高中化學(xué)-電解池原理教學(xué)課件設(shè)計(jì)

第1課時(shí)電解的原理

人教版普通高中標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)教科書(shū)選修四第四章第三節(jié)電解池1.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究知道電解池裝置的基本構(gòu)造，能夠從電極名稱(chēng)、電極反應(yīng)、能量轉(zhuǎn)化等方面理解電解池的原理，會(huì)正確書(shū)寫(xiě)電解池的電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式；2.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究建構(gòu)電解池模型，培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析、推理、歸納等能力，學(xué)會(huì)運(yùn)用“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征來(lái)解決問(wèn)題；3.通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究和化學(xué)家戴維的介紹，培養(yǎng)學(xué)生對(duì)化學(xué)的學(xué)習(xí)熱情和求知欲，感受科學(xué)家的精神品質(zhì)，培養(yǎng)科學(xué)精神與社會(huì)責(zé)任意識(shí)。學(xué)習(xí)目標(biāo)前置作業(yè)-+概括歸理一：通電可以使水電離出的H+和OH-定向移動(dòng)兩極，發(fā)生還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能。每課一題下圖中哪一個(gè)是原電池裝置？圖A裝置與圖B裝置有何區(qū)別？AB原電池圖B中存在外加直流電源主題一電解池模型的初建根據(jù)電解水實(shí)驗(yàn)，歸納總結(jié)下列內(nèi)容1.電解裝置的特點(diǎn)①直流電源；②陰、陽(yáng)電極；

CC陽(yáng)極陰極③電極插入電解質(zhì)溶液；④形成閉合回路。2.電極名稱(chēng)陰極：與電源負(fù)極相連；陽(yáng)極：與電源正極相連。3.電極反應(yīng)4H++4e-=2H2↑

（陰極-發(fā)生還原反應(yīng)）4OH--4e-=O2↑+2H2O（陽(yáng)極-發(fā)生氧化反應(yīng)）4.能量轉(zhuǎn)化形式電能→化學(xué)能概括歸理二：電解裝置和原電池裝置相比多了外加電源，兩極分別是陽(yáng)極與陰極。主題二電解池模型的完善英國(guó)化學(xué)家戴維最初想法是水通電可以分解為氫氣和氧氣，那物質(zhì)的水溶液通電又會(huì)怎樣呢？提出問(wèn)題【思考與交流】問(wèn)題4CuCl2溶液通電后的產(chǎn)物該如何檢驗(yàn)？問(wèn)題3類(lèi)比遷移電解水的實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，預(yù)測(cè)CuCl2溶液通電后在兩極有什么物質(zhì)生成？分別發(fā)生了什么反應(yīng)？寫(xiě)出電極反應(yīng)式。問(wèn)題1書(shū)寫(xiě)氯化銅的電離方程式，思考未通電前CuCl2溶液中含有哪些離子?運(yùn)動(dòng)情況如何？問(wèn)題2在接通電源時(shí)，CuCl2溶液中含有的離子如何運(yùn)動(dòng)？CuCl2=Cu2++Cl-Cu2+、H+移向陰極，Cl-、OH-移向陽(yáng)極。陰極:Cu2++2e＝Cu（還原反應(yīng)）陽(yáng)極：2Cl－－2e＝Cl2↑

（氧化反應(yīng)）產(chǎn)物氯氣用濕潤(rùn)淀粉KI試紙檢驗(yàn)【實(shí)驗(yàn)探究】以CuCl2溶液為例，探究電解對(duì)CuCl2溶液的作用。實(shí)驗(yàn)步驟：1.用一次性滴管吸取一定量的氯化銅溶液；2.將滴管倒置，沿氯化銅溶液面用大頭針扎一個(gè)小孔，插入石墨電極，同樣辦法在另一側(cè)插入另一個(gè)石墨電極，兩根鉛筆芯上下距離約5mm；3.將兩根石墨棒分別跟電池的正極和負(fù)極連接；4.觀察現(xiàn)象，用鑷子夾住濕潤(rùn)淀粉KI試紙放在滴管尖嘴處，檢驗(yàn)生成氣體。實(shí)驗(yàn)裝置微型化、操作簡(jiǎn)便、藥品用量少，體現(xiàn)綠色化學(xué)思想科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)宏觀表征微觀表征符號(hào)表征實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電解過(guò)程中陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向：電解過(guò)程中電子的移動(dòng)方向：電解過(guò)程中電流的流動(dòng)方向：能量轉(zhuǎn)化關(guān)系：電極反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)方程式：離子反應(yīng)方程式：“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征表陰極：有紅色物質(zhì)析出。無(wú)氣泡產(chǎn)生。陽(yáng)極：有氣泡產(chǎn)生。該氣體可使?jié)櫇竦牡矸鄣饣浽嚰堊兯{(lán)。Cu2+、H+移向陰極，Cl-、OH-移向陽(yáng)極。電源負(fù)極→陰極；陽(yáng)極→電源正極電源正極→陽(yáng)極；陰極→電源負(fù)極電能→化學(xué)能陰極:Cu2++2e-＝Cu（還原反應(yīng)）陽(yáng)極：2Cl--2e-

