电能转变为化学能
《电能转化为化学能——电解》示范公开课教学设计【化学鲁科版(新课标)】
《电解池》◆教学目标【知识与能力目标】1、理解电解原理，会判断电解池、电极产物、电极周围溶液pH值及整个溶液pH值的变化；2、能书写电极反应式及总反应式，培养分析归纳知识的能力。
3、了解氯碱工业，电镀，冶金的原理【过程与方法目标】利用惰性电极电解氯化铜的实验，探究电解原理，了解电解的应用，特别是电解在电镀、电解精炼、电冶炼等方面的应用【情感态度价值观目标】通过电解知识的学习，发现其在日常生活和工农业生产中的广泛应用，激发学生勇于创新、积极实践的科学态度。
通过电镀工业废水处理的简单介绍，增强学生的环境保护意识。
◆教学重难点◆【教学重点】理解电解原理和以电解CuCl2溶液为例得出惰性电极作阳极时的电解的一般规律。
【教学难点】掌握几种典型电解池的电极反应及电解池应用◆课前准备◆电解CuCl2溶液的实验装置，学生实验器材，相关视频、课件等◆课时安排◆2课时◆教学过程【复习】在前面我们已经学习了原电池的知识，谁能举例说明原电池是怎样的能量转化装置？【学生讨论】学生讨论后回答：原电池是把化学能转变成电能的装置。
【引入】1799年，当意大利人发明了最原始的电池---伏打电池之后，许多科学家对电产生了浓厚的兴趣，电给世界带来了太多的不可思议，好奇心驱使着人们去进行各种尝试，想看看它还能否出现什么奇特的现象。
1807年，当英国化学家载维将铂电极插入熔融的氢氧化钾并接通直流电源时，奇迹终于产生了，在阴极附近产生一种银白色的金属，随即形成紫色的火焰。
这就是发现钾元素的主要过程，当时在社会上引起了轰动。
他随后用电解法又相继发现了钠、钙、锶、钡、镁、硼、硅等元素，戴维成为发现化学元素最多的。
这其中的奥妙是什么呢？电解时，物质的变化是如何发生的呢？电能如何才能转变成化学能呢？（展示几个电解工业的工厂实景）这就是本节课我们要共同探讨的问题。
【板书】第四章第三节电解池一、电解原理1、电解原理【设疑】我们已经知道，金属和电解质溶液都能导电，金属的导电过程是物理变化，电解质溶液的导电过程是否与金属的导电过程相同呢？【学生实验】学生以学习小组为单位完成【实验４—１】（也可将该实验分三步实施），并观察、记录实验现象。
电能转化为化学能
负极:还原性较强的金属。（氧化反应） 正极：还原性较弱的金属或非金属导体。（还原反应） 阴极：与电源负极相连。（还原反应） 阳极：与电源正极相 连。（氧化反应） 负极流出，正极流入 电源负极→ 与负极相连的碳棒→ 与正极相连的碳棒→ 电源正极
原电池
电解池
电极反应
电子流向
负极流入，正极流出 电源正极→ 与正极相连的碳棒→ 与负极相连的碳棒→ 电源负极 化学能→ 电能 电能→ 化学能
ห้องสมุดไป่ตู้
5、电解、电离的区别
电解
电离
条件
实质
实例
关系
受直流电作用
阴、阳离子定向移 动，在两极发生 氧化还原反应
CuCl2==Cu+Cl2↑
受热或水分子作用
阴、阳离子自由移动，无明显的化学变化
CuCl2= Cu2+ + 2Cl-
先电离后电解
通电
有两个电极（活泼性相同或不同）插入电解质溶液。
两极连接外接电源 注意：两电极不论是什么材料，只要是能够导电即可，分别称为阳极和阴极，其阳极和阴极由所连接电源的正负极来决定，与其相对金属的活泼性无关。
阳极：2Cl- - 2e- = Cl2↑
阴极: 2H+ + 2e- = H2↑ 2H2O = 2H+ + 2OH-
总反应式：2Cl- + 2H2O == Cl2↑+ H2↑+ 2OH-
即：2NaCl + 2H2O == Cl2↑ + H2↑ + 2NaOH
电解
电解
4、放氧生酸型：不活泼金属的含氧酸盐溶液的电解。如CuSO4、AgNO3溶液等，还必须将H2O = H+ + OH- 加入。因为OH-来自于水的电离。
电能转化为化学能—电解》电解中的能量变化
电能转化为化学能—电解》电解中的能量变化《电能转化为化学能—电解》电解中的能量变化在我们的日常生活和工业生产中，电能与化学能之间的相互转化扮演着至关重要的角色。
其中，电解作为一种将电能转化为化学能的重要方法，不仅具有广泛的应用，还涉及到一系列有趣的能量变化。
