“电解池”的教学设计_电解池的教学设计
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“电解池”的教学设计
闫云晶
（沈阳市第二中学
辽宁 沈阳 110016）
一、教学目标
1.知识目标：了解电解池工作原理，能写出电极反应式以及总反应方程式，了解溶液中阴阳离子的放电顺序。
2.能力目标：利用三个探究实验，层层递进来探究电解原理以及放电顺序。通过观察、实验获取信息，运用科学方法对信息进行分析和推理，提高科学探究能力，体验科学探究的过程。3.情感目标：
（1）学会在思考分析过程中相互讨论，相互启发，体会到小组合作交流的重要性。（2）通过电解装置的改进以及对装置的评价深刻体会绿色化学的思想。
（3）通过实验探究，体会由现象看本质、由个别到一般、由一般到特殊的思想。
二、教学重难点 ⑴电解池的工作原理
⑵离子放电顺序、非惰性电极作阳极时产物的判断
三、教学策略
本教学设计使用的教学方法是实验探究法和启发式教学法，设置了三个微型探究实验，首尾呼应，引导学生进行探究，有利于学生理解电解池的工作原理以及离子放电顺序、非惰性电极作阳极时产物的判断。
四、教学过程
【引课】大家在物理中学过电能生磁，磁能生电，化学中也同样存在这种相互转换！这是手机和笔记本中的电池，这种电池既能充电又能放电，放电时是化学能转化为电能，是原电池装置，而电能也能向化学能转化，这就是我们今天所要学习的电解池！【板书】电解池
【回顾】回忆初中电解水的实验装置，今天我们把水换成氯化铜溶液来看一看！
设计意图：由学生学过的高中物理知识引入，引导学生重视学科联系；回顾初中熟悉的电解水的实验，使之与探究实验1的实验结果形成鲜明对比。
【探究实验1】以石墨为电极，接通直流电源，电解CuCl2溶液，把湿润的碘化钾淀粉试纸放在与直流电源正极相连的电极附近。如图
【教师】同学们在动手实验之前，先来看一下友情提示： 1.检验氯气时将湿润的淀粉碘化钾试纸置于侧面的出气口！2.认真观察两极表面和试纸颜色的变化并记录实验现象！3.注意基本操作的规范性
4.当试纸和两极出现明显变化时再断开电源，并将塑料帽重新套回到出气口上。【学生实验】学生连接仪器，动手实验。
【教师】好，同学们来说一下你们小组的实验现象！
根据实验现象引导学生得出电极反应式以及总反应式，引出电解池的定义。【板书】
一、电解池：电能转化为化学能
阳极：2Cl--2e-=Cl2 ↑(氧化反应)阴极：Cu2++2e-=Cu（还原反应）总：CuCl2Cu＋Cl2↑
【问题1】电子如何流动？通电后，溶液中的阴离子、阳离子如何移动？ 【动画演示】微观动画演示电子的流动方向以及阴阳离子的移动方向，使学生理解起来更直观更形象!【问题2】CuCl2溶液中的离子： Cu2+、Cl-、H+、OH-，氯化铜溶液通电后，为什么没有生成氢气和氧气？
设计意图：通过实验现象和有目的的设疑，引导学生得出得失电子能力，向学生渗透由现象看本质的思想。
【学生】经过思考、小组讨论得出：失电子能力：Cl->OH-;得电子能力：Cu2+>H+ 【教师】我们把在阴阳两极得失电子的过程称为放电。【板书】
二、放电顺序：阳极：Cl->OH-
阴极：Cu2+>H+
【过渡】刚才我们电解了氯化铜溶液，现在我们来电解一下硫酸钠溶液。
【探究实验2】 在培养皿中放入pH试纸，用硫酸钠溶液润湿，以石墨作电极，接通直流电源，观察pH试纸的颜色变化！
设计意图：通过实验现象引导学生得出实验结论即得失电子能力的顺序，并由此向学生渗透由现象看本质的思想。
【问题1】你的实验现象是…..【学生】汇报实验现象：阳极试纸变红，阴极试纸变蓝。【问题2】你的解释是…..【学生】经过思考、小组讨论得出：阳极是水电离出来的OH-放电，阴极是水电离出来的H+放电，促进了水的电离平衡，导致阴阳两极的酸碱性不同。【教师】所以电解硫酸钠溶液就是在电解水。
【板书】阳极：4OH--4e-=O2↑+2H2O(氧化反应)阴极：4H++4e-=2H2↑（还原反应）总：2H2O2H2↑＋O2↑
【问题3】你的结论是…..【学生】经过思考得出：失电子能力：OH->SO42-，得电子能力：H+>Na+ 【板书】阳极：Cl->OH->SO42-
阴极：Cu2+>H+>Na+
【教师】初中电解水时，我们检验了出来的氢气和氧气，而今天我们换一种方法，检验了剩下的离子！两种角度、两种方法！
【小组合作】请将以下简单离子，按放电能力由强到弱的顺序排列，并说出你编排的理论基础或实验事实是什么?
