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1、第四章 电化学基础 第三节 电解池 第一课时——电解原理 蔡甸区实验高中 余浩群 指导教师：张莉波 【教材分析】电解池是借助于电能，使不能自发进行的氧化还原反应能够发生，从而使电能转化为化学能的装置。它的应用相当广泛，由此形成的工业也很多，如电镀、电解、电冶金、电池充电等。本节课是学生学习“原电池”知识后的自然延伸，它有助于学生系统学习电化学知识，为后续学习电化学知识在生产生活和科研中的重要作用打好理论基础。 【学情分析】本课时内容位于选修4《化学反应原理》第四章第三节。在必修2第二章第二节中，学生已经接触过简单的原电池知识；在选修4《化学反应原理》第四章第一、二节中，学
2、生已经具有借助氧化还原理论、金属活动顺序和物理学中的电学知识判断电池正、负极以及设计原电池和书写原电池电极反应的能力。因此，在本节课中，可利用原电池的原理逆向思考自然过渡到电解池的学习中去，并应用氧化还原相关知识拓展和延伸电化学理论。 【设计思路】由原电池原理的逆向应用，引出发明电解池的可能性；结合物理学中电子流向及化学中氧化还原相关知识，科学猜想两电极上的可能反应；然后让学生小组讨论以确定实验装置、动手实验以验证反应产物。使学生在探究中发现问题、在小结中提升理论。最后在“学会应用”中巩固知识、形成体系。 【教学目标】 知识与技能： 1．了解电解池工作原理。 2．学习科学探究的基本
3、方法，提高科学探究的能力。 过程与方法： 电解氯化铜溶液的实验采用学生猜想、实验验证、分组讨论、师生总结的方法，让学生感受电能转化为化学能的科学事实，体验“科学猜想——实验验证——归纳总结——形成理论”的研究过程，增强对电解池工作原理的了解。 情感态度价值观： 1．通过了解戴维发明电解法的化学史，感受科学家不畏艰难、勇于探索的科学精神。 2. 通过原电池工作原理到电解池工作原理的逆推，体验电化学知识间的相关性与渐进性，感受化学世界的奇妙与和谐。 3．通过石墨作电极电解CuCl2溶液的实验探究，体验科学猜想的重要意义，发展学习化学的兴趣，培养严谨细致、务实求真的科学态度。 【教学重
4、难点】电解原理。 【实验准备】（预计分为8组）铁架台（带试管夹）、U形管、小烧杯（作废液缸用）、两个碳棒、两根带双头鳄鱼夹的导线、9V干电池一枚、棉花团、火柴、镊子、洗瓶、25％氯化铜溶液、淀粉碘化钾试纸、10%NaOH溶液。 【教学方法】启发讨论法、合作学习法、实验探究法。 课题：第三节 电解池(一) 授课班级 课 时 1 教 学 目 的 知识 与 技能 1、理解电解原理，会判断电解池、电极产物、电极周围溶液pH值及整个溶液pH值的变化； 2、能书写电极反应式及总反应式，培养分析归纳知识的能力。 过程 与 方法 利用嫦娥卫星发射的新闻信
5、息引发学生兴趣探究电解原理，通过教师的设疑、释疑调动学生积极思维，分析推理实验现象，归纳总结基本规律，使学生掌握电解装置的分析方法。 情感 态度 价值观 通过电解知识的学习，发现其在日常生活和工农业生产中的广泛应用，激发学生勇于创新、积极实践的科学态度。 重 点 理解电解原理和惰性电极作阳极时的电解的一般规律。 难 点 理解电解原理，非惰性电极作阳极对电解产物的判断，电解原理的应用。 教学过程 教学步骤、内容 教学方法、手段、师生活动 ［投影］神州系列卫星及嫦娥系列卫星的战略图 【设疑】大家知道它们的翅膀有什么用呢？ 【讲述】大家知道电能是无法直接储存的，如果运行到
6、背日面，这些又从何而来呢？. [PPT]解决方案 [讲解]刚才工程师有提到蓄电池的用法，可以通过电解水进行循环利用，那水又是怎么分解的呢？ 【PPT】空间站图示 【讲述】在空间站中一部分点呢过用于电解水，从而产生氢气和氧气，等到背日面时，氢氧燃料电池开始工作，产生的水可以参加循环利用。 【设疑】水是怎么被分解的？ 【PPT】电解水的实验 【讲述】这是一套电解水的装置示意图，它可以将电能转化为化学能促进水的分解，其实也就是电解池 根据图示归纳总结解电池 的构成因素［板书］2、电解池 (1)定义：电能→化学能 装置 [ppt](1) 定义：借助于电流引起氧化还原反应的装置
7、也就是把电能转化为化学能的装置。 [读图] [ppt］(2)形成条件： ①外加直流电源 ②与电源相连的两个电极 [讲]a、电极必须能导电 b、电极材料可相同亦可以不同。 [超链接]电极介绍 活泼电极：除Pt、Au、Ti等少数金属外的其他金属 电极 惰性电极：石墨电极、铂电极等 ③电解质溶液或熔融的电解质 ④用导线连接形成闭合回路 【设疑】实验现象为什么呢？ 【PPT】水的电解 【讲述】通电前：分析电解质溶液中的离子情况 阳离子：H+、阴离子：OH-、 通电后：（必须直流电）在电场的作用下， H+移向与电源负极相连的电极，得到电子变成H2 ，发生
