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标题 基于宏微观角度的《电解池》教学设计
范文 李宏晨 盛家荣 吴昇宇




[摘? ?要]电解池是电化学的重要组成部分,作为化学教学中的重难点内容,也是学生理解的难点,因此,有必要从宏观现象到微观本质来设计教学,以体现新课程理念,培养学生的化学学科核心素养。
[关键词]电解池;教学设计;宏微观
[中图分类号]? ?G633.8? ? ? ? [文献标识码]? ?A? ? ? ? [文章编号]? ?1674-6058(2019)11-0075-03
一、教材分析
《电解池》是人教版化学选修4《化学反应原理》第四章第三节的内容。这节内容共分为两个部分,第一部分是电解原理,主要以电解CuCl2溶液为例,从电解的概念、电解的组成、电极反应的概念、阴阳两极的判断以及阴阳离子的放电顺序介绍了电解反应,揭示了电解的原理;第二部分是电解原理的应用,介绍了电解饱和食盐水制烧碱、氯气和氢气,电镀,电冶金,等等。
电解是能量之间相互转化的一个应用;电解过程是电能转化为化学能的过程;电解池是一个将电能转化为化学能的装置。这个装置是如何实现能量之间的相互转化的呢?即电解的原理,是本节课要解决的问题。氧化还原反应,金属离子和阴离子的放电顺序,电解池的内外电路是如何组成闭合回路的,这些知识是解决电解相关问题的基础。因此,本节内容是相关知识的综合,是化学学习的重难点内容。
二、学情分析
關于知识储备,学生在必修1已经学习了有关氧化还原反应的知识,知道氧化还原反应中得失电子与氧化剂、还原剂的关系;在学习原电池时,接触了电极反应方程式的书写,但对电极反应式和电解反应方程式的正确书写仍存在困难;物理学中已经讲述了详细的电学知识,但学生对于电解池闭合电路——离子的移动与电子的定向移动构成电解池的闭合回路的理解,也就是对于电能与化学能相互转化的微观知识的理解还存在困难。
高中生认知趋于稳定,抽象思维能力在迅速发展,有较强的好奇心和求知欲,对实验探究的热情较高,但抽象思维和探究能力还不够,需要教师适时的引导与指导。
三、教法学法
教法:问题驱动法、实验探究法、对比分析法、多媒体辅助法。
学法:自主学习、合作探究、讨论交流。
四、教学与评价目标
(一)教学三维目标
1.知识与技能
(1)掌握电解原理,会判断电解池的阴阳极、电极产物;
(2)能书写电极反应式及总反应式;
(3)能解释电解池与原电池的本质区别。
2.过程与方法
(1)通过对电解原理的探究,巩固实验探究的一般方法;
(2)通过实验探究,提高实验能力、观察能力和思维能力。
3.情感态度与价值观
通过分组实验和讨论,体会小组合作学习的乐趣,从而激发学习化学的兴趣。通过电解知识的学习,发现其在日常生活和工业生产中的广泛应用,培养勇于创新、积极实践的科学态度。
(二)评价目标
1.通过对电解氯化铜实验的微观分析,诊断并发展学生实验探究的水平(定性水平、定量水平)。
2.通过对电解池阴阳两极和电解产物的判断和分析,诊断并发展学生对电解池本质的认知进阶(物质水平、微粒水平)和认识思路的结构化水平(视角水平、内涵水平)。
3.通过电解氯化钠制取漂白粉的例子,诊断学生对化学价值的认识水平(学科价值视角、社会价值视角、学科和社会价值视角)。
五、教学与评价思路
六、教学过程
环节一:创设情境,引入新课
【教师活动】远程连线化工厂的技术员,技术员介绍化工厂的一些主要产品:“同学们,大家好,我是南宁市一家化工厂的技术人员,我们工厂主要生产的是漂白粉,也就是次氯酸钠。那么次氯酸钠是如何制备出来的呢?请各位同学跟随我的脚步一起去看看……这是我们工厂的第一个车间,主要对氯化钠进行电解……(信号中断)
【学生活动】聆听技术员的介绍,感受化学在工业生产中的应用。
【问题一】制取漂白粉和电解氯化钠有什么关系呢?学生带着问题进入本节课的学习。
(设计意图:从工程技术走进本课题的学习,激发学生的学习兴趣。)
环节二:分析电解池
1.宏观现象
【问题二】制取漂白粉需要电解,那电解装置是由什么组成的呢?阅读教材,完成导学案上的内容。
【学生活动】阅读教材,找出电解的定义、电解池的组成,完成导学案的相应内容。
【教师活动】根据电解池的定义,总结出电解池由哪几部分组成。
【学生活动】思考,交流。
【问题三】电解池与我们之前提到的原电池的装置有何不同呢?
【学生活动】为了更好地感受电解的过程,分小组完成电解氯化钠实验,并思考以下问题,完成导学案上的相应内容。
【问题四】(1)与电源负极相接的电极(阴极)上出现什么现象?
