4.1基于手持技术的电化学实验探究 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

《基于手持技术的电化学实验探究》说课文稿 各位专家、老师大家好，我说课的题目是《基于手持技术的电化学实验探究》，我将从以下这5个方面进行说课： 1、 实验基本信息 本节课是电化学的复习课，我将引入传感器，引导学生完成如下三个实验探究，以解决在电化学复习中的困难。 【实验1】电解水型溶液电解过程中溶液的pH变化 【实验2】电解饱和NaCl溶液一段时间后阳极O2的生成 【实验3】电化学腐蚀速率快慢比较（化学腐蚀、原电池、电解池） 【使用教材】本节课选自人教版化学 选择性必修一的第4章，电化学知识是高考考察的重难点之一，其重要应用都与我们的生活生产息息相关，通过引入传感器实验，激发学生探究电化学及其应用的兴趣，能够学以致用，便是本节课的重点。 学生已经初步掌握了电化学的相关知识，对于电化学中的微观想象可能存在一定的困难，但合作意识与探究精神逐渐形成。 【实验器材与药品】 pH传感器、电脑、电解槽、学生电源、K2SO4溶液、NaCl溶液、Zn片、Cu片、稀硫酸、导线、抽滤瓶、橡胶塞、溶解氧传感器、压强传感器、色度传感器、盐酸、浓Na2S2O3和稀Na2S2O3溶液、淀粉碘化钾试纸、木条 2、 实验教学目标 结合党的二十大报告强调的科技强国，我设置了如下三个教学目标，层层递进，将化学学科素养融入其中： （一）学会利用传感器分析、观察，探究解决电化学中微观难以解释的现象。 （二）通过利用不用类型的传感器设计相关实验，让学生体验实验探究、验证的过程，及改进、创新的方法。（科学探究与创新意识） （三）通过传感器的引入，提升学生的动手实验能力和创新精神，并能解决生活中氯碱工业及电镀等电解的相关问题，为未来国家化学工业贡献力量。（科学精神与社会责任） 三、实验设计思路 图1 本节复习课，我们借助pH传感器、溶解氧传感器、绝对压强传感器，并自制教具进行实验改进创新，帮助学生解决电化学复习中的困惑及重难点。 图2 首先，通过引入pH传感器：溶解氧传感器，完成两个实验探究，在探究的过程中，学生学会了证据推理的过程，能够自主建构模型认知。进而学生能够在教师的引导下，利用所给的实验仪器与药品完成自主探究设计实验，通过三个实验探究与设计，拓展了学生们的认知，提升了化学学科核心素养，进而达到我们的目标----学以致用。学生在课后能够走进实验室，完成新的传感器的实验探究。 图3 本节课的教学方法为小组合作讨论、自主探究设计。 四、实验教学过程与创新点 【新课导入】 首先给学生展示的就是我们美丽的家乡----天津的几张图片，利用具有天津特色的海水淡化和氯碱工业的图片来引入新课，激发学生的学习兴趣，引出电解。 图4 【实验探究】 实验一：电解水型溶液电解过程中溶液的pH变化（以K2SO4溶液为例）。 【问题】在传统课堂中，我们只能死记硬背电解过程中阴阳极溶液的pH变化，就算用pH计测量也很难知道变化的过程及规律。 【解决】通过引入pH传感器能够通过图像直观的看到溶液中pH的变化过程及阴阳极pH变化的数值是一致的，且常温下pH相加为14。 实验仪器与药品：pH传感器、电脑、电解槽、学生电源、K2SO4溶液 【实验过程】 将K2SO4溶液倒入电解槽中，pH传感器放在阴极附近，启动传感器，打开电源，观察曲线变化。 横坐标为时间，纵坐标为pH，在启动电源的一瞬间电压不稳定，曲线有些许的波动，我们可以看到，阴极附近的pH在逐渐增大。 另取溶液，将pH传感器放在阳极附近，启动传感器，打开电源，观察曲线变化。 横坐标为时间，纵坐标为pH，在这里曲线进行了加速处理，随着时间的推移，阳极附近的pH在逐渐减小。 电解完成后，将溶液充分混合，测其pH，约为7。 图5 调出阴阳极的ph的变化曲线，可以很清晰地看到：阴极pH逐渐增大，阳极pH逐渐减小，我们在140秒时取A、B两点，在相同的时间内，阴极和阳极pH变化的数值是一样的，而且在常温条件下，pH相加为14。 【实验亮点】实验现象直观可视，由微观到宏观、由定性变为定量，图像呈现真实的数据变化过程，可选取特殊点便于分析，体现了pH传感器的不可替代性。 实验二：电解饱和NaCl溶液一段时间后阳极O2的生成 【问题】传统课堂电解饱和NaCl溶液能用湿润的淀粉-KI试纸验证阳极Cl2的生成，但是一段时间后，Cl-放电结束，OH-放电，生成的O2由于浓度较低，很难用带火星木条复燃去验证。 【解决】引入了溶解氧传感器，能通过图像直观的看到溶液中少量甚至痕量氧气含量的变化。 由于有氯气生成，本实验在排风口出进行。 实验仪器与药品：pH传感器、溶解氧传感器、电解槽、学生电源、NaCl溶液、淀粉碘化钾试纸、木条 【实验过程】 将饱和NaCl溶液倒入电解槽中，打开电源。 我们发现随着时间的推移，两极均有气泡产生，用湿润的淀粉-KI试纸靠近阳极附