第二单元 化学能与电能的转化 第4课时（教学设计） 化学苏教版2019选择性必修1

第二单元 化学能与电能的转化

第4课时 电解原理的应用

一、知识目标

1.通过对电冶金、氯碱工业、电镀、铜的电解精炼等原理的分析，认识电能与化学能之间的能量转化，掌握相关电极反应式和总反应式的书写。

2.了解离子交换膜的分类、性能和作用，掌握“隔膜”电解池的解题步骤。

3.理解电冶金、电解饱和食盐水、铜的电解精炼和电镀的工作原理及应用。

二、核心素养目标

1.宏观辨识与微观探析：从宏观上认识电解原理在工业生产中的应用，从微观上理解离子在电极上的反应及离子交换膜对离子迁移的影响。

2.证据推理与模型认知：通过分析电解应用的实例，建立电解应用问题的分析思维模型，加深对电解原理的理解和应用。

3.科学态度与社会责任：了解电解原理在工业生产中的重要性，认识化学对社会发展的贡献，增强环境保护意识和可持续发展观念。

一、教学重点

电冶金、电解饱和食盐水、铜的电解精炼和电镀的原理及应用；离子交换膜的作用。

二、教学难点

电解应用问题分析思维模型的建立；离子交换膜在电解过程中的作用及相关计算。

本节教学内容源于苏教版（2019年版）高中化学选择性必修1专题1《化学反应与能量变化》第二单元《化学能与电能的转化》第4课时《电解原理的应用》。电解原理的应用是在学习电解原理之后的重要内容，它是化学能与电能相互转化的具体体现，在工业生产和日常生

活中有着广泛的应用，对于学生理解化学学科的实用性和重要性具有重要意义。 本课时内容主要包括电冶金、电解饱和食盐水、铜的电解精炼和电镀四个方面。教材通过详细介绍这些应用的原理、电极反应式和总反应式，让学生深入理解电解原理在不同领域的具体应用。同时，教材还引入了离子交换膜的概念，介绍了其分类、性能和作用，使学生对电解过程中的离子迁移和物质分离有更深入的认识。此外，教材还安排了基础实验——铁钉镀锌，让学生通过亲身体验，加深对电镀原理的理解。

教学对象是高二学生，他们已经具备了一定的化学知识和实验技能，在之前的学习中已经掌握了电解原理的基本内容，包括电极反应、离子放电顺序等。然而，将电解原理应用到实际生产和生活中，对于学生来说仍然具有一定的挑战性。 在思维能力方面，高二学生正处于从形象思维向抽象思维过渡的阶段，他们需要更多的实例和实验来帮助理解抽象的化学概念和原理。在学习方法上，学生已经具备了一定的自主学习和合作学习能力，但在分析和解决复杂问题时，还需要教师的引导和启发。 此外，学生对于化学在工业生产和日常生活中的应用有着浓厚的兴趣，通过学习电解原理的应用，能够激发他们的学习热情和探索欲望。但同时，学生可能会对一些工业生产过程中的复杂原理和实际操作存在疑惑，需要教师进行详细的讲解和说明。因此，在教学过程中，教师应充分考虑学生的实际情况，结合实例和实验，引导学生将所学知识应用到实际问题中，培养学生的分析和解决问题的能力。

教学环节一  新课导入

【展示图片并讲述故事】同学们，老师先给大家展示几张图片。一张是拿破仑三世用铝制刀叉招待贵宾的奢华场景，另一张是1885年华盛顿纪念碑顶帽采用金属铝打造的壮观画面。在19世纪，铝被称为“银色的金子”，它的价格远超金、银等贵金属。这是不是很令人惊讶？当时铝如此昂贵，以至于它成为了一种身份和地位的象征。可是到了现在，铝在我们的生活中随处可见，像铝制的门窗、易拉罐等。这短短一百多年间，铝的价格为何会发生如此巨大的变化呢？

【引出电解法】其实啊，这背后的关键原因就是电解法的发明和应用。科学家们找到了用电解熔融态氧化铝的方法来大规模制取铝，使得铝的产量大幅增加，价格也就随之大幅下降。利用电解法冶炼金属是电解原理的重要应用之一，除此之外，电解原理在很多化工生产中都有着举足轻重的地位。那电解原理还有哪些其他的应用呢？它的具体原理又是怎样的呢？接下来，就让我们一起走进“电解原理的应用”这节课，去揭开其中的奥秘。

【设计意图】

1.激发学生兴趣：通过讲述19世纪铝的特殊地位以及现在铝的普遍应用，形成强烈的对比，引发学生的好奇心和求知欲，使学生对本节课的内容产生浓厚的兴趣，提高他们的课堂参与度。

2.联系历史和生活：将化学知识与历史故事以及生活实际紧密联系起来，让学生感受到化学在社会发展和生活中的重要作用，使抽象的化学知识变得具体而有趣。

3.自然导入新课：从电解法对铝生产的影响引出本节课的主题——电解原理的应用，过渡自然流畅，让学生明确本节课的学习方向，为后续的学习做好铺垫。

教学环节二 电冶金

活动一 工业制活泼金属的原理

【引入】利用电解法冶炼金属是电解原理的重要应用之一。铝是当今社会广泛应用的金属材料之一，然而在19世纪却被称为“银色的金子”，其价格远超金、银等贵金属。据说，拿破仑三世曾以铝制刀叉具招待贵宾，而华盛顿纪念碑的顶帽也于1885年采用金属铝打造。大家知道为什么当时铝的价格如此昂贵吗？其实这和金属的冶炼方法有关，下面我们来学习用电冶金的方法制取活泼金属。

【问题】请同学们思考，为什么钾、钙、钠、镁、铝等活泼金属要用电解法来冶炼呢？

【学生思考】学生思考后回答，因为这些金属的活动性很强，难以用还原剂将它们从其化合物中还原出来，所以采用电解法。

【讲解】评价、强调：同学们回答得很正确。电解法是利用电能将金属从其熔融态的化合物中还原出来的方法。下面我们以工业制金属钠为例，具体分析其原理。工业上是通过电解熔融态氯化钠来制取金属钠的。

【问题】请同学们写出电解熔融态氯化钠时，阳极、阴极的电极反应式以及总反应式。

【学生活动】学生书写电极反应式和总反应式：

阳极：