让我们先来了解一下什么是电解。
简单来说，电解就是在直流电的作用下，使电解质溶液或熔融电解质中的离子发生定向移动，并在电极上发生氧化还原反应的过程。
这个过程中，电能被输入到体系中，促使化学反应的发生。
在电解过程中，能量的变化主要体现在以下几个方面。
首先，从电能的输入角度来看。
为了使电解反应能够顺利进行，需要提供足够的电压来克服电解池中的各种阻力，包括溶液的电阻、电极的极化等。
当直流电通过电解池时，电能被不断地消耗，转化为其他形式的能量。
其次，在电极表面发生的氧化还原反应中，也伴随着能量的变化。
在阳极，失去电子的物质发生氧化反应，这个过程通常是能量释放的过程。
而在阴极，得到电子的物质发生还原反应，往往需要吸收能量。
例如，在电解水的过程中，阳极的水分子失去电子生成氧气和氢离子，这个过程释放出一定的能量。
而在阴极，氢离子得到电子生成氢气，这是一个需要吸收能量的过程。
此外，电解过程中的能量变化还与电解质溶液的浓度、温度等因素有关。
一般来说，电解质溶液的浓度越高，电阻越小，电能的消耗相对就会减少。
而温度的升高则可以提高离子的迁移速度，降低反应的活化能，从而使电解反应更容易进行，减少电能的消耗。
电解的应用十分广泛，这也从侧面反映了其在能量转化方面的重要性。
比如在电解精炼金属方面。
通过电解，可以将粗金属中的杂质去除，得到纯度较高的金属。
以电解精炼铜为例，粗铜作为阳极，纯铜作为阴极，硫酸铜溶液作为电解质溶液。
在电解过程中，阳极的粗铜逐渐溶解，其中的杂质如铁、锌等比铜活泼的金属优先失去电子进入溶液，而金、银等不活泼的金属则沉淀形成阳极泥。
阴极上则是铜离子得到电子还原为铜单质，从而实现了铜的精炼。
高中化学苏教版必修二《同课异构1：233电能转化为化学能》课件
电解后溶液中溶质的质量分数减小，若要 恢复原来的组成和浓度，需加入一定量的溶质 (通入一定量的HCl气体)
电解CuSO4溶液的分析
阳极
阴极
氧 气
铜
实例
CuSO4
电极反应
浓度 PH 复原 值
电极反应
浓度 PH 复原 值
阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2
阴极: 4H ++ 4e- = 2H2
变大
不加 变 H2O
2H2O =通=电= 2H2 ↑+O2 ↑
用惰性电极电解电解质溶液规律
(1)电解水型：
如电解H2SO4、HNO3、NaOH、Na2SO4等溶 液时其电极反应式为：
阳极 ： 4OH－－4e－＝2H2O +O2↑ 阴极： 4H+ +4e－＝2H2 ↑ 总反应：2H2O＝电解＝ O2↑ +2H2↑
(4)放氢生碱型：
如电解NaCl、KCl、MgCl2溶液等。
阳极 (C)： 2Cl －－ 2e－＝Cl2↑ 阴极 (C)： 2H+ +2e－＝ H2 ↑ 总反应：2NaCl+2H2O＝电解＝2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
电解后原溶液中溶质的质量分数减小，若 要恢复原来的组成和浓度，需通入一定量的 HCl气体。
阳极: 4OH-- 4e- = 2H2O+O2
减
阴极：Cu2++ 2e-=Cu 减小 小
电解
加 CuO
2CuSO4+ 2H2O 2Cu +O2 ↑+ 2H2SO4
由电能转化为化学能的例子
由电能转化为化学能的例子
电能转化为化学能的例子有：电解池，如氯碱工业、精炼金属、电镀等。
电动车在充电过程中，也是将电能转变为化学能储存在蓄电池中。
利用电池作为能量来源，可以得到具有稳定电压，稳定电流。
电能也可转换成其他所需能量形式，如热能、光能、动能等等。
电能可以靠有线或无线的形式，作远距离的传输。
三、电能单位电能的单位是“度”，它的学名叫作千瓦时，符号kw·h。
在物理学中，更常用的能量单位（也就是主单位，有时也叫国际单位）是焦耳，简称焦，符号是J。
电能指电以各种形式做功的能力（所以有时也叫电功）。
分为直流电能、交流电能，这两种电能均可相互转换。
电能，是指电以各种形式做功(即产生能量)的能力。
