《電解池》教學(xué)設(shè)計(jì)與反思

郭高峰

（如東高級(jí)中學(xué)，江蘇 如東 226400）

一、教學(xué)思路分析

本節(jié)教學(xué)內(nèi)容選自人教版選修4《化學(xué)反應(yīng)原理》第四章《電化學(xué)基礎(chǔ)》第三節(jié)《電解池》第一部分。電解原理是無(wú)機(jī)化學(xué)中重要的理論知識(shí)之一，是氧化還原反應(yīng)的延伸應(yīng)用，同時(shí)又與物理學(xué)科中的電學(xué)、能量轉(zhuǎn)換有密切聯(lián)系，屬于學(xué)科的交叉范疇。電解原理在日常生活、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、科技等領(lǐng)域用途很廣。學(xué)習(xí)電解知識(shí)能培養(yǎng)學(xué)生將化學(xué)知識(shí)應(yīng)用于日常生活實(shí)踐中的能力。

本節(jié)課采取的教學(xué)設(shè)計(jì)思路是：從化學(xué)史引入→教師演示電解氯化銅溶液→分析實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象、交流結(jié)論（依據(jù)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象歸納得出電解裝置的模型）→分析電解水的原理（鞏固電極方程式書(shū)寫(xiě)）→學(xué)生動(dòng)手探究電解氯化鈉溶液（改變電解質(zhì)溶液）→歸納放電順序→利用結(jié)論解決實(shí)際問(wèn)題，落實(shí)知識(shí)（次氯酸鈉消毒液的制?。?。這樣的設(shè)計(jì)過(guò)程符合學(xué)生的認(rèn)知規(guī)律，體現(xiàn)了以學(xué)生為主體的設(shè)計(jì)思想，把課堂還給學(xué)生，通過(guò)層層遞進(jìn)，不斷激發(fā)學(xué)生探究熱情，感受學(xué)習(xí)的樂(lè)趣。

二、學(xué)習(xí)目標(biāo)

（一）知識(shí)與技能

通過(guò)電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能的探究活動(dòng)，了解電解池工作原理，能正確書(shū)寫(xiě)簡(jiǎn)單電解池陰、陽(yáng)極的電極反應(yīng)式及電解反應(yīng)方程式。

（二）過(guò)程與方法

在探究電解實(shí)驗(yàn)中，教師通過(guò)設(shè)疑、釋疑來(lái)調(diào)動(dòng)學(xué)生學(xué)習(xí)的積極性，通過(guò)分析、推理實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，歸納、總結(jié)基本規(guī)律，讓學(xué)生掌握電解裝置的分析方法。

（三）情感態(tài)度與價(jià)值觀

通過(guò)了解戴維發(fā)明電解法的化學(xué)史，感受科學(xué)家不畏艱難、勇于探索的科學(xué)精神。

三、教學(xué)重、難點(diǎn)

重點(diǎn)：電解的原理及其應(yīng)用。

難點(diǎn)：電解質(zhì)種類和狀態(tài)對(duì)電極反應(yīng)的影響。

四、教學(xué)準(zhǔn)備

儀器材料：直流電源、J 型管、注射器、碳棒、導(dǎo)線、鱷魚(yú)夾、棉簽若干。

藥品試劑：精制飽和食鹽水、氫氧化鈉溶液、氯化銅溶液、淀粉碘化鉀試紙、洗滌劑、酚酞試劑。

五、教學(xué)方案設(shè)計(jì)

（一）視頻引入

【課堂導(dǎo)入】電解法在元素發(fā)現(xiàn)過(guò)程中的重要地位。

【投影1】科學(xué)史話

伏打電池發(fā)明的簡(jiǎn)單歷程及戴維制得多種活潑金屬。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)強(qiáng)烈的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)感受和化學(xué)史實(shí)的介紹將學(xué)生的注意力迅速引入課堂，激發(fā)學(xué)生的求知欲。

