电解池的工作原理及应用
【教学目标】
1.使学生了解电解池的构造特点及工作原理;能正确书写电解池的阴、阳极的电极反应式及电池反应方程式;掌握放电顺序。
2.通过对电解池的工作原理的探究,感悟科学探究的过程,训练观察、分析比较、归纳总结等科学方法。
3.通过戴维事迹介绍,激发学生学习化学知识的兴趣。通过实验培养学生求实的精神、合作学习的精神。
【教学重点】电解池的工作原理、放电顺序
【教学难点】电解池的工作原理。
【教学方法】诱思探究法、实验探究法
【教学媒体】实验、多媒体、实物投影
【教学过程】
教师活动 【引出】戴维故事 1778年戴维出生在英国,是个淘气贪玩的学生。他常躲在顶楼学做实验,遭到别人的讥讽。22岁,制取了笑气(N2O)用于外科麻醉。但真正让他永载化学史册的是他成功制取了 K、Na 、Ca、Mg 、Ba 、Cs。写下化学史上光辉的一页。 【设问】戴维是用什么方法取得了丰硕的成果呢? 【板书】电解池的工作原理及应用 【过渡】以稳定的NaCl ,Al2O3为原料生产Na和Al,常采用电解的方法。电解可以使许多不能自发进行的反应顺利进行。 【投影】电解熔融态NaCl的装置 【讲述】与电源正极相连的是阳极,与电源负极相连的是阴极。 【引导讨论】1、通电前,熔融态NaCl存在哪些离子?这些离子运动情况如何? 2、通电后,阴阳离子的运动情况有改变吗?各向哪个方向移动?为什么? 3、通电后,外电路上电子是如何流动的? 4、离子定向移动到电极表面时发生的是什么反应?属于什么反应类型? 【多媒体动画】在直流电的作用下,NaCl在两极上分别发生氧化还原反应的过程。 【讲述】打开电源,电子从电源负极到阴极, Na+定向移动到阴极,得电子,发生还原反应,生成钠原子。Cl-定向移动到阳极,失电子,发生氧化反应,生成氯原子,进而结合成氯分子。Cl-失电子,电子回到阳极,再回到电源正极。 【板书】阳极:2Cl- -2e- =Cl2↑ 氧化反应 阴极:2Na++2e-=2Na 还原反应 电解反应:2NaCl 2Na+Cl2↑ 【总结投影】在电流电的作用下,在阴、阳两极上分别发生氧化反应和还原反应的过程叫电解。将电能转变为化学能的装置叫电解池。 电解池的工作原理1、通电前,电解质电离出能自由移动的离子。 2、通电后,自由移动的离子作定向移动。阳离子移向阴极,在阴极上得到电子而发生还原反应;阴离子移向阳极,在阳极上失去电子而发生氧化反应。 【提问】1、电解前电解质先要电离产生离子,电离是电解的前提,除了熔融条件,还有什么条件能使电解质电离? 2、电解质溶液中,除了电解质自身电离出的离子,还有其它离子吗? 【设问】电解电解质溶液时,水中的氢离子和氢氧根离子会反应吗? 【设问】当电极周围存在多种离子时,是一起反应,还是只有一种离子反应?如果只有一种离子反应,哪种先反应?有没有规律可循? 【讲述】解决这些问题,让实验事实说话,实验前请思考、讨论完成学案。 【投影】实验探究:将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接,浸入U型管内的CuCl2、NaCl、溶液中 ,再接通16V直流电源,观察现象。约3min后切断电源。 【投影】观察实验现象,根据实验事实指出,在直流电的作用下,哪些离子优先在电极上反应。 写出电极反应式和电解反应方程式。 【演示实验】电解硫酸钾溶液,检验生成的气体。倒出少许溶液,滴加紫色石蕊试剂。 【提问】电解硫酸钾溶液时,哪些离子优先在电极上反应? 【小结】分析同学们实验的现象,我们知道当电极周围存在多种离子时,只有一种离子反应放电,且放电顺序是,阳极:Cl->OH-、OH-> SO42- 阴极:Cu2+> H+ 、H+> Na+、H+> K+ 【提问】请同学分析以上数据进一步总结出阴极、阳极离子放电顺序规律。 【讲述】阳离子在阴极反应的本质是得电子,发生还原反应。因此当离子氧化性越强,越容易得到电子。金属活动顺序表表示金属还原性强弱,金属越不活泼,对应阳离子的氧化性越强。同理阴离子还原性越强,越易失去电子,越易在阳极反应。 【设问】上述实验的电极材料全是石墨。若阳极用铜,阴极用铁,电解CuCl2溶液,情况又如何呢? 【讲述】还原性越强,越易在阳极反应。金属还原性很强,若阳极材料用金属,金属优先于溶液中的离子放电(金属铂、金除外)。氧化性越强,越易在阴极反应。金属没有氧化性,所以阴极是什么材料对电极反应无影响。 【投影】常见阴极放电顺序: Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>Al3+>Mg2+>Na+ 常见阳极放电顺序: 金属>S2- > I- > Br-> Cl- > OH->含氧酸根> F- 【自主小结】 1.通过本节课的探究,你学到了哪些化学知识? 2.通过本节课的探究过程,你接触到了哪些化学学科的科学探究方法? 【作业】1、离子放电的能力不完全取决于它的氧化性强弱,还与其他因素有关。与什么因素有关?课后请查阅资料。2、学习了电解池的工作原理,如何在锌片表面镀银呢? |
学生活动 倾听,体验戴维成功的喜悦 产生疑问,情绪高涨 倾听 讨论,回答 观看 倾听 记忆 回答 思考 自由讨论,猜测,设计、修改实验方案 实验并观察现象,准确记录现象。 汇报结果(略) 观察现象 回答问题 思考讨论,归纳总结 倾听 记忆 倾听、体会 小结 |
设计意图 激发学生学习化学知识的兴趣 使学生产生悬念,激发学生的求知欲,为探究新知识做铺垫 设计问题引导学生思考 使抽象知识形象化,更直观理解电解池工作原理 使学生学会正确书写电解池的阴、阳极的电极反应式及电池反应方程式 加深记忆,为下面学生分析电解其他几种溶液奠定基础 巧妙过渡,深化探究活动 创造学生认知冲突,激发学习兴趣 引导学生用已有知识解决问题 培养学生动手能力,观察能力,及团结合作精神 培养学生概括总结能力及口头表达能力 通过演示实验,培养学生操作规范性 创设问题使学生处于思考问题、探索问题的情境中,训练学生逻辑思维能力,培养学生总结归纳能力 温故而知新,优化知识系统 教给学生科学的探究方法,并使他们有整体化清晰认识 提供新探究课题,让学生自学去解决新问题;在学以致用中培养知识迁移能力 |