41《電解原理1》教案(舊人教第三冊(cè))

第四單元電解原理及其應(yīng)用第一節(jié)電解原理●教學(xué)目標(biāo)1.使學(xué)生理解電解原理。2.使學(xué)生了解銅的電解精煉。3.使學(xué)生了解電鍍銅。4.培養(yǎng)學(xué)生觀察、分析推理、歸納總結(jié)、探究、自學(xué)等能力。5.使學(xué)生認(rèn)識(shí)電解原理在實(shí)際生活中的應(yīng)用?！窠虒W(xué)重點(diǎn)電解原理?！窠虒W(xué)難點(diǎn)1.離子放電的實(shí)質(zhì)。2.原電池和電解池的比較?！窠虒W(xué)方法實(shí)驗(yàn)、探究、比較、討論、自學(xué)等?！窠虒W(xué)用具電腦、投影儀25%CuCl2溶液、水、CuSO4溶液(或銅氨溶液)、鐵制鑰匙、電鍍制品(如鍍件首飾、水龍頭等)、小燒杯(3個(gè))、電流表、直流電源、石墨電極(3個(gè))、鋅電極、銅片、KI淀粉試紙?！裾n時(shí)安排共兩課時(shí)。第一課時(shí)：電解原理第二課時(shí)：電解原理的應(yīng)用●教學(xué)過程第一課時(shí)［實(shí)驗(yàn)引入］［師］請(qǐng)大家仔細(xì)觀察下面兩個(gè)實(shí)驗(yàn)的組成裝置(如圖)，并分析實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生的現(xiàn)象。［演示實(shí)驗(yàn)1］把一根鋅電極和一根碳電極平行地插入盛有CuCl2溶液的小燒杯中，用導(dǎo)線連接，并在導(dǎo)線中間接入一個(gè)電流計(jì)，如圖Ⅰ，觀察發(fā)生的現(xiàn)象。［演示實(shí)驗(yàn)2］在另一個(gè)小燒杯中注入CuCl2溶液，插入兩根石墨棒作電極，如圖Ⅱ連接，觀察現(xiàn)象。［演示實(shí)驗(yàn)3］把圖Ⅱ裝置改成圖Ⅲ樣，并把濕潤(rùn)的碘化鉀淀粉試紙放在與電源正極相連的電極附近，接通直流電源(向?qū)W生指明電源的正負(fù)極)，觀察現(xiàn)象。［甲同學(xué)答復(fù)Ⅰ的現(xiàn)象］電流表指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)，碳電極上有紅色物質(zhì)出現(xiàn)。［乙同學(xué)答復(fù)Ⅱ的現(xiàn)象］實(shí)驗(yàn)Ⅱ中沒有明顯現(xiàn)象發(fā)生。［丙同學(xué)答復(fù)Ⅲ的現(xiàn)象］與電源負(fù)極相連的碳電極上有紅色物質(zhì)析出，與電源正極相連的碳電極上有氣泡放出，該氣體能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)。［教師對(duì)學(xué)生的答復(fù)作出評(píng)價(jià)］［師］請(qǐng)大家思考并答復(fù)實(shí)驗(yàn)1、2所發(fā)生現(xiàn)象的原因。［學(xué)生思考后答復(fù)］實(shí)驗(yàn)1的裝置為原電池裝置，其中鋅電極為負(fù)極，碳電極為正極，形成閉合回路時(shí)，鋅失去電子變?yōu)殇\離子進(jìn)入溶液，電子沿導(dǎo)線流入碳電極，溶液中的銅離子在碳電極上得電子變成銅析出，這也是碳電極上析出紅色物質(zhì)的原因。電流表的指針發(fā)生偏轉(zhuǎn)是由于化學(xué)能轉(zhuǎn)變成了電能的緣故。實(shí)驗(yàn)2因不符合構(gòu)成原電池的條件，故不發(fā)生化學(xué)反響。［追問］形成原電池的條件是什么［生］兩根活性不同的電極；電解質(zhì)溶液；形成閉合回路。［教師總結(jié)］很好！原電池是我們高二學(xué)過的內(nèi)容，其特點(diǎn)是可把化學(xué)能自發(fā)地轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?，其中電子流出的一極為負(fù)極，發(fā)生氧化反響(草板書：Zn－2e－===Zn2＋)，電子流入的一極為正極(草板書：Cu2＋＋2e－===Cu)，發(fā)生復(fù)原反響，而電流的方向與電子的流動(dòng)方向恰恰相反，即由正極經(jīng)導(dǎo)線流向負(fù)極。