【教案】電解池+第1課時(shí)高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

電解池一、教材分析1、教材中的地位和作用本節(jié)課選自新課標(biāo)人教版高中化學(xué)選擇性必修一第四章第二節(jié)《電解池》第一課時(shí)。本章著重研究化學(xué)反應(yīng)與電能的關(guān)系，電解池屬于電化學(xué)知識(shí)，是中學(xué)化學(xué)基本理論的重要組成部分。電解池是將理論與實(shí)際相聯(lián)系的實(shí)體，通過“電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)”引出電解池，又在理解電解池的基礎(chǔ)上介紹相關(guān)化工生產(chǎn)方面的應(yīng)用，如氯堿工業(yè)、電解精煉銅、電鍍工業(yè)以及電冶金等。學(xué)生在必修1學(xué)習(xí)了電解質(zhì)的電離、氧化還原反應(yīng)，在必修2學(xué)習(xí)了原電池，知道化學(xué)能是如何轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿模虼穗娊獬厥窃姵刂R(shí)的延續(xù)。通過電解池的學(xué)習(xí)，可以進(jìn)一步深化對(duì)氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、原電池、電解質(zhì)溶液、化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化等知識(shí)的認(rèn)識(shí)，發(fā)揮理論對(duì)工農(nóng)業(yè)實(shí)踐的指導(dǎo)作用，樹立化學(xué)與社會(huì)生活密切聯(lián)系的思想。這部分知識(shí)也是歷年高考的重要知識(shí)點(diǎn)之一，經(jīng)?？疾殡姌O名稱的確定、電極反應(yīng)的書寫、電解產(chǎn)物的判斷、電解（離子）方程式的書寫等。2、教材內(nèi)容及分析電解池的教學(xué)要求為理解層次。本節(jié)教材以電解氯化銅的實(shí)驗(yàn)為例來要求學(xué)生認(rèn)識(shí)電解池、學(xué)會(huì)判斷電解池中的電極，理解電解的過程、領(lǐng)會(huì)電解的概念、描述電解池，并能夠解釋和說明一些簡(jiǎn)單的電解問題。二、學(xué)情分析從學(xué)生起點(diǎn)知識(shí)來看，學(xué)生已經(jīng)學(xué)過氧化還原反應(yīng)、離子反應(yīng)、原電池、電解質(zhì)溶液、化學(xué)反應(yīng)中的物質(zhì)變化和能量變化等知識(shí)。從學(xué)生的心理特點(diǎn)來看，學(xué)生對(duì)新鮮事物有強(qiáng)烈的好奇心和探索欲望，對(duì)老師的講授敢于質(zhì)疑，有自己的想法和主見，已具備了一定的探究能力。從學(xué)生思維發(fā)展的層次上看，學(xué)生的形象思維已充分發(fā)展，抽象思維也正在迅速發(fā)展之中。實(shí)驗(yàn)是讓學(xué)生在具體實(shí)驗(yàn)事實(shí)的基礎(chǔ)上分析問題、解決問題、得出結(jié)論，符合學(xué)生的思維特點(diǎn)，有利于在形象思維的基礎(chǔ)上進(jìn)一步發(fā)展學(xué)生的抽象思維。但學(xué)生的抽象思維畢竟還不夠成熟，需借助微觀的動(dòng)畫來具體對(duì)實(shí)驗(yàn)本質(zhì)進(jìn)行分析。三、教學(xué)目標(biāo)根據(jù)新課標(biāo)和考綱的要求，本課的教學(xué)目標(biāo)設(shè)定為三個(gè)維度：1、知識(shí)與技能知道電解池和電解的概念；正確判斷電解池的陰、陽(yáng)極；正確敘述電解池；了解電解池在生活生產(chǎn)中的應(yīng)用。2、過程與方法通過對(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Α⒂^察能力、思維能力和微觀分析能力。3、情感、態(tài)度與價(jià)值觀滲透由現(xiàn)象看本質(zhì)的辯證唯物主義觀點(diǎn)、體驗(yàn)從生活中學(xué)習(xí)化學(xué)的樂趣；通過本節(jié)課的實(shí)驗(yàn)探究，培養(yǎng)敢于質(zhì)疑，勤于思考、勇于創(chuàng)新、大膽實(shí)踐、善于合作的科學(xué)精神。