4.2.2如何实现铜置换锌 课件 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修1

如何实现铜置换锌？ 教师姓名: 第四章“化学反应与电能”第2节“电解池” 1 教学目标 教学过程 教学评价 实验的教学功能 目录 Contents 02 03 04 05 01 教学背景 2 01 教学背景 教材与本节课位置、学情分析 3 教材与本节课位置 01 03 使用教材：人教版新教材《选择性必修1：化学反应原理》。 本节课位置：第四章“化学反应与电能”第2节“电解池”。 前一节课已经对“电解池”一节的知识进行了复习，本节课为在此基础上的探究性实验提高课。 02 4 学情分析 优势 添加标题内容 同学们对于电解池的本质理解不够深入。 不足 对化学知识的掌握多局限于一章一册，缺乏化学的整体性观念。 对于使用化学基本原理解决真实问题的能力亟待提高。 同学们已完成全部教材学习，对高中化学具有初步的全面了解，特别是对有机物的分离方法（色谱法）有一定了解。 通过前一节课对“电解池”的知识复习，同学们熟悉了电解池的定义、设计和实验操作。 5 02 教学目标 6 教学目标 科学探究和创新意识 同学们自己设计实验装置和方案，不断发现并解决问题，并把研究进一步扩展，培育科学探究和创新意识 证据推理和模型认知 在不断的证据推理验证中提升同学们对于电解池的模型认知 围绕“如何（用电解法）实现‘铜置换锌’的反应”这一微课题，本节课设计进行一系列微项目化探究和学习，实现两大核心素养培养目标： 设计目标 评价目标 7 提出 问题 初步解决问题 创造性 解决问题 实验问题反馈 拓展 问题 如何电解池实现“铜置换锌”？ 思考讨论常见的单液电解池的缺陷； 设计双液电解池 目标导向的教学设计 思考双液电解池的缺陷和单液电解池本质问题 设计纸色谱单液电解池 汇总同学们实验过程中发现的新问题并讨论思考。 如何实现“铜置换其他活泼金属”？ 目标线 活动线 证据推理和模型认知 科学探究和创新意识 “铜置换锌” 微课题 8 03 教学过程 9 一、提出问题：如何实现“铜置换锌” 在复习了电解池的知识后，给同学们一道课后思考题：同学们能否实现Cu+Zn2+==Cu2++Zn的反应？ ？ 教学引导 认知冲突：这是一个“弱制强”的金属置换反应，常温下不能自发发生 不断对体系输入能量，非自发反应就可以发生。 锌置换铜——原电池，锌置换铜——电解池！ 将此反应设计成电解池装置，即可不断输入电能，实现“铜置换锌” 10 一、提出问题：如何实现“铜置换锌” 实验课前准备： 作业方案详细整理 课后作业： 请同学们自己设计实验装置实现这一反应 课上小组讨论： 各方案的优缺点 11 二、初步解决问题：双液电解池的设计 实验验证 ZnSO4溶液 Cu+Zn2+ == Cu2++Zn 单液电解池：初期可实现，很快变成铜电镀池，无法持续。 证实预想：缺陷确实存在 最多的单液电解池方案 小组讨论 Cu Cu2+ Zn2+ Cu2+ Cu 电解 12 Cu Cu2+ Zn2+ Cu2+ Cu 二、初步解决问题：双液电解池的设计 小组讨论 阻止Cu2+移动到阴极 ——变为双液电解池 饱和NaCl溶液 +浓氨水(4:1) 0.5mol/LZnSO4 /(NH4)2SO4 1:1混合溶液 改进 二、初步解决问题：双液电解池的设计 饱和NaCl溶液 +浓氨水(4:1) 0.5mol/LZnSO4 /(NH4)2SO41:1混合溶液 阳极为何使用NaCl溶液加氨水？ 阴极溶液为何要加入铵盐？ 设计可行，快速实现，阴极锌产物纯净。 小组讨论 实验验证 三、创新性解决问题：纸色谱单液电解池的设计 换个思路：减慢Cu2+移动速度，在通电时间内让它移不到阴极！ Cu ZnSO4溶液 Cu2+ Cu2+ Cu 减慢 受选择性必修3《有机化学基础》中色谱法启发： 金属阳离子在纸色谱固定相中移动速度较慢。 双液思路：阻断Cu2+移动到阴极放电 追问：双液电解池置换反应不直观，能否更简单、直观地只在一个ZnSO4溶液中实现Cu2++Zn==Cu+Zn2+反应？ 单液法电解的本质问题 教学引导 将溶液“固定”在纸色谱上，即可进行单液电解。 固定在纸上的ZnSO4溶液 三、创新性解决问题：纸色谱单液电解池的设计 纸色谱单液电解池的设计 设计可行：阴极区Zn2+还原为Zn长成锌树，阳极区滴入浓氨水变蓝色证明Cu变为Cu2+。 培养皿中加入三层滤纸，用1mol/L ZnSO4溶液刚好浸透滤纸，在滤纸两端固定阴极锌片和阳极铜片，用学生电源30V电压下电解。 小组讨论 实验验证 三、创新性解决问题：纸色谱单液电解池的设计 小组讨论 正向验证：在原ZnSO4溶液中加入过量氨水重复该实验，记录电解不同时间后阳极蓝色区域，即可形象追踪Cu2+移动范围。 设计实验验证：Cu2+在纸色谱中