人教版选修4 化学4.3 电解池(电解池原理的应用) 教学设计

1、电解池原理的应用教学设计一、教材分析（一）教材的地位与作用电解池原理的应用是选自人教版普通高中课程标准实验教科书选修四第四章第3节的内容。化学新课程标准中明确指出：了解原电池和电解池的工作原理，能写出电极反应和电池反应方程式。电解池原理在中学阶段的基本概念基础理论知识中，占有极其重要的地位，不仅是本章的重点，也是整个中学化学学习的重点和难点之一。在高中化学的教学中，电解池原理是电化学的第二个重点内容，是历年高考考题常考的热点，而历年来高考考题更加青睐于对电解池原理的应用的考察，既考察了电解池原理的基本内容，更考察了学生知识迁移的能力，所以，学习电解池原理的应用部分内容很有必要性，让学生在课堂上

2、接触高考考题的考察方向和出题方式，接触新理念、新题型，敢于创新，以致在高考中不惧变化。本课时的内容，属于高三一轮复习。属于电解池原理部分复习内容的第二课时，学生在第一课时已有了电解池原理的基本概念，也了解了电解池的工作原理，因此，通过教材中学生最为熟悉的电解原理的应用部分的第一种应用方向：“电解饱和食盐水制取烧碱、氯气和氢气”引入，让同学们自己画出实验装置图，并书写电极方程式，再一次回顾电解池的工作原理，随后，以此为载体，再抛出多个问题，引出类似电解池应用的多种例子和多个考察的方向。起到了举一反三，让学生融会贯通，学以致用。（二）教学目标基于对教材的理解和分析，以及普通高中化学课程标准和本校高

3、三学生的实际相结合，我确定本节课的教学目标为：1（1）知识与技能目标理解电解池原理的概念掌握电解池电极方程式和总方程式书写的一般方法能熟练分析多个变装后的电解池装置（2）过程与方法培养学生的分析推理能力，利用已有知识解决实际问题的能力通过组织学生对变装电解池装置的分析，培养学生对比、归纳、总结的能力通过多种电解池装置的分析，培养学生的创新思维能力（3）情感态度与价值观目标培养学生求真务实的分析精神让学生通过自主探究获得知识，体验科学知识的形成过程，体会科学研究成功的乐趣培养学生透过现象看本质的辩证唯物主义观，找出事物变化规律（三）教学重难点重点：理解电解池原理的概念,并能对电解池原理进行应用难

4、点：电解池原理进行应用，对陌生的电解池进行分析二、学情分析（一）知识与经验本校的学生属于省重点中学的学生，学生在高一时候已经学习了氧化还原反应，离子方程式书写，这些都是电化学部分内容的必备工具性知识。另外，学生在高二时已经学习了电化学知识，具备了原电池、电解池装置的基本知识与分析能力，也通过高一高二两年的学习沉淀，在高三的复习阶段，学生具备了深化知识，具备了对电解池原理的应用的知识基础。2（二）技能与态度本校学生的竞争意识比较强，富有探索精神，学习态度积极，具有一定的设计、规划完成任务的能力。大多数同学都有旨在考上985、211等高等院校，同学们在高一高二学习过程中已经注重了探究能力的培养，有

5、一定的探究能力也对同种类型的电解池装置非常感兴趣，旨在通过分析相同类型不同情况电解池装置，拟归纳出解决电解池部分内容的一般方法。（二）风格与特点高三学生的思维能力正处于由形象经验型到抽象理论型转变，由被动的学习主体向主动的学习主体改变，学习动机由直接动机向间接动机转化，能够运用探究推理、归纳总结等相关方法来思考和解决实际问题。但是由于缺乏生活实践经验，学生对待问题相对来说是比较片面直观的，抽象概况和归纳能力还比较薄弱，这对电解池原理应用的推广有一定的困难。三、教法与学法为了更有效地突出重点，突破难点，实现本节课教学目标，提高学生的核心素养，按照学生认知规律，遵循教师为主导，学生为主体，训练为主

6、线的指导思想，我采用的主要教学方法为：（一）教法分析建构主义学习理论强调：学生是学习主体，教学是激发学生主动建构自己的知识经验的过程。把教学活动中的主体地位还给学生，是当下教师主要思考的方向。本课时内容，拟以探索问题来激发和维持学生的学习兴趣和动机，依据教材特点，采用螺旋式发展，循序渐进，探究式、问题讨论式教学，让学生带着问题学习，掌握学习的主动权，提高教学效果。3根据这一基本原理我采用了如下教学方法：1.情境激学法通过教材中学生最为熟悉的电解原理的应用部分的第一种应用方向：“电解饱和食盐水制取烧碱、氯气和氢气”引入，让同学们自己画出实验装置图，并书写电极方程式，再一次回顾电解池的工作原理，从

