4.2 电解池教案2023-2024学年上学期高二化学人教版（2019）选择性必修1

电解池 教学目标 1、了解电解、电解池的概念。理解电解池的工作原理。 2、能够正确书写电解池的电极反应式。 3、掌握电解饱和食盐水的原理。 4、了解电解原理在电镀、金属精炼、电冶金等方面的应用。 5、掌握电解的有关计算。 教学过程 一、导入新课 ［复习导入］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？ ［学生活动］学生讨论后回答：原电池是把化学能转变成电能的装置。 ［引入］1799年，当意大利人发明了最原始的电池——伏打电池之后，许多科学家对电产生了浓厚的兴趣，好奇心驱使着人们去进行各种尝试。1807年，当英国化学家戴维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹终于产生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色的火焰。这就是发现钾元素的主要过程，当时在社会上引起了轰动。这其中的奥妙是什么呢？电解时，物质的变化是如何发生的呢？电能如何才能转变成化学能呢？ [投影]展示几个电解工业的工厂实景（电镀以及氯碱工业）。这就是本节课我们要共同探讨的问题。 二、讲授新课 知识点一 电解原理 [师]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？下面让我们一起通过实验来进行探究！ [教师活动]演示实验：电解CuCl2溶液 [师]与电源负极和正极相连的石墨棒上有什么现象，为什么会出现这样的现象呢？ [学生活动]观察实验现象并进行讨论交流尝试解释现象。 [生]与电源负极相连（阴极）的石墨棒上：逐渐覆盖一层红色的铜；与电源正极相连（阳极）的石墨棒上：有气泡产生，湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。 [讲解]CuCl2在水溶液中完全电离生成Cu2+和Cl-；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。 [板书]电极反应： 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 阴极：Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应) 总反应：CuCl2 Cu＋Cl2↑ [小结]电解质溶液在导电过程中有新物质产生，是化学变化。 [投影] 电解：在电流作用下，电解质在两个电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 电解池：将电能转化为化学能的装置。 [提问]那么电解池的构成需要哪些条件呢？ [投影]电解池的构成： (1)有与电源相连的两个电极。(2)电解质溶液(或熔融电解质)。(3)形成闭合回路。 [讲解]通电时，电子从电源的负极沿着导线流入电解池的阴极，经过阴、阳离子定向运动形成内电路，阳离子在阴极得到电子，发生还原反应，阴离子在阳极失去电子，发生氧化反应，电子沿导线流入直流电源的正极。 [师]学习了电解的基本原理，那么阴、阳极应该如何判断，电极反应式又该如何书写呢？ [投影并讲解] 1、阴、阳极的判断 (1)根据外接电源的正、负极判断 电源正极连接阳极，电源负极连接阴极。 (2)根据电极产物判断 电极溶解、逸出O2(或电极区变酸性)或逸出Cl2的一极为阳极；析出金属或逸出H2(或电极区变碱性)的一极为阴极。 2、电极反应式的书写步骤 (1)分析电解质水溶液的组成：找全离子并分阴、阳两组(不要忘记水溶液中的H＋和OH－)。 (2)排出阴、阳两极的放电顺序 ①阳极 活性电极：金属做阳极(Pt、Au除外)，金属本身被电解； 惰性电极(Pt、Au、石墨等)：还原性强的离子先放电，放电顺序为S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。 ②阴极(放电顺序与电极材料无关) 氧化性强的离子先放电，放电顺序为Ag＋>Fe3＋>Cu2＋>H＋(酸)>Fe2＋>Zn2＋>H＋(水中)。 (3)写出两极电极反应式 ①阳极：活性电极失去电子生成相应的金属阳离子；溶液中的阴离子失去电子生成相应的单质或高价态化合物。 ②阴极：溶液中的阳离子得到电子生成相应的单质或低价态化合物。 (4)写出电解总反应式 在两极转移电子数目相同的前提下，两极反应式相加即可得总反应方程式。 [提问]那么电解有哪些规律呢？ [投影并讲解]惰性电极电解电解质溶液的规律 类型 实例 电极反应式和总反应式 溶液pH 变化 溶液复原方法 电解 水型 含氧酸 H2SO4 阳极：4OH-－4e-===2H2O+O2↑ 阴极：4H++4e-===2H2↑ 总反应：2H2Oeq \o(=====,\s\up7(电解))2H2↑＋O2↑ 减小 加水 强碱 NaOH 增大 活泼金属的 含氧酸盐 KNO3 不变 电解 电解 质型 无氧酸 (氢氟酸除外) HCl 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑ 阴极