（二）通過(guò)電解氯化銅溶液實(shí)驗(yàn)探究電解原理

【教師講述】電解法不僅在元素的發(fā)現(xiàn)過(guò)程中起過(guò)重要作用，在如今的日常生活和工業(yè)生產(chǎn)中也扮演著及其重要的角色。如金屬的冶煉、氯堿工業(yè)等。目前工業(yè)上獲得金屬鈉只能通過(guò)電解熔融氯化鈉獲得，你知道這些工業(yè)生產(chǎn)是如何實(shí)現(xiàn)的嗎？反應(yīng)的基本原理是什么？今天就讓我們一起來(lái)揭開(kāi)電解的秘密。請(qǐng)同學(xué)們觀察一組實(shí)驗(yàn)。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)電解在日常生活中的廣泛應(yīng)用，讓學(xué)生體會(huì)到化學(xué)學(xué)科的學(xué)習(xí)與生活密切相關(guān)，突出化學(xué)的生活化信息，產(chǎn)生認(rèn)知方面的需求。

【學(xué)生】?jī)A聽(tīng)（板演電解熔融氯化鈉的方程式）

【教師講述】從直流電源連出兩極，與電源正極相連的為陽(yáng)極，與電源負(fù)極相連的為陰極。J 形管低端注射器內(nèi)裝有濕潤(rùn)的淀粉碘化鉀試紙，注意觀察陰陽(yáng)兩極電極上的現(xiàn)象以及注射器內(nèi)淀粉-KI 試紙顏色的變化。

【演示實(shí)驗(yàn)】電解氯化銅溶液[2]

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)演示實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生處于思考問(wèn)題、探索問(wèn)題的情境中，培養(yǎng)學(xué)生邏輯思維能力。通過(guò)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象來(lái)分析電解原理，符合學(xué)生的認(rèn)知過(guò)程，讓學(xué)生從宏觀上體會(huì)電解過(guò)程中的物質(zhì)變化。

【投影2】整理匯報(bào)

（1）電解池的構(gòu)成要素有哪些？

（2）電解池的工作原理。

①寫(xiě)出CuCl2溶液中存在的電離方程式：_______

②通電前溶液中離子的運(yùn)動(dòng)情況：________

（3）通電后離子的移動(dòng)方向：________ 向陰極移動(dòng)_______向陽(yáng)極移動(dòng)，試寫(xiě)出電極方程式________

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)整理討論匯報(bào)培養(yǎng)學(xué)生概括總結(jié)能力及口頭表達(dá)能力，并讓學(xué)生對(duì)電解原理有一個(gè)整體清晰的認(rèn)識(shí)，從而理解電解池的構(gòu)成要素及工作原理。

【動(dòng)畫(huà)演示】

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)動(dòng)畫(huà)演示幫助了學(xué)生理解微觀粒子（電子、陰陽(yáng)離子）的移動(dòng)情況，從宏觀現(xiàn)象到微觀本質(zhì)，提升學(xué)生從微觀角度來(lái)分析反應(yīng)的本質(zhì)的能力，幫助學(xué)生形成微粒觀，讓學(xué)生對(duì)電解原理有進(jìn)一步的認(rèn)識(shí)。

【師生小結(jié)】電解池的工作原理

（三）分析電解水原理，鞏固電極方程式的書(shū)寫(xiě)

【過(guò)渡】電解水對(duì)于我們同學(xué)來(lái)講并不陌生，這個(gè)實(shí)驗(yàn)有什么現(xiàn)象？現(xiàn)在你能運(yùn)用已學(xué)知識(shí)分析為什么會(huì)在陰極產(chǎn)生H2，而陽(yáng)極產(chǎn)生O2嗎？試寫(xiě)出電極方程式。

【投影3】投影電解水裝置

【學(xué)生】交流、討論、完成

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生在回顧已有知識(shí)的同時(shí)，補(bǔ)充新的知識(shí)，有利于學(xué)生認(rèn)知結(jié)構(gòu)的構(gòu)建，同時(shí)也鍛煉學(xué)生書(shū)寫(xiě)電極方程式的能力。

