内容正文:
从实验室“走出”的氯碱工业
——电解原理及其应用
一、教学内容分析
“电解”是氧化还原反应理论的应用,学生基于氧化还原反应理论、电解质溶液和能量转化的有关知识宏观理解和微观分析电解过程,并将电解原理应用于电解氯化铜溶液和氯碱工业。在高中化学知识体系中“电解”知识的学习过程体现了“实验——理论——应用”的典型学科认知方法。其蕴含着“实验探究”、“宏微结合”、“绿色应用”三项学科核心素养。
初中电解水的学习仅仅是识记了一个实验事实,不需要将其中蕴含的电解原理进行归纳概括,而电解饱和食盐水的学习要求基于电解水和实验基础之上全面分析掌握电解原理。对电解原理的理解在很大程度上取决于电解饱和食盐水实验现象和过程的分析,因此,电解饱和食盐水由教师课堂演示进入学生小组实验活动的教学设计,是突破教学重难点的重要措施。结合氧化还原反应理论对电解饱和食盐水实验宏观现象剖析进入对两极反应、溶液中离子运动、电子移动等微观过程的解读,理解电极反应及其方程式书写。
运用电解原理学生自主设计实验探究电解氯化铜溶液,完成电解和电极方程式的书写,是学生对电解原理理解的提升。从电解饱和食盐水实验中阴阳极产物“相互干扰”这一细节现象引出氯碱工业在设计中需要解决的问题,学生初步建立工业生产复杂性的意识,体验从实验室的化学反应走入工业生产的批判性思维过程。
二、学情现状分析
氧化还原反应理论是化学知识体系中的核心理论知识之一,电解原理是“同时、不同地”发生氧化反应和还原反应,高中学生运用宏微结合的方法理解电解饱和食盐水,并应用于电解氯化铜溶液,针对高一学生完成这个学习过程还是存在较大认知障碍的。尤其需要学生运用外加电源中电子运动方向的知识来理解电解池中两电极发生的反应,相关物理学知识掌握欠缺的学生在理解这一知识点时就存在更大的困难了,因此,有部分学生最终采取了单纯记忆的方式,致知识的遗忘率就较高了。
三、教学目标
1、基于初中电解水知识,完成电解饱和食盐水微型实验,归纳概括电解原理和电解池基本结构,理解电解池电极反应与氧化反应、还原反应的关系,体验实验探究作为化学学科方法之一的价值。
2、运用微粒观微观分析电解饱和食盐水过程中离子、电子的运动方向,电极放电顺序,深刻掌握电极反应与氧化反应、还原反应之间必然的因果联系,感悟运用宏微结合解决问题的学习过程,不断提升学生宏微转