1.2 化学能与电能的转化（第3课时） 教案 2025-2026学年高二上学期化学苏教版选择性必修1

本高中化学教案聚焦电解池的工作原理及应用，通过复习原电池引入，对比建立电解池认知，梳理构成条件、离子放电顺序及电极反应式书写要点，搭建新旧知识联系的学习支架。 以实验探究（电解熔融氯化钠等）和模型建构为特色，结合宏观辨识与微观探析（电子、离子移动分析）、证据推理与模型认知（电极反应式书写模型），通过氯碱工业等实例培养科学思维，助力学生掌握陌生电解池分析能力，为教师提供结构化教学方案。

课题 专题1 第二单元 化学能与电能的转化 第3课时 电解池的工作原理及应用 学科 化学 学段 高中 年级 必修第一册 教材 苏教版（2019）必修第一册 教学目标及教学重点、难点 教学目标： 1.认识电解池，知道电解池装置的构成条件 2.通过分析电解熔融氯化钠等实验认识、理解电解池的工作原理，初步了解电解池阴阳极离子的放电顺序，电解池中电子、离子的移动方向，建构电解池模型。 3.能根据电解质溶液组成和电极特点，运用放电顺序和氧化还原知识分析电解产物，并能正确书写电解池电极反应方程式。 教学重点：1、电解池的定义、组成条件、工作原理及应用。 2、电解池阴阳离子的放电顺序。 教学难点：通过电解氯化铜溶液、电解饱和食盐水、铜的电解精炼、电冶金等工作原理和电极方程式的学习，学会书写陌生电解池的电极方程式。 核心素养 1、 宏观辨识与微观探析：从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。 2、证据推理与模型认知：建立对电解过程系统分析认识的思维模型，理解点解的规律，能够判断点解的阴阳离子和产物，会书写电解的电极反应式。 教材分析 前面已经学完高一苏教版必修第一册之专题3第一单元 氧化还原反应，已有了氧化还原理反应的理论基础，也学过了必修第二册之专题6第三单元 化学能与电能的转化之后，继续通过实验探究分析单液原电池在实际应用中存在的弊端和原因，如何优化设计，改进实验，分析实验现象，理解双液原电池的工作原理，通过合作探究分组实验，建构双液原电池模型，并能设计双液原电池，从而理解双液原电池的工作原理。本节课继续探究电解池的工作原理及其在生成生活中的应用， 教学过程(表格描述) 教学环节 主要教学活动 引入新课 【复习引入】我们学习过哪些电解反应方程式？ 【学生】回答并写出相关反应的化学方程式 【展示与讲解】电解的意义:促使一些不能自发进行的氧化还原反应顺利进行。 能量转化方式：电能→化学能 新课讲授： 【过渡】利用原电池能实现化学能向电能的转化，而在工业生产和日常生活中，人们常常需要通过电解的方法使许多不能自发进行的反应顺利进行电解过程中电能转化为化学能。 【讲述】我们先来回顾一下电解的定义和特点 1、电解 （1）定义：在直流电的作用下，在两电极上分别发生氧化反应和还原反应的过程。 （2）特点：将电能转化为化学能。 （3）应用：在工业生产和日常生活中，利用电解的方法使许多不能自发进行的反应顺利进行。 【讨论交流】【学生活动】阅读教材P23交流讨论，并小组讨论交流，在教材上用箭头表示出钠离子、氯离子的运动情况，写出电极上发生反应的电极反应式，及分析电解过程中电子的流向，由学生代表分享。 【教师】巡查指导、解答问题 【讲解】熔融态氯化钠通电后的实验现象为：通电后，在阳极周围有气泡产生，在阴极有银白色金属生成。阳极发生的反应式为： 2Cl--2e- =Cl2↑ 发生氧化反应，阴极发生的反应式为：2Na+2e- =2Na 发生还原反应，总反应式为：2NaCl=2Na+Cl2↑ 【PPT展示】展示原理示意图 【讲解】三、电解池 1、 定义：将电能转化为化学能的装置。 