【過(guò)渡】實(shí)際上在電解水的過(guò)程中，如果用的是純水，速率是非常慢的，為什么？（學(xué)生：水是弱電解質(zhì)，導(dǎo)電能力弱），為了增強(qiáng)溶液的導(dǎo)電能力，可以加什么呢？

【學(xué)生】學(xué)生七嘴八舌（有說(shuō)硫酸，有說(shuō)氫氧化鈉，還有說(shuō)酸堿鹽）

（四）探究電解質(zhì)溶液不同對(duì)電解反應(yīng)的影響

【教師引導(dǎo)】是不是任何電解質(zhì)加入水中都不會(huì)影響電極反應(yīng)呢？請(qǐng)同學(xué)們自己動(dòng)手完成電解飽和氯化鈉的實(shí)驗(yàn)。在實(shí)驗(yàn)之前完成學(xué)案中的思考題（略）并交流。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生產(chǎn)生新的認(rèn)知沖突，進(jìn)一步引發(fā)學(xué)生積極思考，讓學(xué)生在問(wèn)題解決中建構(gòu)新知識(shí)。

【實(shí)驗(yàn)探究】用碳棒做電極，電解飽和氯化鈉溶液。

【投影4】實(shí)驗(yàn)注意事項(xiàng)

①按如圖裝置連接儀器，在倒置的針頭上涂上洗滌劑；

②待J 型管低端液面下降約1cm 后，關(guān)閉電源，緩慢拉動(dòng)注射器，觀察注射器內(nèi)濕潤(rùn)淀粉碘化鉀試紙顏色變化。

設(shè)計(jì)意圖：讓學(xué)生自己動(dòng)手實(shí)驗(yàn)，體驗(yàn)電解氯化鈉的過(guò)程，通過(guò)學(xué)生動(dòng)手做、動(dòng)眼看、動(dòng)腦思的基礎(chǔ)上，記錄實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，培養(yǎng)合作學(xué)習(xí)的意識(shí)。通過(guò)探究實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生進(jìn)一步探究電解質(zhì)溶液的不同對(duì)電解反應(yīng)的影響，為引出放電順序做好鋪墊。（影響放電順序的因素較多，如：離子濃度，電離環(huán)境，極化作用等，不能絕對(duì)化，中學(xué)階段無(wú)需做過(guò)于詳細(xì)的講解）

【師生小結(jié)】放電順序：陰極放電順序?yàn)镃u2+＞H+＞Na+；陽(yáng)極放電順序?yàn)镃l-＞OH-。

【問(wèn)題拓展】

①電解質(zhì)溶液導(dǎo)電的過(guò)程就是電解質(zhì)溶液電解的過(guò)程，你同意這一說(shuō)法嗎？

②應(yīng)用本節(jié)課的知識(shí)請(qǐng)你設(shè)計(jì)次氯酸鈉消毒液的制取。

設(shè)計(jì)意圖：通過(guò)學(xué)生對(duì)關(guān)鍵問(wèn)題的討論、交流，進(jìn)一步提高學(xué)生對(duì)電解原理的認(rèn)識(shí)，讓學(xué)生感受到化學(xué)來(lái)源于生活，也必將服務(wù)于生活。

【拓展延伸】用鐵釘、碳棒做電極，電解氯化鈉溶液探究電極材料的變換對(duì)電極反應(yīng)有何影響？

設(shè)計(jì)意圖：一節(jié)課的時(shí)間是有限的，不可能把所有問(wèn)題講全，電極材料的不同對(duì)電解也會(huì)產(chǎn)生影響，通過(guò)拓展延伸讓學(xué)生課后進(jìn)行研究性學(xué)習(xí)，且為下節(jié)課的學(xué)習(xí)埋下伏筆。

【學(xué)生質(zhì)疑】鼓勵(lì)學(xué)生從前面的探究實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)新問(wèn)題，并提出來(lái)大家共同研究，

