人教版高中化学选修4教案（导学案及答案）：第四章第三节 电解池教案

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第四章 电化学基础 第三节 电解池

一、教材分析

《电解池》是人教版高中化学选修四《化学反应原理》第四章第三节，这部分教材主要介绍了电解原理以及电解原理的应用。电解属于电化学的知识范畴，是中学化学理论体系不可缺少的一部分，同时电解与物理学科中的电学、能量的转换有密切的联系，是氧化还原反应、原电池、电离等知识的综合运用。本节教材可分为三个部分：电解原理、电解原理的应用、电镀。把握教材意图后，我把本节内容安排为两课时完成。 二、教学目标 1．知识目标：

(1) 知道电解的基本原理，会判断一般电解反应产物； (2) 能说出电解、电解池及形成条件；

(3) 知道铜的电解精炼和电镀铜的原理，知道氯碱工业反应原理，能正确书写电极反应式和电解的总化学方程式；

(4) 通过对比、分析明确原电池与电解池的区别和联系 2．能力目标：

(1) 培养学生观察、分析、整理、归纳总结、探究等能力；

(2) 通过实验培养学生的观察能力、分析能力和解决实际问题的能力；

3．情感、态度和价值观目标：

(1) 指导学生积极参与教学过程，激发其主动探究的意识；

(2) 对学生进行辩证唯物主义教育和环境保护教育，培养学生正确的处世态度；

(3) 通过氯碱工业的学习，培养学生确立理论联系实际的学习方法，进一步树立探究精神及合作意识，同时增强环境保护意识。 三、教学重点难点

重点：电解原理、氯碱工业反应原理 难点：离子放电实质 四、学情分析

学生的认知发展水平和知识基础都是我们要考虑的学情。我们的学生素质不太高，没有强烈的求知欲，思维能力渐趋成熟。但也有思维方面的劣势，他们习惯演绎式的教学方法，探究学习的经验少。在知识方面，学生在初中没有电化学知识；在高一化学中学习过有关电化学的原电池；在生活中也很少有涉及到电解应用经历。 五、教学方法

1．实验探究与启发讨论法。 2．学案导学：见后面的学案。

3．新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑→情境导入、展示目标→合作探究、精讲点拨→反思总结、当堂检测→发导学案、布置预习 六、课前准备

1．学生的学习准备：预习实验“电解池原理”，初步把握实验的原理和方法步骤。

2．教师的教学准备：多媒体课件制作，课前预习学案，课内探究学案，课后延伸拓展学案。

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3．教学环境的设计和布置：四人一组，实验室内教学。课前打开实验室门窗通风，课前准备好如下仪器装置和药品：

实验仪器：小烧杯、玻璃棒、碳棒、导线、电流表、直流电源、改进的塑料制电解槽； 实验药品：CuCl2溶液、淀粉碘化钾试纸、NaOH溶液、CuSO4溶液、铜片、铁片。 七、课时安排：2课时 第一课时 电解原理 第二课时 电解的应用 八、教学过程

第一课时 电解原理

【复习引入】化学反应过程中，除有新物质生成之外还常常伴有能量的转化，如化学能转化为电能的原电池反应。

（1） 请每位同学自己设计一组原电池装置图，注明电极名称、所用材料、电子流动方向、

写出电极反应式；

（2） 构成原电池的条件是什么？能量如何变化？ 电能会不会转化为化学能呢？若能，又需要通过什么装置？怎样才能实现电能到化学能的转化？将是我们这一节要学习的内容。 【板书】第三节 电解池 一、电解原理

【课件】例如：Zn—Cu原电池（模拟该电池的装置及工作过程）

【引导】若将该原电池装置加以改动为右图所示装置 【讨论】（1）通电前溶液中有哪些离子？来源是什么？

（2）开通电源前后，溶液中阴阳离子分别怎样运动？分别有什么现象？如何用简单的方法初步检验其产物？

【介绍并板书】电极名称

阴极：与外接电源的负极相连的电极 阳极：与外接电源的正极相连的电极

【实验探究】让学生分组用改进的电解槽电解CuCl2溶液，观察现象，以验证上面讨论的结果。

【学生代表发言】叙述观察到的现象。 【讨论】离子在两极上发生了什么反应？ 【学生回答并板书】电极反应

阴极： （ 反应） 阳极： （ 反应） 总反应式： 【结论】（1）由以上实验分析可知CuCl2溶液通入直流电时，在阴、阳两极发生了 反

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应，有新物质生成， 能转化为 能。

（2）电解原理：电解质在 或 状态下电离出自由移动的离子，通电时，自由离子定向移动， 离子移向阴极，在阴极 电子，发生 反应； 离子移向阳极，在阳极 电子，发生 反应。 【板书】电解池： 电解原理：

