电能转化为化学能教案

1电能转化为化学能教案城头高级中学王志刚一、教学目标1．了解电解原理；2．了解电解池的形成条件，能正确书写简单电解池的电极反应式；3．初步了解电解在生产和生活中的应用，感受化学在促进社会发展、提高人们生活质量中的重要作用。二、教学重点及难点教学重点：电解原理，电极反应式书写。教学难点：电解池电极反应式书写。三、设计思路在上一节了解了化学能转化为电能的形式——原电池的工作原理及形成条件之后，学生对自发进行的氧化还原反应的应用已有所了解，知道可以将氧化还原反应中电子转移的化学能转化为电能为人类所用。因此在本节提出能否将电能转化为化学能的疑问，引出对电解工作原理的分析讨论。通过电解氯化铜溶液的实验现象，得出电解的概念，理解电解池的工作原理和电极反应。因为放电顺序的探究比较难，需要熬大量的时间，所以干脆直接介绍离子的放电顺序，最后根据上述电解原理和放电顺序让学生分析电解原理在实际工业生产中的应用，促使学生感受化学在促进社会发展、提高人们生活质量中的作用。四、教学过程[引入]前面大家学习了把化学能转化为电能的原电池，在生产和生活中我们不但要利用化学反应使化学能转化为电能，有时还要利用电能，使电能转化为化学能。电能转化为化学能一般通过电解的方法来完成。你了解哪些利用电解反应来制取新物质的例子？[讨论与交流]电解水能够制得氢气和氧气，电解食盐水能够制取2烧碱、氢气和氯气，用于制造日常生活中各种铝制品的铝，是通过电解熔融氧化铝获得的。[投影]电解反应实例实例被电解物质电解产物化学方程式电解水H2O、H2、O22H2O电解2H2↑+O2↑电解食盐水NaCl、H2ONaOH、H2、Cl22NaCl+2H2O电解2NaOH+H2↑+Cl2↑电解熔融氯化钠NaClNa、Cl22NaCl电解2Na+Cl2↑电解熔融氧化铝Al2O3Al、O22Al2O3电解4Al+3O2↑[板书]：1、氯碱工业2、冶炼活泼金属[设疑]在电解的过程中被电解的物质是怎样转化为生成物的？我们通过电解氯化铜溶液一起来探讨电解的原理。[板书]：一、电解原理[演示实验]电解氯化铜溶液活动一：通过电解氯化铜溶液的实验，探究电解池的工作原理31.实验：如图，将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接，浸入U型管的CuCl2溶液中，接通16V直流电，将湿润的淀粉碘化钾试纸放在阳极附近,观察电极周围的现象和试纸颜色变化。[教师介绍]实验前介绍连接电源负极的是阴极，连接电源正极的是阳极，并及时板书，并复习使湿润的淀粉碘化钾试纸变蓝的气体是氯气。（一个学生到前面观察，然后告诉大家学生看不到的现象）[投影]表一：电解CuCl2溶液现象实验现象阴极（连接电源负极）电极上逐渐覆盖了一层红色固体，电极周围CuCl2溶液绿色变深。阳极（连接电源正极）电极上有气泡冒出，并且气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变为蓝色，电极周围CuCl2溶液绿色变浅。，[教师说明]：溶液颜色变化不明显，那么为什么会出现这样的现象呢？我们来看动画。（边看边讲解）刚开始时Cu2+、Cl-做无规则运动，插入电极连接电源后，Cu2+向阴极定向移动，Cl-向阳极定向移动，在阳极电4极上失电子变成氯气分子；Cu2+向阴极定向移动，在阴极电极上得电子变成单质铜。[过渡引入]根据实验现象和动画描述，完成电极反应并注明电极反应类型。[投影]：电解CuCl2溶液反应式：2、写出电极反应式和电解反应方程式，并注明电极反应类型。阴极：Cu2++2e-=Cu还原反应（Cu2+被还原）阳极：2Cl--2e-=Cl2氧化反应（Cl-被氧化）电解总反应方程式：CuCl2电解Cu+Cl2↑[小结板书]电源负极→阴极（石墨电极）：阳离子得电子，发生还原反应，表现氧化性。电源正极→阳极（石墨电极）：阴离子失电子，发生氧化反应，表现还原性。[过渡引入]为什么阳离子在阴极得到电子，而阴离子在阳极失去电子呢？下面大家分析上述电解CuCl2溶液案例，思考问题2第一个问题提示谁微弱电离生成H+和OH-；第二个问题分析参照动画[教师讲解]对照动画讲解：直流电源提供电势差，相当于一个水泵一样，把电子从电源正极抽向电源负极。负极电子涌向阴极，阴极富集电子而带负电，由于异5性相吸，所以阳离子向阴极移动，在阴极得电子。而在电势差的作用下，电子从阳极向直流电源的正极移动，阳极缺少电子显正电，所以阴离子向阳极移动，在阳极失电子。那么，阳极材料可以用活泼金属吗？不能，因为活泼金属本来就容易失电子，在电源提供电势差作用下，一般金属都会很容易失电子。阳极除了用石墨，我们也可以用不活泼的金属，如：铂电极。那么阴极材料我们可以用活泼金属吗？能，因为阴极阳离子得电子，活泼金属不会参与得电子反应。[投影]表二：离子放电顺序分析溶液中的离子有哪些？