［想一想］原電池的電解質(zhì)溶液中，陰、陽離子的運(yùn)動(dòng)方向如何答案：電解質(zhì)溶液中的陽離子向正極移動(dòng)，陰離子向負(fù)極移動(dòng)(如在圖Ⅰ中，Cu2＋離子移向正極碳電極上得電子，為保持電荷平衡，Cl－移向負(fù)極鋅電極，因其周圍有較多的陽離子——鋅離子)。［議一議］實(shí)驗(yàn)2和3的裝置有何區(qū)別引起它們實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象不同的原因是什么對(duì)于實(shí)驗(yàn)3中出現(xiàn)的現(xiàn)象你能解釋嗎［學(xué)生分組討論，并匯報(bào)討論結(jié)果，進(jìn)行交流］答案：實(shí)驗(yàn)2和3的裝置區(qū)別在于：實(shí)驗(yàn)3比實(shí)驗(yàn)2多了一個(gè)直流電源裝置；這說明實(shí)驗(yàn)3產(chǎn)生的現(xiàn)象皆是因通直流電的緣故。與電源負(fù)極相連的碳電極上出現(xiàn)的紅色物質(zhì)，清楚是銅，這說明溶液中的Cu2＋在該電極上得電子被復(fù)原成了銅單質(zhì)；與電源正極相連的碳棒上有氣體放出，且該氣體能使?jié)駶?rùn)的碘化鉀淀粉試紙變藍(lán)，分析溶液的組成并結(jié)合現(xiàn)象，可推得該氣體一定是氯氣，且必定是溶液中的Cl－在電極上失電子發(fā)生氧化反響所致。［教師總結(jié)］由以上的討論我們可知，實(shí)驗(yàn)3中發(fā)生的化學(xué)變化是由于通了直流電的緣故，即通電導(dǎo)致了化學(xué)反響的發(fā)生，亦即，電能轉(zhuǎn)變成了化學(xué)能，在這個(gè)能量轉(zhuǎn)化的過程中，氧化反響和復(fù)原反響分別在兩個(gè)電極上進(jìn)行?；瘜W(xué)上，我們把這個(gè)過程叫做電解。而電解原理及其應(yīng)用便是我們本單元所要學(xué)習(xí)的重點(diǎn)內(nèi)容。［板書］第四單元電解原理及其應(yīng)用［過渡］本節(jié)課我們重點(diǎn)學(xué)習(xí)電解原理。［板書］第一節(jié)電解原理一、電解原理［講解］我們剛剛所做的實(shí)驗(yàn)3，實(shí)際上就是在電解CuCl2溶液。電解時(shí)，兩根相同的碳電極上分別發(fā)生了不同的反響，產(chǎn)生了不同的現(xiàn)象。為了區(qū)別這兩根電極，我們把與電源負(fù)極相連的電極叫陰極，把與電源正極相連的電極稱陽極。請(qǐng)大家以電解CuCl2溶液為例，寫出陰、陽兩極發(fā)生反響的電極反響式，并標(biāo)出是氧化反響還是復(fù)原反響。［學(xué)生練習(xí)，請(qǐng)一位同學(xué)上黑板寫出］［學(xué)生板書］陰極：Cu2＋＋2e－===Cu(復(fù)原反響)陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反響)［師］上述電解反響的總反響式可寫為：［板書］CuCl2Cu＋Cl2↑［師］于是，我們可以把電解定義為：［講解并板書］1.電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化復(fù)原反響的過程叫做電解。［講解］這種借助于電流引起氧化復(fù)原反響的裝置，也就是把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置叫做電解池或電解槽。［板書］2.電解池(電解槽)：把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。［想一想］電解池通電發(fā)生反響時(shí)，其陰極得到的電子總數(shù)和陽極失去的電子總數(shù)是否相等答案：相等［思考］電解池通直流電后，電解質(zhì)溶液中的陰、陽離子怎樣運(yùn)動(dòng)與原電池中的離子運(yùn)動(dòng)相比較。答案：電解池通電時(shí)，陰離子向陽極移動(dòng)，陽離子向陰極移動(dòng)；在原電池中，陰離子向負(fù)極移動(dòng)，陽離子向正極移動(dòng)。