第一单元 有机化合物的结构教学实录

电解池（第一课时）教学设计

【教材分析】

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、电离等知识综合运动。电解教学安排在氧化还原反应、离子方程式、电离平衡和原电池知识后教学符合化学科知识的逻辑体系和学生认识规律。本节教材可分为二个部分：电解原理、电解原理的应用。

【设计思路】

本内容是人教版高中化学选修4第四章《电化学基础》第三节《电解池》中的第一课时内容。该内容是中学化学中电化学的重要组成部分，是高中化学教学的一个重点和难点。学生已经学习了原电池的相关知识，在此基础上进一步学习电解知识。本人采用实验教学模式，教学过程中教师为学生创设学习情境，搭建一系列的问题支架，引导学生去发现问题，解决问题。让学生在观察中学习，在学习中思考，在思考中升华，然后将知识运用到具体的应用中；力求做到“以转变学生的学习方式，提高学生的科学素养，培养学生的科学探究能力为主”的新课程教学理念。

【教学目标】

1、知识与技能：

（1）理解电解的原理。

（2）能够准确判断电解池的阴、阳两极。

（3）初步掌握书写两极所发生的反应及电解的总化学方程式；会判断两极所发生的是氧化反应，还是还原反应。

2、过程与方法：

通过实验演示投影及引导学生对实验现象的观察、分析和推理，让学生体验科学探的过程，形成一定的实验能力、观察能力和思维能力。

3、态度与价值观：

通过实验探究，培养学生良好的科学态度和科学方法，渗透由现象看本质、由个别到一般、由一般到特殊的辩证唯物主义观点。

【教学重点】 电解池的工作原理

【教学难点】 离子放电顺序、电极产物的判断

【教学方法】 实验探究、启发讨论

【教学用具】 电解槽 碳棒（4支） 学生电源 导线 氯化铜溶液 KI-淀粉试纸 烧杯 玻璃棒

多媒体

【教学过程】

【引言】

前面我们已经学习了原电池的有关知识，知道了化学能在一定条件下能够转化为电能，我们把实现这种转化的装置叫原电池；我们也知道：能量之间可以实现相互转化。那么，能不能设计一种装置，将电能转变为化学能呢？在初中，我们接触了电解水，当电流通过水时，水被电解生成了氢气和氧气。那么，当我们把电流通过水或水溶液时，到底发生了哪些变化？这种变化是否存在一定的规律？这节课我们就一起来探究这个课题：电解池。

【板书】 第三节 电解池

［实验引入］

［师］请大家仔细观察下面两个实验的组成装置(如图)，并分析实验产生的现象。

［演示实验1］把一根锌电极和一根碳电极平行地插入盛有CuCl2溶液的小烧杯中，用导线连接，并在导线中间接入一个电流计，如图Ⅰ，观察发生的现象。

［演示实验2］在另一个小烧杯中注入CuCl2溶液，插入两根石墨棒作电极，如图Ⅱ连接，观察现象。

［演示实验3］把图Ⅱ装置改成图Ⅲ样，并把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与电源正极相连的电极附近，接通直流电源(向学生指明电源的正负极)，观察现象。

［甲同学回答Ⅰ的现象］电流表指针发生偏转，碳电极上有红色物质出现。

［乙同学回答Ⅱ的现象］实验Ⅱ中没有明显现象发生。

［丙同学回答Ⅲ的现象］与电源负极相连的碳电极上有红色物质析出，与电源正极相连的碳电极上有气泡放出，该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝。

［教师对学生的回答作出评价］

［师］请大家思考并回答实验1、2所发生现象的原因。

［学生思考后回答］实验1的装置为原电池装置，其中锌电极为负极，碳电极为正极，形成闭合回路时，锌失去电子变为锌离子进入溶液，电子沿导线流入碳电极，溶液中的铜离子在碳电极上得电子变成铜析出，这也是碳电极上析出红色物质的原因。电流表的指针发生偏转是由于化学能转变成了电能的缘故。

实验2因不符合构成原电池的条件，故不发生化学反应。

［追问］形成原电池的条件是什么？

［生］两根活性不同的电极；电解质溶液；形成闭合回路。

［教师总结］很好！原电池是我们学过的内容，其特点是可把化学能自发地转变为电能，其中电子流出的一极为负极，发生氧化反应(草板书：Zn－2e－===Zn2＋)，电子流入的一极为正极(草板书：Cu2＋＋2e－===Cu)，发生还原反应，而电流的方向与电子的流动方向恰恰相反，即由正极经导线流向负极。

［想一想］原电池的电解质溶液中，阴、阳离子的运动方向如何？

答案：电解质溶液中的阳离子向正极移动，阴离子向负极移动. ［议一议］实验2和3的装置有何区别？引起它们实验现象不同的原因是什么？对于

实验3中出现的现象你能解释吗？

［学生分组讨论，并汇报讨论结果，进行交流］

答案：实验2和3的装置区别在于：实验3比实验2多了一个直流电源装置；这说明实验3产生的现象皆是因通直流电的缘故。

与电源负极相连的碳电极上出现的红色物质，是铜，这说明溶液中的Cu2＋在该电极上得

电子被还原成了铜单质；与电源正极相连的碳棒上有气体放出，且该气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，分析溶液的组成并结合已知现象，可推得该气体一定是氯气，且必定是溶液中的Cl－在电极上失电子发生氧化反应所致。

