4.2 电解原理的应用 教学设计-2025-2026学年高二上学期化学人教版选择性必修1

该高中化学教学设计聚焦电解原理的应用，涵盖电镀、电解精炼铜、氯碱工业核心知识。以柳州五菱新能源汽车制造为情境导入，串联原电池与电解池知识，构建“电能与化学能转化支撑能源材料发展”的学习支架。 突出“传统与现代交融”特色，通过模拟轮毂电镀、电解精炼铜、电解饱和食盐水实验培养科学探究与实践能力，对比分析电镀与精炼异同强化科学思维，结合五菱案例激发科技报国情怀（科学态度与责任），助力学生联系实际，帮助教师实现教-学-评一体化的素养教学。

《电解原理的应用》教学设计 1、 课题：电解原理的应用 二、第4学时 三、教学内容分析 本主题是人教版（2019版）选择性必修1第四章化学反应与电能的内容，主题围绕电能与化学能的相互转化展开，具体包括五大核心模块：原电池工作原理、化学电源、电解工作原理、电解原理的应用、金属的腐蚀与防护。教材以电能与化学能转化为纽带，依托氧化还原反应原理，串联原电池与电解池的核心知识，同时结合常见化学电源、氯碱工业等实际应用，让学生感知化学在能源与制造业中的关键作用，提升学生社会责任核心素养。本人依据柳州五菱新能源产业报国大情境，以科技强国情怀激发兴趣，串联本主题五个课时的内容，分别从五菱汽车动起来（启动供电）——跑起来（行驶供电）——持续跑（充电补能）——电解应用（质造支撑）——汽车部件优化（美观耐用）依次对原电池、化学电源、电解池、电解应用、金属的腐蚀与防护进行探究学习，实现知识系统化和应用场景化。基于氧化还原反应的电能与化学能转化支撑能源与材料发展的大概念核心思想，编排了本单元的教学安排，如下： 本节内容选自新人教版高中化学选择性必修一第四章第二节《电解池》第二课时。电解池的应用是中学化学基本理论的重要组成部分，是电化学的基础知识，也是原电池知识的延伸。它与前面内容形成一个基于氧化还原反应的电能与化学能转化支撑能源与材料发展大概念，是电化学知识体系的重要一环。 电化学原理在生产生活中应用十分广泛，教材编写过程中选择了电解精炼铜、氯碱工业、电镀工业等与生产生活关系密切的知识加以介绍，使学生深刻理解化学在解决资源、环境、能源等社会问题中的关键作用，是实现“科学态度与社会责任”核心素养培养的重要载体。我将在此基础上，以电解原理在五菱新能源汽车制造中的实际应用这一现代科技案例作为主线，将传统应用作为支撑和对比，构建一个“传统与现代交融、理论与科技对接”的教学体系，引导学生认识化学在新能源领域的应用，理解“科技赋能产业”，培养民族自豪感与社会责任感。 四、学情分析 在知识方面，通过原电池及电解池的学习，学生已经掌握了氧化还原反应、原电池的工作原理以及离子放电顺序等知识，具备了学习本节课的理论基础，能从自身认知水平出发，写出电极反应式。 从能力层面看，初步具备一定的化学素养，同时具备了一定的“分析问题、解决问题”的能力。高中生抽象思维能力有较大发展，对生活中的化学现象、现代科技有强烈的好奇心。但他们将理论模型应用于复杂实际情境的能力尚在发展中，有时会感到知识枯燥或脱离实际。同时容易将“原电池”与“电解池”知识混淆。对正负极、阴阳极判断出现困难。 五、教学目标 素养目标： 1.宏观辨识与微观探析：能从宏观上观察电镀、电解精炼等实验现象，并从离子迁移、电子转移的微观角度解释电解原理。 2.证据推理与模型认知：基于电解饱和食盐水的现象，构建电解池工作原理的模型，并能运用模型分析不同电解应用的电极反应差异。 3.科学态度与社会责任：通过了解电解技术在五菱汽车“智造”中的实际应用，认识化学技术对工业生产、社会发展的重要价值，培养关注科技与生活联系、重视技术创新的科学态度。 评价目标： 1.通过实验探究掌握电镀、电解精炼、氯碱工业的工作原理，诊断发展学生实验探究能力和创新意识。 2.通过对电镀铜和精炼铜装置的比较,诊断学生对比分析问题的能力。 