人教版 (2019)选择性必修1电解池教案及反思

这是一份人教版 (2019)选择性必修1电解池教案及反思，共8页。教案主要包含了视频引入，Flash，学生实验，问题探究，设计实验等内容，欢迎下载使用。
第四章 第二节 电解池
教学目标
1.能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。
2．能从宏观与微观相结合的角度认识电解池的工作原理，分析电极上放电的微粒并书写电极反应式。
3．利用电解池的理论模型、建立对电解池装置系统分析的思维模板，并应用于实际问题的解决。
教学内容
教材分析：
“电解池的工作原理及应用”是高中化学理论体系中的核心内容之一，融合电离、氧化还原反应、原电池等知识。电解是将电能转换为化学能、实现物质转化的重要途径之一，电解原理与工业生产紧密联系且在生活中广泛应用。此内容可安排两课时，第1课时能分析、解释电解池的工作原理，能设计简单的电解池。与原电池较为单一的氧化还原反应相比，电解池的电极反应由于微粒得失电子能力的差异而显得更为丰富。为了帮助学生厘清迷思概念，建构思维模型，本节教学内容以化学史料为主线，引导学生回溯化学家的研究历程，体验科学探究的过程，验证科学家的想法，促使学生转变学习方式，实现知识体系的主动构建。
“电解池的工作原理及应用”是重要的化学概念和反应类型，具有关键的学科知识和社会价值；同时，建构这节课认知模型的过程具有浓厚的学科核心素养发展价值。 创设真实问题情境，引发实验探究,课前学生通过查阅资料，了解电解在化工生产中的应用，如电镀、电解精炼铜等。课堂引课采用的资源内容紧扣学习主题，包括工业中以NaCl为原料生产金属钠和氯碱工业的微视频、公共事件“揭秘净水器骗局”，设法从生活走向课堂。
因此，在设计《化学能与电能》这节课时， 教师主要是通过研究生产、生活中的原型及现象，在课堂中搭建模型，学生通过实验探究或证据推理来理解、应用模型，并在此过程中逐步斩获新知。
重点难点
教学重点：
了解电解池的工作原理，认识电解在物质转化和能量储存中的具体应用
教学难点：
从微观的角度理解电极反应，书写电极反应式
教学方法
教法：问题驱动法、实验探究法、讲授法
学法：实验探究、小组交流讨论、归纳总结
教学对象
1、知识基础：掌握氧化还原反应原理和本质，具备了金属活动顺序表、离子反应等知识基础，对化学反应与能量关系有一定认识；通过原电池的学习，学生对电化学系统(电极材料、电极反应、电子导体和离子导体等)已有初步的认识。
2、能力基础：学生形成了一定的元素观、转化观、微粒观、实验观等，具备一定的实验操作、观察分析和归纳总结能力，但实验设计及抽象概念构建能力相对薄弱，对微观原理的分析能力不足。已经掌握了原电池建构思维模型的过程。
3、心理特点：好奇心强、实践兴趣浓厚、思维活跃。
电教技术手段运用
1、多媒体技术：可以将图像、声音、文字等多种信息形式融合在一起，呈现给学生，使学生更加生动形象地了解知识点。
2、动画技术：通过动画的方式展示教学内容，增加学生的学习兴趣，帮助学生更加深刻地理解知识点。
3、交互技术：通过互动性的学习，让学生积极参与学习过程，加深学生对知识点的理解和记忆。
教学过程
教学环节
教师活动
学生活动
设计意图
环
节
一
情
景
导
入
与
课
前
阅
读
【视频引入】大屏幕播放《山东平度，净水器之骗局》
【展示】:观看视频后，有什么感想呢?
请同学们展示课下收集的关于电解应用的材料。（投屏处理材料）

