《电解池》教学设计与反思

2014-04-20郭高峰

中小学教学研究 2014年3期

郭高峰

（如东高级中学，江苏如东 226400）

一、教学思路分析

本节教学内容选自人教版选修4《化学反应原理》第四章《电化学基础》第三节《电解池》第一部分。电解原理是无机化学中重要的理论知识之一，是氧化还原反应的延伸应用，同时又与物理学科中的电学、能量转换有密切联系，属于学科的交叉范畴。电解原理在日常生活、工农业生产、科技等领域用途很广。学习电解知识能培养学生将化学知识应用于日常生活实践中的能力。

本节课采取的教学设计思路是：从化学史引入→教师演示电解氯化铜溶液→分析实验现象、交流结论（依据实验现象归纳得出电解装置的模型）→分析电解水的原理（巩固电极方程式书写）→学生动手探究电解氯化钠溶液（改变电解质溶液）→归纳放电顺序→利用结论解决实际问题，落实知识（次氯酸钠消毒液的制取）。这样的设计过程符合学生的认知规律，体现了以学生为主体的设计思想，把课堂还给学生，通过层层递进，不断激发学生探究热情，感受学习的乐趣。

二、学习目标

（一）知识与技能

通过电能转变为化学能的探究活动，了解电解池工作原理，能正确书写简单电解池阴、阳极的电极反应式及电解反应方程式。

（二）过程与方法

在探究电解实验中，教师通过设疑、释疑来调动学生学习的积极性，通过分析、推理实验现象，归纳、总结基本规律，让学生掌握电解装置的分析方法。

（三）情感态度与价值观

通过了解戴维发明电解法的化学史，感受科学家不畏艰难、勇于探索的科学精神。

三、教学重、难点

重点：电解的原理及其应用。

难点：电解质种类和状态对电极反应的影响。

四、教学准备

仪器材料：直流电源、J 型管、注射器、碳棒、导线、鳄鱼夹、棉签若干。

药品试剂：精制饱和食盐水、氢氧化钠溶液、氯化铜溶液、淀粉碘化钾试纸、洗涤剂、酚酞试剂。

五、教学方案设计

（一）视频引入

【课堂导入】电解法在元素发现过程中的重要地位。

【投影1】科学史话

伏打电池发明的简单历程及戴维制得多种活泼金属。

设计意图：通过强烈的视觉、听觉感受和化学史实的介绍将学生的注意力迅速引入课堂，激发学生的求知欲。

（二）通过电解氯化铜溶液实验探究电解原理

【教师讲述】电解法不仅在元素的发现过程中起过重要作用，在如今的日常生活和工业生产中也扮演着及其重要的角色。如金属的冶炼、氯碱工业等。目前工业上获得金属钠只能通过电解熔融氯化钠获得，你知道这些工业生产是如何实现的吗？反应的基本原理是什么？今天就让我们一起来揭开电解的秘密。请同学们观察一组实验。

设计意图：通过电解在日常生活中的广泛应用，让学生体会到化学学科的学习与生活密切相关，突出化学的生活化信息，产生认知方面的需求。

【学生】倾听（板演电解熔融氯化钠的方程式）

【教师讲述】从直流电源连出两极，与电源正极相连的为阳极，与电源负极相连的为阴极。J 形管低端注射器内装有湿润的淀粉碘化钾试纸，注意观察阴阳两极电极上的现象以及注射器内淀粉-KI 试纸颜色的变化。

【演示实验】电解氯化铜溶液[2]

设计意图：通过演示实验，让学生处于思考问题、探索问题的情境中，培养学生逻辑思维能力。通过实验现象来分析电解原理，符合学生的认知过程，让学生从宏观上体会电解过程中的物质变化。

【投影2】整理汇报

（1）电解池的构成要素有哪些？

（2）电解池的工作原理。

①写出CuCl2溶液中存在的电离方程式：_______

②通电前溶液中离子的运动情况：________

（3）通电后离子的移动方向：________ 向阴极移动_______向阳极移动，试写出电极方程式________

设计意图：通过整理讨论汇报培养学生概括总结能力及口头表达能力，并让学生对电解原理有一个整体清晰的认识，从而理解电解池的构成要素及工作原理。

【动画演示】

设计意图：通过动画演示帮助了学生理解微观粒子（电子、阴阳离子）的移动情况，从宏观现象到微观本质，提升学生从微观角度来分析反应的本质的能力，帮助学生形成微粒观，让学生对电解原理有进一步的认识。