8、还原反应。 OH- 移向与电源正极相连的电极，失去电子变成O22，发生氧化反应。 [总结并引出］这种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。实现这种电能向化学能转化的装置叫做电解池。 [板书］第四章 第三节 电解池 一、电解原理 1、电解 ④ ③ ② ① 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极 引起氧化还原反 应的过程。 [ppt]透彻分析概念 ①直流电 ②阴阳极的判断 [链接]电解池阴、阳极的判断 与电源连接 电子流动方向 反应类型 阴极 - 流进 还原反应 阳极 + 流出 氧化反应 ③是一个非自发过程
9、实现由电能向化学能的转化 ［讲］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。 ④电解本质:电解质溶液的导电过程就是电解质的电解过程 [设疑]电解水的实验实际上比较慢，那怎么处理呢？ 【引导】有同学提到了可以加入一些电解质，那它们真会加大速率吗？还是会有别的什么影响？ [ppt]实验探究2组，电解食盐水和氯化铜 [学生实验]取一张用饱和NaCl溶液浸湿的pH试纸，两根铅笔芯作电极，接通直流电源。 [现象]1、a电极与试纸接触处出现一个
10、双色同心圆，内圆为白色，外圈呈浅红色． 2、b电极与试纸接触处出现一个蓝圆。 3、灯泡亮。 [结论]饱和NaCl溶液导电的同时发生了化学反应。 [学生实验]直接组装仪器电解氯化铜溶液 [现象]阴极有红色物质析出，阳极有刺激性气味的气体 ［PPT］现象及现象分析 [设疑]为什么有铜生成而没有钠生成？ ［讲解］钠是一种活泼的金属，还原性很强 ［PPT］金属的发现化学史 ［PPT］未来房屋的设计模型 ［小结］本节课我们学习了电解的原理，认识了电解池的功能， 通过知识的自然生长与过渡，激发学生的探究兴趣；赞赏化学家勇于探索的科学精神。 【板书】 光----电----化学
11、能 培养学生倾听及表达的能力；培养学生深入思考、及时总结与反思的习惯。 【板书】 电池 的构成因素 1 直流电源 2电极材料 3电解质溶液 4闭合回路 从个性向共性的过渡。 分枝法深化概念。 培养学生的实验动手能力；培养学生的观察能力；培养学生的环保意识 对比法 学生自我分析总结 用铅芯作电极，便于Cl2逸出，从而减少氯气产生量。 通过小组合作学习，让学生在自己原有水平上均有提高和发展。 培养学生快速阅读能力；培养学生重视课本基础概念的学习
12、方法；培养学生从具体事实中抽象规律或理论的科学研究方法。培养学生与人合作的团队意识。 [引导]从现象入手分析、： 1、a极酸性和漂白性物质。——Cl2 2、b极碱性物质。——NaOH 3、电解质溶液导电。 教师边写边讲（附板书） 第四章 第三节 电解池 一、电解原理 板书设计 1、电解 ④ ③ ② ① 使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极 引起氧化还原反应的过程。 2、电解池 (1)定义：电能→化学能 装置 (2)形成条件：①②③④ 电解池原理及其应用配套学案 姓名 合作者
13、日期 一【旧知回顾】 1原电池的形成条件 2氢氧燃料电池的应用 3电解水的化学方程式及其实验现象（初中） （要求：课前完成） 二【实验探究】 1. 以石墨碳棒为电极，电解CuCl2溶液 2. 以石墨碳棒为电极，电解NaCl溶液 *你选择的溶液是： a溶液在通电之前存在的离子有 b溶液在通电之后离子的运动方向 向阴极 向阳极。 c你所预计的产物是阳极 阴极
14、 并在下图标出电子和电流的方向 三【实验记录】 溶液：CuCl2 现象 结论 原因分析 电极反应 反应类型 阴极 阳极 溶液NaCl 现象 结论 原因分析 电极反应 反应类型 阴极 阳极 四【对比加深】 装置 原电池 电解池 实例（画出装置图） 定义 构成条件（注意电极名称 工作原理（电子流向） 有无自发反应 【教学反思】 1.本次教学依据
15、概念原理学习规律和学生心理发展特点，设计了以探究为核心的，积极主动的多样化教学方式和学习方式，突出教学和学习的建构性 、结构性、整合性和发展性，教学过程中充分发挥学生的主体作用，课堂气氛活跃。在学科素养上达到：①多了一个看化学反应的角度 (能量) ②多了一个实现物质转化的方法 （电解）③丰富了对化学反应条件的认识 （通电） 2、重视运用逻辑推理，凸现原理形成过程，以电解H2O NaCl、 CuCl2溶液等事实为载体，引导学生深入微观探究电解池的工作原理，再由学生自己对探究结论进 一步的归纳和小结最后以微观层次上构建出电解池工作原理的有序思维模型学生的思维得到了拓展和升华，达到了授人以渔，过“脑”难忘的目的。 3、重视情境创设，优化教学素材，精心设计问题和活动，发展学生探究能力，充分挖掘实验的功能培养学生观察、分析、 解决问题的能力。在学科能力的培养上达到①通过电解原理理论建构过程如假说、实验、推理、归纳等方法。②通过对实验现象的观察、分析和推理，提升实验能力和思维能力。③学会应用电解原理解决生产、生活问题
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