六、教学重点、难点 教学重点：氯碱工业的原理；电镀与电解精炼的原理和区别 教学难点：离子交换膜的运用 7、 评价设计 学习目标 表现标准 评价任务 评价等级 A B C 目标1： 利用“模拟轮毂电镀”实验探究掌握电镀工作原理 通过“模拟轮毂电镀”实验探究掌握电镀工作原理，了解电镀特点。 评价任务1： 1.通过结合电解池工作原理选择电镀材料及电解质溶液。 2.完成“模拟轮毂电镀”实验探究，记录实验现象，总结电镀特点。 能正确选择电镀材料及电解质溶液；能完成“模拟轮毂电镀”实验探究，记录实验现象，总结电镀特点。 能正确选择电镀材料及电解质溶液；能完成“模拟轮毂电镀”实验探究，记录实验现象，但不能总结电镀特点。 不能正确选择电镀材料及电解质溶液；不能完成“模拟轮毂电镀”实验探究，记录实验现象，不能总结电镀特点。 目标2： 利用电解精炼铜实验探究掌握电解精炼工作原理。 利用实验装探究电解精炼铜工作原理，记录实验现象，了解电镀特点。 评价任务2： 1.实验探究电解精炼铜工作原理，记录实验现象，总结电解精炼特点。 2.通过对电镀铜和精炼铜装置的分析比较，了解两者的异同点。 能完成实验探究，记录实验现象，总结电解精炼特点；能对电镀铜和精炼铜装置进行分析比较，了解两者的异同点。 能完成实验探究，记录实验现象，总结电解精炼特点；不能对电镀铜和精炼铜装置进行分析比较，了解两者的异同点。 不能完成实验探究，记录实验现象，总结电解精炼特点；不能对电镀铜和精炼铜装置进行分析比较，了解两者的异同点。 目标3： 预测电解饱和食盐水的产物，设计实验检验，掌握氯碱工业原理。 利用电解饱和食盐水实验探究，掌握电解。 评价任务3： 1. 正确预测电解饱和食盐水的产物。 2. 完成电解饱和食盐水实验探究，记录实验现象，掌握反应原理。 3. 分析实验装置的缺点，了解离子交换膜法。 能正确预测电解饱和食盐水的产物；能完成电解饱和食盐水实验探究，记录实验现象，掌握反应原理；能分析实验装置的缺点，了解离子交换膜法。 能正确预测电解饱和食盐水的产物；能完成电解饱和食盐水实验探究，记录实验现象，但不能掌握反应原理；不能分析实验装置的缺点，了解离子交换膜法。 不能正确预测电解饱和食盐水的产物；完成电解饱和食盐水实验探究，记录实验现象，但不能掌握反应原理；不能分析实验装置的缺点，了解离子交换膜法。 八、教学过程活动设计 环节名称 教师活动 学生活动 设计意图 时间 创设情境 【引入】介绍五菱宏观mini汽车。制造这样一辆现代汽车需要许多高纯度的金属和化工原料，例如轻质的铝合金轮毂、耐腐蚀的车身镀层、电池制造所需的氯气等。我们如何大规模、高效率地获得这些基础材料呢？”这些生产过程很多都基于一个共同的化学原理——电解。本节课我们将共同探索电解池在工业生产中的强大应用。 【板书】 电解原理的应用 【展示】 教学目标 认真倾听。 在民族企业五菱汽车科技报国的大情境下，以 科技强国 情怀激发兴趣，引出“电解技术在五菱新能源汽车质量提升中有哪些体现？”的驱动问题，容易抓住学生注意力，培养学生社会责任感和爱国主义精神。 2分钟 环节一：破译电镀原理 ——给汽车部件“穿新衣” 【设问】五菱缤果使用的电镀镀铬轮毂，镀镍把手，不但看起来更亮眼，还能提高硬度和抗磨损能力。工程师是如何给给金属穿上“防护外衣”的呢？ 这个技术就是电镀。 【板书】 电镀 含义 目的 【提问】要给轮毂穿上新衣，电镀材料如何选择？如何与电源的电极相连？ 【演示实验】“模拟轮毂电镀”实验：在铁钥匙上电镀铜 【分析】 阳极：Cu - 2e⁻→ Cu²⁺ （铜溶解，补充溶液中Cu²⁺） 阴极：Cu2++2e⁻→ Cu （铜在待镀物件上析出） 【提问】电解一段时间后，阴、阳极的质量，电镀液中Cu2+的浓度如何变化？ 【板书】 原理 阴极:镀件→待镀金属 阳极:镀层金属 电镀液:含有镀层金属离子的溶液。 