杜 娟

(江蘇省梁豐高級中學(xué) 215600)

一、學(xué)情分析

本節(jié)課的授課對象為高二選修化學(xué)的學(xué)生，雖然他們在初、高中多個階段接觸過電解池，但是對電解池的工作原理及應(yīng)用并沒有特別深入的理解.由于這部分內(nèi)容本身的難度和抽象性，學(xué)生在實際學(xué)習(xí)中對電解原理及應(yīng)用的理解存在一定困難.

二、教學(xué)目標(biāo)

1.通過小組實驗探究，理解電解池的工作原理和離子在電極上的放電順序，結(jié)合宏觀現(xiàn)象分析具體電解問題.

2.在探究實驗的基礎(chǔ)上，總結(jié)不同類型電解質(zhì)的電解規(guī)律，歸納總結(jié)解決電解問題的方法模型.

3.學(xué)會設(shè)計、分析實驗并得出結(jié)論，能從原理的角度進行解釋.在實驗探究過程中體驗科學(xué)研究的謹(jǐn)慎、追求真理的精神.

三、教學(xué)重難點

教學(xué)重點：電解原理

教學(xué)難點：離子的放電順序

四、教學(xué)過程

1.設(shè)置情境，引入課題

【教師】化學(xué)是一門具有獨特魅力的學(xué)科.化學(xué)家們像神奇的魔術(shù)師，運用自己的智慧，變出了許多人類未曾知曉的物質(zhì)，將無數(shù)的不可能變成可能.今天，教師也給大家?guī)硪粋€小魔術(shù).

【展示】酒杯中盛放了滴有酚酞的無色溶液

【教師】這是一個酒杯，里面放著“白酒”，現(xiàn)在我利用一個裝置，讓“白酒”變“紅酒”.見證奇跡的時刻到了……

【現(xiàn)象】酒杯中的“白酒”變成了“紅酒”(無色溶液變紅)

【教師】我想，現(xiàn)在學(xué)生一定會有一個疑問：這個過程是怎么發(fā)生的？下面，我們就一起來探究其原理，揭示其奧秘.

設(shè)計意圖：通過明顯的實驗現(xiàn)象，引起學(xué)生的好奇心，激發(fā)學(xué)生的探知欲.

2.探究電解池的工作原理

【教師】老師剛才正是用了這個裝置，才能變成魔術(shù).請學(xué)生仔細(xì)觀察，這個裝置的構(gòu)成要素有哪些？

【學(xué)生】電源、導(dǎo)線、電極、電解質(zhì)溶液，形成閉合回路.

【教師】在黑板上畫出裝置圖

【教師】學(xué)生通過觀察分析，非常準(zhǔn)確地說出了裝置的構(gòu)成要素.如果從能量角度分析，這個裝置實現(xiàn)了怎樣的能量變化？

【學(xué)生】溶液變紅說明有新物質(zhì)生成，實現(xiàn)了電能到化學(xué)能的轉(zhuǎn)化.

【教師】我們將這種能將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能的裝置稱為——電解池.

【板書】電解池

【教師】電源有正負(fù)極之分，與電源正極相連的叫電解池的陽極；與電源負(fù)極相連的叫電解池的陰極.

【教師】在初中我們已經(jīng)學(xué)習(xí)過電解水，知道陽極產(chǎn)生氧氣，陰極產(chǎn)生氫氣.現(xiàn)在我要問問你們，為什么會在陽極產(chǎn)生氧氣，陰極產(chǎn)生氫氣？水中存在哪些微粒？

【學(xué)生】氫離子，氫氧根離子

【教師】這些微粒如何運動？

【學(xué)生】通電前，這些微粒做無規(guī)則運動；通電以后，在電場作用下，氫離子、氫氧根做定向移動；氫離子移向陰極，氫氧根移向陽極.

【教師】對電源負(fù)極而言，是電子流出的一極.請問電子流到哪里去？

【學(xué)生】流到陰極，給陰極區(qū)的氫離子，氫離子得電子變成氫氣.

【教師】發(fā)生的是什么反應(yīng)？

【學(xué)生】氫離子得電子，發(fā)生還原反應(yīng).

【教師】回答很正確

【板書】一、電解池的定義

【教師】此時陰極區(qū)氫氧根濃度增大，堿性增強.對于電源正極而言，是電子流入的一極，流入的電子從何而來？

【學(xué)生】氫氧根失電子，氫氧根失電子化合價升高，生成氧氣，發(fā)生氧化反應(yīng).

【教師】此時陽極區(qū)氫離子濃度增大，酸性增強.兩個電極區(qū)域pH變化是水電解反應(yīng)的一個重要表征，此時水仍然是電中性的.