四、重難點(diǎn)分析（1）根據(jù)對(duì)教材、知識(shí)點(diǎn)和學(xué)生學(xué)情分析，確定本節(jié)課的重難點(diǎn)為：重點(diǎn)是電極的判斷、電解池和電解的概念；難點(diǎn)是電解池的電解池。（2）重、難點(diǎn)的突破：通過階梯式問題探究，實(shí)驗(yàn)分析、動(dòng)畫模擬、以舊帶新、合理演繹等方式突破難點(diǎn)。五、教學(xué)策略根據(jù)學(xué)生的知識(shí)結(jié)構(gòu)、心理特點(diǎn)和教學(xué)內(nèi)容的實(shí)際需要，本節(jié)課采用“宏觀啟發(fā)——微觀分析”式的教學(xué)方法，并結(jié)合多媒體進(jìn)行教學(xué)。從而牢牢抓住電解的兩對(duì)哲學(xué)關(guān)系——電流為原因和氧化還原反應(yīng)為本質(zhì)，為重難點(diǎn)的順利突破作有力的鋪墊。六、教學(xué)方法本節(jié)課主要采用階梯式問題探究的方法，探究問題的設(shè)計(jì)是否在符合學(xué)生實(shí)際的前提下，創(chuàng)設(shè)開放的學(xué)習(xí)氛圍，有效啟發(fā)學(xué)生思維活動(dòng)；理論探究部分利用階梯式問題引導(dǎo)學(xué)生分析，形成電解概念的形成與分析的方法。教學(xué)中充分利用了演示實(shí)驗(yàn)和多媒體計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)等手段，充分調(diào)動(dòng)學(xué)生的積極性。通過演示實(shí)驗(yàn)，培養(yǎng)學(xué)生實(shí)驗(yàn)觀察能力和分析、歸納、總結(jié)等主動(dòng)學(xué)習(xí)的能力，充分發(fā)揮學(xué)生在學(xué)習(xí)過程中的主體作用。此外講解法、對(duì)比法、講述法、提問法貫穿于教學(xué)過程的始終。七、儀器與藥品儀器：學(xué)生電源、電流表、鐵架臺(tái)、U形管(帶支管)、試管(帶支管)、導(dǎo)管、橡皮管藥品與材料：氯化銅溶液、氫氧化鈉溶液、石墨電極、碘化鉀淀粉試紙八、教學(xué)流程圖教師活動(dòng)：學(xué)生活動(dòng)：引入：知道化學(xué)能可以轉(zhuǎn)變成電能，那么電能可否轉(zhuǎn)變成化學(xué)能呢？學(xué)生回憶原電池的原理，并進(jìn)行思考、猜測(cè)、分析。引入：知道化學(xué)能可以轉(zhuǎn)變成電能，那么電能可否轉(zhuǎn)變成化學(xué)能呢？學(xué)生回憶原電池的原理，并進(jìn)行思考、猜測(cè)、分析。回顧原電池裝置，給出電解裝置圖：浸入CuCl回顧原電池裝置，給出電解裝置圖：浸入CuCl2溶液的兩根碳棒分別通過導(dǎo)線跟直流電源的正、負(fù)極相連接并串聯(lián)一個(gè)電流表，會(huì)有什么現(xiàn)象？學(xué)生根據(jù)已有電解質(zhì)溶液能導(dǎo)電的知識(shí)猜測(cè)：電流表會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)學(xué)生根據(jù)已有電解質(zhì)溶液能導(dǎo)電的知識(shí)猜測(cè)：電流表會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)通過實(shí)驗(yàn)和階梯式探究問題，層層剝筍式得出原電池和電解的概念學(xué)生在老師的啟發(fā)下不斷思考，逐步理清其中的化學(xué)原理通過實(shí)驗(yàn)和階梯式探究問題，層層剝筍式得出原電池和電解的概念學(xué)生在老師的啟發(fā)下不斷思考，逐步理清其中的化學(xué)原理觀看動(dòng)畫，形成形象深刻的理解觀看動(dòng)畫，形成形象深刻的理解利用微觀動(dòng)畫形象地展現(xiàn)電解的微觀過程利用微觀動(dòng)畫形象地展現(xiàn)電解的微觀過程設(shè)疑：如何判斷電解池的陰極和陽(yáng)極，有可以從哪些角度判斷？通過交流討論，總結(jié)出判斷角度和方法設(shè)疑：如何判斷電解池的陰極和陽(yáng)極，有可以從哪些角度判斷？通過交流討論，總結(jié)出判斷角度和方法設(shè)疑：電解池形成的條件是什么？設(shè)疑：電解池形成的條件是什么？