［師］電解質(zhì)溶液在通電前后的離子運(yùn)動(dòng)情況我們可表示如下：［電腦演示CuCl2溶液在通電前后的運(yùn)動(dòng)情況，可按以下列圖設(shè)計(jì)成三維動(dòng)畫］［講解］通電前，Cu2＋和Cl－在溶液里自由地移動(dòng)著(如圖Ⅰ所示)；通電后，在電場(chǎng)的作用下，這些自由移動(dòng)的離子，改作定向移動(dòng)。帶負(fù)電的陰離子向陽極移動(dòng)，帶正電的陽離子向陰極移動(dòng)(如圖Ⅱ所示)。在陽極，Cl－失去電子被氧化成氯原子，并兩兩結(jié)合成Cl2，從陽極放出。在陰極，Cu2＋獲得電子被復(fù)原成銅原子，覆蓋在陰極石墨棒上。這樣，電流就依靠溶液里陰離子和陽離子的定向移動(dòng)而通過溶液，所以電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電過程，就是該溶液的電解過程。電解質(zhì)溶液電解時(shí)的兩極反響及電子移動(dòng)的情況我們可圖示如下：［投影展示以下列圖］電解池與直流電源的連接［講解］由上圖可以看出，在電解池中，電子從電源的負(fù)極沿導(dǎo)線流入電解池的陰極，陽離子在陰極得到電子發(fā)生復(fù)原反響；陰離子在陽極失去電子，發(fā)生氧化反響，電子從電解池的陽極流出，沿導(dǎo)線流回電源的正極。電解CuCl2溶液的化學(xué)反響方程式實(shí)際上就是陽極上的反響和陰極上的反響的總和。［思考］金屬的導(dǎo)電和電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電是否一樣答案：不一樣。金屬導(dǎo)電是由于自由電子的定向移動(dòng)；電解質(zhì)溶液導(dǎo)電是由于陰、陽離子的定向移動(dòng)。［設(shè)問］在CuCl2溶液中，是否只有Cu2＋和Cl－［生］不是！還有水電離出的H＋和OH－。［追問］通電時(shí)，它們分別向哪一極移動(dòng)［生］H＋向陰極移動(dòng)，OH－向陽極移動(dòng)。［進(jìn)一步追問］那么，在陰極為何是Cu2＋得電子而不是H＋在陽極為何是Cl－失電子而不是OH－難道這里有什么規(guī)那么嗎請(qǐng)大家討論后答復(fù)。［學(xué)生討論，并答復(fù)］一定是Cu2＋比H＋更易得電子，而Cl－比OH－更易失電子，得失電子的性質(zhì)，實(shí)質(zhì)上就是離子氧化性和復(fù)原性的表達(dá)，因此，可得出的結(jié)論是：氧化性越強(qiáng)的離子越易得電子，復(fù)原性越強(qiáng)的粒子越易失電子。［教師總結(jié)］由大家剛剛的討論可知，電解時(shí)，當(dāng)電解質(zhì)溶液中同時(shí)含有多種離子時(shí)，應(yīng)首先考慮何者更易得電子，何者更易失電子，然后再來分析電極上發(fā)生的化學(xué)反響。［講解］陽離子得電子，陰離子失電子統(tǒng)稱為離子放電。學(xué)習(xí)電解原理，掌握離子的放電順序是很重要的。［板書］3.離子放電順序。［講解］離子放電順序?qū)嶋H上是和陰、陽離子的復(fù)原性和氧化性相對(duì)應(yīng)的，其大體順序是：［講解并板書］(1)陽離子放電順序(2)陰離子放電順序［投影練習(xí)］寫出用石墨電解以下溶液的電極反響式CuSO4Na2SO4H2SO4HClNaOHH2O［學(xué)生練習(xí)，教師巡視］［請(qǐng)兩位同學(xué)上黑板書寫，各寫3個(gè)］［學(xué)生草板書］CuSO4:陰極：Cu2＋＋2e－===Cu陽極：4OH－－4e－===2H2O＋O2↑HCl:陰極：2H＋＋2e－===H2↑陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑［教師評(píng)價(jià)］［總結(jié)］由以上電極反響式并結(jié)合離子放電順序可以看出：含氧酸溶液、強(qiáng)堿溶液以及活潑金屬含氧酸鹽溶液的電解，實(shí)質(zhì)為電解水。電解質(zhì)本身起增強(qiáng)水的導(dǎo)電性的作用。［想一想］假設(shè)實(shí)驗(yàn)1的裝置通上直流電，其現(xiàn)象與實(shí)驗(yàn)3是否相同呢［學(xué)生思考后答復(fù)］甲種答復(fù)：現(xiàn)象一樣，因?yàn)殡娊獾耐荂uCl2溶液。乙種答復(fù)：現(xiàn)象不一樣，因?yàn)樗鼈兯秒姌O不一樣。