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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：2025/3/15 18:57:31