高中化学 人教版选修1《化学反应原理》化学反应与电能《电解池》单元教学设计

《电解池》单元教学设计

单元学习基本信息

学科化学实施年级高二

课程标准模块选择性必修课程主题1:化学反应与能量

使用的教材人教版选择性必修1《化学反应原理》

-单元名称-第四章化学反应与电能第二节电解池

单元课时-3课时+1活动（参观电解制锌车间）

【单元学习主题的生成】

一、课程标准中对于电解的内容要求:

认识化学能与电能相互转化的实际意义及其重要应用。了解电解池的工作原

理，认识电解在实现物质转化和储存能量中的具体应用。

二、课程标准中对于电解中的学业要求：

能分析、解释原电池和电解池的工作原理，能设计简单的原电池和电解池。

三、课程标准中对于电解中的实验要求：

学生必做实验：简单的电镀实验。

四、课程标准中对于电解中的活动与建议：

实验及探究活动：电解氯化铜溶液；电解饱和食盐水；简单的电镀实验；

充分利用到电解制锌工厂参观了解的电解制锌和电解饱和食盐水等案例素材,

组织学生开展分析解释、推论预测、设计评价等学习活动，发展学生对电解池工

作原理的认识，转变偏差认识，促使学生认识到电极反应、电极材料、离子导体、

电子导体是电化学体系的基本要素，建立对电化学过程的系统分析思路，提高学

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生对电化学本质的认识。

五、课程标准中对于电解所给的情境素材：

氢氧燃料电池与电解水；电冶金，如电解熔融氯化钠或氧化铝；电解精炼铜；

电解在污水处理、煤炭脱硫中的应用。

综合分析课程标准中对于电解的内容要求、学业要求、实验要求、情境建议

以及在生活中的应用等多方面因素，确定了本单元的学习主题。

本单元学习主题的确定是基于教材的单元设计与拓展，即以人教版选择性必

修1《化学反应原理》第四章第二节内容为主体，以生产中的真实情境为线，通

过对真实情境的探究来分析电解的原理，结合氧化还原反应的规律分析电解的影

响因素，最终理论联系实际得到电解在生活中的应用。

教学中创设真实情境（如化工生产路线的选择等），组织学生开展基于能量利

用需求选择反应、设计能量转化路径和装置等活动，形成合理利用化学反应中的

能量变化的意识和思路，提升“科学探究与创新意识”和“科学态度与社会责任”

的化学学科核心素养。

创设真实情境（以参观安徽铜冠有色金属（池州）有限责任公司的九华冶炼

厂的电解制锌车间），组织学生开展基于电镀的相关的探讨，分析探究电解的工

作原理，结合氧化还原反应和物质转换的关系，形成完整的对于电解的认知。整

个过程有利于学生将前面所学的知识进行结构化，从而形成化学观念，通过POE

策略（预测、观察、解释）发展学生的分析、创造等高阶思维能力。通过驱动性

的任务引领学生在活动中解决问题，从而发展学生的学科核心素养。通过实际参

观的真实情境，可以更好地调动学生的积极性，感受到化学与生活戚戚相关，体

会到化学学科魅力，从而引导学生热爱化学进而赞赏化学。

基于以上分析，最终确定本单元的主题《电解池》。

【单元学习内容分析】

本单元以人教版选择性必修1《化学反应原理》第四章第二节“电解池”为

主题，在课程标准中对于“电解池”的学业要求：认识化学能与电能相互转化的

实际意义及其重要应用。了解电解池的工作原理，认识电解在实现物质转化和储

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存能量中的具体应用。

对于电解的原理内容，本单元的内容框架如下图所示:

