电解池 教学设计 高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1+.docxVIP

教学设计

课程基本信息

学科

高中化学

年级

高二

学期

秋季

课题

电解原理

教科书

书名：高中化学选择性必修1化学反应原理

教学目标

1.从宏观角度认识电解池模型，通过电解实验，描述电解实验现象，初步建立电解池的概念。

2.微观角度分析本质原因，从溶液中微粒的行为、电极反应、能量变化对电解原理进行分析。

3.通过了解元素发现史，认识电解法对人类社会进步的重要贡献。

教学内容

教学重点：

电解原理。

教学难点：

电解原理。

教学过程

【情境引入】最近一些商家在向消费者推销净水设备时，利用一个所谓水质电解器的设备，对自来水进行所谓的检测。检测以后自来水都会变得又黑又脏，这让不少消费者觉得自己家的自来水问题真大，到底是不是有问题？我们来看看今天的真相报告。上图就是水质电解器，水质电解器真的可以检测水质吗？今天我们一起来学习电解原理，来揭秘事件背后的真相。

【学习任务1】认识电解和电解池

提问：同学们，氯化钠生成钠和氯气，这个反应是否属于自发的反应呢？以氯化钠为原料制备金属钠，我们该怎么做？

学生：在原电池的课时中我们已经学过自发的氧化还原反应，可以设计为原电池，实现化学能转化为电能。若以氯化钠为原料，制备金属钠，这是一个非自发的氧化还原反应，需要靠外界的力量，即外加直流电源来电解熔融的氯化钠为金属钠。

教师介绍：这是一张电解熔融氯化钠的示意图。在图像中我们可以看到，需要外加电源来电解氯化钠生成钠和氯气。我们将这种将电能转化为化学能的装置，叫电解池，将该装置简化后，可以得到这样的一张电解池的示意图。

提问：该电化学装置当中，电子是如何运动的呢？

学生：首先我们要找到电源的正负极，电子从负极流出流入正极，在电化学上规定得电子的电极为阴极，所以右侧电极为阴极发生还原反应，失电子的电极为阳极，所以左侧电极为阳极发生氧化反应，电子不入水离子不上岸。

提问：在该电化学装置当中，如何实现闭合电路呢？

这时我们需要认识离子的移动方向，这时钠离子向应急移动得电子发生还原反应，生成钠单质，而氯离子则向阳极移动，失电子发生氧化反应。阴阳离子在电解质溶液中定向移动，构成了闭合电路。

教师介绍：我们将这种使电流通过电解质溶液或熔融电解质，而在阴阳两极引起氧化还原反应的过程叫电解，电解是实现物质和能量转化，是非自发的氧化还原反应的一种方式。

【学习任务2】探秘放电顺序

如果我们在这里将熔融电解质更换为盐的水溶液，溶液中的微粒是否会发生变化，放电顺序又是如何？我们以石墨棒为电极电解氯化铜溶液，下面我们来观看实验视频----氯化铜溶液的电解实验。

学生：观看以石墨为电极电解氯化铜溶液的视频。

问题1：阴阳及产物分别是什么？依据是什么？

学生：阳极产物为铜单质，阳极产物是氯气；因为与直流电源负极相连的阴极，即石墨棒上覆盖了一层红色的金属，故而阴极产物为铜；与直流电源正极相连阳极石墨棒上有气泡的产生，该气体能使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，说明该气体是氯气

问题2：氯化铜溶液中有哪些离子？通电前后这些离子如何运动？分析判断并书写电极反应。

学生：在该溶液中有氯化铜电离出来的铜离子和氯离子，还有水电离出来的少量的氢离子和氢氧根离子，通电前这些离子在溶液中做自由运动，通电后自由运动的离子改为定向移动，根据现象可以得知溶液中的阳离子往阴极移动，而阴离子往阳极移动，分别生成了铜和氯气。阴极：Cu2++2e-===Cu

阳极：2Cl--2e===Cl2↑

问题3：依据电极产物，推测离子氧化性（或还原性）的强弱顺序？

学生：在阴极上有Cu2+、H+，Cu2+先放电，说明Cu2+的氧化性要强于、H+；阴极有Cl-和OH-，Cl-放电，说明Cl-的还原性强于OH-。

教师介绍：在电解水的过程中，可以通过加入硫酸钠溶液来加快电解水的速率，产物为氢气和氧气。

问题4：请同学们根据上述实验事实，你知道放电顺序是什么吗？请判断并书写电极反应。

学生：在阴极周围有阳离子H+和Na+，H+先放电，说明H+的放电顺序要强于Na+，即氧化性要更强，在阳极周围有OH-和SO42-，说明OH-的还原性要强于SO42-。在这里我们发现水电离出来的H+放电顺序要强于活泼金属所形成的钠钾离子，水电离产生的OH-失电子能力要强于非还原性的含氧酸根离子

在电解氯化铜溶液的实验结束后，将镀有铜的石墨电极与电源的正极相连，另一极与电源的负极相连，接通电源后能观察阳极上石墨棒表面的红色金属溶解，阴极石墨棒上有红色固体析出。

问题5：请根据上述现象，阳极反应是什么？写出阳电极反应并判断阳极的放电顺序。

学生：阳极表面的金属铜溶解，说明铜单质是电子变成了铜离子。

教师：在这里铜单质的放电顺序竟然比阳极周围的氯离子氢氧根离子要强。这里有怎样的规律呢？这是因为在阳极的放电顺序当中，如果它