4.2电解池 教学设计 2023-2024学年高二上学期化学人教版（2019）选择性必修一

电解池 1、 使用教材 本节课以人教版高中化学选择性必修一《化学反应原理》（2019年版）第四章《化学反应与电能》第二节《电解池》（高二年级上学期使用）的知识为基础而设计的实验改进探究课。 2、 实验器材 (1)实验药品：饱和食盐水、不同PH的氢氧化钠溶液、0.1mol/L重铬酸钾溶液、饱和硫酸亚铁溶液、 稀盐酸、双氧水、铁氰化钾、硫氰化钾。 (2)实验仪器：自制教具——微观可视化电解池、PH计、磁铁、铁片、铜片、小烧杯、试管、胶头滴管、具支U形管、6伏电池组、导线、滤纸、木条、火柴、剪刀、铁架台。 3、 实验创新/改进要点 对比课本实验P101【实验4-2】石墨电极电解氯化铜溶液，本实验存在下列创新与改进： (1)用品改进：铁电极+饱和食盐水/不同PH的氢氧化钠溶液。电极产物H2、Fe2+、Fe(OH)2无毒无害、安全环保，其中Fe2+、Fe(OH)2易被空气氧化——黄色溶液和灰绿色絮状沉淀，现象明显且指向性强，无需做鉴定实验。 (2)装置改进： 图1 微观可视化电解池 ①一体化：简化安装、节约时间、方便移动。多槽电解池确保实验的同步性，提升对比的准确性。 ②微型化：实验药品用量少、离子定向移动路径短、空气接触面积大、实验现象出现快。 ③可视化：隔板——隔离两极产物起到离子交换膜作用，两极产物在隔板缺口处融合，实验现象分区出现、界限明显，巧妙的将微观原理宏观化的呈现出来。 (3)视角创新：为电极反应的深入探究提供必要的基础条件，帮助学生构建电极反应方程式书写的思路与方法。 4、 实验原理 (1)铁电极电解饱和食盐水 阳极：Fe - 2e- = Fe2+ ; 阴极：2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-; 阳离子向阴极定向移动，阴离子向阳极定向移动，阳极产物Fe2+与阴极产物OH-在b区相遇生成Fe(OH)2但其易被氧化，所以在隔板的缺口处，看到生成灰绿色絮状沉淀，阳极附近溶液变黄。（如图2、图3） 图2 通电2分钟后 图3 断电20分钟后 (2) 铁电极加入氯化钠的电解氢氧化钠溶液 PH = 8、9、10的NaOH溶液：阳极：Fe - 2e- = Fe2+; 阴极：2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-; 阳极区溶液中OH-浓度较低，阳极生成Fe2+后被氧化，所以一段时间后阳极区溶液变黄。（如图4） PH = 11的NaOH溶液：阳极：Fe - 2e- + 2OH- = Fe(OH)2; 阴极：2H2O + 2e- = H2↑ + 2OH-; 溶液中OH-浓度足够大，阳极极直接生成Fe(OH)2但其易被氧化，所以在阳极表面直接生成灰绿色絮状沉淀。（如图4） 图4 电解PH为8、9、10、11的加入氯化钠的氢氧化钠溶液 5、 实验教学目标 (1) 通过真实问题情景的设计，探究电极材料、离子浓度、溶液酸碱性对电极反应的影响并能用化 学符号对其进行表征，初步认识间接电化学反应。 (2)通过实验探究、宏微结合、预测证明，建立电解模型，构建电极反应方程式书写的思路与方法，并能进行模型迁移。 (3)在知识体系构建与实验能力提升的基础上，从各个维度培养学生化学学科核心素养。 6、 实验教学内容 (1)电解池中电极上物质的放电顺序及影响因素。 (2)电解池中电极反应方程式书写思路与方法 7、 实验教学过程 课前准备：利用PH计配制PH为8、9、10、11、12、13、大于13的氢氧化钠溶液，配制饱和食盐水、 饱和硫酸亚铁溶液。 教学环节一：课堂实验设疑——完善电极上物质的放电顺序 [教师提问]同学们请思考如果用铁电极电解饱和食盐水你能观察到什么实验现象？解释原因？ [学生活动]小组讨论、进行预测。 [预测结果]阴、阳两极冒气泡。 [教师活动]观察、参与到学生的小组讨论。 [教师提问]哪个小组来分享一下你们预测结果？ [学生活动]小组代表分享预测结果，并阐述原因。阳极:2Cl-—2e- = Cl2 阴极：2H2O+2e- = H2 +2OH- [布置任务]：请同学们动手实验来验证你的猜测是否正确？ [学生活动]操作员进行实验，观察员注意观察，记录员记录实验现象，录像员拍照、录像。 [教师活动]提醒学生实验注意事项，巡视各小组做实验情况指导导论问题。 [教师活动]大屏幕展示各小组的实验现象，明确正确实验现象。 [学生活动]对比自己实验现象是否一致，不一致的讨论原因。整理、记录实验现象。 [实验现象]阴极冒出气泡、阳极区无明显变化、隔板缺口处产生灰绿色沉淀（如图2、图3）。 [教师提问]请同学们运用电解基本原理解