Na+、OH-、Cl-、Br-、H+、SO42-、Cu2+、Ag+、I-设计意图：引导学生归纳总结出判断离子放电顺序的一般规律：判断的理论依据是离子得失电子的能力以及实验事实；向学生渗透由个别到一般的思想。
【教师】下面根据我们得出的结论我们把放电顺序补充完整： 阴极：Ag+>Fe3+>Cu2+>H+>Fe2+>Zn2+>H+水>Al3+>Mg2+>Na+
阳极: S2-> I-> Br-> Cl-> OH-> SO42-等含氧酸根 > F-
大家注意到了，当H+的浓度小到和水中的H+一样时，它的位置就从前面挪到了后面，说明什么呢？
【学生】得出结论：离子得失电子的能力和离子浓度共同影响离子的放电顺序！
【探究实验3】继续电解CuCl2溶液，当红色物质析出明显时将电源反接，注意观察电极上的变化、认真记录实验现象！
【问题1】你的实验现象是…..【问题2】对照〈探究实验一 〉的现象这个实验说明了什么…..设计意图：①通过实验探究得出结论：金属铜失电子的能力大于溶液中的Cl-，向学生渗透由一般到特殊的思想；②由金属铜扩展到所有的金属（除Pt、Au之外）失电子的能力大于溶液中的一切阴离子，再次向学生渗透由个别到一般的思想；③并为下一节课电解原理的应用—电镀作好铺垫。
【学生】得出结论：金属铜失电子的能力大于溶液中的Cl-
【教师引导】其实，所有的金属（除Pt、Au之外）失电子的能力大于溶液中的一切阴离子。那么完整的阳极放电顺序应该是：
阳极：金属（除Pt、Au外）> S2-> I-> Br-> Cl-> OH-> SO42-等含氧酸根 > F-
也就是说：离子浓度、电极材料、得失电子的能力是影响电极产物的三大因素！
【总结】这节课我们亲身体验了电能向化学能的转换，铜和氯气可以生成氯化铜，而氯化铜呢，在电解的条件下也能生成铜和氯气。所以说：电解是最强有力的氧化还原手段；电解质溶液的导电过程就是电解质溶液的电解过程。
【课后作业】我探究、我设计：利用生活中常见材料，自行设计一套电解NaCl溶液的装置并进行电解实验！
设计意图：利用教材中的科学探究引出下节课电解原理的应用—氯碱工业。
五、教学反思
1.微型实验的意义： 把电解实验改为微型实验，利用生活中学生熟悉的简单物品代替专用的化学实验仪器，进行分组实验，使更多的学生能够动手做实验，便于观察实验现象，加深对知识的理解。改进后的实验能够节约药品，减少污染，符合绿色环保要求，使化学更加贴近生活，充分体现新课程的创新理念。
2.突破重难点的策略——三个微型化学实验的设计
三个微型探究实验层层递进、环环相扣、首尾呼应，最后完整的呈现了整个知识体系，很好的突破了本节教学的难点！在每个实验设计后有目的地层层设疑，创设问题情境，将感性认识提升到理性认识，提高学生的归纳推理、演绎推理能力，渗透由现象看本质、由个别到一般、由一般到特殊的思想，使这节课的难点（即离子的放电顺序尤其是活性金属作阳极时产物的判断）通过实验设计得到了很好的突破！
3.教学过程中需要师生重视学科间的联系： 在教学实施过程中，存在着这样两种情况：①关于电子流动方向和离子移动方向的判断时我发现有的同学很快做出正确判断，而有些同学则百思不得其解！在学生中经过调查，我发现快速做出判断的同学是根据物理当中规定的电流方向做出的判断！
②在实验实施过程中还发现了另外一种现象：电解液发热。大部分学生没有发现，或者有个别学生发现了却不会解释。暴露的问题：很多学生不会应用物理知识来解释化学问题，使物理知识和化学知识在头脑中各成体系、相互独立，所以在以后的教学中我们老师首先要打破
这种界限，重视学科之间的联系！4.再谈电解水实验
初中的电解水实验和在PH试纸上电解硫酸钠溶液的实验，表面上看都是在电解同一种物质——水，但实际上后者的实验意义重大，它提供了氢气和氧气检验的另外一种方法！两个实验的检验角度不同，前者是检验出去的气体，而后者是检验电解后溶液中剩下的离子，所以说后者是前者的间接证明！但电解硫酸钠溶液的实验设计是对水的电离平衡、溶液的酸碱性等知识的综合运用，对学生的能力要求较高.