［師］實(shí)踐是檢驗(yàn)真理的惟一標(biāo)準(zhǔn)，下面我們通過實(shí)驗(yàn)來進(jìn)行甄別。［演示實(shí)驗(yàn)4］用碳電極作陰極，鋅電極作陽極電解CuCl2溶液。［提示學(xué)生和實(shí)驗(yàn)3現(xiàn)象比較］［問］上述實(shí)驗(yàn)與實(shí)驗(yàn)3的現(xiàn)象有何異同［生］相同點(diǎn)：陰極均有紅色物質(zhì)出現(xiàn)；不同點(diǎn)：實(shí)驗(yàn)3的陽極有氣體產(chǎn)生，實(shí)驗(yàn)4沒有。［問］你知道這是為什么嗎［生］必定是因?yàn)殇\作陽極之故。［師］那么，你能寫出實(shí)驗(yàn)4的電極反響式嗎［教師指導(dǎo)學(xué)生書寫，得到下式］陰極：Cu2＋＋2e－===Cu陽極：Zn－2e－===Zn2＋［小結(jié)］電解時(shí)，假設(shè)用金屬電極作陽極，那么陽極首先是金屬電極失電子發(fā)生氧化反響(金、鉑做電極除外)［過渡］今天我們所認(rèn)識(shí)的電解池與以前學(xué)過的原電池在能量轉(zhuǎn)換方面正好是相反的。請(qǐng)大家以銅、鋅原電池(稀H2SO4為電解質(zhì))和電解CuCl2溶液的電解池為例，比較它們?cè)诮M成、原理和功能等方面的差異。［學(xué)生討論、比較］［教師板書］4.原電池和電解池的比較。［投影展示］原電池和電解池的比較。［根據(jù)討論結(jié)果，填寫上表］答案：［投影練習(xí)］指出以下裝置名稱，寫出電極名稱、電極反響式答案：A為原電池，B為電解池，且A為B的電解提供電能。A：C正極：2H＋＋2e－===H2↑Fe負(fù)極：Fe－2e－===Fe2＋B:陰極：Cu2＋＋2e－===Cu陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑［投影例題］用石墨電極電解pH=3的稀硫酸溶液50mL，通電1h停止電解。此時(shí)測(cè)得溶液的pH=2，每個(gè)電子所帶的電量為1.6×10－19C，那么以下說法正確的選項(xiàng)是(溶液密度均為1g·cm－3)A.陰、陽兩極共產(chǎn)生84L氣體B.陰、陽兩極共產(chǎn)生3.75mol氣體C.電路中電流強(qiáng)度約為134AD.溶液的質(zhì)量減少25g［學(xué)生練習(xí)，教師巡視］［講解］用石墨電極電解稀H2SO4溶液，實(shí)質(zhì)上是電解水，所以電解前后溶液中的H＋的物質(zhì)的量不變。設(shè)電解后溶液的體積為V，那么有10－3×50=10－2×VV=5mL。故參與電解的水的質(zhì)量：m(H2O)=(50－5)×1=45g，n(H2O)==2.5mol，由2H2O===2H2↑＋O2↑,可知所得氣體為2.5×3=3.75mol,B項(xiàng)正確，D項(xiàng)錯(cuò)；由于選項(xiàng)A中氣體未指明狀態(tài)，故A項(xiàng)錯(cuò)誤；電解2.5mol水，轉(zhuǎn)移電子數(shù)為2.5×2=5mol，由q=It，可知I=≈134A,C項(xiàng)正確。答案：BC［小結(jié)］本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)了有關(guān)電解原理的知識(shí)，有關(guān)電解原理的應(yīng)用，我們將在下節(jié)課中學(xué)習(xí)。［布置作業(yè)］習(xí)題：一、3三、2●板書設(shè)計(jì)第四單元電解原理及其應(yīng)用第一節(jié)電解原理一、電解原理陰極：Cu2＋＋2e－===Cu(復(fù)原反響)陽極：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反響)CuCl2Cu＋Cl2↑1.電解：使電流通過電解質(zhì)溶液而在陰、陽兩極引起氧化復(fù)原反響的過程叫做電解。2.電解池(電解槽)：把電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的裝置。3.離子放電順序(1)陽離子放電順序(2)陰離子放電順序4.原電池和電解池的比較?！窠虒W(xué)說明本課時(shí)主要采用了實(shí)驗(yàn)、比較、探究等教學(xué)方法。這樣做的理由是