高中化学教学设计 电解的原理

      本节介绍电能转化为化学能的一种重要形式——电解。本节内容根据由浅入深，由简到繁的原则安排。在学生已经具有熔融盐可以导电知识的基础上，本节以单一物质的熔融体系为切入点，避开溶剂、放电顺序等复杂因素，引领学生学习电解的原理，使他们知道电解的原理与原电池的原理本质上使相同的，以及在外加直流电的驱动下，借助于电解池装置，可以使一个不自发的氧化还原反应发生，并且该氧化还原过程的氧化过程与还原过程是分别在两个电极上进行的。使学生对氧化还原反应的是指使电子转移这一认识得到提升，并且他们学习氧化还原反应的一种新类型：不自发，但可以在电驱动下发生。由本节内容的学习让学生清晰地建立起阴极、阳极、电极反应等概念。

 

宏观辨识与微观探析：

   能运用化学符号和定量计算等手段说明电解池的组成及工作原理，能分析电解过程中的物质变化和伴随发生的能量变化。

证据推理与模型认知：

   能认识和构建电解池装置和工作原理的认知模型，并能说明模型使用的条件和适用范围。

科学探究与创新意识：

   能对简单化学问题的解决提出可能的假设，能运用多种方式收集实验证据，基于实验事实得出结论提出自己的看法。

 

   电解的原理、电极反应式的书写

 

  电解氯化铜溶液的实验视频

 

【知识回顾】复习回顾原电池的构成条件以及工作原理，完成学案相关内容。

【联想质疑】金属钠与氯气在常温下就可以发生氧化还原反应生成氯化钠,同时放出大量的热:

        2Na(s)+Cl2(g) =2NaCl(s)   △H=-822.3kJ·mol-1

       反之,若以氯化钠为原料制备金属钠,则需要从外界获得能量(如电能)。在生产实践中,人们是如何利用电能,以氯化钠为原料制取金属钠的呢？

【引入】工业上常用电解熔融的氯化钠获得金属钠。电解是一种将电能转化为化学能的过程。通过电解通常可以使许多在通常条件下不能自发进行的反应得以进行。

【板书】一.电解的原理

【交流研讨】图1—3—2为工业上利用电解熔融氯化钠的方法生产金属钠所用装置的示意图。容器中盛有熔融氯化钠，两侧分别插入2石墨片和铁片作为电 极材料，两个电极分别与电源的正极和负极相连。讨论：

1.接通直流电源后，熔融氯化钠中的Na+和Cl-各向哪个方向移动？

2.移动到两个电极表面的将分别发生什么变化？

【自主学习】学生结合“交流研讨”内容，阅读教材相关内容，小组交流归纳电解熔融氯化钠的过程。

【投影总结】

 

【板书】1.电解

        2.电解池

        3.电解池的构成条件

【投影总结】

 

【板书】4.电解的原理

【投影总结】

 

【交流研讨】对比原电池和电解池，请分析：

1.原电池和电解池在工作原理上有何异同？

2.原电池和电解池在装置构成上有何异同？

学生小组合作交流完成学案表格

【投影展示】

 

【观察思考】1.观察电解氯化铜溶液的实验记录实验现象

2.通电前氯化铜溶液中含有哪些离子，如何运动？

3.通电后离子如何运动？

4. 根据实验现象分析，在电极上放电的离子分别是什么离子？写出电极反应式。

【投影】电解氯化铜溶液的实验视频

【归纳总结】

 

【思考】溶液中氢离子和氢氧根离子定向移动吗？为什么它们没有放电？

【总结】离子的放电顺序

离子在电极表面得到或失去电子的过程通常叫做放电。当电解质溶液中存在多种阳离子或阴离子时，离子在电极上放电的顺序时存在规律的。阴极上，金属阳离子得电子能力越强越先放电，常见阳离子的放电顺序：Ag＋>Cu2＋>H＋>Pb2＋>Fe2＋>Zn2＋……；阳极上，阳极材料为金属（铂、金等惰性金属除外）时，金属阳极材料优先失去电子；阳极材料为石墨时，电解质溶液中阴离子失去电子，阴离子失电子能力越强越先放电。常见阴离子的放电顺序：金属阳极>S2－>I－>Cl－>OH－>含氧酸根。

【迁移应用】根据离子的放电顺序，学生思考完成以下问题，写出有关的电极反应式。

1.用铜做电极，电解H2SO4溶液,分析两极反应现象，写出电极反应式。

2.用石墨做电极，电解Na2SO4溶液,分析两极反应现象，写出电极反应式。

3.用石墨做电极，电解NaCl溶液,分析两极反应现象，写出电极反应式。

4.用石墨做电极，电解CuSO4溶液,分析两极反应现象，写出电极反应式。

【展示】学生板演展示

【投影】教师投影答案进行点评。

【归纳总结】根据离子的放电顺序，在用惰性电极进行电解电解质溶液时，可以分为四种情况。

【投影】

 

【课堂小结】

 

 

 

 

    本节课从单一物质的熔融体系为切入点，避开溶剂、放电顺序等复杂因素，引领学生学习电解的原理，使他们知道电解的原理与原电池的原理本质上使相同的，明确原电池和电解质在结构上的异同。为了增加课堂容量，以电解氯化铜溶液为例，使学生认识到溶液中离子放电是有先后顺序的，进入引入离子的放电顺序，根据放电顺序，使学生初步归纳出在惰性电极下进行电解的四种类型。