电能被广泛应用在动力、照明、冶金、化学、纺织、通信、广播等各个领域，是科学技术发展、国民经济飞跃的主要动力。
化学能主要作用：各种物质都储存有化学能。
不同的物质不仅组成不同、结构不同，所包含的化学能有不同。
在化学反应中，既有化学物中化学键的断裂，又有生成物中化学键的形成。
那么，一个确定的化学反应完成后的结果是吸收能量还是放出能量，决定于反应物的总能量于生成物的总能量的相对大小。
1。
高中化学：电能转化为化学能
阳极：Cu-2e-====Cu2+
阴极：2H++2e-====H2↑ 总反应： Cu＋H2SO4(通稀电)==== CuSO4＋H2↑
电解池的工作原理
电解池的形成条件
电解原理的应用
1.电镀 2.氯碱工业 3.金属冶炼 4.铜的电解精炼
B
D
1.如图所示的装置能够组成电解池的是 （ C ）
或合金
在铁制品上镀铜：阳极——铜 阴极——铁制品 电镀液——CuSO4溶液 阴极：Cu2+＋2e－====Cu
溶液中CuSO4的 浓度保持不变
或变小
阳极：Cu－2e－=====Cu2+
电镀材料的选择： 阴极——镀件 阳极——镀层金属 电镀液——含有镀层金属离子的溶液
2.电解精炼铜 阅读课本45页拓展视野
阴极：2H+ +2e- == H2
阳极产物
阴极产物
电解池的工作原理
第 11 页
阴极放电顺序(阳离子得电子能力)
Ag+>Hg2+> Fe3+> Cu2+>H+(浓度大)>Pb2+>Sn2+>Fe2+>Zn2+> H+(浓度小) >Al3+>Mg2+>Na+ >Ca2+>K+
Al3+~ K+水溶液中不放电，熔融状态放电 阳极放电顺序(阴离子失电子能力) 活性金属电极>S2-＞I-＞Br-＞Cl-＞OH－＞非还原性含氧酸根>F-
通电 2Al2O3 ==== 4Al +3O2 ￪
化学能与电能的转化
负极→阴极，阳极→正极
课
时
分
阴离子→阳极
层 作
业
难
阳离子→正极
阳离子→阴极
向
返
首
页
自
原电池、电解池的判定
当
主 预
(1)若无外接电源，可能是原电池，然后根据原
堂 达
习
电池的形成条件判定。
标
• 探
(2)若有外接电源，两极插入电解质溶液中，则
• 固
新 知
是电解池。
双 基
(3)若是多个电池串联且无外加电源，则其中只
探
时
究 极反应式为 Cu2＋＋2e－===Cu；总反应为 Zn＋Cu2＋===Zn2＋＋Cu。
• 攻
分 层 作
重
业
难
返 首 页
自
(3)分析 B 装置的阴极和阳极，并写出电极反应和电池总反应。
当
主
堂
预
达
习 •
【提示】 Pt 为阳极，电极反应式为 2Cl－－2e－===Cl2↑，C 为阴极，电
标 •
探 新 知
合
有1个原电池，其余为电解池。一般情况下电极
作 探
金属性相差最大的为原电池。
究
•
攻
重
课 时 分 层 作 业
难
返 首 页
自
思考感悟
当
主 预
2．通过电解原理能否实现不能自发进行的反应
堂 达
习 •
Cu＋H2SO4(稀)===CuSO4＋H2↑？
标 •
探
固
新
【提示】 能够实现。可以将铜作为阳极，
双
知
基
稀硫酸作为电解质溶液，石墨作为阴极，构
高中化学_第2节 电能转化为化学能——电解教学设计学情分析教材分析课后反思
第3节电能转化为化学能-电解第1课时电解原理一．教学目标1.宏观辨识与微观探析：从宏观和微观的角度理解电解池中电子的移动、阴阳离子的移动、阴阳两极上的反应及其变化、电流形成的过程和原理。
2.证据推理与模型认知：建立对电解过程的系统分析认识的思维模型，理解电解的规律，会判断电解的产物，会书写电解的电极反应式和总反应式。
二．基本思路三．教学过程《电解的原理》学情分析电解原理是选修四《化学反应原理》第1章第3节电能转化为化学能-电解的第一课时，在本节课学习之前，学生已经较系统的学习了原电池的相关原理，知道化学能可以转化为电能，对电子及离子的定向移动有一定的理解。
这些都为本节课的电解的学习提供了知识支持。
学生通过高一的学习已经知道熔融盐可以导电，为教学过程中熔融氯化钠的分析创造了条件；学生对氧化还原反应的相关知识较熟悉，有助于电解过程中引导学生从得失电子角度分析电解过程。