7、而引入新课，创设问题的意境，是通过工业上的氯碱工业入手，让同学们在生出高三复习的高压课堂中，还能深入分析工业上的化学知识根源，极大的调动了同学们分析的积极性，激发学习兴趣，调动学生内在的学习动力，促使学生在具体的意境中主动探究科学的奥妙。2.类比迁移法围绕氯碱工业的知识对电解池原理的回顾，让学生恢复了学习的动力和信心，从而再迁移到由2013年高考题改编后的电解KI及淀粉溶液的题目、及2014年全国卷高考题改编后的电渗析法制备HPO，让学生感受高考题在该部分知32识的出题方向和考察方向，另外考虑到本课时属于同学们的一轮复习，特意都把高考题目进行了改编，降低了题目的难度，便于同学们快速切入题目，利

8、用在课堂初始回顾的电解池知识应用到解题中来，通过知识的迁移运用，提高了同学们的复习的信心。3.总结归纳法高三复习课重点与高一高二的新课教授有本质上的区别，更倾向于对方法的提炼，所以，让学生通过分析本课时中两个改编的高考题目，让学生归纳出应对模式电解池装置时的分析方法，并把该方法应用到后面的复习中去。4.多媒体辅助教学法运用先进的教学手段，氯碱工业情景中的微观变化过程通过动画的形式，将4微观现象宏观化，将抽象的问题形象化，便于学生对电解池原理的理解，并掌握电解池原理的实质和基本分析方法。（二）学法分析新课程改革强调以学生为中心，教学活动的真谛是通过教师的引导，启发学生积极主动地去探究学习，摈弃填

9、鸭式和教师一言堂的教学模式，把学生作为信息加工的主体，强调学生的自主学习和探究学习。因此在本节教学中我注意以下方面：1.情景分析法为了提高学生的主动探索新知识的意识，提高知识迁移能力，用氯碱工业情景来导出问题，解决问题。教师利用事先创设好的递进式问题由易到难引导学生自己设计氯碱工业的实验装置图。并引导学生学会根据已掌握的知识经验，不断思考和分析问题，通过运用已复习的知识解决高考题的过程，不断总结、归纳寻求解决问题的方法，促进学生从“学会”到“会学”的转变。使学生明确学习方法的提炼在高三复习中的重要性，使他们注重自己实际情景的设计、分析及动手操作能力的培养。发挥化学课堂最大作用，真正将素质教育落

10、实到课堂上。2.自主探索与小组合作性学习由于学生基础参差不齐，在课堂教学中我通过递进式问题导学，引导学生通过对一个又一个问题的思考、解决、归纳、总结，学会不断地思考、分析、总结问题，提高自主探索掌握新知的技能，并且采用分组合作、互助探究的形式完成教学，如对开始提出的两个问题让学生分成小组互相讨论，发挥群体智慧以达到解决问题的目的。3.总结归纳法5在课堂中学生参与的程度固然重要，但学生的内化过程才是体现课堂效果的重点内容，让学生对所学的知识进行归纳总结，使所学的知识系统化、完善化，引导学生由感性认识到理性认识、由未知到已知、由个别到一般。在学习过程中培养学生分析，对比，归纳，总结的能力。达到举一

11、反三，实现知识和能力的迁移的目的。四、教学过程合理安排教学程序，优化教学过程是教学成败的关键，根据教材编排，按照新课标的要求，结合教学环境和学生情况等教学因素，我把教学过程分为以下五个环节：开始创设情境,引入复习氯碱工业的实验设计引导学生合作探究，获取新知2013年浙江卷改编内化知识迁移总结2014年全国卷改编陌生情景分析提炼2016年全国卷工业应用总结规律引导学生归纳总结，提炼分析规律联系生活,学以致用结束6实际过程：活动1创设情景，引入新课【师问】张老板打算聘请你作为他化工厂的设计师，他要求你给他设计出同时制备NaOH、H和Cl有效的方案，并画出实验装置图，写出支持你的电极反应式22和总反

12、应式。【生】学生之间的讨论交流、书写、回答、其他同学补充。由于同学们已经有了一定的知识储备，很快想到用电解饱和食盐水从而制备NaOH、H和Cl。经过课堂巡查，发现大多数的同学设计的实验装置图基本如下22图1、2所示：图1图2也能书写出相关的电极方程式：阴：2HO+2e-=H+2OH-22阳：2Cl-2e-=Cl2总：2Cl-+2HO=Cl+H+2OH-222深入分析，获真知【设计意图】以情景引入，巩固电解的工作原理，并引导学生学会根据已掌握的知识经验，不断思考和分析问题，培养学生回归教材的意识激发学生兴趣。【师问】根据同学们画出来的装置，分析得到的物质是否纯净？【生】分析得到的产物性质，两极产

