2019-2020年高中化學 第一章第二節(jié) 電能轉化為化學能——電解教案 魯科版選修4.doc

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2019-2020年高中化學 第一章第二節(jié) 電能轉化為化學能——電解教案 魯科版選修4 【教材分析】 電解原理和其他電化學知識一樣是中學化學重要理論之一,它是無機化學中很重要的知識,既涉及理論知識,又與元素化合物知識密切相關,是高考的重點考查點,在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)日常生活、科技領域中用途廣泛，故占有重要的地位。學習電解原理等電化學理論，將為學生升學、就業(yè)、解決生產(chǎn)與生活中的實際問題打下良好的基礎?！半娊庠怼钡膶W習，是在學生已經(jīng)學習和掌握了金屬活動性順序、氧化還原以及陰（陽）離子還原性（氧化性）的相對強弱的比較、電解質的電離、離子反應、原電池原理以及化學化學反應中的物質變化和能量變化等知識的基礎上安排的，是電化學知識的深化和發(fā)展，具有一定的科學性。它可使學生在接受新知識中有舊知識作基礎，緩解學習困難，體現(xiàn)知識梯度的合理性。 【知識與技能】 1、通過電能轉化為化學能的實例-----電解和電鍍的教學活動，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、數(shù)碼相機等產(chǎn)品的充電、放電原理。 3、通過對實驗現(xiàn)象的觀察、分析和推理，培養(yǎng)學生的實驗能力、觀察能力、思維能力。 【過程與方法】 1、 運過實驗探究方法，通過氯化銅溶液的電解學習電解原理。 2、 播放電解原理的電腦課件，加深學生對抽象的理論的理解。 【情感態(tài)度與價值觀】 滲透由現(xiàn)象看本質、由個別到一般、由一般到特殊的辨證唯物主義觀點。 【教學重點】電解原理和以電解CuCl2溶液為例得出惰性電極作陽極時的電解的一般規(guī)律。 【教學難點】理解電解原理以及銅的電解精練中非惰性電極時電解產(chǎn)物的判斷。 【教學過程】 【引入】在生產(chǎn)和生活中我們不但要利用化學反應，使化學能轉化為電能，而且要利用化學反應使電能轉化為化學能。電能轉化為化學能一般通過電解的方法來完成。你能舉出在我們已學過的化學課程里涉及利用電解反應來制取新物質的例子嗎？ 【師問】憶一憶：在我們已學過的化學課程里，涉及利用電解反應來制取新物質的例子？ 【投影】 實例 被電解物質 電解產(chǎn)物 化學方程式 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 【過渡】在電解過程中被電解的物質是怎樣轉化為生成物的呢？我們可以通過下面的實驗作簡要的了解。 【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】 實驗內容 實驗內容 所得結論 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，用濕潤的碘化鉀淀粉試紙檢驗，試紙變藍 1、 陰極上有銅生成 2、 陽極上有氯氣生成 【師問】這個實驗說明什么問題？ 【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，這里的兩個電極叫陰極，陽極。 電解池中與電源的正極相連的叫陽極，與電源的負極相連的電極叫陰極。 【板書】 1.電極名稱和電極反應 陽極：與電源的正極相連的電極 陰極：與電源的負極相連的電極 【投影】[交流與討論]試分析氯化銅溶液電解發(fā)生的反應，寫出電極反應式和電解總化學方程式。 【板書】 陰極： Cu2++2e=Cu 還原反應 陽極： 2Cl—-2e—= Cl2↑ 氧化反應 電解的化學方程式為：CuCl2電解Cu + Cl2 ↑ 陰極產(chǎn)物 陽極產(chǎn)物 【師講】由上可知，電解反應是電解質溶液在電流的作用下，在電極上發(fā)生的氧化還原反應叫做電解。 【板書】一、電解 1.電解：使電流通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程 【師問】電解的能量轉化形式是？ 