＝Cl2↑

（氧化反應(yīng)）CuCl2電解Cu+Cl2↑Cu2++2Cl-電解Cu+Cl2↑宏觀辨識(shí)與微觀探析證據(jù)推理與模型認(rèn)知科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)【歸納總結(jié)】1.電解：使直流電通過(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)程叫做電解。2.電解池：電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。3.電解池裝置圖：概括歸理三：電解是將電能轉(zhuǎn)化化學(xué)能，通過(guò)陰陽(yáng)兩極發(fā)生的氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化的重要途徑之一。能量觀轉(zhuǎn)化觀歸納總結(jié)：構(gòu)建電解的原理模型e-e-陰極陽(yáng)極化合升高陽(yáng)極氧化陰極還原氧化產(chǎn)物

陽(yáng)離子（氧化性）

陰離子（還原性）還原劑失電子還原產(chǎn)物氧化劑得電子化合降低裝置要素失電子場(chǎng)所（陽(yáng)極材料）離子導(dǎo)體（電解質(zhì)）電子導(dǎo)體（導(dǎo)線）得電子場(chǎng)所（陰極材料）反應(yīng)微粒生成微粒電子流向得失電子微粒后續(xù)反應(yīng)原理要素e-e-宏觀辨識(shí)微觀探析證據(jù)推理模型認(rèn)知主題三應(yīng)用電解池模型解決電解問(wèn)題【科學(xué)史話】戴維時(shí)代人們認(rèn)為從草木灰中提取出來(lái)的碳酸鉀是一種元素，但戴維不迷信前人的結(jié)論，他想通過(guò)電解法使其分解。戴維實(shí)驗(yàn)了幾十次，結(jié)果在兩極得到了兩種氣體，經(jīng)分析是水電解產(chǎn)生的氫氣和氧氣，而碳酸鉀本身并沒(méi)有變化。到底如何能得到金屬鉀呢？【思考與交流】問(wèn)題5電解CuCl2水溶液時(shí)，陽(yáng)極為什么不產(chǎn)生O2，陰極為什么不產(chǎn)生H2？說(shuō)明：得失電子的能力不同放電能力失電子能力：得電子能力：Cl-＞OH-Cu2+＞H+放電次序

陰離子失去電子，陽(yáng)離子得到電子的過(guò)程叫放電。問(wèn)題6按照電解CuCl2水溶液的現(xiàn)象進(jìn)行猜測(cè)推理，電解碳酸鉀溶液陰極應(yīng)該產(chǎn)生金屬鉀，但事實(shí)卻是相當(dāng)于電解水呢，為什么呢？問(wèn)題7聯(lián)系金屬活動(dòng)性順序表，金屬單質(zhì)的還原性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)金屬陽(yáng)離子的氧化性有何規(guī)律？非金屬單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)陰離子的還原性有何規(guī)律？概括歸理四：用“氧化還原理論”突破電解池的陰、陽(yáng)離子放電規(guī)律失電子能力：OH-＞CO32-得電子能力：H+＞K+金屬單質(zhì)的還原性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)金屬陽(yáng)離子的氧化性越弱非金屬單質(zhì)的氧化性越強(qiáng)，對(duì)應(yīng)陰離子的還原性越弱【歸納總結(jié)】離子放電順序規(guī)律：陰極：氧化性強(qiáng)的離子先得電子Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+

>Pb2+>

Sn2++>Fe2+>Zn2+

濃度大時(shí)先于

H+放電

>H+>

Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+

水中H+先放電陽(yáng)極：還原性強(qiáng)的離子先失電子活性陽(yáng)極先放電，離子后放電。S2－>I－>Br－>Cl－>OH－>含氧酸根>F－

活性金屬電極（除Pt、Au外）>概括歸理五：離子放電順序遵循“誰(shuí)強(qiáng)誰(shuí)放電”問(wèn)題8預(yù)測(cè)電解NaCl水溶液的產(chǎn)物是什么？如何檢測(cè)這些電解產(chǎn)物？寫(xiě)出電極反應(yīng)式和總反應(yīng)式。預(yù)測(cè)電解NaCl水溶液陽(yáng)極產(chǎn)物為Cl2,陰極產(chǎn)物為H2和NaOH。Cl用濕潤(rùn)的淀粉KI試紙檢驗(yàn)，淀粉KI試紙變藍(lán)證明產(chǎn)生Cl2,NaOH用酚酞試液檢驗(yàn)，試液變紅證明產(chǎn)生NaOH。電極反應(yīng)：陰極:2H2O+2e-=H2↑+2OH-（還原反應(yīng)）

