选修4《电解池》教学设计课题.docx
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选修4《电解池》教学设计课题
教学设计
选修4第三单元第三节电解池(第1课时)
教材分析:
《电解池》包含两部分内容:
一是电解原理,二是电解原理的应用。
电解原理研究的是电能转化为化学能,属于电化学基础的基本内容。
这部分内容的重点是认识“电能如何转换成化学能”,对学生的要求是了解使电能转变为化学能的条件和方法,加深对氧化还原反应的认识。
学情分析:
《电解池》是在学生学习了《原电池》和《化学电源》之后接触的电化学知识,由于有高一的学习基础,学生会觉得《原电池》和《化学电源》的内容相对简单,因此觉得《电解池》的内容也会简单;但是学生在接触了相应的电解池练习之后,就会觉得有难度。
因此在学习这部分内容的时候,应该注意尽量使知识简单化,重点掌握电解池原理和常见题型的解题技巧,降低学生的学习难度。
三维教学目标
1.知识与技能:
(1)理解电解原理,初步掌握电解反应产物的判断方法;
(2)了解氯碱工业,电镀,冶金的原理;
(3)掌握电解电极方程式的书写。
2.过程与方法:
(1)运用对比记忆,初步掌握电解池的原理,掌握用分析、综合、归纳的方法书写电极反应方程式
(2)通过理解“闭合回路”的概念,掌握电解池中电荷的运动方向
(3)通过动手实验,分析讨论,熟悉电解质溶液中离子的放电顺序
3.情感态度与价值观:
(1)培养积极参与、探究电解池原理的求知欲
(2)调动学习化学的热情,充分感受电化学在生活、生产中的作用
(3)养成独立思考、分工合作的能力
教学重点及难点
重点:
电解原理;
难点:
电解原理的应用。
教法建议及教具准备
1.触类旁通由于原电池和电解池的原理有较多的类似的地方,在学习了原电池的知识之后,学生对电极反应和氧化还原反应已经有了一定的理解。
学习了电解池的知识之后,学生对高中阶段的电化学知识就有了比较全面的认识。
在教学中,应该注意抓住几点。
(1)采用对比的方法,将电解池和原电池的原理和知识点进行对比,衔接氧化还原反应的知识,重视启发引导,培养科学的学习习惯。
这样,既能很好的掌握新学的知识,又能比很好的巩固、加深以前的知识,并且能对电化学理论有系统的认知。
(2)在教学中,充分联系前面的内容,注意分析和归纳总结,使体系完整。
(3)认真做好学生实验和演示实验,既能加强感性认知,又可以提高学生的细致观察、分析和逻辑推理的能力。
2.指点迷津学生学习电解池内容时,还是觉得会有困难,特别是氧化还原知识掌握有所欠缺的同学会觉得难度很大。
因此,在教学中,要重点帮助学生解决以下问题。
(1)重视思维的引导过程。
在“闭合回路”的概念上,要让学生对正电荷和负电荷的回路充分理解,才能很好的理解阳离子在电解池的阴极反应,阴离子在电解池的阳极反应。
(2)用氧化还原反应的知识帮助学生理解离子的放电顺序。
【教学过程】
教师活动
学生活动
设计意图
【知识准备】
展示两个装置图,学生辨识。
引导回忆原电池知识。
辨识装置图,复习旧知。
复习旧知,引入新知
【新课导入】
电影桥段:
电解水制氧气自救
常见的可充电电池的工作原理
分析过程,调用旧知;
结合学案,掌握原电池和电解池的能量转化
激发学习兴趣,以学生的已知引入,从能量的角度入手,相对容易
【学生实验】实验4-2
观察,分析,描述现象
团队合作
加强主观认识
【介绍】:
电解池的组成
【问题思考】与原电池的区别
【展示】电解池的工作原理
分析,归纳,笔记
加强对“闭合回路”的理解
熟悉电解池的工作原理和电极反应以及电荷运动
熟悉基本理论知识,实施重点的教学目标
【活动与探究】
电极方程式的书写
以电解NaCl和CuSO4为例
【教师点拨】
注意放电顺序,注意H+、OH-的来源
结合预习内容,继续书写电解方程式;
校正方程式,总结注意事项
使学生初步掌握电解方程式的书写方法
【介绍】电解池原理的应用
理论联系实际
重视理论的应用,掌握常考知识点
【例题解析】
以一道电解池的简单题目快速检测学习效果
解题,加深理解
接触实际题目,加深对理论和实际的理解
【总结】 电解池的原理和应用
总结归纳,熟悉知识
总结本节课的内容,进一步明确学习任务和目标
【巩固练习】 3-5小题的练习,填空和选择
解题,熟悉知识点
检测本节课的课堂效果
§4-3电解池学案(第1课时)
[学习目标]
1.了解电解池的工作原理,掌握一般电解反应产物的判断方法,能够写出电极反应和电池反应方程式。
2.了解电解原理在电镀、氯碱工业、电冶金等方面的应用。
3.培养化学的综合运用能力,服务于生活。