根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖和已有知識(shí)進(jìn)行歸納總結(jié)根據(jù)實(shí)驗(yàn)裝置圖和已有知識(shí)進(jìn)行歸納總結(jié)師生共同小結(jié)，構(gòu)建新的知識(shí)體系。師生共同小結(jié)，構(gòu)建新的知識(shí)體系。九、教學(xué)過程設(shè)計(jì)（采用師生對(duì)話形式）問題情境引入，引生入境。師生對(duì)話學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖【提問】前面我們學(xué)習(xí)了原電池，知道化學(xué)能可以轉(zhuǎn)變成電能，那么電能可否轉(zhuǎn)變成化學(xué)能呢？若能，是通過什么裝置，如何轉(zhuǎn)變的呢？【講述】1807年，英國(guó)化學(xué)家戴維利用250節(jié)鋅銅原電池串聯(lián)起來用鉑電極電解熔融的氫氧化鉀時(shí)，發(fā)現(xiàn)了金屬鉀。到目前為止，在化工生產(chǎn)、金屬冶煉、日常生活中，電解方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用。你們想不想知道電解的原理是什么？這節(jié)課我們就來共同研究與之相關(guān)的內(nèi)容。【板書】第三節(jié)電解池傾聽、思考，在教學(xué)的講述設(shè)疑中進(jìn)入教學(xué)情景。通過以前學(xué)過的知識(shí)創(chuàng)設(shè)問題情景，引入課題，啟發(fā)學(xué)生思考，引起好奇心和求知欲，引生入境。二、步步設(shè)疑，結(jié)合實(shí)驗(yàn)和動(dòng)畫，揭示原理。師生對(duì)話學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖認(rèn)識(shí)電解池裝置【投影原電池裝置圖】老師：還記得這是一個(gè)什么裝置？學(xué)生：這就是我們以前學(xué)過的原電池裝置。老師：大家知道，電解質(zhì)溶液是可以導(dǎo)電的，其原理及其過程又如何呢？大家看三組實(shí)驗(yàn)裝置圖，觀察思考：與上圖的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象會(huì)有什么不同嗎？【展示三組實(shí)驗(yàn)裝置圖】：1、將兩根碳棒相隔一定距離浸入CuCl2溶液中2、用導(dǎo)線連接兩根碳棒后再將碳棒相隔一定距離分別浸入CuCl2溶液中3、浸入CuCl2溶液的兩根碳棒分別通過導(dǎo)線跟直流電源的正、負(fù)極相連接并串聯(lián)一個(gè)電流表老師：裝置1會(huì)產(chǎn)生怎樣的現(xiàn)象呢？學(xué)生：不會(huì)有任何現(xiàn)象老師：為什么呢？學(xué)生：碳棒不與CuCl2溶液發(fā)生任何反應(yīng)老師：非常正確，那么裝置2會(huì)產(chǎn)生怎樣的現(xiàn)象呢？學(xué)生1：一根碳棒表面會(huì)有銅析出，因?yàn)闃?gòu)成了原電池。老師：大家同意他的想法嗎？有沒有其它的看法？學(xué)生2立即站起來：沒有構(gòu)成原電池！像裝置1一樣沒有任何現(xiàn)象。老師：這么肯定，你的根據(jù)是什么呢？學(xué)生2：兩電極都為碳棒，沒有自發(fā)的氧化還原反應(yīng)。所以沒有形成原電池。老師：回答得非常好，有理有據(jù)，不容質(zhì)疑。那么裝置3會(huì)有什么現(xiàn)象呢？學(xué)生：電流表指針會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)老師：你們?cè)趺粗赖?？！學(xué)生：電解質(zhì)溶液是可以導(dǎo)電的老師：很好，除此之外還會(huì)有什么現(xiàn)象呢？?jī)A聽，觀看，思考。邊看裝置圖，思考，邊討論。思考，討論，交流用原電池做對(duì)比，以舊引新，便于學(xué)生更快認(rèn)識(shí)電解池裝置。演示實(shí)驗(yàn)【展示實(shí)驗(yàn)裝置】老師：下面我們以來做裝置圖3的這個(gè)實(shí)驗(yàn)。以電解CuCl2溶液為例來學(xué)習(xí)電解池。首先來了解實(shí)驗(yàn)裝置。【展示電解CuCl2溶液裝置】從電源出發(fā)，沿著導(dǎo)線來看，連接了一個(gè)帶支管的U形管，里面盛放有氯化銅溶液。