劉景玲

摘要：在“電解池”教學中，圍繞電解池的核心概念，通過問題情境引發(fā)學生思考，通過教學活動促進學生理解和建構(gòu)核心概念，發(fā)展認識，落實三維目標。

關(guān)鍵詞：核心概念；電解池；教學設(shè)計

文章編號：1008-0546（2016）05-0067-03 中圖分類號：G633.8 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2016.05.027

一、教材分析

本節(jié)教材分為兩部分，一是電解原理，以電解CuCl2溶液為例，根據(jù)實驗現(xiàn)象分析裝置中發(fā)生的電解反應(yīng)，介紹了電解的基本概念——電解的概念、電解池的組成、離子放電順序和電極反應(yīng)，從而揭示了電解的原理；二是電解原理的應(yīng)用，以氯堿工業(yè)、電鍍、銅的精煉、電冶金為例，介紹電解原理在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用。因此本節(jié)教學的重心是第一部分電解原理，本設(shè)計為第一課時。

“化學能與電能的相互轉(zhuǎn)化”是貫穿全章的主線。在原電池的學習中，學生已經(jīng)了解了利用自發(fā)的氧化還原反應(yīng)能夠把化學能轉(zhuǎn)化為電能，本節(jié)的核心概念是“通過電解池使非自發(fā)的氧化還原反應(yīng)能夠發(fā)生，反應(yīng)中電能轉(zhuǎn)化為化學能”。氧化還原反應(yīng)、離子得失電子難易程度、電解池如何形成閉合回路，這些知識是電解原理的基礎(chǔ)。

二、學情分析

學生在初中就對電解水有了一定認識。必修1學習了氧化還原反應(yīng)，能夠判斷一個氧化還原反應(yīng)能否發(fā)生，掌握了氧化劑還原劑的相互關(guān)系以及反應(yīng)中電子轉(zhuǎn)移等知識。必修2元素周期律的學習，對金屬陽離子和非金屬陰離子得失電子難易程度進行過歸納總結(jié)，學生對得失電子難易有一定基礎(chǔ)，但對于電極反應(yīng)方程式的正確書寫仍然存在困難。選修4原電池的學習讓學生對自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)有了更加深刻的知識。由于電解的概念多、理論性強，特別是原電池和電解池裝置學生也易將二者混淆，它們對應(yīng)的電子和離子的移動方向、電極反應(yīng)等分辨不清楚。因此，通過復(fù)習電解水，分析用惰性電極電解CuCl2溶液、電解NaCl溶液的過程，列舉電冶金工業(yè)中金屬Na的制取方法等實例，幫助學生建構(gòu)電解池的核心概念。

三、教學目標

1. 知識與技能

通過電能轉(zhuǎn)化為化學能的探究實驗，知道電解池裝置的基本構(gòu)造，能夠從電極名稱、電極反應(yīng)、能量轉(zhuǎn)化、反應(yīng)驅(qū)動力等方面認識并掌握電解池的工作原理，會正確書寫簡單電解池的電極反應(yīng)方程式和電解總式。

能夠根據(jù)電解質(zhì)溶液的組成和電極特點，運用氧化還原知識判斷電解產(chǎn)物，并形成分析判斷電極產(chǎn)物的一般思路：電極材料→溶液中存在的微粒→微粒的運動方向→分析得失電子的能力判斷→寫出電極產(chǎn)物。

2. 過程與方法

在用惰性電極電解CuCl2溶液、電解NaCl溶液的實驗中，教師通過提出問題、分析解決問題調(diào)動學生學習的主動性，通過觀察、分析、推理實驗現(xiàn)象，歸納、總結(jié)基本概念和規(guī)律，幫助學生建立綜合運用微粒觀和氧化還原反應(yīng)理論分析電解池問題的基本思路。

3. 情感態(tài)度價值觀

通過查閱資料、觀看錄像等方式了解電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用，感受電解原理在科技、生活中的應(yīng)用價值，培養(yǎng)學生對化學的學習熱情和求知欲望；通過對戴維及其成就的介紹中，培養(yǎng)學生對化學史的關(guān)注，感受科學家的精神品質(zhì)。

