高中化学《电解池》教案设计 新人教版选修3

教学目的：1.使学生理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法。

2.使学生了解铜的电解精炼和电镀铜的原理。

3.培养学生的实验操作能力、团结协作能力、观察能力、分析能力、归纳总结能力以及运用知识解决问题的能力。

4.通过电镀工业废水处理的简单介绍，增强学生的环境保护意识。

教学重点： 电解原理

教学难点:  电解原理

实验准备:  小烧杯、玻璃棒、碳棒、导线、电流表、直流电源。

２５％的氯化铜溶液、碘化钾淀粉试纸、新铁钉、铜片、铜氨溶液（通过向１mol/L的硫酸铜溶液中边搅拌边加入浓氨水的方法制得）。

课时安排：２课时 （第一课时：电解原理  第二课时：铜的电解精炼及电镀铜）

教学方法：  实验探究与启发讨论法 

教学过程：   （第一课时）

［复习提问］在前面我们已经学习了原电池的知识，谁能举例说明原电池是怎样的能量转化装置？

［学生讨论］学生讨论后回答：原电池是把化学能转变成电能的装置。

［导入新课］电能如何才能转变成化学能呢？（展示几个电解工业的工厂实景）这就是本节课我们要共同探讨的问题。

［板书］　　　　　§4-3　电解池

一、电解原理

1、电解原理

［设疑］我们已经知道，金属和电解质溶液都能导电，金属的导电过程是物理变化，电解质溶液的导电过程是否与金属的导电过程相同呢？

［学生实验］学生以学习小组为单位完成［实验４—１］（也可将该实验分三步实施），并观察、记录实验现象。教师巡回指导。

［学生总结实验现象］阴极：碳棒上逐渐覆盖了一层红色物质。

　　　　阳极：生成有刺激性气味、能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝的气体。

［启发引导］请大家根据实验现象和氯化铜溶液的组成成分以及原有知识分析推断两极生成物的名称。

［学生讨论］（略）

［学生总结］两极产物　阴极——铜           阳极——氯气

［设疑］氯化铜溶液在电流的作用下为什么会生成Ｃu和Cl2呢？ 

［讲述］CuCl2在水溶液中完全电离生成Cu2+和Cl-

［板书］ 　　　　 CuCl2 ＝Cu2+＋2Cl－

［讲述］通电前，Cu2+和Cl－在溶液里自由运动；通电后，在电场的作用下，带负电的Cl－移向阳极，并失去电子被氧化成氯原子，进而结合成Cl2放出，带正电的Cu2+移向阴极，并得到电子被还原成铜原子，覆盖在阴极上。

［课件展示］播放课前制作的多媒体课件，模拟CuCl2溶液中Cu2+和Cl－在通电前后的运动、变化情况。

［板书］　阴极：　Cu2+＋2e－=Cu　（还原反应）

阳极：　2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反应）

［小结］电解质溶液在导电过程中有新物质产生，是化学变化。

［板书］               使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。　把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。

［学生活动］让学生书写电解CuCl2溶液的化学反应方程式。（可以请1—2名学生到黑板上书写，然后讲评）

［板书］ CuCl2Cu＋Cl2↑

［过渡］下面我们再分析电解池的两个电极。

［板书］２、电解池的两极

［讲述］电解池的两极是由与之相连的电源电极的极性决定的。

［板书］　阴极：与电源负极相连的电极。（发生还原反应）

阳极：与电源正极相连的电极。（发生氧化反应）

［设疑］电解质溶液是如何将电路沟通的呢？

［板书］３、电解池中的电子的移动方向

［学生活动］请学生讨论、总结并回答上面提出的问题。

［板书］电源负极 →电解池阴极 →电解液中的阳离子（被还原）

　　电解池中阴离子（被氧化）→电解池阳极 →电源正极

［讲述］由上面分析可知：电解质溶液的导电过程必须有阴阳离子的参与，如果溶液中的离子不参加反应，电路就不能沟通，所以电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。

［设疑］从上已知CuCl2溶液中存在的离子有：  Cu２＋、Cl－、OH－、H＋

为什么电解时，只有Cu２＋和Cl－放电？这要涉及到离子的放电顺序问题。

［板书］４、离子的放电顺序

［讲述］由于各种离子得失电子的能力不同，因此，电解时离子放电难易也不同。

［板书］阳离子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+

　　阴离子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根

［讲述］电解电解质溶液时，在阴阳两极上首先发生放电反应的离子分别是溶液里最容易放电的阳离子和最容易放电的阴离子。

［投影］练习：

用石墨作电极，分别电解下列溶液，请写出电解过程中所发生的电极反应方程式。（１）NaCl溶液（２）CuSO4溶液　提示：OH－放电反应：４OH－4e－＝2H2O＋O2↑

学生完成练习后，请学生代表回答并解释答案，教师点评。

［小结］本节课我们学习了电解的原理，认识了电解池的功能，下面请同学们在总结本节知识以及回忆前面所学的原电池知识的前提下，填写课前所发放的表格，并注意比较。       原电池和电解池知识总结比较表

［学生活动］（略）

［投影］选取１—２份学生填完的表格投影到大屏幕上，师生共同点评，然后将下表投影展出。

［作业］     

［板书设计］ §4-3　电解原理

一、电解原理

1、电解原理

CuCl2 ＝Cu2+＋2Cl－

　阴极：　Cu2+＋2e－=Cu　（还原反应）

阳极：　2Cl－-2e－=Cl2↑（氧化反应）

使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程叫做电解。

把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。

CuCl2Cu＋Cl2↑

２、电解池的两极

　阴极：与电源负极相连的电极。（发生还原反应）

阳极：与电源正极相连的电极。（发生氧化反应）

３、电解池中的电子的移动方向

电源负极→电解池阴极→电解液中的阳离子（被还原）

　电解池中阴离子（被氧化）→电解池阳极→电源正极

４、离子的放电顺序

阳离子：Ag+＞Hg2+＞Cu2+＞Fe2+＞Zn2+＞H+＞Al3+＞Na+＞K+

阴离子：S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞含氧酸根

注意：1.除铂、金、石墨、非常活泼的金属外的金属作阳极时，首先时金属本身放电

2.在电镀装置中，锌离子先于氢离子放电）

第二课时

［引言］上节课我们学习了电解的原理，电解是通过电流引起化学反应的过程，即将电能转变成了化学能。电解的原理在工业上有哪些应用呢？这节课就向同学们介绍两个电解原理在工业上应用的事例.

