第四章第二节 电解池 教学设计 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

《电解原理及应用》 1、 使用教材 该内容选自人教版高中化学选择性必修1《化学反应原理》第四章第二节《电解池》。 教材中以石墨电解氯化铜溶液介绍了电解原理，并介绍了氯碱工业、电镀等应用。 2、 学情分析 学生上完《电解池》的第一课时后，对电解池的装置，能量转化都已经掌握，但是对粒子的放电顺序与其氧化性、还原性的关系和活性电极的概念依然有疑惑，不能解释或推测电解反应的产物。因此我设计了本课内容，通过电解氯化铜溶液和硫酸钠溶液，以及模拟氯碱工业，模拟精炼铜工业四组探究实验，旨在加深学生对电解池中粒子放电顺序与其得失电子能力关系、当有活性电极参与电解情况的理解，帮助学生建立电解模型，掌握电解原理。 3、 实验器材与药品 学生电源，9V电池，自制创新电解装置，培养皿，导线，铅笔芯，石墨棒，铜棒，酒精灯，烧杯；玻璃棒；木条；25%氯化铜溶液，饱和食盐水，硫酸钠溶液，氢氧化钠溶液，肥皂水，酚酞，淀粉KI试纸，淀粉KI溶液 4、 实验创新要点 （1）学生分组实验使用如图1所示装置电解CuCl2溶液，节省原料，操作简单，现象明显，便于学生观察现象，实验器材方便易得。 图 1 检验氯气非常方便（见图2）。检验后将产生的有毒有害气体挤入NaOH溶液中，不会造成污染（见图3）。 图 2 图 3 （2） 教材中电解氯化铜溶液采用的是U型管（见图4），收集、检验气体均不方便，且产生的有毒有害气体无法处理吸收。 图 4 在本节课中我采用自制的创新电解装置（见图5）。优点如下：①装置一体化：集反应、收集、验证、除杂于一体，操作更具有连贯性，演示效果更佳。②密闭绿色化：有毒有害气体不会逸出来污染空气，绿色环保。③教学灵活化：根据教学需要，中间可以加自己想要的膜。④重复使用化：可以电解多种电解质溶液，适用性强。 图 5 图 6 5、 实验设计思路 首先学生通过分组实验用铅笔芯电解氯化铜溶液，再更换电解质溶液为硫酸钠溶液和饱和氯化钠溶液分别实验，从而得出部分离子的放电顺序，最后再用铜电极电解氯化铜溶液，得出活性电极做阳极时的放电规律。其中电解饱和氯化钠溶液属于模拟氯碱工业，铜电极电解氯化铜溶液属于模拟工业精炼铜。让同学们知道化学与工业生产的紧密联系，更好的体现了化学的核心素养。 六、实验教学目标 （一）基础知识基本技能 初步了解在电解过程中，粒子的放电顺序与其氧化性、还原性的关系，理解活性电极的概念，能解释电解反应的产物，并用电极反应式进行表征。 （二）过程与方法 通过4组试验，探究阴阳离子放电顺序，认识活性电极。培养学生观察、比较、分析、推理、归纳、总结等能力，以及实验能力。 （三）情感态度与价值观 通过实验探究，提高学生学习化学学科的积极性，养成严谨求实的学习品质、良好的科学态度和探索精神，养成与他人合作、交流的意识和能力。 七、实验教学过程 （一）创设情境，提出问题 幻彩铅笔芯（播放视频）。为什么阴极的铅笔芯画出红色的花，阳极铅笔芯画出黄褐色的花（见图7），电解池中的离子放电规律到底是怎样的？ . 图 7 （二）探究实验，知识建构 （1）实验活动一：用惰性电极电解CuCl2溶液。在实验前，教师先引导学生思考：通电前，氯化铜溶液里存在哪些离子？这些离子的运动情况怎样？ 通电后，导线和溶液中带电粒子如何运动？教师利用多媒体技术，模拟这些过程中微观粒子的变化情况，方便学生直观理解电解的实质。接下来请同学们预测产物是什么并进行学生分组实验（见图8）。 图 8 通过实验，学生观察到阴极覆盖了一层红色物质（见图9），阳极产生气体能使淀粉碘化钾试纸变蓝（见图2）。学生进行小组讨论后写出电极反应式并得出该实验的离子放电顺序。此时教师再设疑，阴极为什么是Cu2+优先H+反应？阳极为什么是Cl-优先OH-反应？教师讲解这是与阳离子和阴离子的得失电子能力强弱有关，强者优先反应。 图 9 （2） 装置创新：回顾教材中电解装置的不足，接着介绍自制的创新电解装置的特点与优点。 （3） 实验活动二：用惰性电极电解Na2SO4溶液（见图10）。这个实验是同学们初中做过的电解水的实验。在水中添加硫酸钠是为了增强水的导电性。请同学们观看教师的演示实验（播放视频）。通过实验，学生观察到将收集阴极产生的气体通入肥皂水中，点燃木条靠近可以产生爆鸣声（见图11），而阳极产生气体使带火星的木条复燃（见图12）。学生进行小组讨论后写出电极反应式并得出该实验的离子放电顺序。 图 10 图 11 图 12 （4）实验活动三：用惰性电极电解饱和食盐水。在实验前，教师先引导学生思考饱和食盐水中存在哪些离子并预测产物，思考对应的产物的检验方法。教师介绍并展示阳离子交换膜再当堂演示实验（见图13）。 图 13 学生观察到将收集阴极产生的气体通入肥皂水中，点燃木条靠近可以产生爆鸣声（见图11），而