[学习重点]
电解原理及应用
[学习难点]
电极反应和电池反应方程式的书写
[课堂导学]
1、基本概念(课本79页、80页)
电解池:
______________________________________________________
放电:
______________________________________________________
电解:
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
阳极:
________________________阴极:
_________________________
可充电电池:
使用时,______转化________,是______池
充电时,______转化________,是______池
2、电解原理
(1)电解池的构成
①两极阳极
阴极
②电解质溶液
③形成闭合回路
④直流电源
(2)学生实验4-2:
电解CuCl2溶液
阳极:
现象____________________________________
电极反应____________________________________(发生________反应)。
阴极:
现象____________________________________
电极反应____________________________________(发生________反应)。
(3)电解池中离子放电顺序
阴极:
阳离子在阴极
上的放电顺序(得e-)
Ag+>Hg2+>Fe3+>Cu2+>H+(指酸电离的)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+>Ca2+>K+
阳极:
①是惰性电极时:
阴离子在阳极上的放电顺序(失e-)
S2->I->Br->Cl->OH->NO3->SO42-(等含氧酸根离子)>F-(SO32-/MnO4->OH-)
②是活性电极时:
电极本身溶解放电
(4)讨论电解反应的书写
【例】写出电解下列电解质溶液的电极反应方程式和总反应方程式
①NaCl溶液中有哪些离子:
____________________________________
阳:
__________________阴:
__________________
总离子反应:
____________________________________
总化学方程式:
____________________________________
②CuSO4溶液中有哪些离子:
____________________________________
阳:
__________________阴:
__________________
总离子反应:
____________________________________
总化学方程式:
____________________________________
总结规律:
电解反应书写的方法
①_________________________________
②_________________________________
③_________________________________
★若H+、OH-是由水电离的,则总反应中需将其变成H2O。
所有总反应的条件均为电解。
讨论探究
(2011全国II卷10)用石墨做电极电解CuSO4溶液。
通电一段时间后,欲使用电解液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的()
A.CuSO4B.H2OC.CuOD.CuSO4·5H2O
解题技巧:
总化学方程式:
____________________________________
原则:
___________________________________
★如果用石墨做电极电解NaOH溶液呢?
加___________
课后阅读《名师一号》80页小结
3、电解原理的应用
(1)氯碱工业
(2)电镀(3)电冶金
[学习体会]
【课堂练习】
1.下列关于右图装置说法正确的是()
A.该装置是原电池装置
B.电子流向是:
b→cd→a
C.在c极上产生O2,d极上产生Cu
D.当电路中流过2mol电子时,d极上产生64gCu
答案:
B
2.某同学为了使反应2HCl+2Ag═2AgCl↓+H2↑能进行,设计了下列四个实验,如图所示,你认为可行的方案是()
答案:
C
3.下图各容器中盛有海水,铁在其中被腐蚀时,由快到慢的顺序是()
