电解池-高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1.pptx

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1、第第1 1课时课时 电解的原理电解的原理 电解池电解池1.1.通过实验探究知道通过实验探究知道电解池装置的基本构造电解池装置的基本构造，能够从，能够从电极名称、电极电极名称、电极反应、能量转化反应、能量转化等方面理解电解池的原理，会正确书写等方面理解电解池的原理，会正确书写电解池的电极电解池的电极反应式和总反应式反应式和总反应式；2.2.通过实验探究建构电解池模型，培养学生观察、分析、推理、归纳通过实验探究建构电解池模型，培养学生观察、分析、推理、归纳等能力，学会运用等能力，学会运用“宏观宏观-微观微观-符号符号”三重表征三重表征来解决问题；来解决问题；3.3.通过实验探究和化学家戴维的介绍，

2、培养学生对化学的学习热情和通过实验探究和化学家戴维的介绍，培养学生对化学的学习热情和求知欲，感受科学家的精神品质，培养求知欲，感受科学家的精神品质，培养科学精神与社会责任意识科学精神与社会责任意识。学习目标前置作业下图是水的电解实验，回答下列问题：下图是水的电解实验，回答下列问题：1.在右图的方框内标出电源的正、负极，并书写该反应化学方程在右图的方框内标出电源的正、负极，并书写该反应化学方程式。式。2.书写水的电离方程式，并思考未通电前纯水中有哪些离子？如何书写水的电离方程式，并思考未通电前纯水中有哪些离子？如何运动？运动？3.在接通电源时，纯水中的离子如何运动？为什么会发生这样的运在接通电源

3、时，纯水中的离子如何运动？为什么会发生这样的运动？通电后水的电离平衡是否被破坏？动？通电后水的电离平衡是否被破坏？4.4.根据氧化还原反应的知识，根据氧化还原反应的知识，H2是怎么产生的？是怎么产生的？O2又是如何产生又是如何产生的？的？H2与与O2的电极上分别发生了什么反应？的电极上分别发生了什么反应？5.用能量转化的观点思考，电解水这一过程中存在哪种能量转化？用能量转化的观点思考，电解水这一过程中存在哪种能量转化？-+概括归理概括归理一一：通电可以使水电离出的：通电可以使水电离出的H+和和OH-定向移动定向移动两极，发生还原反应和氧化反应，将电能转化为化学能。两极，发生还原反应和氧化反应，

4、将电能转化为化学能。每课一题下图中哪一个是原电池装置？图下图中哪一个是原电池装置？图A装置与图装置与图B装置有何区别装置有何区别？AB原电池原电池原电池原电池图图B中存在中存在外加直流电源外加直流电源主题一 电解池模型的初建根据电解水实验，归纳总结下列内容根据电解水实验，归纳总结下列内容1.1.电解装置的特点电解装置的特点电解装置的特点电解装置的特点直流电源；直流电源；阴、阳电极；阴、阳电极；CC阳极阳极阴极阴极电极插入电解质溶液；电极插入电解质溶液；形成闭合回路。形成闭合回路。2.2.电极名称电极名称电极名称电极名称阴极阴极：与电源与电源负极负极相连相连；阳极阳极：与电源与电源正极正极相连相

5、连。3.3.电极反应电极反应电极反应电极反应4H+4e-=2H2 （阴极（阴极（阴极（阴极-发生还原反应）发生还原反应）发生还原反应）发生还原反应）4OH-4e-=O2+2H2O（阳极（阳极（阳极（阳极-发生氧化反应）发生氧化反应）发生氧化反应）发生氧化反应）4.4.能量转化形式能量转化形式能量转化形式能量转化形式电能电能化学能化学能概括归理概括归理二二：电解装置和原电池装置相比多了外加电源，：电解装置和原电池装置相比多了外加电源，两极分别是阳极与阴极。两极分别是阳极与阴极。主题二 电解池模型的完善英国化学家戴维最初想法是水通电可以分英国化学家戴维最初想法是水通电可以分解为氢气和氧气，那物质的