四、教學重難點

教學重點：電解池工作原理

教學難點：電解池工作原理

五、教學活動設(shè)計與分析（第1課時）

1. 化學史引入，提出問題

復(fù)習舊知：以2H2+O2■2H2O為例復(fù)習原電池原理，分析自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)設(shè)計為原電池的方法，總結(jié)原電池的核心概念，為構(gòu)建電解池的核心概念做好知識儲備。那么對于反應(yīng)2H2O■2H2↑+O2↑如何實現(xiàn)？反應(yīng)過程中能量如何轉(zhuǎn)換？該反應(yīng)學生很熟悉，容易想到高溫和電解實現(xiàn)水的分解，反應(yīng)中伴隨能量的轉(zhuǎn)換，有助于學生能量觀的建構(gòu)，初步認識到“電解是最強的氧化還原手段”。

化學史引入，提出問題：在化學發(fā)展史上第一次實現(xiàn)水電解為H2和O2是在1799年伏打電池誕生后。電給世界帶來了太多的神奇變化，好奇心驅(qū)使人們進行各種嘗試。英國化學家戴維用他發(fā)明的電解法相繼發(fā)現(xiàn)了K、Na、Ca、Sr、Ba、Mg 等元素，成為發(fā)現(xiàn)化學元素最多的化學家。他的研究思路是水通電生成H2和O2，那么物質(zhì)的水溶液通電時，物質(zhì)的變化是如何發(fā)生的呢？

設(shè)計意圖：把原電池原理和本節(jié)要學習的電解池原理自然地結(jié)合在一起，向?qū)W生展示了電解法產(chǎn)生的時代背景及其對化學發(fā)展帶來的巨大影響，溫故而知新，激發(fā)學生的求知欲。

2.實驗探究，建立認識

將課本中的實驗裝置改為在蒸發(fā)皿中進行（如圖），學生思考并回答：該實驗的實驗?zāi)康氖鞘裁?？該實驗用到的儀器和藥品有什么？猜想通電時在陽極和陰極的產(chǎn)物可能是什么？可以觀察到什么現(xiàn)象？

設(shè)計意圖：在問題解決過程中明確實驗探究的目的，幫助學生建立認識：非自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)可以在外接直流電源作用下發(fā)生，反應(yīng)過程中電能轉(zhuǎn)換為化學能，構(gòu)建學生的能量觀，并根據(jù)實驗總結(jié)電解池的構(gòu)成條件。

3. 分析研討，建立概念

將實驗現(xiàn)象投影到大屏幕上，學生觀察、歸納實驗現(xiàn)象，根據(jù)實驗結(jié)果思考討論：①CuCl2溶液中有哪些離子？②在接通直流電源時，離子如何運動？③如何書寫電極方程式？

實驗現(xiàn)象：陰極有紅色的固體；陽極有氣體產(chǎn)生，并能使?jié)駶櫟牡饣浀矸墼嚰堊兯{。

分析：CuCl2溶液在接通直流電源時，電子從電源負極出發(fā)流入電解池的陰極，溶液中Cu2+向陰極移動得到電子生成Cu單質(zhì)；Cl- 向陽極移動失去電子生成Cl2，電子流回電源正極，形成閉合回路。

總結(jié)：電解池相關(guān)概念

①電解：使直流電通過電解質(zhì)溶液在陰、陽兩極引起還原反應(yīng)和氧化反應(yīng)的過程。

②電解池：把電能轉(zhuǎn)換為化學能的裝置。

③電極名稱及判斷：

陰極：與電源負極相連，陽離子向陰極移動，得電子，發(fā)生還原反應(yīng)。

陽極：與電源正極相連，陰離子向陽極移動，失電子，發(fā)生氧化反應(yīng)。

設(shè)計意圖：該實驗是理解電解原理的突破口，也是本節(jié)教學重點。引導學生通過觀察實驗現(xiàn)象，運用所學知識分析電極表面發(fā)生變化的原因。通過實驗現(xiàn)象分析電解原理，符合學生的認知過程。通過對溶液中微粒的分析，使學生對電解的認識從宏觀上物質(zhì)的變化上升到微觀上微粒的變化，進而認識電解池的功能是實現(xiàn)非自發(fā)進行的氧化還原的裝置，認識“電解質(zhì)溶液的導電過程，就是溶液中的離子在兩極發(fā)生氧化還原的過程，即電解質(zhì)溶液的電解過程”。

