电解原理教案-华北油田第五中学

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电解原理教案

作者：张顺生来源：化学教研组发布时间：2010年07月04日

一、教学目标：

1.理解电解原理，电解池的形成条件。

2. 能正确判断电解池的阴、阳极。

3. 知道阴,阳离子的放电顺序并能正确书写电极反应式。

4. 知道非惰性电极作阳极时的放电特征。

5.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。

二、教学方法:

1.实验方法:边实验,边有目的地观察实验现象。

2.推理方法:由现象到本质,由个别到一般的归纳推理和由一般到特殊的演绎推理方法。

3.探究法：根据本节课的内容,化学学科特点,学生的起点能力,教学中始终坚持教师的"引导"和学生的"探究"相结合。

三、教学重点,难点：

重点:理解电解原理和以电解CuCl₂溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律。

难点:理解电解原理以及非惰性电极作阳极时电解产物的判断。

四、教学媒体的选择:

由于这部分内容比较抽象,对于多数同学来说,不太好理解。为了强化形象思维,使概念直观化,便于学生理解和接受,本节课采用的教学媒体有电流计,稳压电源,小有机玻璃水槽,两根碳棒,一条铁片,一条铜片,若干导线等仪器和CuCl₂溶液,电脑动画以及投影仪和投影片。

五、教学过程:

[引入]:以前我们学习了原电池,什么叫原电池?

[学生]:把化学能转化为电能的装置。

[教师]:原电池把化学能转化为电能就是通过发生氧化还原反应产生电流。例如,氢氧燃料电池就是把氢气和氧气燃烧生成水产生的化学能转变为电能。如果要把水转化为H₂和O₂,需要什么条件？

[学生]:通电电解.

[教师]:请写出电解水的化学方程式.

[学生板书]:2H₂O = 2H₂↑+ O₂↑

[教师]:电解水就是在通电的条件下,使难以分解的水转化成H₂和O₂,也就是把电能转化为化学能,那么,电能又是如何转化为化学能呢？这就是我们这一节课要解决的问题：

[板书]第一节电解原理

[教师]:在每一张台面上,有一些仪器(包括一个稳压电源,一个电流计,一个小有机玻璃水槽,两根碳棒,一条铜片,一条铁片,导线若干)和CuCl₂溶液,请大家利用已有的仪器和试剂组成原电池,最多能组成几个不同的原电池？它们的电极和电解质溶液是什么？

[学生]:两个。它们的电极分别是用铁棒和碳棒或用铁棒和铜棒,电解质溶液都是氯化铜溶液.

[教师]:这两个原电池的现象如何请写出电极反应式。

[学生]:现象相同,都是铁棒逐渐溶解,碳棒或铜棒上有红色的固体 ― 铜析出,溶液的蓝色逐渐变浅。

[学生板书]负极:Fe - 2e^- = Fe²⁺ 正极:Cu²⁺+ 2e^- = Cu

[教师]:为什么不用两个碳棒做电极来组成原电池呢？

[学生]:因为两个电极的材料相同不符合原电池的组成。

[教师]:如果用两个碳棒做电极,并在两个电极之间连接一个直流电源和一个电流计进行实验,该装置与你们以前见过的哪个实验装置相同会不会有电流通过电流计呢？

[学生]:与电解水以及比较电解质溶液的导电能力的实验装置相同,可能有电流通过电流计。

[教师]:请大家做(实验4―1),仔细观察和记录实验现象,并分析原因。

[学生实验,教师巡视,注意学生的操作是否规范,并积极参与学生的讨论及时解决学生实验中出现的问题]。

[学生]:①与电源的负极相连的碳棒上有一层红色的固体析出,说明有铜生成。

②与电源的正极相连的碳棒上有气泡产生,并有刺激性气味,用湿润的KI淀粉试纸变蓝,说明有氯气生成。

③电流计指针发生偏转,说明电解质溶液导电。

④溶液的颜色逐渐变浅,说明[Cu²⁺]的浓度逐渐减小。

[教师]:这个实验说明了什么问题？

[学生]:说明CuCl₂溶液在电流的作用下,生成了Cu和Cl₂,电流的作用是这种变化的根本原因。

[教师]:大家知道,即使加热CuCl₂也不会分解,为什么给CuCl₂溶液通电,CuCl₂会分解生成铜和氯气呢？请大家讨论下列问题.讨论后用语言表达出来。

[投影片]