宏出现象知识应用→微观分析

知识的表象知识的应用知识的本质

结合课程标准，为了完整的呈现电解原理及应用的全部内容，将本单元分3

个课时。第一课时：电解池模型的建立（侧重证据推理与模型认知以及宏观辨识微

观探析）；第二课时：电解原理的应用（侧重科学态度与社会责任）；第三课时：电

解条件的控制（侧重科学探究与创新意识）O

第一课时的核心是电解池模型的建立。初中教材中有电解水，必修教材中金

属的冶炼等都涉及电解，学生大胸中有电解池的前概念，另外学生刚系统学习了

原电池，有关电子导体、离子导体导电问题，电极方程式的书写等学生已经掌握，

在参观实际生产过程中仔细观察车间的设备，思考工作原理。在真实的生产背景

下，学生深入思考，大脑中电解的模型逐渐清晰，参观结束后，师生交流总结归

纳出了几个问题，在课堂去解决，通过回忆分析电解制锌，让学生建构起电解模

型，并通过对电镀铜进行分析与实验检验建构的模型。通过参观电解制锌车间，

观看微课视频，让学生自主建构起电解装置模型，发展学生“宏观辨识与微观探

析”“证据推理与模型认知”素养，在真实的问题，如何让“锌质纽扣”变成“铜

质纽扣”？检验学生建立的模型，对电解时电极进行分析与实验，培养学生科学

实践能力。

第二课时的主要内容是探究电解应用。九华冶炼厂通过电解制锌，从电极上

得到粗锌，设计驱动性任务，引导学生利用电解原理进行精炼，设计电解池，选

择合适的电极材料和电解质溶液，掌握设计模型的一般思路。工业上冶炼活泼金

属是通过电解熔融的盐或氧化物，学生思考电解饱和食盐水能否制取钠，分析饱

和食盐水成分，预测电解产物，并设计实验验证猜想。再深入思考电解过程，为

了碱能在阴极导出，防止氢氧根离子迁移到阳极区与氯气反应、氯气与氢气混合

发生反应，设计阳离子交换膜电解槽，完善电解模型。在电解过程中，除了物质

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转化，还伴随着能量转化，通过电解将化学能转化为电能进行储存，深度应用电

解原理。生活中广泛应用的铅蓄电池、充电宝、新能源汽车等设备，提高了我们

的生活水平，激发了学生进一步学习化学知识并运用在生活中的兴趣。培养学生

严谨求实的科学态度，能够探索未知、崇尚真理的意识，赞赏化学对社会发展的

重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能对与化学有关的社会热点问

题做出正确的价值判断，充分体现了“科学精神与社会责任”。

第三课时是侧重点在于电解条件的控制。以冶炼厂电解冶炼时，真实的问题

“电解所用的两个极板的距离近、面积大”这一问题出发，组织学生开展提出假

设、设计实验、验证假设、得出结论等学习活动，发展学生对电解池工作原理的

认识，转变偏差认识，促使学生认识到电极反应、电极材料、离子导体、电子导

体是电化学体系的基本要素，建立对电化学过程的系统分析思路，提高学生对电

化学本质的认识，体现“证据推理与模型认知”这一核心素养。然后结合电解制

锌工厂工程师值班表上锌离子和酸性的控制来探究电解质溶液的浓度对放电顺

序的影响。设计探究方案，进行实验探究，体现了“科学探究与创新意识”这一

核心素养。最后根据所学内容，总结电解控制的主要生产条件，总结电解应用和

发展的四大方向。培养学生严谨求实的科学态度，能够探索未知、崇尚真理的意

识，赞赏化学对社会发展的重大贡献，具有可持续发展意识和绿色化学观念，能

对与化学有关的社会热点问题做出正确的价值判断，充分体现了“科学态度与社

会责任”。

本单元从真实的情境出发探究电解的原理，建立电解池的模型。整合离子反

应、氧化还原反应的规律等知识点，分析电解的原理的影响因素，再将理论联系

实际将化学知识运用于生活。整个过程，从宏观感知到微观分析；从推理假设到

证据论证；从静态的课本知识到动态的生活常识，使整个教学过程充满了化学学

科魅力。

【学情分析】

1、已经学过了必修化学中过氧化还原反应、离子反应等知识，能够分析物

质的氧化性和还原性强弱，灵活运用氧化还原反应规律的优先律。

2、已经构建了电化学中的原电池模型，初步掌握了对于电化学的符号表征

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方法——电极反应式的书写，会结合装置分析离子的运动方向。

3、会根据宏观表象，分析可能的内在原因，具有一定的实验方案设计、探

究和实施能力。

4、学生已经学习过氧化还原反应、离子反应、原电池的原理等知识，而且

在初、高中多个阶段接触过电解，但是学生对电解池的工作原理及应用并没有特

别深入的理解，尤其是处理真实问题时能力欠缺。

选择性必修教材中要求学生能从氧化还原反应的本质角度分析电解池的工

作原理，会书写电极反应式等，要求学生对知识深度理解，以达到对氧化还原反

应原理的进一步理解，激发学生利用理论知识解决实际问题的能力。教材上的静

态知识学生学习时很难转化为素养，带领学生进入工厂，在课堂中模拟实际生产

过程，学生设计并动手实验，在真实的情境中不断修正前概念，从而形成解决实

际问题的能力。

【教学目标】

本单元的着重学习电解的原理和应用，认识到电解的本质是氧化还原反

应。用电解的原理解决生活生产中的实际问题，将静态的理论知识运用到动态

的生产生活中，将教材的知识升华，最终发展学科核心素养。

通过构建电解的原理的模型，对比实验的优缺点，建立起科学探究的一般

方法：基于已有知识进行预测，实验探究，寻找证据，证实与证伪，从而提高

解决真实复杂问题的能力。

学科核心素养《电解池》教学目标对应的素养

素养1(1)通过参观实际生产中的电镀，建立电解池的素养1

宏观辨识与微装置的认知模型，初步了解电解的原理。素养2

素养4

观探析

(2)能根据离子反应、氧化还原反应的规律以及素养2

素养2

控制变量法，结合实验探究电解的影响因素。素养3

变化观念与平

素养4

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衡思想(3)能通过实验室模拟生活中的真实的情境，运素养4