A.④>②>①>③B.②>①>③>④
C.④>②>③>①D.③>②>④>①
答案:
A
4.金属镍有广泛的用途,粗镍中含有少量Fe、Zn、Cu、Pt等杂质,可用电解法制备高纯度的镍,下列叙述正确的是(已知:
氧化性Fe2+ A.阳极发生还原反应,其电极反应式为Ni2++2e-═Ni B.电解过程中,阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C.电解后,溶液中存在的金属阳离子只有Fe2+和Zn2+ D.电解后,电解槽底部的阳极泥中含有Cu和Pt 答案: D 【课后作业】(说明: 30分钟题量)§4-3电解池练习 一、填空简答 1、完成表格 对比记忆 电解池——阳氧 原电池——负氧 电极材料 电极名称 电极反应 能量变换 电子流向 特征 2.某种蓄电池的充放电过程可表示为: Fe(OH)3+Ni(OH)2 Fe+NiO2+2H2O,该电池充电时,阳极是,电极反应式为。 3.电解原理在化学工业中有广泛应用。下图表示一个电解池,装有电解液a;X、Y是两块电极板,通过导线与直流电源相连。请回答下列问题: (1)若X、Y都是惰性电极,a是饱和NaCl溶液,实验开始时,同时在两边各滴入几滴酚酞试液。 则: ①电解池中X极上的电极反应式为___________________________。在X极附近观察到的现象是________________________。 ②电解池中Y极上的电极反应式为_________________________________。如何检验Y极产物? _______________________________________________________。 (2)如果用电解方法精炼粗铜,电解液a选用CuSO4溶液,则: ①X电极的材料是________,电极反应式是_____________________。 ②Y电极的材料是________,电极反应式是_________________。(说明: 杂质发生的反应不必写出) 二、单项选择题 4.下列关于铜电极的叙述不正确的是() A.铜锌原电池中铜是正极B.用电解法精炼粗铜时粗铜作阳极 C.在镀件上电镀铜时,用金属铜作阳极D.电解稀硫酸制H2、O2时铜作阳极 5.可以将反应Zn+Br2=ZnBr2设计成蓄电池,下列4个电极反应 ①Br2+2e-=2Br-②2Br--2e-=Br2 ③Zn–2e-=Zn2+ ④Zn2++2e-=Zn 其中表示充电时的阳极反应和放电时的负极反应的分别是( ) A.②和③ B.②和①C.③和① D.④和① 6.如图所示,铜片、锌片和石墨棒用导线连接后插入番茄里,电流表中有电流通过,则下列说法正确的是() A.锌片是正极B.两个铜片上都发生还原反应 C.石墨是阴极D.两个番茄都形成原电池 7.能用电解原理说明的问题是() ①电解是把电能转变成化学能②电解是把化学能转变成电能 ③电解质溶液导电是化学变化,金属导电是物理变化 ④不能自发进行的氧化还原反应,通过电解的原理可以实现 ⑤任何溶液被电解时,必须导致氧化还原反应的发生 A.①②③④B.②③⑤C.③④D.①③④⑤ 三、双项选择题(9、10两小题为提高题) 8.用铂电极电解下列物质的水溶液,工作一段时间后溶液pH变小的是() A.稀硫酸B.Na2SO4C.AgNO3D.KI 9.用铂电极电解x下列溶液一段时间后,再加入一定量的某物质(括号内),能与原来溶液浓度一样的是() A.Cu(NO3)2(CuCO3)B.NaOH(NaOH) C.NaCl(HCl)D.CuSO4(Cu(OH)2) 10.近年来,加“碘”食盐较多的使用了碘酸钾(KIO3),碘酸钾在工业上可用电解法制取。 以石墨和不锈钢为电极,以KI溶液为电解液,在一定条件下电解,反应方程式为: 。 下列有关说法正确的是() A.电解时,石墨作阴极,不锈钢作阳极 B.电解时,阳极反应是: I––6e–+3H2O=IO3–+6H+ C.溶液调节至强酸性,对生产有利 D.电解前后溶液的pH几乎不变 §4-3电解池练习参考答案 1.略 2.Ni(OH)2;Ni(OH)2+2OH--2e-=NiO2+2H2O 3. (1)①2H++2e-═H2↑,放出气体,溶液变红 ②2Cl--2e-═Cl2↑,把湿润的碘化钾淀粉试纸放在Y电极附近,试纸变蓝色 (2)①纯铜Cu2++2e-═Cu②粗铜Cu-2e-═Cu2+ 4.D5.A6.B7.D8.AC9.AC10.BD ★连接高考 ▲考题错解及分析 1.(2011全国II卷10)用石墨做电极电解CuSO4溶液。 