13、物相互接触会发生以下反应：Cl+2OH-=Cl-+ClO-+HO227：Cl+H=2HCl22【师问】你有什么方法如何提高产物的纯度？【生】积极思考，因为是对自己设计的方案进行改造，同学们都非常感兴趣，将自己打方案趋向可行与完善。根据以上分析，需要将两极产物隔离开，否则在实际生产中会比较危险，且纯度不高。【师问】如何才能对两极的产物进行隔离呢？（顺着同学们的思路进行追问，加深思考）【生】同学们发散思维，讨论非常热烈，提出以下的方法：用U型管进行电解马上导出产生的两极气体用离子交换膜像病毒隔离一样把两极产物隔离开【师解】同学们提出的方案都非常合理，实际生产中的确用离子交换膜把氯碱工业的设计图分成

14、了阴极室和阳极室，如下图3。（播放电解过程的动画，加深同学们对电解过程的理解）图3【师问】1.离子交换膜的作用是？2.通过该装置可获得哪些产品？8隔绝两极产物的接触，防止两极产物互相反应通过本个电解池装置，可获得较为纯净的NaOH、H和Cl22【设计意图】通过对产物性质的分析，氯气与氢氧化钠会发生反应，此外，氢气与氯气接触会发生爆炸，则应该将两极产物隔离开来。隔离方法应该是在本来的装置内添加离子交换膜。通过引导，同学们不难分析得出结论。本环节利用了情景引入与递进式问题导学教学模式，在整个活动中，共设计了5个问题，层层递进，引导学生通过解决一个又一个问题，了解电解池的真正原理。并了解应用过程中会

15、遇到的实际问题，并通过分析，自行提出解决的方法。很好的培养了同学们分析推理能力。活动2小试牛刀，直击高考（2013年浙江卷改编）若将饱和食盐水换成KI及淀粉溶液制备KIO（如下图34所示），通电发现右侧溶液变蓝色，一段时间后，蓝色逐渐变浅。已知:3I6OHIO5I3HO。图4232(1)阴极电极反应式；电解槽内发生的总离子方程式。（2）A为_离子交换膜（填“阳”或“阴”）（3）若中间换成阳离子交换膜，电解槽内发生的总离子方程式又该如何书写？【设计意图】通过第一环节的回顾，已经对电解池原理进行了非常通透的分析，同学们已经掌握了一般的分析电解池装置的方法，也对在电解池装置中加入离子交换膜的装置有了

16、初步的接触和了解，会分析简单的离子交换膜型电解池的装置，所以，通过对2013年浙江卷进行改编，降低了高考题的难度，让同学们接触陌生的含离子交换膜两个室的电解池的装置。下面分析该题目每一小问的9设计意图。(1)分析阴极室和阳极室中微粒的变化过程，能书写出电极反应式。本题与活动1中的题目又完全不同，题目中给出试验现象，让同学们先根据分析两极的变化微粒和产物，判断出两极的名称(2)同学们可以根据问题1的分析，结合实验目的：KI及淀粉溶液制备KIO3，同学们判断离子交换膜的类型，与活动一相比，可谓源于活动一又高于活动一！（3）问题3的设计是为了让同学们对于离子交换膜的作用更加明确，这种情况事实上就类似

17、于活动一中同学们自己设计的氯碱工业的装置图一样，没有考虑到实验目的和物质的变化过程。【课堂做题情况反馈】在课堂上我特意叫了一个基础较为中等的同学到黑板上面做题，发现该同学的基本能够抓住出题者的出题意图，解决了以上的三个问题。活动3宝刀再磨，直击高考（2014年全国卷改编）HPO也可用电渗析法制备。32“四室电渗析法”工作原理如图所示(阳膜和阴膜分别只允许阳离子、阴离子通过)：写出阳极的电极反应式。A膜是膜，B膜是膜（阳或阴）分析产品室可得到HPO32的原因。早期采用“三室电渗析法”制备HPO：将“四室电渗析法”中阳极室的稀3210硫酸用HPO稀溶液代替，左边的A膜，合并了阳极室与产品室。其缺点

18、是产32品中混有杂质。该杂质产生的原因是：。【设计意图】通过第一环节的回顾，及对活动2题目的分析，同学们对于含离子交换膜型电解池的装置有了更深一步的认识，也对分析陌生电解池装置有了初步的方向和感觉，做对做陌生含离子交换膜型电解池的装置类型的题目有了一定的信心和思想准备。此时，我顺势抛出2014年全国卷的电解池装置，并对该题目进行了改编，减低难度，让该题目更加贴近高三一轮复习的同学现有的水平。不过该装置原理与活动1、2有相同点，也有深化之处，相同点是：都是电解池装置，分析的方法是一样的，另外，都含有离子交换膜，离子交换膜的作用也非常清晰明了相似，该装置比前面的装置更加难的地方在于，该装置中有三张