【思考】根据原电池的构成结合以上实验总结出构成电解池的条件。 【板书】电解池的构成条件：

【思考】CuCl2溶液中共有几种离子？结合实验，试说明其中离子得失电子的难易顺序。

——

【学生回答】CuCl2溶液中有Cu2+、Cl、H+、OH四种离子，由实验结果可知，两极上的产物分别为Cu和Cl2，则可说明阳离子得电子能力：Cu2+> H+，阴离子失电子能力： ——

Cl> OH。

【设疑】为什么在同一溶液中各种离子的放电顺序有先后之分，应有怎样的顺序？

【讲述】由于各种离子的得失电子能力不同，因此，在电解时离子放电顺序难易也不同，结合氧化还原反应的知识，可知氧化性强的离子先得电子，还原性强的离子先失电子。 【板书】离子的放电顺序（惰性电极）

阳离子放电顺序：Ag+>Hg2+> Fe3+ > Cu2+ >H+>Sn4+>Fe2+>Zn2+>…… 阴离子放电顺序：S2—>I—>Br—>Cl—>OH—>含氧酸根>F—

【注意】用惰性电极（如：石墨、Pt）电解时，溶液中的阴、阳离子按顺序放电，若阳极为活性电极（如Ag、Cu等金属），则电极本身放电，溶液中的阴离子不放电。 【过度】现在我们已经基本了解了电解池，下面将电解池和原电池加以比较。 【课件】（本部分由教师和学生共同归纳完成） 1、电解池、原电池的区别 装置名称 电极名称 点极反应式 总反应式 反应现象 能量转变 2、电解池和原电池关系示意图

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【小结】本节课我们在复习原电池基本概念的基础上，重点学习了电解池的概念及电解原理，并比较了电解池和原电池的区别和联系。

第二课时 电解的应用

【复习引入】上节课我们学习了有关电解的知识，知道了电解原理及电解时电能转变为化学能的事实。同时，通过分析知道了电解质溶液导电的实质及溶液中离子的放电顺序。电解原理在实际的工业生产中具有广泛的应用，本节课我们将学习其中的一些典型实例。 【板书】二、电解原理的应用

1、电解饱和食盐水以制取烧碱、氯气和氢气 【阅读】阅读教材相关内容回答下列问题：

（1）在饱和食盐水中存在哪些离子，通电时这些离子如何移动？哪些离子放电？分别写出两极上的电极反应方程式。

（2）两极上各有什么现象产生？如何检验有NaOH何Cl2生成？

（3）若食盐溶液中有Ca2+、Mg2+、SO42等杂质离子，应选择哪些试剂除去？加入试剂应

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有怎样的顺序？ 【学生讨论后回答】

（1）NaCl溶液中存在Na+、Cl、H+、OH，通电后H+、Na+移向阴极，Cl、OH移向阳

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极。根据离子放电顺序：阴极：2 H++2e=H2↑ 阳极：2Cl—2e=Cl2↑

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（2）阴极区产生无色无味的气体；阳极区产生黄绿色有刺激性气味的气体。阳极区产生的有刺激性气味的气体遇湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝，检验为Cl2；阴极区加酚酞显红色，检验为NaOH。

（3）Na2CO4、NaOH、BaCl2、HCl试剂，加入时BaCl2溶液要在加Na2CO4溶液前加入。 【提问】写出该电解反应的总的化学方程式。 【板书】2NaCl+2H2O

H2↑+Cl2↑+2NaOH

【设疑】生产过程中，为什么强调是电解饱和食盐水？

【讲述】上节课学习了理论上溶液中离子的放电顺序。在实际生产中，由于溶液中离子浓度的变化，常会出现放电顺序变化的情况，因此在氯碱工业中，为保证Cl先于OH放电，生成Cl2故使用饱和食盐水，以保证Cl浓度足够大先放电。 【过渡】下面我们再来学习电解的其他用途。 【板书】2、电镀

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