[学生]进入情境，交流讨论
思考学习电化学的意义。
[学生]理论联系生活实际，
增强学生的社会责任感。
[学生]展示课前查阅的资料，了解电解在化工生产中的应用，如电镀、电解精炼铜等。
创设问题情境，揭秘净水器骗局，让学生认识到学习电化学的意义。
体现化学知识的应用性和社会价值。激发学生学习的兴趣、调动学生积极性。
环
节
二
回
顾
复
习与
初
建
模
型
环
【播放】[史料1]1789年，特鲁斯维克首次通过静电装置 发电并利用金电极将水电解成气体；1800年，伏特发 明伏打电池数周后，尼克森和卡莱尔将其运用于电 解水。
【问题】阅读史料，思考：水在室温下能不能自发分解为氢气和氧气?为什么需要通电才能将水分解?电解水的过程中能量是如何变化的?
【过度】安东尼等人在伏打电池刚问世几周就 将其运用于电解水实验，其科研敏感性值得称道。结 合电解水实验和原电池知识，思考电解池的构成要素 有哪些?
【引导】学生分析电解过程中，接通电源前后，微粒如何发生变化？电子和阴阳离子是如何移动的?]引导学生交流讨论并且总结书写电极反应和总反应，然后尝试绘制电解水的微观示意图。
【归纳】从宏观现象和微观过程结合的思路，系统地分析电解水实验，让学生从本质上认识电解水的过程，初步构建电解池模型。
[学生]回忆电解水知识，明确电解池的概念
[学生]讨论与总结书写电极反应和总反应。
H2O ＝ H＋＋OH－
[学生]电解池原理分析
2H2O＋2e－ ＝ H2↑＋2OH－
2H2O－4e－＝O2↑＋4H＋
总反应:：2H2O ＝ 2H2↑＋O2↑
[学生]绘图，标注电解过程中微粒的移动方向。
[学生]观看电解水的 Flash，从能量转化、微粒移动、电 极反应等角度初步建构认识电解池的一般模型。
此环节是对学生已有知识的再建构。 从对电解水的宏观认识深入到电解池的微观原理，再到认识电解池问题的 一般模型。对化学史料进行了三方面的挖掘：一是更为完整的电解水历史事实；二是从能量角度认识电解是水分解的必要手段；三是化学家的科研敏感性与模仿迁移能力。强调学科本原，建立从能量到物质再到微粒，从宏观到微观的系统分析思路，让学生从本质上认识电解池，改变偏差认识。
环
节
三
再
探
模
型
与
归
纳
总
结
【过渡】[史料2]法国化学家拉瓦锡在其1789年出版的 《化学概要》中，预言了苛性碱在将来一定会被分解， 并提出将来有望利用新的分解方法发现新物质。后 来，戴维受电解水研究的启发，决定采用电解法从盐 溶液、固体化合物中提取新的金属单质。
【问题】假如你是化学家，结合上述实验，你想利用电解技术做些什么?
【评价】英雄所见略同。阅读史料，你发现戴维的想法有问题吗?
【引导】 现代工业生产是通过电解熔融的NaCl制备Na。请大家通过阅读电解熔融态NaCl的原理图（教材108页），交流讨论完成下列问题：
【展示】 电解熔融NaCl的微观模拟示意图，讲解电解池的工作原理，【引导】学生总结归纳电解、电解池、阴极、阳极的概念，引导学生归纳出电解池的构成要素。
[学生]通过电解制备更多的金属单质，为生产生活服务。
[学生]固体化合物不导电，电解固体化合物无法得到金属单质。
[学生] 交流讨论和回答下列问题。
通电前和通电后，在熔融NaCl中存在哪些微粒？
通电过程中在阳极何种微粒失电子？在阴极何种微粒得电子？写出2电极上发生反应的电极反应式。
分析电解过程中电子的流向。
（4）书写电极反应和总反应
2Cl-－2e- = Cl2↑
2Na+ + 2e- = 2Na

2NaCl(熔融) ===2Na + Cl2 ↑
[学生]学生认识到电能转化为化学能是电解池工作的根本原因，电子、离子导体、电极材料、电极反应是电化学体系的基本要素。
设计意图：
本环节是电解池模型在知识层面的迁移应用，设计学习任务时由化学史料引入，进一步发 挥史料的育人功能，结合实验的预测，设计验证，引导学生开展分析、推理、预测、设计、评价等活动，提升学生对电解池工作原理的认识，使学生认识到微粒之间在电极处竞争得失电子发生氧化还原反应是电极产物生成的直接原因，建构思维模型，有效突破电极产物判断这一难点。
环
节
四
实
验
探
究
与
知
识
内
化
【师】让我们一起来看一下电解电解CuCl2溶液的微观过程。
【Flash】电解CuCl2溶液
【讲 解】
介绍课本104页，实验4-2电解CuCl2 溶液的装置。
2、对课本上的实验进行改进创新，讲述实验步骤。
【学生实验】按照改进的实验装置进行实验探究。
[实验探究]电解CuCl2溶液
【展示】实验现象表格。
实验现象
实验结论
电流表指针发生偏转