6、水溶液通电又解为氢气和氧气，那物质的水溶液通电又会怎样呢？会怎样呢？提出问题提出问题英国化学家戴维英国化学家戴维【思考与交流【思考与交流】问题问题4 CuCl2溶液通电后的产物该如何检验？溶液通电后的产物该如何检验？问题问题3 类比迁移类比迁移类比迁移类比迁移电解水的实验现象，预测电解水的实验现象，预测CuCl2溶液通电后在两极有溶液通电后在两极有什么物质生成？分别发生了什么反应？写出电极反应式。什么物质生成？分别发生了什么反应？写出电极反应式。问题问题1 书写氯化铜的电离方程式，思考未通电前书写氯化铜的电离方程式，思考未通电前CuCl2溶液中含有哪溶液中含有哪些离子些离子?运动情况如何？运动

7、情况如何？问题问题2 在接通电源时，在接通电源时，CuCl2溶液中含有的离子如何运动？溶液中含有的离子如何运动？CuCl2=Cu2+Cl-Cu2+、H+移向移向阴极阴极，Cl-、OH-移向移向阳极阳极。阴极阴极:Cu2+2e Cu（还原反应）（还原反应）阳极：阳极：2Cl2e Cl2（氧化反应）（氧化反应）产物氯气用湿润淀粉产物氯气用湿润淀粉KI试纸检验试纸检验【实验探究【实验探究】以以CuCl2溶液为例，探究电解对溶液为例，探究电解对CuCl2溶液的作用溶液的作用。实验步骤：实验步骤：1.1.用一次性滴管吸取一定量的氯化铜溶液；用一次性滴管吸取一定量的氯化铜溶液；2.2.将滴管倒置，沿氯化铜

8、溶液面用大头针扎一个小将滴管倒置，沿氯化铜溶液面用大头针扎一个小孔，插入石墨电极，同样办法在另一侧插入另一孔，插入石墨电极，同样办法在另一侧插入另一个石墨电极，两根铅笔芯上下距离个石墨电极，两根铅笔芯上下距离 约约5mm5mm；3.3.将两根石墨棒分别跟电池的正极和负极连接；将两根石墨棒分别跟电池的正极和负极连接；4.4.观察现象，用镊子夹住湿润淀粉观察现象，用镊子夹住湿润淀粉KIKI试纸放在滴试纸放在滴管尖嘴处，检验生成气体。管尖嘴处，检验生成气体。实验装置微型化、操作简便、药品用量少，体现绿色化学思想实验装置微型化、操作简便、药品用量少，体现绿色化学思想科学探究与创新意识科学探究与创新意识

9、宏观表征宏观表征微观表征微观表征符号表征符号表征实验现象：实验现象：电解过程中阴阳离子的移动方向：电解过程中阴阳离子的移动方向：电解过程中电电解过程中电子子的的移移动方向：动方向：电解过程中电电解过程中电流流的的流流动方向：动方向：能量转化关系：能量转化关系：电极反应：电极反应：化学反应方程式：化学反应方程式：离子反应方程式：离子反应方程式：“宏观宏观-微观微观-符号符号”三重表征表三重表征表阴极：有阴极：有红色红色物物质析出。质析出。无无气泡气泡产生。产生。阳极：有阳极：有气泡气泡产产生。该气体可使生。该气体可使润湿的淀粉碘化润湿的淀粉碘化钾试纸钾试纸变蓝变蓝。Cu2+、H+移向移向阴极阴极

10、，Cl-、OH-移移向向阳极阳极。电源电源负极负极阴极阴极；阳极阳极电源电源正极正极电源电源正极正极阳极阳极；阴极阴极电源电源负极负极电能电能化学能化学能阴极阴极:Cu2+2e-Cu（还原反应）（还原反应）阳极：阳极：2Cl-2e-Cl2（氧化反应）（氧化反应）CuCl2电解电解Cu +Cl2Cu2+2Cl-电解电解Cu +Cl2宏观辨识与微观探析宏观辨识与微观探析证据推理与模型认知证据推理与模型认知科学探究与创新意识科学探究与创新意识【归纳总结】【归纳总结】1.电解：电解：使使直流电直流电通过通过电解质溶液电解质溶液而在阴、阳两极引而在阴、阳两极引起起氧化还原反应氧化还原反应的过程叫做的过程