［板书］二、铜的电解精炼

［设疑］工业上为什么要对粗铜进行电解精炼呢？

［学生活动］指导学生查找阅读教材中相关内容，请学生代表回答。

［设疑］怎样利用电解的原理精炼粗铜呢？

［讲述并板书］粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。

［学生活动］请学生讨论分析电解液中离子的种类，通电后溶液中离子的移动情况和阴极反应。

［学生总结］CuSO4溶液中有Cu2+、H+、SO42-、OH-等四种离子,通电后Cu2+、H+移向阴极，SO42-、OH-移向阳极，阴极上Cu2+放电变成Cu聚集在阴极板（精铜）上。

[板书] 阴极：Cu2+＋2e－＝Cu

[讲述] SO42-和OH-虽然移向了阳极，但是由于阳极板（粗铜）表面的Cu原子失电子能力强于二者，故阳极上Cu原子失电子被溶解。

[板书] 阳极：Cu－2e－＝Cu2+

[设疑] 粗铜中所含的杂质（如：Zn、Fe、Ni、Ag、Au等）是如何除去的呢？

[讲述］比铜活泼的金属杂质，在铜溶解的同时也会失电子形成金属阳离子而被溶解掉。如： Zn－2e－＝Zn2+

Ni－2e－＝Ni2+

由于这些离子比Cu2+难以还原，故它们不能在阴极上得电子析出而存留在溶液中。

比铜不活泼的金属杂质，在铜失电子溶解时,不能失电子而溶解，故它们以单质形式沉积于电解槽底部，形成阳极泥。

［板书］比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留于溶液中

比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥

［课件展示］播放课前制作的多媒体课件,模拟电解精炼铜的过程中两极和电解液中离子的变化情况。

［启发引导］请大家根据两极上所发生的主要反应分析电解精炼铜过程中的电解液有无变化。

［学生活动］学生分析、讨论并回答。

［板书］电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度基本不变。

［过渡］以上我们学习了铜的电解精炼原理，下面我们再共同学习电解原理的另一个应用实例——电镀铜。

［板书］三、电镀铜

［设疑］什么是电镀？电镀的优点有哪些？

［学生活动］指导学生查找阅读教材中相关内容，请学生代表回答。

［板书］电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

［讲述］如果要在铁制品上镀铜就是要使铜先溶解后再覆盖在铁制品上。

［启发引导］请大家根据电解精炼铜过程中所发生的两极反应，选择在铁制品上镀铜装置的阴极材料、阳极材料和电镀液。

［学生活动］学生分析、讨论并回答。

［板书］在铁制品上镀铜：阳极——铜

　　　               　阴极——铁制品

　　　　　　　　　　　电镀液——CuSO4溶液

［学生实验］学生以学习小组为单位完成［实验４—６］，教师巡回指导。

[学生活动]请学生书写电镀铜过程中所发生的电极反应方程式。

［板书］阴极：Cu2+＋2e－＝Cu

阳极：Cu－2e－＝Cu2+

［启发引导］请同学们根据电镀铜这一具体实例分析总结：电镀装置中，阴极材料、阳极材料和电镀液的选择原则。

［学生活动］学生分析、讨论并回答。

［板书］电镀材料的选择：

　　　　阴极——镀件

　　　　阳极——镀层金属

电镀液——含有镀层金属离子的溶液

［投影］练习：如果要在某铁制品表面镀上一层银，请你选择合适的电极材料和电镀液，并写出电极反应方程式。

[师生活动]学生完成练习后，请学生代表回答并解释答案，教师点评。

［设疑］以上我们所学习的只是电镀的基本原理，在电镀的实际生产中，还应注意哪些具体问题呢？

［学生活动］指导学生阅读教材中的相关内容。

［小结］本节课我们学习了铜的电解精炼和电镀铜的知识，铜的电解精炼类似于“在铜上镀铜”，故掌握电镀的原理是本节的重点。下面请同学们根据所学知识填写课前所发放的表格。

电镀与电解比较表

［投影］选取１——２份学生填好的表格投影到大屏幕上，师生共同点评。

［作业］教材习题：第二题中第２小题、第三题中第１小题。

［板书设计］二、铜的电解精炼

粗铜作阳极，纯铜作阴极，用CuSO4溶液作电解液。

阴极：Cu2+＋2e－＝Cu

阳极：Cu－2e－＝Cu2+

比铜活泼的金属杂质——以阳离子形式留于溶液中

比铜不活泼的金属杂质——形成阳极泥

电解精炼铜过程中CuSO4溶液的浓度基本不变。

　　　　 三、电镀铜

电镀是应用电解原理在某些金属表面镀上一薄层其他金属或合金的过程。

在铁制品上镀铜：阳极——铜

　　　　        阴极——铁制品

电镀液——CuSO4溶液

阴极：Cu2+＋2e－＝Cu

阳极：Cu－2e－＝Cu2+

电镀材料的选择：阴极——镀件

　　　　　　　　阳极——镀层金属

电镀液——含有镀层金属离子的溶液