素养3用化学学科知识解决实际生活中的真实问题。素养5

证据推理与模

型认知(4)通过分析电极反应及离子移动方向，有利于素养3

素养4掌握核心知识，从而建立起宏观与微观相结合的视素养4

素养5

科学探究与创角看待电解，建立起电解的模型。

新意识

素养5(5)结合电解原理的应用，分析生产生活中的电素养4

科学态度与社镀、海水的淡化、污水的处理、氯碱工业等，增强素养5

会责任深度应用电解的模型解决真实问题的能力。

单元教学目标课时教学目标对应关系

a.通过参观实际生产第1课时:

中的电镀，建立电解

池的装置的认知模①通过参观电解制锌车间，自主建立起电解装对应教学

型，初步了解电解的置的模型。ab

原理。

b.能根据离子反应、②通过“锌质纽扣”变“铜质纽扣”，能初步对应教学

氧化还原反应的规律设计简单的电解池，检验建构起来的模型。ce

以及控制变量法，结

合实验探究电解的影③归纳总结电解原理的应用，并学会用符号表

响因素。征电解，初步分析体系中离子的运动方向。对应教学

ab

C能通过实验室模拟

生活中的真实的情第2课时：

境，运用化学学科知

①能够结合工业生产需求，学会设计简单模

识解决实际生活中的

型，选择合适的电极材料和电解质溶液，用于对应教学

真实问题。

粗锌精炼。abc

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d.通过让学生分析电②学会评价电解饱和食盐水装置，设计出能应

