1.3.1电解原理的探究 教学设计 2023-2024学年高二上学期化学鲁科版（2019）选择性必修1

《电解原理的探究》 一、教材分析 本节课选自鲁科版选择性必修一 《化学反应原理》第一章第三节《电解原理及应用》 二、学情分析 学生在上节课已经学习了电解熔融氯化钠，已具备电解基本知识并有能力探究“未知的 电解知识”。 三、实验创新点 （一）在不锈钢杯子上刻学生名字，增加课堂趣味性，激发学生求知欲使化学更贴近生活。 （二）简化而不简单 传统的电解食盐水实验装置如下 改进以后是这样 而我的设计是这样 相比以往的电解实验，装置和操作都相对复杂，应用到多种仪器，药品种类和用量也较多。本着实验微型、简化、经济的原则。本次设计只需要一张滤纸，一片试纸，几滴盐水足矣。但是简化却不简单，不仅颜色鲜艳几秒钟就能完成现象也是十分明显实验效果丝毫不逊色传统实验。 （三）充分发挥学生的主体性，层层递进发展学生的探究能力。 实验中由学生预测现象-设计实验-观察现象-验证假设-发现新问题-再次猜想、预测、实验、得出结论这一科学的探究流程。在不断发现问题解决问题的过程中，学生对知识的把握和探究能力逐步提升。 （四）通过分析国家能源战略中新型制氢技术，将实验教学与科学探究精神和社会责任的培养相结合。 四、实验教学目标 （一）了解电极的放电顺序。 （二）建立电解模型，熟悉电解原理和应用。 （三）认识离子交换膜及在能源发展中的应用。 （四）熟悉实验探究流程，发展实际探究能力。 五、实验内容 本节课通过三个电解实验探究电解原理及其应用 （一）不锈钢杯子刻字实验-探究电极的放电顺序 （二）电解经食盐水润湿的 pH 试纸-通过颜色变化分析阴极的反应及产物 （三）电解经食盐水润湿的淀粉 KI 试纸，通过颜色变化分析阳极的反应及产物 （四）通过试纸颜色变化及迁移混合问题，切身感受离子交换膜的功能以及存在的必要 性。 六、实验器材与药品 直流电源、导线、表面皿、滤纸、棉签、pH 试纸铅笔芯、铁杯子、绝缘胶带、淀粉碘 化钾试纸、食盐水 七、实验过程 实验准备：为小组准备好实验所需器材和药品，打开通风橱。 实验情境：前面已经学习了电解熔融氯化钠实验，同学们已经具备了基础的电解知识，本节 课我们一起探究实际电解的过程。 实验一： 如图在不锈钢杯子上贴上绝缘胶带，然后刻画相应的图案。不锈钢杯子与电源正极相连，负 极连接经食盐水润湿的棉签，打开电源，用滤纸涂抹镂空的金属部分。观察到阳极金属被腐 蚀，阴极有气体生成，棉签上出现灰绿色物质，一段时间以后变为红褐色固体。实验结束后 撕下绝缘胶带，可以看到杯子被刻上了字。如图 接下来由我演示这个实验。杯子上被刻上了学生的名字，这大大激发了学生的兴趣，开始交 流为什么能完成刻字，最后得出结论：阳极金属铁放电生成二阶铁后转化为红棕色的氢氧化 铁。同时又产生疑问，阴极产生的气体是什么呢？有人猜测是氢气，有人认为是氧气 。通 过交流讨论同学们认为如果阴极附近溶液显酸性则产生氧气，反之则产生氢气。于是同学们 根据已有的实验器材和药品自己设计了第二个实验。 实验二：以铅笔芯做两极电解食盐水润湿的 PH 试纸，观察到阳极附近变红且有气体生成； 阴极附近变蓝，产生碱性物质，并有小气泡冒出。接下来由我演示实验。 通过这一实验完美验证了同学们的猜想，阴极产生的气体是氢气。 在实验中同学们又发现了新的问题，石墨做电极时阳极也产生了气体，细心的同学还闻到了 刺激性气味，于是学生猜想阳极产生氯气。探究实验的过程就是不断发现问题-提出假设- 设计实验-验证假设-得出结论 的过程。学生们通过交流研讨设计出了第三个实验 实验三：在实验二的基础上，将 PH 试纸换成淀粉碘化钾试纸进行电解，结果如图 实验中观察到阳极附近淀粉碘化钾试纸变蓝，阴极附近不变色，由此验证了同学们的猜想， 阳极是氯离子放电产生氯气，氯气使淀粉碘化钾试纸变蓝。 对比以上实验，我们最终得出结论：阳极材料为活性电极时，阳极材料放电，为惰性电极时， 溶液中离子放电。由我给出常见离子的放电顺序。并告诉同学们以上就是氯碱工业的原理， 此时让我意外的是，有同学提出了新的疑问：刚刚实验过程两极的颜色最终混合到了一起， 说明 两级产物会混合，如果在工业生产中会不会有降低我们生产的效率呢? 根据学生提 出的问题我介绍了离子交换膜的概念，并将完整的膜电解池装置图展现给学生，学生们恍然 大悟，通过颜色混合问题直观的感受到离子交换膜的作用。教师不仅要传授学生知识也要培 养学生的社会责任，于是带领同学们一起学习国家目前开发氢能“PEM 制氢技术”的优点与 瓶颈，其中离子交换膜是一个重要的需要研究的问题。相信在学习制氢技术的同时，同学们 心中埋下了一颗种子，将来某天会长成参天大树，撑起社会的责任。 八、实验效果评价 1.以金属刻字开始实验，大大激发学生学习的热情，刻字效果明显，阳极反应清晰可见， 比传统电解氯化铜实验更有趣更直观