(fù)極相連的電極 【投影】[交流與討論]試分析氯化銅溶液電解發(fā)生的反應(yīng)，寫出電極反應(yīng)式和電解總化學(xué)方程式。 【板書】 陰極： Cu2++2e=Cu 還原反應(yīng) 陽(yáng)極： 2Cl—-2e—= Cl2↑ 氧化反應(yīng) 電解的化學(xué)方程式為：CuCl2電解Cu + Cl2 ↑ 陰極產(chǎn)物 陽(yáng)極產(chǎn)物 【師講】由上可知，電解反應(yīng)是電解質(zhì)溶液在電流的作用下，在電極上發(fā)生的氧化還原反應(yīng)叫做電解。 【板書】一、電解 1.電解：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程 【師問(wèn)】電解的能量轉(zhuǎn)化形式是？ 【生】電解是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。 【板書】電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。 【投影】 [交流與討論]1、使用的電極是活性的還是惰性的？ 2、通電前，氯化銅溶液中存在哪些陰、陽(yáng)離子？ 3、電子的流動(dòng)方向如何？外電路上的電流方向怎樣？ 4、根據(jù)陰陽(yáng)兩極的反應(yīng)產(chǎn)物分析，接通直流電源后，陰、陽(yáng)離子怎樣運(yùn)動(dòng)？ 5、在CuCl2溶液中，存在Cu2+、Cl—、H+、OH—，為什么H+和OH—沒(méi)有得失電子？ 【生】在陰極，由于Cu2+比H+易得電子，Cu2+得電子發(fā)生還原反應(yīng)：Cu2++2e=Cu 在陽(yáng)極，由于Cl—比OH—易失電子，Cl—失電子生氧化反應(yīng)：2Cl—-2e—= Cl2↑ 【師問(wèn)】陰陽(yáng)離子得失電子的順序如何判斷？有無(wú)規(guī)律？ 【投影】陽(yáng)極：應(yīng)是失電子能力強(qiáng)的優(yōu)先反應(yīng)， 陰離子放電順序?yàn)椋海ɑ顫婋姌O＞）S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根＞F- 陰極：應(yīng)是得電子能力強(qiáng)的優(yōu)先反應(yīng)， 陽(yáng)離子放電順序一般為：Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+ 說(shuō)明：離子放電順序和離子本性、離子濃度、電極材料、電壓等很多因素有關(guān)，這里只是一般順序。 【過(guò)渡】電解質(zhì)在溶液中電離產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子，直流電通過(guò)，陰陽(yáng)離子定向移動(dòng)，并發(fā)生氧化還原反應(yīng)，電解質(zhì)還能在什么條件下發(fā)生電離？ 【生】在熔融狀態(tài)下，也能發(fā)生電離產(chǎn)生自由移動(dòng)的離子。 【師講】可見(jiàn)，電解質(zhì)在熔融狀態(tài)下通電時(shí)也能發(fā)生電解。工業(yè)上冶煉K、Ca、Na常常是電解它的熔融鹽，冶煉鋁是電解熔融的氧化鋁。 【邊講邊板書】3.電解原理：電解質(zhì)在水溶液或熔融狀態(tài)下電離出自由移動(dòng)的離子，通電時(shí)，自由離子作定向移動(dòng)，陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)，在陽(yáng)極失去電子發(fā)生氧化反應(yīng)，陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)，在陰極得到電子發(fā)生還原反應(yīng)。 【師問(wèn)】電解池是電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置，請(qǐng)大家想一想，要組成一個(gè)電解池，至少應(yīng)該需要什么條件？ 【生】電源、電極、電解質(zhì)溶液、用導(dǎo)線連接成閉合電路。 【板書】4.電解池的組成條件： ①與外加電源相連的兩個(gè)電極（活潑性相同或不同） ②電解質(zhì)溶液 ③形成閉合電路 【師】前面我們學(xué)過(guò)了原電池，比較電解池與原電池 【投影】略（比較電解池與原電池） 二、電解原理的應(yīng)用 1．電解熔融的氯化鈉 2．電解氯化鈉的水溶液 【投影】課堂練習(xí)： 1.寫出用碳棒作電極電解熔融的NaCl的電極反應(yīng)式和電解的化學(xué)方程式。 2.寫出用碳棒作電極電解NaCl溶液的電極反應(yīng)式和電解的化學(xué)方程式。 陽(yáng)極: 2Cl--2e-= Cl2↑ 陰極:2Na++2e-=2Na 電解熔融食鹽的化學(xué)方程式為：2NaCl電解 Cl2↑ + 2Na 陽(yáng)極: 2Cl--2e-= Cl2↑ 陰極:2H++2e-=H2↑ 電解食鹽水反應(yīng)的化學(xué)方程式為：2NaCl+2H2O電解2NaOH + H2 ↑ +Cl2↑ 【生】閱讀課本拓展視野 【師】粗銅是含有鋅、銀、金等雜質(zhì)的銅板，將粗銅板作陽(yáng)極，由于金屬單質(zhì)失電子的能力強(qiáng)于溶液中的氫氧根離子，所以，鋅和銅失電子轉(zhuǎn)化為陽(yáng)離子進(jìn)入溶液，金、銀等雜質(zhì)成為陽(yáng)極泥而成降。反應(yīng)如下： 【板書】3.銅的電解精練 陽(yáng)極: Zn -2e= Zn 2+ Cu -2e= Cu2+ 【師】此陽(yáng)極為非惰性的金屬,陽(yáng)極材料本身參加氧化還原反應(yīng), 以純銅作陰極,電解質(zhì)溶液為硫酸銅溶液,電解時(shí),溶液中的Cu2+優(yōu)先得到電子成為單質(zhì)覆蓋在陰極上, 【板書】極陰: Cu2++2e=Cu 【師】如此進(jìn)行的電解反應(yīng),可得到純度大于99.9%的精練銅. 【板書設(shè)計(jì)】 電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能 一、電解原理 1.電解：使電流通過(guò)電解質(zhì)溶液而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程 2．電解池：把電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。 3.電極名稱和電極反應(yīng) 陽(yáng)極：與電源的正極相連的電極 Cu2++2e=Cu 還原反應(yīng) 陰極：與電源的負(fù)極相連的電極 2Cl—-2e—= Cl2↑ 氧化反應(yīng) 二、電解原理的應(yīng)用 1．電解熔融的氯化鈉 2．電解氯化鈉的水溶液 3.銅的電解精練 陽(yáng)極: Zn -2e= Zn 2+ Cu -2e= Cu2+ 極陰: Cu2++2e=Cu