陽(yáng)極：2Cl--2e-＝Cl2↑（氧化反應(yīng)）化學(xué)反應(yīng)方程式

：2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2電解概括歸理六：電極反應(yīng)式書(shū)寫(xiě)遵循“原子守恒、電荷守恒、電子守恒”【實(shí)驗(yàn)探究】以NaCl溶液為例，探究電解對(duì)NaCl溶液的作用。實(shí)驗(yàn)步驟：1.在表面皿中放一片濾紙，用NaCl溶液潤(rùn)濕濾紙；2.將兩根石墨電極分別用導(dǎo)線連在電源的正負(fù)極上，并按圖所示樹(shù)立在濾紙上；3.大約30秒后，在陰極附近濾紙上滴加2~3滴酚酞試液，觀察現(xiàn)象，在陽(yáng)極附近放濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙，觀察現(xiàn)象。2~3滴酚酞試液石墨石墨用飽和氯化鈉浸濕的濾紙濕潤(rùn)的淀粉KI試紙實(shí)驗(yàn)操作簡(jiǎn)便、藥品用量少，體現(xiàn)綠色化學(xué)思想宏觀表征微觀表征符號(hào)表征實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：電解過(guò)程中陰陽(yáng)離子的移動(dòng)方向：電解過(guò)程中電子的移動(dòng)方向：電解過(guò)程中電流的流動(dòng)方向：能量轉(zhuǎn)化關(guān)系：電極反應(yīng)：化學(xué)反應(yīng)方程式：離子反應(yīng)方程式：“宏觀-微觀-符號(hào)”三重表征表陽(yáng)極：產(chǎn)生可使?jié)駶?rùn)淀粉KI試紙變藍(lán)的刺激性氣味氣體。陰極：陰極附近的濾紙滴加2~3酚酞試液，濾紙變紅。Na+、H+移向陰極，Cl-、OH-移向陽(yáng)極。電源正極→陽(yáng)極；陰極→電源負(fù)極電能→化學(xué)能陰極:2H2O+2e-=H2↑+2OH-（還原反應(yīng)）陽(yáng)極：2Cl－－2e-＝Cl2↑

（氧化反應(yīng)）2NaCl+2H2O==2NaOH+H2↑+Cl2↑電解電源負(fù)極→陰極；陽(yáng)極→電源正極2Cl－＋2H2O==H2↑＋Cl2↑＋2OH－電解宏觀辨識(shí)與微觀探析證據(jù)推理與模型認(rèn)知科學(xué)探究與創(chuàng)新意識(shí)

分析電解反應(yīng)的一般思路明確陽(yáng)極材料根據(jù)陽(yáng)極氧化，陰極還原分析得出產(chǎn)物陰陽(yáng)兩極附近各有哪些離子由陰陽(yáng)兩電極反應(yīng)式，分析溶液中微粒的變化（弱電解質(zhì)須保持分子形式）【歸納總結(jié)】證據(jù)推理模型認(rèn)知問(wèn)題9利用電解CuCl2溶液的裝置電解氯化鈉溶液得不到金屬Na，那么戴維應(yīng)該如何從NaCl中成功制取了Na？制取金屬鈉電解熔融狀態(tài)的氯化鈉陽(yáng)極：2Cl-

－2e-==Cl2↑陰極：2Na++2e-==2Na總反應(yīng)：2NaCl(熔融)2Na+Cl2↑電解：使直流電通過(guò)電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)）而在陰、陽(yáng)兩極引起氧化還原反應(yīng)的過(guò)程叫做電解。完善電解概念【科學(xué)史話】戴維最后通過(guò)電解熔融的氫氧化鉀得到了金屬鉀。他創(chuàng)立的最強(qiáng)大的氧化還原手段——電解法，使數(shù)千年都沒(méi)有被發(fā)現(xiàn)的活潑金屬?gòu)钠淙廴谝褐羞€原出來(lái)，受戴維的啟發(fā)，在電解法出現(xiàn)后的44年間科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了31種新元素。電解的方法到今天依然具有重要的應(yīng)用價(jià)值。概括歸理七：冶煉鉀、鈣、鈉、鎂、鋁等活潑的金屬時(shí)，需要使用電解法這種最強(qiáng)有力的氧化還原手段！我的那些最重要的發(fā)現(xiàn)是受到失敗的啟示而作出的。

——無(wú)機(jī)化學(xué)之父戴維

電解池的應(yīng)用污水處理電鍍粗銅精煉氯堿工業(yè)科技興則民族興，科技強(qiáng)則國(guó)家強(qiáng)科技是國(guó)家強(qiáng)盛之基，創(chuàng)新是民族進(jìn)步之魂H2O的電解CuCl2（aq)的電解電解是外加電源下的非自發(fā)氧化還原反應(yīng)個(gè)別一般電能→化學(xué)能轉(zhuǎn)化觀微粒觀能量觀推理與驗(yàn)證思維方法認(rèn)識(shí)層面認(rèn)識(shí)角度認(rèn)識(shí)水平微粒轉(zhuǎn)化物質(zhì)