(2)与电源正极相接的电极(阳极)上出现什么现象?
(3)阳极区和阴极区溶液中出现什么现象?
(4)湿润的淀粉-KI试纸有什么变化?
【学生活动】分小组完成实验,观察现象,完成导学案。
【实验现象】电流表的指针发生偏转;阴极石墨棒有气泡生成,pH试纸显蓝色;阳极石墨棒有气泡生成,pH试纸变成红色,且内圈变成无色;湿润的碘化钾淀粉试纸变成蓝色。
(设计意图:化学变化伴随着宏观现象的转变,从宏观到微观,培养学生发现问题和解决问题的能力。)
2.微观本质
【问题五】为什么会有这些现象发生?你能根据已有的知识解释这些现象吗?
【学生活动】分小组交流,讨论。得出:可能是溶液中的氢离子与氯离子在直流电的作用下发生了定向移动。
【问题六】
(1)通电前溶液中存在哪些离子?这些离子是如何运动的?
(2)接通直流电后,原来的离子运动发生了怎样的改变?
(3)相关离子在两极发生了什么样的反应?
【学生活动】思考,得出答案:
(1)通电前溶液中Na+、Cl-、H+、OH-自由移动。
(2)通电后带正电的Na+、H+向阴极移动;带负电的Cl-、OH-向阳极移动。
(3)H+在阴极得电子变成了单质H2;Cl-在阳极失电子变成了Cl2。
(设计意图:从宏观现象到微观解释,让学生自己动手绘画出离子的移动情况,培养学生的艺术素养。)
【问题七】你能根据以上的分析试着写出阴极和阳极发生的电极反应吗?在阴阳两极各发生了什么反应?总反应是什么?
【学生活动】写电极反应方程式。
阳极:2Cl--2e-=Cl2↑(发生氧化反应)
陰极:2H++2e-=H2↑(发生还原反应)
总反应:2H++2Cl-= H2↑+ Cl2↑
【问题八】如果工业上将1吨NaCl配制成溶液,理论上可以获得多少氯气?
【学生活动】思考交流。
(设计意图:用化学符号进行三重表征,让学生利用数学知识解决化学问题,培养学生的数学素养。)
【问题九】在NaCl溶液中有自由移动的Na+、Cl-、H+、OH-,为什么只有H+、Cl-得失电子,而Na+、OH-却不能在两极上得失电子呢?
解释:电解质溶液中各种离子在两极上得失电子是有一定顺序的,我们称之为放电顺序,放电顺序涉及多种因素(阴、阳离子在电极上的放电顺序并不是绝对的)。我们在中学阶段只要求掌握以下规律:
阳离子放电顺序:按金属活动性顺序,越不活泼的金属,其阳离子越容易得电子(被还原)。
阴离子放电顺序:S2->I->Br->Cl->OH->含氧酸根离子。
(设计意图:从宏观现象到微观解释,培养学生的独立思考能力、信息处理能力、动手能力以及观察能力;通过实验,培养学生的思考能力以及合作交流的能力;运用问题驱动的方式,让学生进一步理解电解池的原理。)
环节三:应用电解池
【问题十】通过以上的学习,我们已经能够解释制取漂白粉和电解氯化钠的关系。你能试着运用已有的知识进行电解氯化铜实验吗?其阴阳两极的产物是什么?
【学生活动】思考,动手进行实验。
(设计意图:让学生根据已有知识设计实验,从宏观到微观再到化学符号的三重表征,培养学生实验探究的能力与科学素养。)
【问题十一】通过以上学习,我们会发现电解池与之前学的原电池有相似的地方,你能否从电极名称、电极反应、能量变化和反应的自发性四个方面总结出原电池和电解池的区别呢?完成导学案。
【学生活动】小组合作交流,完成导学案上相应的内容。
(设计意图:以电解技术素材结尾,前后呼应。以电解原理为主线,沿着电解技术的发展进行的学习,突出应用。)
环节四:小结巩固
请学生跟随教师的步伐,回忆本节课所学的内容,从电解的定义,电解池的结构、原理及其在生活和生产中的运用几个方面说说收获。
七、教学设计特色
本节课的教学设计以新课程理念为依托,在教学过程中将大量的时间留给学生去实验、去合作思考,从发现问题到总结规律,从宏观到微观,从多方面、多角度到跨学科,从生活走进化学,又从化学走向社会,体现知识源于生活、教育贴近生活的教育思想。此外,合理地运用多媒体,通过动画化抽象为具体,有利于从本质上突出教学重点,突破教学难点。
[? 参? ?考? ?文? ?献? ]
[1]? 宋心琦,何少华.普通高中课程标准实验教科书·化学反应原理[M].北京:人民教育出版社,2011.
[2]? 中华人民共和国教育部.普通高中化学课程标准[S].北京:人民教育出版社,2017.
[3]? 谢晨,胡惠闵.学情分析中“学情”的理解[J].全球教育展望,2015(2):20-27.
(责任编辑 罗? ?艳)
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更新时间:2025/3/10 15:15:05