4.2.1电解原理的应用——能量的转化、利用 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

人教版 选择性必修 1 第四章第二节 电解池（第三课时） 电解原理的应用——能量的转化、利用 一、课标呈现 1. 内容要求 认识电能与化学能相互转化的实际意义及其重要应用。了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。 2. 学业要求 能辨识化学反应中的能量转化形式。能分析、解释原电池和电解池的工作原理。能举例说明化学解决能源危机中的重要应用，能分析能源的利用对自然环境和社会发展的影响。能综合考虑化学变化中的物质变化和能量变化来分析、解决实际问题。 二、教材分析 1.内容分析 从新课标要求上看：对比新旧版本课标会发现，新课标中增加了“认识电解在能量储存中的应用”及“能举例说明化学在解决能源危机中的重要应用”。从国家政策上看：国务院印发《“十四五”节能减排综合工作方案》中强调“推动能源利用效率大幅提高”。从电解行业现状上看：电解作为最强大的氧化还原手段，应用极其广泛，但它却是一个高耗能产业，产业优化、升级迫在眉睫。 本节课为电解池第三课时，以“水的电解”为例着重探讨电解在储能中的应用。主要分为三部分内容：①探究电解储能过程中的能量利用率及其影响因素，分析有何方法可以降低能耗；②探究电化学中的能量转化情况。将原电池、电解池有机结合起来，以提高能源综合利用效率。③水电解储能技术的应用前景和 发展方向。本节课的内容真实、务实，具有现实意义，也有利于学生全面认识电化学系统。 2.素养呈现 本节课的特色是通过一个个环环相扣的实验，将化学核心素养的培养贯穿其中。 实验一电解“小果冻”，本实验有失败、有成功。成功的小组，通过宏观现象，从微观角度分析产生该现象的原因；失败的小组同学通过对比分析，找出失败原因——电池电压不同。培养学生宏观辨识与微观探析的核心素养，以及实事求是的科学精神。 实验二进一步探究电压对电解的影响，解决困惑的同时，又引发新的的思考：电解时，电压是不是越大越好？培养学生严谨求实的科学态度和锲而不舍的科学精神。 实验三定量检测电解过程中的能量转化情况，分析数据，得出电解时电压的选择，同时分析提高电解能量利用率的措施。实验四用不同电解池电解纯水，让学生亲眼见到固体聚合物水电解池的高效。培养学生科学探究的能力与创新意识。 实验三中，“偶然”发现一个特别现象——电解后，再断电，I、U2 为负值。产生认知冲突，学生分析推断可能原因，再通过实验五进一步验证推断。引导学生通过已建立的原电池模型、电解池模型来解释现象，揭示现象的本质和规律，进一步提升学生证据推理与模型认知的核心素养。 最后师生共同探讨水电解储能技术的应用前景和发展方向，培养学生科学态度和社会责任感，体现化学学科价值。 电解第三课时教学设计第 1页 三、学情分析 （1）已建立了电解池工作模型、初步了解微粒放电顺序以及电解反应式的书写规则； （2）已建立并深入了解了原电池工作模型，知道氢氧燃料电池工作原理； （3）具备一定的物理电学知识，知道电功公式及相关运算，了解影响电阻的因素及改变方法。 （4）知道电解池可以将电能转化为化学能，但对其在储能中的应用却不甚了解。知道电解过程中电能不完全转化为化学能，但却不知道如何提高能量利用率。 总体来说，本节课难度不大，学生在现有知识的基础上完全有能力掌握，这有助于学生全面认识电解。 四、教学和评价目标 1.教学目标 （1）了解水电解原理以及电解技术在储能中的应用； （2）通过定量检测电解过程中的能量利用率，探究提高能量利用率的措施； （3）了解电化学中能量的转化及综合应用； （4）能够将降低能耗的理念和方法应用在其它电解行业中； （5）感受化学在节能减排，实现社会可持续性发展中所做出的贡献，增强社会责任感。 2.评价目标 （1）通过对水的电解原理的分析，诊断并发展学生对电解池工作模型认识水平。 （2）通过定量检测电解能量利用率的实验数据的分析，诊断并发展学生实验探究、数据分析的水平。 （3）通过电解后，再断电，实验“异常现象”的分析及设计实验验证，诊断并发展学生的科学探究及实验 创新的水平。 （4）通过探讨电化学在能量转化、提高能源的综合利用效率上所起的作用及措施，诊断并发展学生解决实 际问题的能力水平及其对化学价值的认知水平。 3. 教学与评价思路 【理论模型】 【发现并解决问题】 化学科学思维 化学科学实践 宏观现象与微观辨析 变化观念与平衡思想 证据推理与模型认知 科学探究与创新意识 在具体应用中不断提高 在矛盾中不断发展认知水 模型认知的水平和能力 平，应用中提高实验探究、数 据分析、实验创新的能力。 4.教学重点和难点 【综合应用】 化学科学价值 科学态度与社会责任 学以致用，利用知识解决实际问题。 重点：1.定量检测电解过程中的能量利用率，探讨提高能量利用率的措施 2.电化学中能量的转化及实际应用 难