［教师总结］由以上的讨论我们可知，实验3中发生的化学变化是由于通了直流电的缘故，即通电导致了化学反应的发生，亦即，电能转变成了化学能，在这个能量转化的过程中，氧化反应和还原反应分别在两个电极上进行。化学上，我们把这个过程叫做电解。而电解原理及其应用便是我们部分所要学习的重点内容。

［板书］第三节 电解池

［过渡］本节课我们重点学习电解原理。

一、电解原理

［讲解］我们刚才所做的实验3，实际上就是在电解CuCl2溶液。电解时，两根相同的碳电极上分别发生了不同的反应，产生了不同的现象。为了区别这两根电极，我们把与电源负极相连的电极叫阴极，把与电源正极相连的电极称阳极。

请大家以电解CuCl2溶液为例，写出阴、阳两极发生反应的电极反应式，并标出是氧化反应还是还原反应。

［学生练习，请一位同学上黑板写出］

［学生板书］阴极：Cu2＋＋2e－===Cu (还原反应) 阳极：2Cl－2e===Cl2↑(氧化反应) ［师］上述电解反应的总反应式可写为：

［板书］CuC12电解Cu+C12↑

［师］于是，我们可以把电解定义为：

［讲解并板书］1.电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极引起氧化还－－

原反应的过程叫做电解。

［讲解］这种借助于电流引起氧化还原反应的装置，也就是把电能转变为化学能的装置叫做电解池或电解槽。

［板书］2.电解池(电解槽)：把电能转变为化学能的装置。

［想一想］电解池通电发生反应时，其阴极得到的电子总数和阳极失去的电子总数是否相等？

答案：相等

［思考］电解池通直流电后，电解质溶液中的阴、阳离子怎样运动？与原电池中的离子运动相比较。

答案：电解池通电时，阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动；在原电池中，阴离子向负极移动，阳离子向正极移动。

［师］电解质溶液在通电前后的离子运动情况我们可表示如下：

［电脑演示CuCl2溶液在通电前后的运动情况，］

［讲解］通电前，Cu2＋和Cl－在溶液里自由地移动着(如图Ⅰ所示)；通电后，在电场的作用下，这些自由移动的离子，改作定向移动。带负电的阴离子向阳极移动，带正电的阳离子向阴极移动(如图Ⅱ所示)。

在阳极，Cl－失去电子被氧化成氯原子，并两两结合成Cl2，从阳极放出。在阴极，Cu2＋获得电子被还原成铜原子，覆盖在阴极石墨棒上。

这样，电流就依靠溶液里阴离子和阳离子的定向移动而通过溶液，所以电解质溶液的导电过程，就是该溶液的电解过程。电解质溶液电解时的两极反应及电子移动的情况我们可图示如下：

［投影展示下图］

电解池与直流电源的连接

［讲解］由上图可以看出，在电解池中，电子从电源的负极沿导线流入电解池的阴极，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，电子从电解池的阳极流出，沿导线流回电源的正极。

电解CuCl2溶液的化学反应方程式实际上就是阳极上的反应和阴极上的反应的总和。

［思考］金属的导电和电解质溶液的导电是否一样？

答案：不一样。金属导电是由于自由电子的定向移动；电解质溶液导电是由于阴、阳离子的定向移动。

［设问］在CuCl2溶液中，是否只有Cu2＋和Cl－？

［生］不是！还有水电离出的H＋和OH－。

［追问］通电时，它们分别向哪一极移动？

［生］H＋向阴极移动，OH－向阳极移动。

［进一步追问］那么，在阴极为何是Cu2＋得电子而不是H＋？在阳极为何是Cl－失电子而不是OH－？难道这里有什么规则吗？

［讲解］由于其各离子得失电子的能力不同，这一问题我们下节课在进一步探究

［课堂小结］这节课我们以氯化铜为例探究学习了电解池的有关知识，重点是电极反应和电池应式的书写。这里我们所认识的电解池与以前学过的原电池在能量转换方面正好是相反的。请大家课后比较它们在组成、原理等方面的差别，完成学案中交流表格。

［布置作业］投影作业

板书设计

第一节 电解原理

一、

电解原理

1.电解：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叫做电解。

2.电解池(电解槽)：把电能转变为化学能的装置。

3.电极名称：阳极-与电源正极相连，阴极-与电源负极相连

4.电子和离子的移动方向 电子从电源负极流出，从正极流入

阴离子移向阳极，阳离子移向阴极

5.电解原理

阴极：Cu2＋＋2e－===Cu(还原反应) 阳极：2Cl－－2e－===Cl2↑(氧化反应) 总反应：CuC12电解Cu+C12↑

6.能量变化：电能转变为化学能