并且U形管上面插有兩個(gè)石墨棒作電極（強(qiáng)調(diào)：這里的電極是石墨棒）。電極的紅色導(dǎo)線所連接的是電源的正極，綠色導(dǎo)線連接的是電源的負(fù)極。從U形管出來連接了一個(gè)玻璃導(dǎo)管，里面裝有濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙，再通過連接到裝有氫氧化鈉溶液的試管中（吸收逸出氣體）?！狙菔緦?shí)驗(yàn)】接通電源，開始電解CuCl2溶液的實(shí)驗(yàn)?！疽龑?dǎo)學(xué)生觀察現(xiàn)象】仔細(xì)觀察并在學(xué)案對(duì)應(yīng)位置認(rèn)真記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。老師：大家注意了，你都看到了那些現(xiàn)象？學(xué)生1：與電源負(fù)極相連的碳棒表面析出了紅色物質(zhì)，與電源正極相連的碳棒表面析出了氣泡。濕潤(rùn)的淀粉KI試紙變藍(lán)。老師：在化學(xué)上，我們稱這個(gè)裝置為電解池。為了方便描述，通常我們把與正極相連的電極叫陽(yáng)極，而與負(fù)極相連的電極叫陰極?！景鍟侩娊獬兀弘姌O名稱：陽(yáng)極：與電源正極相連；陰極：與電源負(fù)極相連。學(xué)生2思考后站起來補(bǔ)充：與電源負(fù)極相連的碳棒周圍溶液顏色變深了，與電源正極相連的碳棒周圍溶液顏色變淺了。老師：好樣的，真是明察秋毫！這么細(xì)微的變化也被你撲捉到了。其他學(xué)生還有沒有補(bǔ)充的？學(xué)生：搖頭老師：大家觀察的即仔細(xì)又全面。那么出現(xiàn)這些現(xiàn)象的原因是什么呢？首先考慮：紅色物質(zhì)是什么呢？學(xué)生：銅老師：銅的來源是什么呢？學(xué)生：CuCl2溶液老師：發(fā)生了怎樣的反應(yīng)呢？學(xué)生：得到了電子、發(fā)生了還原反應(yīng)老師：[板書]電極反應(yīng)式：陰極：（還原反應(yīng)）老師：我們將濕潤(rùn)的淀粉KI試紙放在與電源正極相連的電極附近，試紙變藍(lán)。這說明產(chǎn)生的氣體是什么呢？學(xué)生異口同聲：氯氣老師：很好，誰能到前面用式子表示產(chǎn)生氯氣的過程以及變藍(lán)的原因？【學(xué)生1板書】陽(yáng)極：↑（氧化反應(yīng)）Cl2+2KI=I2+2KCl老師：很好，勇氣可佳，大家說寫的正確嗎？學(xué)生：正確老師：得的電子來源那里，失的電子去了那里呢？學(xué)生1先舉手站了起來：電源負(fù)極提供的電子給了，失的電子給了電源正極。老師：有沒有補(bǔ)充或完善的學(xué)生2：電源負(fù)極提供電子沿導(dǎo)線通過碳棒給了，失的電子沿導(dǎo)線流入了電源的正極?！編熒恼平o予表?yè)P(yáng)】老師：兩極區(qū)域的顏色為什么發(fā)生了變化？學(xué)生：發(fā)生了定向移動(dòng)老師：只發(fā)生了定向移動(dòng)嗎？學(xué)生：陰陽(yáng)離子都發(fā)生了定向移動(dòng)老師：何以見得學(xué)生1：異性相吸，可知向陰極運(yùn)動(dòng)了，Cl-向陽(yáng)極移動(dòng)了學(xué)生2：我們?cè)趯W(xué)電解質(zhì)導(dǎo)電時(shí)就講過，通電時(shí)容液中陰陽(yáng)離子發(fā)生了定向移動(dòng)老師：通電前，CuCl2溶液中解離成銅離子、氯離子。它們的運(yùn)動(dòng)情況是怎樣的？學(xué)生：雜亂無章的自由運(yùn)動(dòng)。教師：對(duì)的【展示動(dòng)畫】老師：那通電之后，陰陽(yáng)離子的運(yùn)動(dòng)發(fā)生了什么變化？學(xué)生：定向移動(dòng)。老師：真棒！大家的理由這是相當(dāng)充分，我聽明白了教師：Cu2+、Cl-是怎樣轉(zhuǎn)化為Cu和Cl2的呢？我們來看微觀動(dòng)畫。【展示動(dòng)畫】老師：誰能到前面寫出化學(xué)反應(yīng)方程式嗎？學(xué)生1到黑板上書寫：老師：大家看，他寫的正確嗎？學(xué)生：正確老師：這個(gè)反應(yīng)是自發(fā)進(jìn)行的嗎，不需要條件呀？學(xué)生2：老師，我覺得應(yīng)該寫上條件“通電”吧？老師：能不能說說你的根據(jù)？學(xué)生3：通常情況下不能發(fā)生分解而在電流通過時(shí)才發(fā)生反應(yīng)。