【提问】我们知道原电池的构成条件，类比的电解池构成条件是什么呢？ 【回答】2、构成条件：①直流电源 ②与直流电源相连的两个电极（阳极和阴极） ③电解质溶液（或熔融电解质） ④形成闭合回路 【讲解】电极与电极反应 阳极：与电源正极相连的电极，阴离子移向阳极，失电子，发生氧化反应 阴极：与电源负极相连的电极，阳离子移向阴极，得电子，发生还原反应 四、电解原理的应用 【过渡】电解原理在生产中有着广泛的应用，如工业上钠、镁的制取是通过电解熔融氯化钠、氯化镁，而铝的制取是通过电解熔融氧化铝。在氯碱工业中，通过电解饱和食盐水获得重要的化工原料：烧碱和氯气 【学生活动】阅读P24的观察思考，写出电极反应式和总反应式 【讲解】（1）电解氯化铜溶液 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 发生氧化反应 阴极：Cu2+ + 2e- = Cu 发生还原反应通电 总反应：2CuCl2 = Cu + Cl2↑ 实验现象：阴极石墨棒上覆盖一层红色金属，阴极区溶液的颜色变浅；阳极石墨棒上有气泡产生，且放在阳极附近的湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝。 （2） 电解饱和食盐水 【学生活动】根据电解氯化铜溶液，同学们试着写出电解饱和食盐水阴极和阳极的电极反应式。 【提问】在氯化钠的水溶液中存在几种微粒？分别是哪些？ 【回答】阴离子：Cl-、OH-；阳离子：Na+、H+ 【提问】哪个离子在阴极得电子？哪个离子在阳极失电子？ 【回答】H+在阴极得电子，Cl-在阳极失电子通电 【讲解】原理：2NaCl+2H2O = 2NaOH+H2↑+Cl2↑ 【提问】如图，电解池的阴极区和阳极区用阳离子交换膜隔开，使得阴极区的OH-不能进入阳极区。电解饱和食盐水时为什么要阻止阴极区的OH-进入阳极区？ 【讲解】阳离子交换膜只允许阳离子通过，而阻止阴离子和气体通过，也就是说只允许Na+、H+通过，而Cl-、OH-和气体不能通过。 阳离子交换膜既能防止阴极产生的H2和阳极产生的Cl2混合而引起爆炸，又能避免Cl2和NaOH溶液反应而影响烧碱的质量。 【提问】阴极产物、阳极产物如何进行判断呢？ 【回答】阴极产物的判断：在阴极放电的只能是溶液中的阳离子，与电极材料无关。 阳极产物的判断：①先看电极，如果是活性电极（除Pt、Au以外的金属），则电极材料失去电子，电极溶解，溶液中的阴离子不能失去电子。 ②如果是惰性电极（如Pt、Au、石墨等）则按溶液中阴离子的放电顺序依次放电。 【教师补充】溶液中阳离子、阴离子的放电顺序如PPT图所示 【总结】师生共同梳理总结电解池中电极反应方程式的书写步骤：见PPT 【师生互动】师生共同梳理电解类型及规律，学生适时写出相关反应的电极式，PPT15-17 （3）铜的电解精炼 【学生活动】观察铜的电解精炼示意图，试着写出铜的电解精炼阴极和阳极的电极反应式。 【讲解】 阳极：粗铜片（含锌、金、银等金属杂质） Zn - 2e- = Zn2+ Cu - 2e- = Cu2+ 阴极：纯铜 Cu2+ + 2e- = Cu 阳极产物：阳极泥（金、银等活动性较弱的金属在阳极沉积下来） （4）电镀 【讲解】电解原理的另一个重要应用是电镀，应用电解原理在某些金属或非金属材料表面镀上一薄层其他金属和合金的过程。 定义：应用电解的原理在某些金属或其他材料制品表面镀上一薄层其他金属或合金的过程 目的：电镀除了提升美观和增加表面硬度之外，更主要的是增强材料的抗腐蚀能力，防止金属氧化。 