特点一多、一少、一不变 【思考】 认真观察，记录现象 【回答】 阳极质量减少，阴极质量增大，Cu2+浓度不变。 让学生动手设计实验，提升课堂参与感；培养学生“观察-分析-推理”的科学探究的核心素养。 10分钟 环节二：电解精炼工作原理——探究“粗料”如何变“精材” 【过渡】纯铜在五菱新能源汽车中的应用集中于电气传输、高效散热、密封导电三大核心场景，是保障汽车动力性能、安全性和可靠性的关键材料。但是从自然界开采的铜（粗铜）含有很多杂质（Zn、Fe、Ni、Ag、Au等），导电性差，无法满足电气工业要求。粗铜如何变精铜呢？ 【板书】 电解精炼铜 【实验探究】 电解精炼铜 【提问】 CuCl2溶液 有以上装置示意图,请分析: 粗铜含有:Zn、Fe、Ni、Ag、Au。 ①这个装置是原电池,还是电解池?②阳极、阴极各为什么材料? 电解一段时间后，阴、阳极的质量，电解液中Cu2+的浓度如何变化？ 【讲解】 阳极:按金属活泼性依次放电进入溶液 Zn-2e-Zn2+ Fe-2e-Fe2+ Ni-2e-Ni2+ Cu-2e-Cu2+ 不如铜活泼的金属沉淀为阳极泥 阴极:Cu2++2e-Cu 【板书】 原理： 阴极：纯铜 阳极：粗铜 电解质溶液：CuSO4溶液 特点：一多、两少 【小结】 对比电镀铜和精炼铜的异同。 【小组讨论】 讨论并试着写出电极反应,并试着分析。 阳极质量减少，阴极质量增大，Cu2+浓度降低。 漂白性 品红溶液 氧化性 Na2S溶液 小组合作，通过学生分组动手实验，提升学生课堂参与感。 “粗铜如何变精铜”的问题驱动，引出对电解精炼的探究，指导学生完成实验设计，提升学生课堂参与感，培养科学探究精神。 通过对比分析电镀和电解精炼铜，明析电解精炼与电镀有相似原理，亦有差异之处。 10分钟酸性氧化物 紫色石蕊试液 酚酞溶液、NaOH溶液 还原性 环节三：探氯碱工业——探究一杯盐水的助力 【过渡】电解精炼铜，给五菱新能源汽车提升质量提供了有效保障。五菱汽车发动机的一些精密部件，经过烧碱脱脂后，能更好地适配，减少磨损，提高发动机的稳定性和使用寿命。用氯气生产含氯的有机溶剂也能很好达到清洗效果。如何获得烧碱和氯气呢？ 【板书】 三、氯碱工业 【探究实验】 演示电解饱和食盐水的微型实验。思考“溶液中存在哪些离子？它们将向哪极移动？谁会优先放电？” 【小结板书】 阳极：2Cl⁻ - 2e⁻ → Cl₂↑  阴极：2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻ 总：2NaCl + 2H₂O ==== 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑ 【提问】这套装置是否适用于实际工业生产，为什么？ 【分析】 利用离子交换膜隔离阴阳极，控制离子移动。   （技术发展：离子交换膜法） 预测电解饱和食盐水的产物，并设计实验检验。 观察实验，记录现象。 阳极有气泡，用湿润的淀粉-KI试纸检验变蓝（证明是Cl₂）；阴极有气泡，溶液变红（证明生成OH⁻，有H₂产生） 【小组讨论】 不能 ①Cl2和NaOH溶液反应，会使得到的NaOH不纯。产品Cl2和H2混合遇火或强光会爆炸，不安全。 通过直观实验引发认知冲突，利用问题链引导学生进行理性分析，自主得出原理，培养探究能力。分析实验装置的缺点，引出现代离子交换膜法的优点，渗透绿色化学思想。 12分钟 环节四 归纳总结、能力提升 【总结】 【课堂评价】 倾听，思考 思考，回答。 精准匹配课堂核心任务，检验与强化教学目标的达成度，实现教-学-评一体化的课堂教学价值。五菱汽车应用贯穿始终，将课堂知识应用到生活实际，培养学生创新意识和解决问题能力，提升社会责任核心素养。 6分钟 九、板书设计 电解原理的应用 ---五菱“质造”升级 1、 电镀 1.含义 2.目的 3.