設(shè)計(jì)意圖：學(xué)生在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生一些“異?！爆F(xiàn)象，比如：淀粉-KI 試紙顏色一段時(shí)間后藍(lán)色褪去了等。重視學(xué)生提出來(lái)的問(wèn)題，培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)淖黠L(fēng)。

【結(jié)語(yǔ)】電解給世界帶來(lái)了太多的精彩，它為我們?nèi)祟愋庐a(chǎn)品的開(kāi)發(fā)和研制提供了廣闊的前景，電解不僅在過(guò)去和現(xiàn)在發(fā)揮了巨大作用，將來(lái)也必將發(fā)揮它的更大的作用。

六、教學(xué)反思與體會(huì)

（一）實(shí)驗(yàn)——化學(xué)教學(xué)的主旋律

著名化學(xué)家傅鷹教授曾說(shuō)過(guò)，“實(shí)驗(yàn)是化學(xué)的最高法庭”?；瘜W(xué)是一門實(shí)驗(yàn)科學(xué)，在課堂上合理使用實(shí)驗(yàn)，不管是演示實(shí)驗(yàn)還是學(xué)生實(shí)驗(yàn)，在化學(xué)課堂教學(xué)中都起著至關(guān)重要的作用，有效利用實(shí)驗(yàn)?zāi)苁拐n堂教學(xué)達(dá)到事半功倍的效果。本節(jié)課最大的亮點(diǎn)就是把課本實(shí)驗(yàn)進(jìn)行了改進(jìn)。如果按照課本實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行，檢驗(yàn)氯氣時(shí)整個(gè)教室都會(huì)彌漫氯氣的味道，不可避免地對(duì)學(xué)生的身心健康造成傷害，而且氫氣的檢驗(yàn)較為麻煩。但是按照改進(jìn)后的裝置進(jìn)行實(shí)驗(yàn)不僅有效地檢驗(yàn)了氯氣，而且通過(guò)點(diǎn)燃肥皂泡檢驗(yàn)氫氣，可操作性強(qiáng)，符合綠色化學(xué)理念。

（二）精心設(shè)計(jì)——凸顯化學(xué)知識(shí)的形成過(guò)程

本節(jié)課以建構(gòu)主義理論為指導(dǎo)，一改以往以知識(shí)講授為中心的教學(xué)模式，學(xué)生通過(guò)自主、合作、探究方式進(jìn)行新知識(shí)的學(xué)習(xí)。教師在實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)、操作的過(guò)程中起指導(dǎo)作用，突出核心知識(shí)的教學(xué)，即重點(diǎn)研究電解氯化銅溶液、電解氯化鈉溶液的電極上離子放電情況，這樣，既從學(xué)生的認(rèn)知基礎(chǔ)——氧化還原反應(yīng)出發(fā)，關(guān)注學(xué)生的認(rèn)知發(fā)展，又大大地激發(fā)了學(xué)生探究熱情，在輕松的課堂氛圍中獲取新知識(shí)，加強(qiáng)了重點(diǎn)知識(shí)與方法的學(xué)習(xí)。

（三）充分發(fā)揮多媒體在化學(xué)教學(xué)中的作用

學(xué)生用肉眼是看不見(jiàn)微觀粒子的運(yùn)動(dòng)的，中學(xué)階段實(shí)驗(yàn)室設(shè)備又達(dá)不到要求，所以要充分發(fā)揮多媒體的作用，通過(guò)觀看氯化銅溶液電解過(guò)程的電腦動(dòng)畫(huà)了解離子的移動(dòng)情況，物質(zhì)的生成情況，把微觀的內(nèi)容宏觀化，讓學(xué)生更直觀地理解電解原理。

[1]課程教材研究所.化學(xué)（選修4）普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)教科書(shū)[J].北京：人民教育出版社，2007.

[2]蔣海燕.J 形管在中學(xué)化學(xué)實(shí)驗(yàn)中的應(yīng)用探討[J].化學(xué)教學(xué)，2012（11）.