通电一段时间后,欲使用电解液恢复到起始状态,应向溶液中加入适量的 A.CuSO4B.H2OC.CuOD.CuSO4·5H2O 错答: A、D 原因分析: 不少同学认为电解质是什么,要恢复起始状态就再加入什么电解质,没有掌握到电解的实质。 用石墨做电极电解CuSO4溶液的电解方程式是2CuSO4+2H2O 2H2SO4+2Cu+O2↑,根据缺什么补什么的原则,选项C正确。 除了添加CuO外,添加CuCO3也是可行的。 正确答案: C 2.下列叙述正确的是 A.粗铜精炼时,把粗铜接在电源的负极 B.充电时,把铅蓄电池的负极接在外电源的正极 C.镀锡铁破损后铁更易被腐蚀 D.碱性氢氧燃料电池工作时,负极反应为: 错答: A、B、D 原因分析: 本题综合考察了电化学的知识,包括原电池原理、电解池的原理及应用。 粗铜精炼时,粗铜作阳极,应接在电源的正极,A错。 铅蓄电池充电时是电解池,负极接在外电源的负极,B错。 碱性氢氧燃料电池工作时,负极发生氧化反应: H2-2e-+2OH- 2H2O,D错。 正确答案: C ▲疑难问题及解答(说明: 若干问题。 包括: 问题与解答) 1.电解池中电极是不是一定不反应? 解答: 一般来说,惰性电极(活动性在Ag之后)是不参加反应的。 阳极如果不是惰性材料,会优先于溶液中的阴离子首先放电(与失电子能力有关);阴极不管是不是惰性材料,都不会参加反应(不会得到电子)。 2.阳离子在阴极放电顺序和金属的活动性刚好相反吗? 解答: 阳离子在阴极放电顺序和金属的活动性刚好相反,大部分都是。 因为金属单质的还原性越强,相应离子的氧化性就越弱。 特别注意,Fe单质的相应离子应该理解成Fe2+。 Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+。 ▲优秀高考题精选 1.(2011广东高考12)某小组为研究电化学原理,设计如图2装置。 下列叙述不正确的是 A、a和b不连接时,铁片上会有金属铜析出 B、a和b用导线连接时,铜片上发生的反应为: Cu2++2e-=Cu C、无论a和b是否连接,铁片均会溶解,溶液从蓝色逐渐变成浅绿色 D、a和b分别连接直流电源正、负极,电压足够大时,Cu2+向铜电极移动 答案: D 解析: 本题考察原电池原理、电解池的原理及其应用。 如果a和b不连接,没有形成闭合回路,则不能构成原电池,Fe直接与Cu2+反应置换出铜,方程式为: Fe+Cu2+=Fe2++Cu,A正确;如果a和b用导线连接,则构成原电池,此时铁作负极,铜作正极,方程式分别为: Fe-2e-=Fe2+、Cu2++2e-=Cu,B正确;有A、B分析可知,选项C是正确的;如果a和b分别连接直流电源正、负极,则构成电解池,此时Fe作阴极,Cu作阳极,在电解池中阳离子向阴极运动,D错误。 2.(2011北京高考26) 氯碱工业中电解饱和食盐水的原理示意图如下图所示: (1)溶液A的溶质是; (2)电解饱和食盐水的离子方程式是; (3)电解时用盐酸控制阳极区溶液的pH在2~3,用化学平衡移动原理解释盐酸的作用; (4)电解所用的盐水需精制。 去除有影响的Ca2+、Mg2+、NH4+、SO42-[c(SO42-)>c(Ca2+)]。 精致流程如下(淡盐水和溶液A来电解池): ①盐泥a除泥沙外,还含有的物质是。 ②过程Ⅰ中将NH4+转化为N2的离子方程式是 ③BaSO4的溶解度比BaCO3的小,过程Ⅱ中除去的离子有 ④经过程Ⅲ处理,要求盐水中c中剩余Na2SO3的含量小于5mg/L,若盐水b中NaClO的含量是7.45mg/L,则处理10m3盐水b,至多添加10%Na2SO3溶液kg(溶液体积变化忽略不计)。 解析: (1)电解解饱和食盐水,阳离子Na+和H+向阴极运动并放电,H+首先放电,方程式为2H++2e-=H2↑。 由于H+是水电离出的,所以随着H+的不断放电,就破坏了阴极周围水的电离平衡,OH-的浓度就逐渐增大,因此溶液A的溶质是NaOH。 阴离子Cl-和OH-向阳极极运动并放电,CI-首先放电,方程式为2Cl--2e-=Cl2↑。 因此电解饱和食盐水的离子方程式为2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑。 (2)见解析 (1) (3)由于阳极上生成氯气,而氯气可溶于水,并发生下列反应Cl2+H2O HCl+HClO,根据平衡移动原理可知增大盐酸的浓度可使平衡向逆反应方向移动,减少氯气在水中的溶解,有利于氯气的溢出。 (4)由于溶液中含有Mg2+,所以用溶液A(即NaOH)调节溶液的pH时,会产生Mg(OH)2沉淀,即盐泥a中还含有Mg(OH)2;淡盐水中含有氯气,氯气具有强氧化性,可将NH4+氧化为N2,而氯气被还原成Cl-,方程式为2NH4++3Cl2+8OH-=8H2O+6Cl-+N2↑;沉淀转化的实质是沉淀溶解平衡的移动,一般说来,溶解度小的沉淀转化成溶解度更小的沉淀容易实现。 由于BaSO4的溶解度比BaCO3的小,所以加入BaCO3后,溶液中的SO42-就结合Ba2+生成更难溶的BaSO4沉淀,同时溶液中还存在Ca2+而CaCO3也属于难溶性物质,因此还会生成CaCO3沉淀;NaClO具有强氧化性,可将Na2SO3氧化成Na2SO4,方程式为Na2SO3+NaClO=Na2SO4+NaCl。 10m3盐水b中含NaClO的物质的量为 ,由方程式可知消耗Na2SO3的质量为1mol×126g/mol=126g。 若设需要10%Na2SO3溶液的质量为X,则有 ,解得x=1760g,即至多添加10%Na2SO3溶液1.76kg。 答案: (1)NaOH (2)2Cl-+2H2O 2OH-+H2↑+Cl2↑ (3)氯气与水反应: Cl2+H2O HCl+HClO,增大HCl的浓度可使平衡逆向移动,减少氯气在水中的溶解,有利于氯气的溢出。 (4)①Mg(OH)2②2NH4++3Cl2+8OH-=8H2O+6Cl-+N2↑ ③SO42-、Ca2+④1.76 设计思路(500字以内) 电解池的内容是高中电化学的重点,有一定的难度,因此在教学的过程中使知识简单化、使学生能够掌握解题技巧从而轻松解题是关键。 这节课的重点内容就是学生掌握电解的原理,能够书写电极反应方程式。 电解池的内容是和工业生产和生活紧密相连的知识,还应该重视知识的应用,使学生能够学以致用。 因此,在整体设计时,考虑了从电影桥段引入,场景生活化。 教学顺序为电解池的构造、工作原理、离子放电顺序、电极方程式的书写。 其中安排有学生实验,电解CuCl2溶液,充分体现学生的探究过程,培养分工合作的意识。 电解池的构造要与原电池的构造形成对比,方便学生理解。 电极方程式的书写安排学生的讨论环节,希望学生能够自己总结出电极方程式书写的注意事项。 在课堂小结之后,有效的联系常考题型,安排随堂检测,以及时巩固本节课的知识。 教学反思(500字以内) 高中化学教学反思是一种在教学实践过程中不断发现、思考、解决问题,对教学行为和教学活动进行批判的、有意识的分析和再认证的过程。 在准备人教版选修4的《电解池》教学过程中,发现学生的学习兴趣是有效学习的根本,而模式化学习是学生掌握基础知识和技能的有效形式。 新课程标准中明确强调“关注学生的学习兴趣和经验,精选终身学习必备的基础知识和技能”。 在教学内容的安排上,主要的上课线索是非常明确的。 学生活动的主体顺序为: 电解池构造条件—电解CuCl2溶液实验—“闭合电路”法理解电解原理—电极反应的书写—知识的检查。 一些细节和设计和处理上,及时的反思和课后的研究,应该充分调动学生的学习积极性和主动性,努力创设宽松和谐的氛围,激发学生的求知欲望。 电解池原理学习的时候,指导学生完成原电池和电解池的对比表格,通过对比学习,通过表格形式呈现的知识,学习就轻松、有效多了。 在记忆方法上,指导学生用“原—负—氧”和“电—阳—氧”的记忆口诀,原电池负极发生氧化反应,电解池阳极发生氧化反应,通过这样的简化记忆,学生也会很清楚原电池是正负极而电解池是阴阳极。 “闭合回路”思想的指导,图像的引入,学生对于电子的转移和溶液中离子的定向运动也就找到了理论依据。 ★专家评价(500字以内) 精品课打造过程中专家点评实录(1500字以内) 第一次 袁老师: 节奏好。 一课时的内容太多,讲不透。 由于知识性比较强,课堂形式丰富些效果会好。 要强化学生的探究能力。 李老师: 思路清晰,重点突出。 根据我们学生的情况,还是设计成两课时比较好。 题目的设计设置一下情境,拓展学生视野。 细节方面,总结电荷运动方向的时候,还是要结合图像,帮助学生形象理解。 郭老师: 容量太多,应该考虑多一点学生的参与,充分体现讨论环节,让学生真正的有分组和合作。 张老师: 关于阴离子的放电顺序,是重点和难点,这节课还是要突破。 但是又不能拓展的太深。 第二次 袁老师: 强化学生的探究能力,学生实验由学生自主完成。 重点就在突破电极反应方程式的书写。 李老师: 思路清晰,重点更加突出。 新课的引入从电影入手比较好,整节课老师的语言比较多,可以继续精简。 电极反应书写的方法,改由学生总结这点特别的好,能够加强培养学生的总结归纳和梳理的能力。 第三次 袁老师: 设计思路好,课堂简单清晰,气氛好
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