原理：金属材料电镀时，通常以待镀金属为阴极，以镀层金属为阳极，用含有镀层金属离子的溶液作电解质溶液。在直流电的作用下，镀层金属在待镀金属制品表面形成均匀、光亮而致密的镀层。 电镀特点：一多、一少、一不变。“一多”是指阴极上有镀层金属沉积，“一少”是指阳极上有镀层金属溶解，“一不变”是指电解质溶液的浓度不变。 5） 电冶金 【讲解】电解法冶炼金属的实质是利用电解原理使金属离子获得电子，从它们化合物中还原出来：Mn++ne-=M。如Na、Mg、Al的制取： 电解熔融NaCl制取金属Na 阴极：2Na++2e-=2Na;阳极：2Cl--2e-=Cl2↑ 电解反应：2NaCl（熔融）=2Na+Cl2↑（条件：通电） 电解熔融MgCl2制取镁 阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑ 阴极：Mg2+ + 2e- = Mg通电 总反应：2MgCl2(熔融)= Mg + Cl2↑ 电解熔融Al2O3制取铝 阳极：6O2- - 12e- = 3O2↑ 阴极：4Al3+ + 12e- = 4Al通电 总反应：2Al2O3(熔融)= 4Al + 3O2↑ 【课堂练习】 1.下列关于电解的说法正确的是(　　) ①电解过程将电能转化成化学能　②电解过程将化学能转化成电能　③某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现　④任何水溶液被电解时,必然发生氧化还原反应 A.②③　　　　　　B.①②③　　　 C.①②④　　　　　D.①③④ 答案：D　 解析：电解过程将电能转化成化学能,①正确,②错误;某些不能自发进行的氧化还原反应,通过电解可以实现,③正确;在电解池中电解质溶液的导电过程就是电解过程,发生了电子的转移,一定发生了氧化还原反应,④正确。 2.图中X、Y分别是直流电源的两极,通电后发现a极板质量增加,b极板处有无色无臭气体放出,符合这一情况的是(　　) a极板 b极板 X电极 Z A 锌 石墨 负极 CuSO4 B 石墨 石墨 负极 NaOH C 银 铁 正极 AgNO3 D 铜 石墨 正极 CuCl2 答案：A　 解析：电解CuSO4溶液,溶液中Cu2+在阴极得电子生成铜单质,若X电极为负极,则a极作阴极,a极板质量增加,在b极溶液中的OH-放电生成O2,A项符合题意;电解NaOH溶液的实质为电解水,产物为O2和 H2,B项不符合题意;电解AgNO3溶液,若X电极为正极,则a极作阳极,电极反应式为Ag-e- Ag+,a极板质量减小,C项不符合题意;电解CuCl2溶液,若X电极为正极,在b极板上Cu2+得到电子生成Cu,在 a极板上Cu失电子生成Cu2+,a极板质量减小,D项不符合题意。 课堂总结 板书设计 电解池的工作原理及应用 1、 电解 （1） 定义 （2） 特点 （3） 意义 2、 电解池 （1） 定义 （2） 组成条件 （3） 工作原理 （4） 离子的放电顺序 应用：电解氯化铜溶液、电解饱和食盐水、铜的电解精炼、电镀、电冶金 教学设计反思 本课时的主要内容为电解池的工作原理及应用。课程内容比较难，学生理解起来较难，但在教学过程中通过讲授电解的定义、特点和意义，使学生明白电解的能量转换，并与原电池进行对比通过讲解电解池的工作原理和离子的放电顺序，使学生能够理解电解氯化铜溶液、电解饱和食盐水、铜的电解精炼、电镀、电冶金的工作原理，并能书写相关的电极方程式，培养学生应对陌生电解池的电极方程式的书写，并解决相关问题。 学科网（北京）股份有限公司 $