Cu2+、H+、Cl-、OH-向阴极移动的离子有哪些？Cu2+、H+向阳极移动的离子有哪些？Cl-、OH-优先在电极上发生反应的离子是谁？阳离子：Cu2+阴离子：Cl-[过渡引入]通过分析，我们发现阴极阳离子离子存在得电子顺序，阳极阴离子存在失电子放电顺序问题，那么为什么存在顺序呢？存在什么样的顺序呢？6[小结板书]二、离子得失电子顺序：[教师讲解]：我们知道：在阴极阳离子得电子，表现氧化性，那么氧化性越强的阳离子越容易得电子；那么阳离子的氧化性强弱顺序是怎样的呢？我们知道金属越活泼，越容易失电子，失去电子后形成的阳离子就越难得电子。（一个学生说金属活动性顺序，教师反向写出,说明铂和金非常难失电子，通常以单质形式存在。然后得出阳离子的得电子顺序）[小结板书]阴极：Ag+Hg+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+[教师讲解]：在阳极阴离子失电子，表现还原性，那么还原性越强的阴离子越优先失电子。刚才我们得出：Cl-OH-（及时写板书）。我们前面学过氧化性Cl2Br2I2,那么Cl-、Br-、I-的失电子顺序是什么？根据上面的分析，Cl2、Br2、I2得电子变难，所以离子失电子变容易（及时板书）。再把活泼金属电极最高价含氧酸根离子及时板书。[小结板书]阳极：活性电极S2-I-Br-Cl-OH-最高价含氧酸根离子[过渡引入]利用上述电极放电顺序，我们来一起分析问题3、4、5三个电解案例：71、那么用石墨做电极电解NaCl溶液结果如何，写出电极反应式和总反应式。（一个学生到黑板写）阳极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿阴极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。电解总反应方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。那么电解NaOH（AgNO3）溶液结果又如何呢？写出电极反应式和总反应式。阳极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿阴极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。电解总反应方程式：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。2、如果把课本2-14图中的阳极材料换成铜，阴极也换成铜，那么，两个电极又发生什么反应呢?（一个学生说，老师写）CuCl2浓度变吗？阳极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿阴极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。那么把阳极再换成粗铜（含有锌、金、银杂质），两个电极又发生什么反应呢?CuCl2浓度变吗？阳极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿阴极：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。阳极有什么现象：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；阴极有什么现象：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿；锌、金、银杂质金属放电吗？为什么？(提示：从金属活泼性考虑)8＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿。3、根据上述原理，我们日常生活中在铁制品表层镀上一层铜怎么实现呢？你来设计一下！（在教师的引导下，一个学生到黑板画）[教师讲解]：两个电极都是活泼金属时，我们看到阳极失电子被腐蚀，而阴极得电子阴极材料被保护，由此你能想到什么用途？[小结板书]三、电解原理的应用1、氯碱工业生产NaOH、H2、Cl22、电解精炼3、电镀4、金属防护（阴极保护法）5、冶炼活泼金属[作业]：[板书设计]电能转化为化学能9一、电解原理电源负极→阴极（石墨电极）：阳离子得电子，发生还原反应，表现氧化性。电源正极→阳极（石墨电极）：阴离子失电子，发生氧化反应，表现还原性。二、离子得失电子顺序：阴极：Ag+Hg+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+阳极：活性电极S2-I-Br-Cl-OH-含氧酸根离子三、电解原理的应用1、氯碱工业生产NaOH、H2、Cl22、电解精炼3、电镀4、金属防护（阴极保护法）5、冶炼活泼金属[课后反思]