与负极相连的b极上逐渐覆盖了一层

与正极相连的a极上有刺激性气味的气体产生，能使湿润的碘化钾淀粉试纸

【引导】学生分析实验现象，对比通电前后溶液中微粒的变化，从宏观现象与微观粒子两个视角揭示现象产生的原因，进而深化认识电解池工作原理。
【展示】任务，完成课本P105思考与讨论
【引导】学生从能量转换、宏观现象与微观粒子三个视角揭示现象产生的原因
【师】通过对电解熔融NaCl和电解CuCl2溶液分析,可以总结分析电解的一般思路：
[学生]小组实验
[学生]【问题探究】
1.通电前，CuCl2溶液中存在的离子有哪些？
2．阳极石墨棒上产生的气体能使湿润的碘化钾淀粉试纸变蓝，说明产生的气体是什么？
写出电极反应式并判断发生反应的类型(氧化反应或还原反应)。
3、阴极石墨棒上覆盖了一层红色固体物质，该物质是什么
写出电极反应式并判断发生反应的类型(氧化反应或还原反应)。
4、通电后，CuCl2溶液中阴、阳离子的迁移方向及电子运动的方向是什么？
写出电解CuCl2溶液的总化学方程式。
在氯化铜溶液中除了Cu2＋ 和Cl－之外还有H＋和OH－，这两种离子为什么没有得到或失去电子？
[学生]总结归纳H管实验的优点：（1）改用多功能H管来探究电解池原理，装置简单，阴阳两极的实验现象明显；
（2）易于检验阴阳两极产物，并接有尾气处理装置，绿色环保同时可以提高学生的环保意识；
提炼并用框图表示出电解池工作原理的一般认识思路，学生就能够按此认识思路进行迁移，对一般的电解池进行判断并书写电极反应式。
创设认知冲突，引出对放电顺序的讨论（课下任务，第二课时内容）。
对电解 CuCl₂溶液实验进行处理时，并未直接引出放电顺序，而是从电解H₂O、电解 CuCl₂溶液都能得到单质出发，引导学生思考能否电解盐溶液得到碱金属，这与戴维当年的想法不谋而合。该过程遵循科学探究的一般思路，再通过实验创设认知冲突，学生能深切感悟到“离子放电有先后之分”，帮助学生自主构建并完善放电顺序模型。基于电解水和电解CuCl₂溶液可得到单质的实验事实，鼓励学生继续探究可否通过电 解NaCl溶液得到钠单质。
环
节
五
学
以
致
用
与
对
比
提
升
展示表格，对比分析
电解池
原电池
形成条件
电极名称
电极反应
电子方向
离子方向
能量转化
完成课堂巩固练习：
练习1、判断正误
练习2，3，4，选择题
练习5 对比原电池与电解池的构造有什么异同？
[学生]交流讨论
[学生]完成表格
[学生]展示答案
进一步对比分析学习，强化对化学知识的认识，掌握电化学两大原理，并为下节课的学习做好准备。
作业与拓展
课后思考与讨论：
1、纯水的导电性很微弱，为什么？
为了增强水的导电能力，我们可以加入什么物质呢？
这些物质都可以增强水溶液的导电能力，它们会不会影响电解水的反应，改变反应的实质呢？
4、【设计实验】利用自制的多功能H设计实验，电解NaCl溶液。
画出装置示意图，在图上标出电极材料和电解质溶液的名称。
【展 示】学生设计实验方案。
【思 考】如何收集并检验两极产物?
板书设计

第四章 第二节
第2课时 电解池
1、构成电解池的要素
2、电极反应：
3、离子流向
4、电子流向：
5、电解池工作原理
教学反思与改进
核心素养的实施是将学生置身于一种动态、开放、个性、多元化的学习环境中，让学生自主探索，主动求知，学会收集、分析和利用各种信息及信息资源，并以此发展学生的实践能力、创新精神，合作与分享意识、社会交往能力和社会责任感。这与诱思探究学科教学论的中心思想不谋而合。通过模型构建，使学生通过实验现象的观察，实验原理的分析，真正理解了电解原理的本质。整个课堂始终以学生为本，通过自主、合作、探究的方式展开，取得了良好的教学效果。学生不仅掌握了化学知识和规律，而且获得了探求知识的途径与方法。让学生体会化学的学习的思维方法、学习的能力及思维方法体系对学习的重要性，从而培养学生的学习的兴趣，让学生通过学习获取学习的成就感和幸福感，增强学生学习的主动性和自觉性。
深度融入化学史的课堂教学，不能仅仅停留在机械重复化学家的实验过程，更重要的是见证化学家面对问题时的思维方式，体会科学进步背后的探索精神。让学生感受到人类在利用电解这种技术手段时所经历的历程，了解电解技术手段对于工业生产、实验室研究以及人们日常生活都具有十分重要的意义，能够正确地看待电解技术手段，感受到从科学理论知识、实验室研究到实际工业生产过程中所经历的变化，唤醒学生对自然界、对物质的改造和革新欲望。
证据推理与模型认知是科学探究与创新思维的核心，科学探究与创新活动是培养学生证据推理与模型认知素养的驱动力。通过引导学生利用电解原理，体会化学知识服务于生产生活的核心价值，真正将“学以致用”落到了实处，看似枯燥的知识点在该过程中幻化成美妙的音符。但创新能力的培养并非一蹴而就，教师在日常教学中应从只关注知识本身发展到注重提高思维水平，有意引导学生将化学知识生活化，从而实现科学思维与科学实践的融合。