原理 阴极:镀件→待镀金属 阳极:镀层金属 电镀液:含有镀层金属离子的溶液。 4.特点：一多、一少、一不变 二、电解精炼铜 1.原理： 阴极：纯铜 阳极：粗铜 电解质溶液：CuSO4溶液 1. 特点：一多、两少 三、氯碱工业 阳极：2Cl⁻ - 2e⁻ → Cl₂↑  阴极：2H₂O + 2e⁻ → H₂↑ + 2OH⁻ 总：2NaCl + 2H₂O ==== 2NaOH + H₂↑ + Cl₂↑ 十、作业设计 1.某同学设计如图所示装置，探究氯碱工业原理，下列说法正确的是 ( ) A．石墨电极与直流电源负极相连 B．用湿润的淀粉 KI 试纸在铜电极附近检验气体，试纸变为蓝色 C．氢氧化钠在阳极区附近产生，Na+向石墨电极迁移 D．铜电极的反应式为 2H2O＋2e－===H2↑＋2OH－ 2.在铁制品上镀一层一定厚度的锌层，以下方案设计正确的是( ) A．锌作阳极，镀件作阴极，溶液中含有锌离子 B．铂作阴极，镀件作阳极，溶液中含有锌离子 C．铁作阳极，镀件作阴极，溶液中含有亚铁离子 D．锌作阴极，镀件作阳极，溶液中含有亚铁离 3.利用如图所示装置模拟电解原理在工业生产上的应用。下列说法正确的是( ) A．氯碱工业中，X 电极上反应式 2H2O－4e－===O2↑＋4H＋ B．电解精炼铜时，Z 溶液中的 Cu2＋浓度不变 C．在铁片上镀铜时，Y 是纯铜 D．制取金属镁时，Z 是熔融的氯化镁 4.金属镍有广泛的用途。粗镍中含有少量 Fe、Zn、Cu、Pt 等杂质，可用电解法制备高纯度的镍，下列叙述正确的是(已知：氧化性 Fe2＋＜Ni2＋＜Cu2＋)( ) A．阳极发生还原反应，其电极反应式为 Ni2＋＋2e－===Ni B．电解过程中，阳极质量的减少与阴极质量的增加相等 C．电解后，溶液中存在的金属阳离子只有 Fe2＋和 Zn2＋ D．电解后，电解槽底部的阳极泥中有 Cu 和 Pt 5.某兴趣小组设计如图微型实验装置。实验时，先断开 K2，闭合 K1，两极均有气泡产生；一段时间后，断开 K1，闭合 K2，发现电流表 A 指针偏转。下列有关描述正确的是( ) 电解 A.断开 K2，闭合 K1 时，总反应的离子方程式为： 2H＋＋2Cl－=====Cl2↑＋H2↑ B．断开 K2，闭合 K1 时，石墨电极附近溶液变红 C . 断开 K1，闭合 K2 时，铜电极上的电极反应式为： Cl2＋2e－===2Cl－ D．断开 K1，闭合 K2 时，石墨电极做正极 素养立意:通过针对性极强的对点习题，巩固氯碱工业、电镀、电解精炼等电解原理的应用，培养学生严谨的学科思维及学科研究的一般思路的建模。 拓展探究：查阅资料，了解五菱汽车最新电解技术应用（如电池回收中的电解工艺等），谈一谈你对电解技术在未来提升新能源汽车质量的潜力与挑战。 素养立意:将课堂知识应用到生活实际，培养学生创新意识和解决问题能力，提升社会责任核心素养，并对所学加以巩固。 十一、教学反思和改进 1.以 “科技赋能能源转型” 为背景，选取五菱新能源汽车作为贯穿素材，从汽车动起来、跑起来、持续跑起来、以及电池防护为素材，将 “原电池、化学电源、电解池、电解原理应用、金属腐蚀与防护”5个课时串联成完整的知识线，让抽象的化学原理与真实的工业应用紧密结合，既凸显知识的连贯性，也帮助学生理解化学在能源转型中的实际价值。同时民族企业科技进步助力国家发展强大，增强了学生的民族自豪感。 2.本节课将五菱汽车情境贯穿始终，使得素养落地，实现价值引领。通过三组探究实验， 培养探究与创新意识，达到思维递进。通过设置问题导向，有效推进衔接，难点突破，培养探究与科学态度。同时结合国家战略，激发科技报国热情，价值引领，培养家国情怀。 3.课堂评价方式单一，主要以“学生回答问题”为主，缺乏对学生探究过程的动态评价。学生实验参与度不均衡，部分学生未能亲自动手。 第 1 页 共 2 页 学科网（北京）股份有限公司 $