11、叫做电解电解。2.电解池：电解池：电能电能转变为转变为化学能化学能的装置。的装置。3.电解池电解池装置图装置图：概括归理三：电解是将电能转化化学能，概括归理三：电解是将电能转化化学能，通过阴阳两极发生的氧化还原反应实现通过阴阳两极发生的氧化还原反应实现物质转化的重要途径之一。物质转化的重要途径之一。能量观转化观归纳总结：构建电解的原理模型归纳总结：构建电解的原理模型e e-e e-阴阴极极阳阳极极化化合合升升高高阳极氧化阳极氧化阴极还原阴极还原氧化氧化产物产物 阳离子阳离子阳离子阳离子（氧化性（氧化性（氧化性（氧化性）阴离子阴离子阴离子阴离子（还原性）（还原性）（还原性）（还原性）还原剂还原剂

12、失失电电子子还原还原产物产物氧化剂氧化剂得得电电子子化化合合降降低低装置要素装置要素失电子场所失电子场所（阳极（阳极材料材料）离子导体离子导体（电解质）（电解质）电子导体电子导体（导线）（导线）得电子场所得电子场所（阴极（阴极材料材料）反应微粒反应微粒生成微粒生成微粒电子流向电子流向得失电子得失电子微粒后续反应微粒后续反应原理原理要素要素e e-e e-宏观辨识微观探析证据推理模型认知主题三 应用电解池模型解决电解问题【科学史话】戴维时代人们认为从草【科学史话】戴维时代人们认为从草木灰中提取出来的碳酸钾是一种元素，木灰中提取出来的碳酸钾是一种元素，但戴维不迷信前人的结论，他想通过但戴维不迷信前

13、人的结论，他想通过电解法使其分解。戴维实验了几十次，电解法使其分解。戴维实验了几十次，结果在两极得到了两种气体，经分析结果在两极得到了两种气体，经分析是水电解产生的氢气和氧气，而碳酸是水电解产生的氢气和氧气，而碳酸钾本身并没有变化。到底如何能得到钾本身并没有变化。到底如何能得到金属钾呢？金属钾呢？【思考与交流】【思考与交流】问题问题5 电解电解CuCl2水溶液时，阳极为什么不产生水溶液时，阳极为什么不产生O2，阴极为什么不产生，阴极为什么不产生H2？说明：得失电子的能力不同说明：得失电子的能力不同说明：得失电子的能力不同说明：得失电子的能力不同放电放电能力能力失电子能力：失电子能力：得电子能力

14、：得电子能力：Cl-OH-Cu2+H+放电放电次序次序 阴离子失去电子，阳离子得到电子的过程叫放电。阴离子失去电子，阳离子得到电子的过程叫放电。问题问题6 按照电解按照电解CuCl2水溶液的现象进行猜测推理，电解碳酸钾溶液阴水溶液的现象进行猜测推理，电解碳酸钾溶液阴极应该产生金属钾，但事实却是相当于电解水呢，为什么呢？极应该产生金属钾，但事实却是相当于电解水呢，为什么呢？问题问题7 联系金属活动性顺序表，金属单质的还原性越强，对应金属阳离联系金属活动性顺序表，金属单质的还原性越强，对应金属阳离子的氧化性有何规律？非金属单质的氧化性越强，对应阴离子的还原性子的氧化性有何规律？非金属单质的氧化性越

15、强，对应阴离子的还原性有何规律？有何规律？概括归理概括归理四四：用：用“氧化还原理论氧化还原理论”突破电解池的阴、阳离突破电解池的阴、阳离子放电规律子放电规律失电子能力失电子能力：OH-CO32-得电子能力得电子能力：H+K+金属单质的还原性金属单质的还原性越强越强，对应金属阳离子的氧化性，对应金属阳离子的氧化性越弱越弱非金属单质的氧化性非金属单质的氧化性越强越强，对应阴离子的还原性，对应阴离子的还原性越弱越弱【归纳总结】【归纳总结】离子放电顺序规律：离子放电顺序规律：阴极：阴极：氧化性强的离子先氧化性强的离子先得电子得电子Ag+Hg2+Fe3+Cu2+H+Pb2+Sn2+Fe2+Zn2+浓度