【生】電解是電能轉化為化學能。 【板書】電解池：把電能轉化為化學能的裝置。 【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、陽離子？ 3、電子的流動方向如何？外電路上的電流方向怎樣？ 4、根據(jù)陰陽兩極的反應產(chǎn)物分析，接通直流電源后，陰、陽離子怎樣運動？ 5、在CuCl2溶液中，存在Cu2+、Cl—、H+、OH—，為什么H+和OH—沒有得失電子？ 【生】在陰極，由于Cu2+比H+易得電子，Cu2+得電子發(fā)生還原反應：Cu2++2e=Cu 在陽極，由于Cl—比OH—易失電子，Cl—失電子生氧化反應：2Cl—-2e—= Cl2↑ 【師問】陰陽離子得失電子的順序如何判斷？有無規(guī)律？ 【投影】陽極：應是失電子能力強的優(yōu)先反應， 陰離子放電順序為：（活潑電極＞）S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH-＞含氧酸根＞F- 陰極：應是得電子能力強的優(yōu)先反應， 陽離子放電順序一般為：Ag+＞Fe3+＞Cu2+＞H+＞Pb2+＞Sn2+＞Fe2+＞Zn2+ 說明：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，這里只是一般順序。 【過渡】電解質在溶液中電離產(chǎn)生自由移動的離子，直流電通過，陰陽離子定向移動，并發(fā)生氧化還原反應，電解質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)生自由移動的離子。 【師講】可見，電解質在熔融狀態(tài)下通電時也能發(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：電解質在水溶液或熔融狀態(tài)下電離出自由移動的離子，通電時，自由離子作定向移動，陰離子向陽極移動，在陽極失去電子發(fā)生氧化反應，陽離子向陰極移動，在陰極得到電子發(fā)生還原反應。 【師問】電解池是電能轉化為化學能的裝置，請大家想一想，要組成一個電解池，至少應該需要什么條件？ 【生】電源、電極、電解質溶液、用導線連接成閉合電路。 【板書】4.電解池的組成條件： ①與外加電源相連的兩個電極（活潑性相同或不同） ②電解質溶液 ③形成閉合電路 【師】前面我們學過了原電池，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： 1.寫出用碳棒作電極電解熔融的NaCl的電極反應式和電解的化學方程式。 2.寫出用碳棒作電極電解NaCl溶液的電極反應式和電解的化學方程式。 陽極: 2Cl--2e-= Cl2↑ 陰極:2Na++2e-=2Na 電解熔融食鹽的化學方程式為：2NaCl電解 Cl2↑ + 2Na 陽極: 2Cl--2e-= Cl2↑ 陰極:2H++2e-=H2↑ 電解食鹽水反應的化學方程式為：2NaCl+2H2O電解2NaOH + H2 ↑ +Cl2↑ 【生】閱讀課本拓展視野 【師】粗銅是含有鋅、銀、金等雜質的銅板，將粗銅板作陽極，由于金屬單質失電子的能力強于溶液中的氫氧根離子，所以，鋅和銅失電子轉化為陽離子進入溶液，金、銀等雜質成為陽極泥而成降。反應如下： 【板書】3.銅的電解精練 陽極: Zn -2e= Zn 2+ Cu -2e= Cu2+ 【師】此陽極為非惰性的金屬,陽極材料本身參加氧化還原反應, 以純銅作陰極,電解質溶液為硫酸銅溶液,電解時,溶液中的Cu2+優(yōu)先得到電子成為單質覆蓋在陰極上, 【板書】極陰: Cu2++2e=Cu 【師】如此進行的電解反應,可得到純度大于99.9%的精練銅. 【板書設計】 電能轉化為化學能 一、電解原理 1.電解：使電流通過電解質溶液而在陰、陽兩極引起氧化還原反應的過程 2．電解池：把電能轉化為化學能的裝置。 3.電極名稱和電極反應 陽極：與電源的正極相連的電極 Cu2++2e=Cu 還原反應 陰極：與電源的負極相連的電極 2Cl—-2e—= Cl2↑ 氧化反應 二、電解原理的應用 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 陽極: Zn -2e= Zn 2+ Cu -2e= Cu2+ 極陰: Cu2++2e=Cu