【總結(jié)】在直流電作用下，電解質(zhì)溶液中的陰陽離子在兩個電極發(fā)生氧化還原反應(yīng)的過程叫做電解.畫出電解水的原理圖(如圖1所示).

圖1 電解水原理圖

設(shè)計意圖：從學(xué)生最熟悉的電解實驗——電解水實驗作為突破點，分析電解池的構(gòu)造，電解的原理及電解過程中陰、陽兩極的電極反應(yīng)，幫助學(xué)生從已有的知識中總結(jié)歸納出電解的基本原理.

3.探究電解規(guī)律

【教師】我們知道，水是一種弱電解質(zhì)，水電離產(chǎn)生的氫離子、氫氧根離子的濃度比較小，直接電解水的速率比較慢.在初中化學(xué)書上提到可以向水中加一些物質(zhì)，還記得加哪些物質(zhì)嗎？

【學(xué)生】加鹽，加氯化鈉，硫酸鈉……

【教師】是否所有鹽都可以加？

【學(xué)生】思考

【教師】水槽中提供了NaCl、Na2SO4、CuCl2三種鹽溶液，請大家通過電解實驗，研究一下不同電解質(zhì)溶液的電解規(guī)律.

【學(xué)生】小組合作完成電解實驗，匯報實驗現(xiàn)象(如圖2～圖4所示)，總結(jié)離子放電順序.

圖2 電解食鹽水現(xiàn)象 圖3 電解硫酸鈉現(xiàn)象 圖4 電解氯化銅實驗

【學(xué)生一】在浸有NaCl溶液的pH試紙上做電解實驗，看到陽極區(qū)試紙變紅，且石墨棒接觸的位置紅色褪去；陰極區(qū)試紙變藍(lán)；在浸有Na2SO4溶液的pH試紙上做電解實驗，看到陽極區(qū)試紙變紅，陰極區(qū)試紙變藍(lán)；在點滴板中做電解CuCl2的實驗，陽極區(qū)產(chǎn)生氣泡，氣體能使?jié)駶櫟牡矸?KI試紙變藍(lán)，陰極石墨棒上析出紅色物質(zhì).

【教師】點評學(xué)生的實驗和結(jié)論，總結(jié)電解規(guī)律.

【板書】二、電解規(guī)律

設(shè)計意圖：讓學(xué)生小組合作討論，通過宏觀的實驗現(xiàn)象進行辨識，再從微觀層面上進行探析，探究電解的原理，通過比較離子的氧化性、還原性強弱，從而得出放電順序.通過電極反應(yīng)式和總反應(yīng)方程式的書寫，運用化學(xué)語言，形成化學(xué)符號表征的觀念.

4.回歸生產(chǎn)，學(xué)以致用

【教師】現(xiàn)在，大家已經(jīng)可以揭秘剛才的“魔術(shù)”了.其實，“白酒”是加了兩滴酚酞的食鹽水.請大家思考一下，為什么會變成“紅酒”？

【學(xué)生】電解食鹽水生成了氫氧化鈉、氯氣和氫氣.溶液呈堿性，所以變紅.

【板書】三、電解原理的應(yīng)用

【教師】電解飽和食鹽水也就是我們工業(yè)上的“氯堿工業(yè)”.其實，電解原理在工業(yè)上還有很多應(yīng)用，比如電鍍、電解法冶煉金屬等等.金屬鈉的制備是我們在必修一中學(xué)習(xí)過的內(nèi)容，大家還記得用什么方法嗎？

【學(xué)生】電解熔融氯化鈉.陽極產(chǎn)生氯氣，陰極產(chǎn)生鈉.

【教師】很好，大家學(xué)得很扎實.1799年，伏打發(fā)明電池，使人類第一次獲得了可實際使用的持續(xù)電流；1800年，英國科學(xué)家用伏打電池完成了電解水的實驗；1807年，英國化學(xué)家戴維用250個串聯(lián)的電池堆電解制得金屬鉀，此后，他又用電解法制得了鈉、鈣、鎂、鍶、鋇，成為迄今為止發(fā)現(xiàn)元素種類最多的科學(xué)家.希望學(xué)生也能像戴維等科學(xué)家一樣，不畏失敗，積極探索，勇攀科學(xué)高峰，為國家建設(shè)、為人類發(fā)展，做出更多貢獻.

設(shè)計意圖：首尾呼應(yīng)，學(xué)生通過所學(xué)知識，解開了之前的疑惑.同時了解到所學(xué)的知識廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)生活實際，發(fā)揮了化學(xué)知識的正面價值，促進了學(xué)生化學(xué)價值觀的建構(gòu).