①通电前,氯化铜溶液里有哪些离子？这些离子的运动情况怎样？

②通电时,这些离子的运动情况有什么变化？为什么？

③当离子定向移动到电极表面时,发生的是什么类型的反应？

④电子的流动方向如何？外电路上的电流方向怎样？

(投影一个问题,讨论一个.教师要积极参与讨论,并在学生有困难时,给予点拨,最后由一个学生回答)。

[学生]:由于氯化铜溶液中存在着CuCl₂的完全电离以及H₂O的部分电离,所以,氯化铜溶液中有Cu²⁺,Cl^-,H⁺,OH^-,通电前,它们在溶液中自由移动；通电时,溶液中的阳离子Cu²⁺,H⁺向阴极移动,阴离子Cl^-,OH^-向阳极移动,这是因为与直流电源的负极相连的碳棒上有带负电自由电子,与直流电源的正极相连的碳棒带正电；与正极相连的碳棒上:氯离子失去电子,发生氧化反应,生成氯气。与负极相连的碳棒上:铜离子得到电子,发生还原反应,生成单质铜；电子从电源的负极沿导线流入碳棒(与负极相连),又从碳棒(与正极相连)流出,沿着导线流回电源正极,所以,外电路上的电流方向是由电源正极出发 → 碳棒(与正极相连)→ 碳棒(与负极相连)→回到电源负极。

[观看计算机软件]模拟该装置通电前后离子的运动情况,阴,阳两极的氧化,还原反应以及电子的流动方向,电流方向。

[教师]:为了与原电池的两个电极区别,这里的两个电极分别叫做阴极和阳极:与直流电源的负极相连的电极是阴极,与电源的正极相连的电极是阳极。

[板书]1.电极名称：

阴极:与电源的负极相连的电极。

阳极:与电源的正极相连的电极。

[教师]:学习原电池时,我们用电极反应式表示负极和正极所发生的氧化反应,还原反应。现在,我们也能用电极反应式来表示阳极和阴极发生的氧化反应,还原反应.请大家写出上述变化过程的的电极反应式。

[学生板书]阴极:Cu²⁺ + 2e^- == Cu (还原反应)

阳极:2Cl^-- 2e^-== Cl₂↑ (氧化反应)

[教师]:由上述讨论可知,CuCl₂溶液是在电流的作用下阴,阳两极分别发生了还原反应,氧化反应,这就是电解.而借助于电流的作用引起氧化还原反应的装置就是电解池。

[板书] 2.电解:使电流通过电解质溶液而在阴,阳两极引起氧化还原反应的过程。

电解池:把电能转化为化学能的装置。

[教师]:对于任何一个概念,我们都必须明确它的内涵和外延,请大家讨论下列问题,讨论完后回答。

[投影片] ①电解的本质属性是什么？ ②电解研究的对象是什么?③电解的条件是什么? ④阴,阳离子是哪里来的？

[学生]:电解的本质是阴,阳离子发生氧化还原反应,电解研究是对象是电解质,条件是有自由移动的离子,有电流通过,阴,阳离子是电解质在水溶液中电离出来的。

[教师]:电解质还能在什么条件下发生电离？

[学生]:在熔状态下也能发生电离。

[教师]:可见电解质在熔融状态下通电时也能发生电解,工业上冶炼K,Na,Ca常常是电解它们的熔融盐,冶炼Al是电解熔融的Al₂O₃。所以电解质在溶于水或熔融状态下都可能电离出自由移动的离子。通电时,自由离子作定向移动.阴离子移向阳极,在阳极上失去电子发生氧化反应。阳离子移向阴极,在阴极得到电子发生还原反应.这就是电解原理。

[板书]3. 电解原理:电解质在溶于水或熔融状态下电离出自由移动的离子。通电时,自由离子作定向移动，阴离子移向阳极,在阳极上失去电子发生氧化反应；阳离子移向阴极,在阴极得到电子发生还原反应。

[教师]:电解池与比较电解质溶液的导电能力的实验装置相同,那么,电解质溶液的电解与电解质溶液的导电有什么关系呢？

[讨论]1. 有人说电解质溶液电解的过程就是电解质溶液导电的过程，你觉得对吗？

[学生]:对,因为电解质溶液电解的过程就是阴、阳离子定向移动到阳,阴极分别发生氧化,还原反应的过程,而导电就是阴、阳离子在电流的作用下定向移动。

[教师]: 除了电解质溶液能够导电外,金属也能导电,它们的区别是什么？

[讨论]2. 从作定向移动的微粒有什么不同和有没有发生化学变化的角度讨论金属导电与电解质溶液导电有什么区别？

[学生]:金属导电是自由电子的定向移动；电解质溶液导电是阴,阳离子的定向移动。金属导电是物理变化；电解质溶液导电是化学变化。

[教师]:电解和电离又有什么关系呢？

[讨论] 3. 电解和电离有什么关系 (填写下表)[投影]