4. 實驗探究，完善概念

提出問題：理解電解原理的基礎(chǔ)上，回到由化學史引入的問題：戴維是如何發(fā)現(xiàn)金屬鈉的？

設(shè)置臺階：電解CuCl2溶液得到單質(zhì)Cu，如果戴維利用電解CuCl2溶液的裝置電解NaCl溶液，能否也得到金屬Na？

設(shè)計意圖：讓學生產(chǎn)生認知沖突，引發(fā)他們積極思考，看他們能否聯(lián)想到金屬活動順序表中金屬陽離子的氧化性順序，在問題解決中建構(gòu)新知識。

利用電解CuCl2溶液的裝置演示電解飽和食鹽水（如圖），學生猜想陰陽極的產(chǎn)物。將實驗現(xiàn)象投影到大屏幕上，觀察、歸納實驗現(xiàn)象，根據(jù)實驗結(jié)果思考討論：①飽和食鹽水中有哪些離子？②通電后，溶液中的離子如何移動？③如何書寫電極方程式？

總結(jié)：

①離子放電順序：陽離子Cu2+>H+>Na+（聯(lián)系金屬活動順序表），陰離子Cl- >OH-；

②分析判斷電極產(chǎn)物的一般思路：電極材料→溶液中存在的微?！⒘５倪\動方向→分析得失電子的能力判斷→寫出電極產(chǎn)物。

設(shè)計意圖：通過實驗，鞏固學生對電解池裝置的認識，并通過獲得的產(chǎn)物及物質(zhì)變化的原理分析，理解體系中多種離子存在競爭放電時，離子放電順序就是比較氧化性、還原性的強弱順序，體會研究水溶液電解產(chǎn)物的一般過程和方法。

5. 應(yīng)用評價，落實概念

問題①：結(jié)合電解飽和食鹽水的實驗結(jié)果，回扣開始導入的問題：利用電解CuCl2溶液的裝置電解氯化鈉溶液得不到金屬Na，那么戴維應(yīng)該如何從NaCl中成功制取了Na？

問題②：在電解水的實驗中，如果用純水，反應(yīng)速率是非常慢的，為了增強水的導電能力而又不影響電解產(chǎn)物，可以加入哪些物質(zhì)？

設(shè)計意圖：在新的情景中運用原理進行解釋、預(yù)測，鞏固、內(nèi)化新原理，利用結(jié)論解決問題，落實知識，掌握完整的電解池概念。

6. 歸納總結(jié)，建構(gòu)核心概念

作業(yè)：本節(jié)涉及的概念有電解、電解池、電能、化學能、陽極、陰極、氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)等，請畫出這些概念間的思維導圖，并用一句話概括對電解和電解池的理解。

設(shè)計意圖：引導學生用思維導圖組織概念，可以幫助學生建立概念之間的聯(lián)系，形成概念的網(wǎng)絡(luò)化結(jié)構(gòu)，加深對概念的理解，并促進知識結(jié)構(gòu)的合理化。學生用自己的理解高度概括本節(jié)重點內(nèi)容，幫助學生構(gòu)建核心概念：非自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)，可以通過外加電源的裝置使其發(fā)生，反應(yīng)中電能轉(zhuǎn)化為化學能。

五、反思總結(jié)

本節(jié)課的教學過程，是在引導學生復(fù)習原電池核心概念的基礎(chǔ)上，從電解法的科學發(fā)展史引入，設(shè)置問題情境：如何使非自發(fā)進行的氧化還原反應(yīng)能夠發(fā)生？通過實驗探究、分析實驗現(xiàn)象、應(yīng)用概念解決問題、歸納總結(jié)與教師點撥指導相結(jié)合，逐步構(gòu)建電解的核心概念。這樣的教學過程凸顯概念的形成過程，符合學生的認知規(guī)律，以學生為主體，通過問題的層層遞進，激發(fā)了學生的求知欲，促進學生在解決問題的過程中獲取知識與方法，掌握核心概念。