16、大时先于浓度大时先于 H+放电放电 H+Al3+Mg2+Na+Ca2+K+水中水中H+先放先放电电阳极：还原性强的离子先阳极：还原性强的离子先失电子失电子活性阳极先放电，离子后放电。活性阳极先放电，离子后放电。S2IBrClOH含氧酸根含氧酸根F 活性金属电极（除活性金属电极（除PtPt、AuAu外）外）概括归理概括归理五五：离子放电顺序遵循离子放电顺序遵循“谁强谁放电谁强谁放电”问题问题8 预测电解预测电解NaCl水溶液的产物是什么？如何检测这些电解水溶液的产物是什么？如何检测这些电解产物？写出电极反应式和总反应式。产物？写出电极反应式和总反应式。预测电解预测电解NaCl水溶液阳极产物为水溶

17、液阳极产物为Cl2,阴极产物为阴极产物为H2和和NaOH。Cl用用湿湿润润的的淀淀粉粉KI试试纸纸检检验验，淀淀粉粉KI试试纸纸变变蓝蓝证证明明产产生生Cl2,NaOH用酚酞试液检验，试液变红证明产生用酚酞试液检验，试液变红证明产生NaOH。电极反应：阴极:2H2O+2e-=H2+2OH-（还原反应）阳极：阳极：2Cl-2e-Cl2（氧化反应）化学反应方程式：2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2电解电解概括归理概括归理六六：电极反应式书写遵循电极反应式书写遵循“原子守恒、电荷守原子守恒、电荷守恒、电子守恒恒、电子守恒”【实验探究【实验探究【实验探究【实验探究】以以以以NaClNaCl

18、溶液为例，探究电解对溶液为例，探究电解对溶液为例，探究电解对溶液为例，探究电解对NaClNaCl溶液的作用。溶液的作用。溶液的作用。溶液的作用。实验步骤：实验步骤：1.1.在在表表面面皿皿中中放放一一片片滤滤纸纸，用用NaClNaCl溶液润湿滤纸；溶液润湿滤纸；2.2.将将两两根根石石墨墨电电极极分分别别用用导导线线连连在在电电源源的的正正负负极极上上，并并按图所示树立在滤纸上；按图所示树立在滤纸上；3.3.大大约约3030秒秒后后，在在阴阴极极附附近近滤滤纸纸上上滴滴加加2323滴滴酚酚酞酞试试液液，观观察察现现象象，在在阳阳极极附附近近放放湿湿润润的的淀淀粉粉碘碘化化钾钾试试纸纸，观观察察

19、现象。现象。2323滴滴酚酞酚酞试液试液石石墨墨石石墨墨用饱和氯化钠浸湿的滤纸用饱和氯化钠浸湿的滤纸湿润的淀湿润的淀粉粉KIKI试纸试纸实验操作简便、药品用量少，体现绿色化学思想宏观表征宏观表征微观表征微观表征符号表征符号表征实验现象：实验现象：电解过程中阴阳离子的移动方向：电解过程中阴阳离子的移动方向：电解过程中电电解过程中电子子的的移移动方向：动方向：电解过程中电电解过程中电流流的的流流动方向：动方向：能量转化关系：能量转化关系：电极反应：电极反应：化学反应方程式：化学反应方程式：离子反应方程式：离子反应方程式：“宏观宏观-微观微观-符号符号”三重表征表三重表征表阳极：产生可使阳极：产生可

20、使湿润淀粉湿润淀粉KI试纸试纸变蓝的刺激性气变蓝的刺激性气味气体。味气体。阴极：阴极附近阴极：阴极附近的滤纸滴加的滤纸滴加23酚酞试液，滤纸酚酞试液，滤纸变红。变红。Na+、H+移向移向阴极阴极，Cl-、OH-移向移向阳极阳极。电源电源正极正极阳极阳极；阴极阴极电源电源负极负极电能电能化学能化学能阴极阴极:2H2O+2e-=H2+2OH-（还原反应）（还原反应）阳极：阳极：2Cl2e-Cl2（氧化反应）（氧化反应）2NaCl+2H2O=2NaOH+H2+Cl2电解电解电源电源负极负极阴极阴极；阳极阳极电源电源正极正极2Cl2H2O=H2Cl22OH电解电解宏观辨识与微观探析宏观辨识与微观探析证