【师生小结】电解池的工作原理

（三）分析电解水原理，巩固电极方程式的书写

【过渡】电解水对于我们同学来讲并不陌生，这个实验有什么现象？现在你能运用已学知识分析为什么会在阴极产生H2，而阳极产生O2吗？试写出电极方程式。

【投影3】投影电解水装置

【学生】交流、讨论、完成

设计意图：让学生在回顾已有知识的同时，补充新的知识，有利于学生认知结构的构建，同时也锻炼学生书写电极方程式的能力。

【过渡】实际上在电解水的过程中，如果用的是纯水，速率是非常慢的，为什么？（学生：水是弱电解质，导电能力弱），为了增强溶液的导电能力，可以加什么呢？

【学生】学生七嘴八舌（有说硫酸，有说氢氧化钠，还有说酸碱盐）

（四）探究电解质溶液不同对电解反应的影响

【教师引导】是不是任何电解质加入水中都不会影响电极反应呢？请同学们自己动手完成电解饱和氯化钠的实验。在实验之前完成学案中的思考题（略）并交流。

设计意图：让学生产生新的认知冲突，进一步引发学生积极思考，让学生在问题解决中建构新知识。

【实验探究】用碳棒做电极，电解饱和氯化钠溶液。

【投影4】实验注意事项

①按如图装置连接仪器，在倒置的针头上涂上洗涤剂；

②待J 型管低端液面下降约1cm 后，关闭电源，缓慢拉动注射器，观察注射器内湿润淀粉碘化钾试纸颜色变化。

设计意图：让学生自己动手实验，体验电解氯化钠的过程，通过学生动手做、动眼看、动脑思的基础上，记录实验现象，培养合作学习的意识。通过探究实验，让学生进一步探究电解质溶液的不同对电解反应的影响，为引出放电顺序做好铺垫。（影响放电顺序的因素较多，如：离子浓度，电离环境，极化作用等，不能绝对化，中学阶段无需做过于详细的讲解）

【师生小结】放电顺序：阴极放电顺序为Cu2+＞H+＞Na+；阳极放电顺序为Cl-＞OH-。

【问题拓展】

①电解质溶液导电的过程就是电解质溶液电解的过程，你同意这一说法吗？

②应用本节课的知识请你设计次氯酸钠消毒液的制取。

设计意图：通过学生对关键问题的讨论、交流，进一步提高学生对电解原理的认识，让学生感受到化学来源于生活，也必将服务于生活。

【拓展延伸】用铁钉、碳棒做电极，电解氯化钠溶液探究电极材料的变换对电极反应有何影响？

设计意图：一节课的时间是有限的，不可能把所有问题讲全，电极材料的不同对电解也会产生影响，通过拓展延伸让学生课后进行研究性学习，且为下节课的学习埋下伏笔。

【学生质疑】鼓励学生从前面的探究实验中发现新问题，并提出来大家共同研究，

设计意图：学生在实验过程中可能会发生一些“异常”现象，比如：淀粉-KI 试纸颜色一段时间后蓝色褪去了等。重视学生提出来的问题，培养学生科学严谨的作风。

【结语】电解给世界带来了太多的精彩，它为我们人类新产品的开发和研制提供了广阔的前景，电解不仅在过去和现在发挥了巨大作用，将来也必将发挥它的更大的作用。

六、教学反思与体会

（一）实验——化学教学的主旋律

著名化学家傅鹰教授曾说过，“实验是化学的最高法庭”。化学是一门实验科学，在课堂上合理使用实验，不管是演示实验还是学生实验，在化学课堂教学中都起着至关重要的作用，有效利用实验能使课堂教学达到事半功倍的效果。本节课最大的亮点就是把课本实验进行了改进。如果按照课本实验装置进行，检验氯气时整个教室都会弥漫氯气的味道，不可避免地对学生的身心健康造成伤害，而且氢气的检验较为麻烦。但是按照改进后的装置进行实验不仅有效地检验了氯气，而且通过点燃肥皂泡检验氢气，可操作性强，符合绿色化学理念。

（二）精心设计——凸显化学知识的形成过程

本节课以建构主义理论为指导，一改以往以知识讲授为中心的教学模式，学生通过自主、合作、探究方式进行新知识的学习。教师在实验设计、操作的过程中起指导作用，突出核心知识的教学，即重点研究电解氯化铜溶液、电解氯化钠溶液的电极上离子放电情况，这样，既从学生的认知基础——氧化还原反应出发，关注学生的认知发展，又大大地激发了学生探究热情，在轻松的课堂氛围中获取新知识，加强了重点知识与方法的学习。