所以，我想應(yīng)該寫上。老師：大家說，應(yīng)不應(yīng)該注明“通電”呢？學(xué)生：應(yīng)該老師：我真為你們而感到驕傲！此過程能量如何轉(zhuǎn)變？學(xué)生異口同聲：電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能老師總結(jié)：象一樣，電解質(zhì)在溶液或融化狀態(tài)下，使電流通過時(shí)，會(huì)引發(fā)氧化還原反應(yīng)的過程稱為電解。【板書】一、電解象這樣借助于電流的作用引發(fā)氧化還原反應(yīng)的裝置即把化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能的裝置稱為電解池【板書】二、電解池老師：我們把與電源正極相連的電極稱為陽(yáng)極，把與電源負(fù)極相連的電極稱為陰極。那么給你一個(gè)電解池,你如何知道哪個(gè)是陽(yáng)極哪個(gè)是陰極呢?大家討論一下看有幾種依據(jù)呢。老師提示：電源連接情況學(xué)生1：與電源正極相連的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為陰極老師：很好，反應(yīng)情況:學(xué)生2：發(fā)生氧化反應(yīng)的為陽(yáng)極，發(fā)生還原反應(yīng)的為陰極老師：關(guān)于判斷電極的依據(jù)的討論，我們就先討論到這里。課下再想想看你還能不能找到其他方法。老師：大家回顧一下剛才的幾個(gè)實(shí)驗(yàn)裝置，回想原電池的構(gòu)成條件，歸納構(gòu)成電解池的條件是什么？學(xué)生1：要有直流電源、兩個(gè)電極和電解質(zhì)溶液學(xué)生2：還要形成閉合電路老師：集體的力量就是大啊!總結(jié)的這么完善?！景鍟繕?gòu)成電解池的條件:①直流電源②兩個(gè)電極③電解質(zhì)溶液eq\o\ac(○,4)閉合電路觀察現(xiàn)象并舉手回答。聯(lián)想到以前原電池的電子流動(dòng)方向，思考，討論。思考，恍然大悟?qū)W生思考、討論引導(dǎo)學(xué)生逐一分析現(xiàn)象，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)實(shí)驗(yàn)的分析能力。通過微觀動(dòng)畫演示，學(xué)生更深刻理解電解的過程四、回顧重點(diǎn)概念，深入剖析師生對(duì)話學(xué)生活動(dòng)設(shè)計(jì)意圖【回顧】電解的概念。老師：不針對(duì)電解氯化銅這個(gè)過程，對(duì)于一般的電解質(zhì)，如何描述其電解過程呢？【講述并投影】電解質(zhì)在溶于水或熔融狀態(tài)下電離出能自由移動(dòng)的離子。接通電源時(shí)，自由移動(dòng)的離子作定向移動(dòng)。陽(yáng)離子移向陰極，在陰極上得到電子而發(fā)生還原反應(yīng)；陰離子移向陽(yáng)極，在陽(yáng)極上失去電子而發(fā)生氧化反應(yīng)這一段話我們稱之為電解池。電解池簡(jiǎn)單地總結(jié)起來就是六個(gè)字：“正陽(yáng)氧、負(fù)陰還”。從能量的角度看，這一過程是將電池的電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，從而發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，其實(shí)就是氧化還原反應(yīng)。那么電解池就是將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置。【板書】3、電解池：正陽(yáng)氧、負(fù)陰還老師：細(xì)心的同學(xué)也許要問溶液中有，為什么在陽(yáng)極只有生成而沒失電子生成呢？在陰極只有Cu生成而沒有得電子生成呢？這是這節(jié)課我留給大家的疑問，下節(jié)課我們?cè)賮硖接??！静贾米鳂I(yè)】1、思考離子在惦記上得失能力與離子氧化性或還原性有什么樣的關(guān)系呢？2、總結(jié)電解池與原電池的異同點(diǎn)，下次上課一起討論；3、課后習(xí)題1—3題；重要概念須通過分解法來一一剖析，反復(fù)強(qiáng)調(diào)，加深印象。留下疑問給學(xué)生課后思考，提高學(xué)生分析問題的能力十、板書設(shè)