21、据推理与模型认知证据推理与模型认知科学探究与创新意识科学探究与创新意识 分析电解反应的一般思路分析电解反应的一般思路明确阳极材料明确阳极材料根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物根据阳极氧化，阴极还原分析得出产物阴阳两极附近各有哪些离子阴阳两极附近各有哪些离子由阴阳两电极反应式，分析溶液中微粒的变化由阴阳两电极反应式，分析溶液中微粒的变化（弱电解质须保持分子形式）（弱电解质须保持分子形式）【归纳总结】【归纳总结】证据推理模型认知问题问题9 利用电解利用电解CuCl 2溶液的装置电解氯化钠溶液得不到金属溶液的装置电解氯化钠溶液得不到金属 Na，那么戴维应该如何从，那么戴维应该如何从 NaCl中成功制

22、取了中成功制取了Na？制取金属钠制取金属钠电解熔融状态的氯化钠电解熔融状态的氯化钠阳极：阳极：2Cl-2e-=Cl2阴极：阴极：2Na+2e-=2Na总反应：总反应：2NaCl(熔融熔融)2Na +Cl2 电解：电解：使使直流电直流电通过通过电解质溶液电解质溶液（或熔融电解质）（或熔融电解质）而在阴、阳两极引起而在阴、阳两极引起氧化还原反应氧化还原反应的过程叫做的过程叫做电解电解。完善电完善电解概念解概念【科科学学史史话话】戴戴维维最最后后通通过过电电解解熔熔融融的的氢氢氧氧化化钾钾得得到到了了金金属属钾钾。他他创创立立的的最最强强大大的的氧氧化化还还原原手手段段电电解解法法，使使数数千千年年

23、都都没没有有被被发发现现的的活活泼泼金金属属从从其其熔熔融融液液中中还还原原出出来来，受受戴戴维维的的启启发发，在在电电解解法法出出现现后后的的44年年间间科科学学家家发发现现了了31种种 新新元元素素。电电解解的的方方法法到到今今天天依依然然具具有重要的应用价值。有重要的应用价值。概括归理七：冶炼概括归理七：冶炼钾、钙、钠、镁、铝钾、钙、钠、镁、铝等活泼的等活泼的金属时，需要使用金属时，需要使用电解法电解法这种这种最强有力的氧化还最强有力的氧化还原手段原手段！我的那些最重要的发现是受到失败的启示而作出的。我的那些最重要的发现是受到失败的启示而作出的。无机化学之父戴维无机化学之父戴维 电解池的

24、应用污水处理污水处理污水处理污水处理电镀电镀电镀电镀粗铜精炼粗铜精炼氯碱工业氯碱工业2019年年大连化学物理研究所韩洪宪研究员和李灿院士大连化学物理研究所韩洪宪研究员和李灿院士团队研发出廉价电团队研发出廉价电催化剂，能用催化剂，能用8千小时千小时,并有望在大规模可再生能源制氢技术中应用。并有望在大规模可再生能源制氢技术中应用。科技兴则民族兴，科技强则国家强科技兴则民族兴，科技强则国家强科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂科技是国家强盛之基，创新是民族进步之魂H2O的电解CuCl2（aq)的电解的电解电解是外加电解是外加电源下的非电源下的非自发氧化还自发氧化还原反应原反应个别个别一般一般阳离子

25、阳离子阴极阴极(还原反应还原反应)阴离子阴离子阳极阳极(氧化反应氧化反应)电能电能化学能化学能转化观转化观微粒观微粒观能量观能量观推理与验证推理与验证思维方法思维方法认识层面认识层面认识角度认识水平微粒转化微粒转化物质转化物质转化能量转化能量转化化学观念化学观念类比与迁移类比与迁移分析与归纳分析与归纳宏观辨识宏观辨识微观探析微观探析证据推理证据推理模型认知模型认知科学探究科学探究创新意识创新意识科学态度科学态度社会责任社会责任课堂小结课堂小结“宏观宏观-微观微观-符号符号“三重表征三重表征【课后作业】1.查阅关于电解水制氢的科普文查阅关于电解水制氢的科普文献，写一篇科普小论文献，写一篇科普小论文。2.完成学案的巩固练习。完成学案的巩固练习。1.关于原电池、电解池的电极名称，下列说法关于原电池、电解池的电极名称，下列说法错误的是错误的是()A.原电池中失去电子的一极为负极原电池中失去电子的一极为负极B.电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极电解池中与直流电源负极相连的一极为阴极C.原电池中相对活泼的一极为正极原电池中相对活泼的一极为正极D.电解池中发生氧化反应的一极为阳极电解池中发生氧化反应的一极为阳极【当堂检测】