《电解的原理》效果分析在本节课教学设计中，教师遵循教材的设计理念，尊重学生的认知水平，以问题为引导，宏微观结合依次引导学生对电解熔融氯化钠以及电解饱和食盐水展开探究和学习。
教学过程中，以问题为引导，从电流、电子及离子的定向移动的微观视角分析电解熔融氯化钠，学生通过思考讨论、观看动画模拟，容易接受并建构电解基本原理。
通过微观分析较复杂的电解饱和食盐水，结合实验探究，宏观的验证电解饱和食盐水的产物，宏微观结合，层层推进，引导学生应用电解知识分析、解决问题，进一步建构了电解的基本原理和分析电解过程的一般思路和方法。
通过实验探究，学生动手电解饱和食盐水，现象明显、直观，更有助于学生的理解和记忆。
通过对实验的反思及氯碱工业的拓展，发展了学生的科学探究与创新意识。
《电解的原理》教材分析电解原理是选修四《化学反应原理》第1章第3节电能转化为化学能-电解的第一课时，教材设计时考虑到学生的认知水平，设计内容由浅到深，由简到繁，从简单的盐熔融体系，到单一溶液体系，再到多溶液体系，难度逐渐增大。
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（3）铝的制取
3、铜的电解精炼 ⑴、粗铜所含的杂质
Zn、Fe、Ni、Ag、Au等
纯铜
－
+
粗铜
⑵、粗铜的精炼
以粗铜为阳极，以纯 铜为阴极， 以CuSO4溶液 为电解液进行电解
CuSO4溶液 Fe－2e－＝Fe2+ Cu－2e－＝Cu2+
阳极： Zn －2e－＝Zn2+ Ni －2e－＝Ni2+ 阴极： Cu2+ +2e－＝Cu
长时间电解后必须补充电解液
3.电镀铜
(1) 电镀是利用电解原理在某些镀件上镀上 一层其他金属或合金的过程，是电解的一 个重要应用。 (2) 电镀池的形成条件
阴极：待镀金属制品 阳极：镀层金属 电镀液：含有镀层金属阳离子的可溶性盐溶液
实验现象
铜 镀件
反应方程式
阳极： 铜变小
阴极： 有红色固体产生
氯化铜溶液
电解质溶液
5.电极产物的判断及电极反应的书写
阳极:先看电极后看溶液
(1) 活泼金属电极:金属电极失电子（除金和铂)
(2) 惰性电极:溶液中阴离子失去电子, 失电子能力为: S2- >I - >Br - >Cl - >OH - >含氧酸根>F
阴极: 溶液中阳离子得电子,得电子能力为: Ag+> Cu2+ > H+ （酸）> Pb2+ > Sn2+ > Fe2+ > Zn2+ > Al3+ > Mg2+ >……
3.电极名称和电极反应 与电源负极相连的电极叫阴极，与电源正极相连 的电极叫阳极。
3. 电极的判断 阳极:与电源正极相连， 电子流出，发生氧化反应 e－ 阴极 阴极:与电源负极相连， C 电子流入，发生还原反应 4、在直流电作用下，在阴、 阳两极上分别发生还原和氧化 反应的过程，称为电解 e－ 阳极 C
定义:利用氧化还原反应把电能转化为化学能的装置
构成条件:与外加电源相连的两个电极 有电解质溶液 形成闭合回路 2.电极名称和电极反应 与电源负极相连的电极叫阴极，与电源正极相连的 电极叫阳极。
三.电解原理及电解池
1.原理:使电流通过电解质溶液而在阴,阳两极引起 氧化还原反应. 2.电解池 定义:把电能转化为化学能的装置 构成条件:与外加电源相连的两个电极 有电解质溶液 形成闭合回路
6.电解原理的应用
1、氯碱工业——电解饱和食盐水
总反应：2NaCl+2H2O＝＝2NaOH+ Cl2↑ + H2↑
电解
2、活泼金属的冶炼
（1）钠的制取
总反应式 :
通电 2NaCl 2Na+Cl2↑
MgCl2
2Al2O3
（2）镁的制取
总反应式 :
总反应式 :
通电 Mg+Cl ↑ 2 通电 2Al+3O ↑ 2
实验室提供以下器材及药品
一个稳压电源、一个电流计、一个有机玻璃小水槽、 两根炭棒、一块铜片、一块铁片、导线若干和 CuCl2溶液
请大家利用已有的仪器和试剂组装成原电池
思 考
如果用两个碳棒作电极，并在两个电极之间连接 一个直流电源和一个电流计进行实验，会不会有 电流通过？
三.电解原理及电解池
1.电解池
Cu－2e-＝ Cu2+
Cu2++2e-＝Cu
电镀液的组成及酸碱性不会变化