19、离子交换膜，并将电解池分成了四个室，所以，这个题目考察的内容更加难，对同学们的能力要求也更加高。三个题目的难度是层层递进的，如果同学们没有前面电化学的基础，无法解决活动1的题目，如果同学们没有活动1解决的知识储备，同学们就无法分析活动2，同学们如果没有活动2的分析自信，那面对本题目，同学们将会感到非常吃力。下面分析该题目每一小问的设计意图。（1）让同学书写阳极的电极方程式，事实上是为了引导同学们回顾到电解池的分析原理，优先分析两极微粒的变化过程。从而更加在这个看似非常复杂的装置中物质的变化过程。顺藤摸瓜，解决下列的设问。（2）该题目是实验与电解池装置相结合的题目，所以分析过程中一定要紧扣实验目

20、的来进行分析。本装置目的是利用电渗析法来制备有还原性的HPO，32所以产品室中的微粒成分应该是目标产物。而目标产物的形成，需要从阳11极室移动过来的H+与原料室移动过来的HPO+相互组合合成，通过对实验22目的入手分析，不难得出该问的答案。（3）问题3的设计考察了考察了同学们融会贯通的能力，通过改变装置中的物质，分析可能产生的后果和杂质。分析方法还是回归到电解池原理的分析，并结合题目开头给出的提示，产物具有还原性，不难分析得出杂质的成分和产生杂质的原因。【课堂做题情况反馈】基本大多数同学们能够分析出（1）（2）问的情况，但对综合性相对较强的（3）有小部分的同学依旧感到比较吃力，即使有些同学能够

21、分析出杂质成分，但对于产生杂质的原因分析却不能用非常专业的术语来描述。活动4课后内化，提炼规律结合以上的情况，我给同学们继续提供了很多关于含离子交换膜型多室电解池的装置，让同学们通过对比分析，提炼出分析的方法和规律。课后提升1（2016年全国卷）三室式电渗析法处理含NaSO废水的原理如图所示，采用惰性电极，ab、cd均24为离子交换膜，在直流电场的作用下，两膜中间的Na+和SO2-可通过离子交换膜，4而两端隔室中离子被阻挡不能进入中间隔室。A.通电后中间隔室的SO2-离子向正极迁移，正极区溶液pH增大4B.该法在处理含NaSO废水时可以得到NaOH和HSO产品2424C.负极反应为2HO4e=

22、O+4H+，负极区溶液pH降低22D.当电路中通过1mol电子的电量时，会有0.5mol的O生成212课后提升2（2015年全国卷）微生物电池是指在微生物的作用下将化学能转化为电能的装置，其工作原理如图所示。下列有关微生物电池的说法错误的是（）A正极反应中有CO生成2B微生物促进了反应中电子的转移C质子通过交换膜从负极区移向正极区D电池总反应为CHO+6O=6CO+6HO6126222课后提升3如图装置进行海水淡化，其中电极A接直流电源的负极，电极B接直流电源的正极，则：膜A是_（填“阳“离子交换膜”、阴离子交换膜”）若用电解KSO溶液制取KOH和HSO，A、B、C三室物质盛放的物质分别为：2

23、424课后提升4膜电解法在处理酸性含镍(Ni2+)废水（同时含有Na+、Cl-等离子）可以回收金属镍，有良好的经济效益。下图是膜电解法处理含镍废水的示意图，使13得Ni2+在B电极析出，达到回收金属镍目的，实际工艺中，在B极同时有氢气产生。（1）在电解过程中，含镍酸性废水应该注入_区。（2）假如没有阳离子交换膜，可能的影响是？课后提升5催化反硝化法和电化学降解法可用于治理水中硝酸盐的污染。电化学降解NO的原理如图所示。3电源正极为（填A或B）阴极反应式为总反应方程式五、教学反思及效果预测在本课教学中，充分发挥学生在教学中的主体作用，教师不是一味的“讲知识”，而是引导学生合作探索新知，教师只起一

24、个引导促进的作用，鼓励学生不断尝试操作、总结规律，掌握教学重难点，同时侧重学生自主探究能力、小组协作能力及知识迁移能力的培养。通过本节课的学习，教学效果预测如下：1.通过本堂课的学习，让学生掌握理解电解池的分析原理，并能独立分析陌生的电解池装置。2.通过学生自主探究获得知识，让学生体验科学知识的形成过程，体会科学研究成功的乐趣培养学生透过现象看本质的辩证唯物主义观。找出事物变化规律，识到事物变化过程既有普遍性又有特殊性。14六、特色分析本节课的教学特色主要有如下两点：1.自主探究得规律本节课主要以实验为基础，发挥化学实验的最大用处，以学生实验自主探究为主，教师的示范为辅，讲练结合，培养学生的知识迁移能力,让学生