极反应及离子移动方用于氯碱工业的阳离子交换膜电解装置，完善对应教学

向，有利于学生掌握

电解模型。cd

核心知识，帮助学生

③能通过铅蓄电池、充电宝、新能源汽车等生

建立起宏观与微观相

活中常见物品，了解化学能向电能转化的现实

结合的视角看待电

意义，学会深度应用模型。

解，建立起电解的模

型。

第3课时：

e.结合电解原理的应对应教学

用，分析生产生活中①通过设计电极板之间的距离、表面积的bc

的电镀、海水的淡实验，初步了解电解生产条件。

化、污水的处理、氯对应教学

②通过锌离子得电子析出的分析，了解浓

碱工业等，培养学生bed

度对电解的影响。

深度应用电解的模型

解决真实问题的能

力。

【单元教学整体规划】

第一课时第二课时第三课时

初步感知电解池，,电解原理在实际,微观探究电解的

形成电解原理生产中的应用影响因素

电解原理的认知过程

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【大单元教学流程】

第一课时：以真实工业生产为情境的电镀原理的分析

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第二课时：电解原理的应用

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第三课时：以真实工业生产为情境的电解条件的控制

环节二锌离子得为何能实

小组讨论科学探究

再探电解生电子析出

现设计实验与创新意

产条件探究识

环节三电解生产思考主要小组讨论科学态度

条件生产条件总结汇报与社会责

总结电解生

是什么任

产条件

【教学实施过程】

第一课时：以真实工业生产为情境的电镀原理的分析

环节一：参观九华冶炼厂（课前）

2022年11月6日，池州八中化学兴趣小组师生到学校边的铜冠有色金属公司冶

炼锌车间进行参观，参观之后我将活动情况及小组讨论的问题做成了2分17秒

的微课。微课内容是：

安徽铜冠有色金属（池州）有限责任公司成立于2007年6月25日。公司下设一

厂一矿一码头，主要生产经营铅、锌、锢等有色金属采、选、冶炼和加工，年生

产电解制铅10万吨，电解制锌10万吨。通过资源综合利用，可回收金、银、然、

锦、钿等贵重金属，锌系统湿法炼锌技术为国家和行业推荐的清洁生产工艺，该

公司距池州八中直线距离4.5公里，上周末池州人中化学兴趣小组同学在老师带

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领下走进了该公司的九华冶炼厂O

在进行安全教育之后，兴趣小组同学和工程师一样带好口罩和安全帽进入电解制

锌车间，工程师介绍生产工艺为：含硫酸锌的溶液进入电解槽，通过外加的直流

电源，锌离子得到电子析出，电解后的溶液回到加料车间，补充物质之后再循环

到电解车间。工程师提起了一块金属板告诉我们，这上面就是析出的金属锌，同

学们在电解池边仔细观察，在工程师提起来的极板旁边还有明显不一样的电极，

上面冒着气泡，左边是使用之前，右边是使用之后的样子。参观很快结束了，兴

趣小组同学一起讨论了以下几个问题：

问题一：析出锌的这个极板与电源哪个电极相连呢？

问题二：电解时产生的可能是什么气体呢？

问题三：另外我们看到很多极板很薄、很大而且距离近，实际生产为什么栗这样

做呢？电解后的硫酸锌溶液循环时，从理论上加什么物质最合适呢？

问题四：电解可以实现物质的转化，除此之外，还有哪些作用呢？

设计意图：从初中教材电解水，到必修教材中金属的冶炼都涉及电解，学生大脑

中有电解池的前概念，另外学生刚系统学习了原电池，有关电子导体、离子导体

导电问题，电极方程式的书写等学生已经掌握，在参观中学生仔细观察车间的设

备，思考工作原理。学生边参观，边提问题，工程师耐心的给予回答，在真实的

生产背景下，学生深入思考，大脑中电解的模型逐渐清晰，参观结束后，布置学

生画出电解制取锌的电解池模型图，在到课堂教学时展示，让学生在真实的情境

中建构起电解模型。

环节二：构建电解模型（课中）

情境：播放微课视频，接着要求学生根据微课视频，以及提供的图片画出工业电

解制锌的装置图，并进行展示：

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【任务1-1】各小组讨论并画出简单电解制锌装置，回答微课中问题一，研究离

子移动方向，电子移动方向等。

【活动1-1］找同学带着自己画出的简易装置图，通过智慧黑板的展台功能进行

展示，介绍离子移动的方向。

【问题1T】在电解时H4、Zn"、OH、SOf离子移动方向？电子移动方向?

【学生回答】阴离子向阳极移动，阳离子向阴极移动。电子从电源负极流出，留

向电源的正极。

【问题1-21在视频中提到，一个电极析出锌，另一个电极上看到气泡产生，根

据我们所学的知识进行分析，可能产生的是什么气体呢？原因呢？

【学生思考并回答】产生的是氧气，因为一极是Zr?一得到电子变成锌单质，另外

一个电极肯定是失去电子，从溶液中元素存在的价态来看，只有氧元素处于低价,

才有可能升高变成氧气。

【追问】你们能写出这两个电极反应吗？

【活动1-2）学生书写出两个电极反应：

阴极:Zn'+2e=Zn

阳极：40H-4e=O2t+2H20

【评价】学生能正确画出电解制锌的装置，回答离子移动方向，能根据阴极析出

锌，判断阳极析出的是氧气，并能书写出电极反应方程式，电解制锌的模型已经

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建立，学生思维水平按照solo分类达到关联水平。如果不能正确分析离子移动，

不能书写电极方程式，思维水平处于前结构水平，如果离子移动方向清楚，电极

方程式写不出来，则处于单点结构水平，与已学过的知识无法关联。

设计意图：通过让学生分析电极反应及离子移动方向，有利于学生掌握核心知识,

帮助学生建立起宏观与微观相结合的视角看待电解，建立起电解的模型。

环节三：检验电解模型（电镀）

【情境】PPT展示，利用你所学的知识，能实现“锌质纽扣”变“铜质纽扣”吗？

【任务2-1】想一想可以怎样实现锌片上镀铜？

【活动2-1】学生分组设计，教师汇总后：

方案一：锌直接与硫酸铜溶液反应。

方案二：通过电解硫酸铜进行电镀。

【任务2-2］进行实验探究验证猜想。

【活动2-2】教师提供了锌片，硫酸铜溶液，各小组按方案一进行实验。

【归纳2-2］锌表面覆盖了一层红色的东西，比较粗糙，容易脱落，有的小组发

现镶子夹的时候，锌片断开来了。

【问题2-31如果通过类似于工厂看见的析出锌的方法进行电镀，锌制品该与外

接电源哪个电极相连呢？电解液应该含有什么离子？

【学生】锌制品应该与外界电源负极相连，电解液中必须还有Cu",Cu"在阴极得

到电子析出，覆盖在锌片上。

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【追问】锌与外接电源负极相连,正极用什么材料呢？请根据老师提供的材料（石

墨、铜片、锌片、铁片）想一想，是否都可行？

【问题串】

如果用铜做阳极，电解开始时两个电极方程式？

如果用铁做阳极，电解开始时两个电极方程式？

如果用石墨做阳极，电解开始时两个电极方程式？

【学生分别分析并书写】

阳极：Cu-2e^=Cu2+阴极：Cu2++2e^=Cu

阳极：Fe-2e^=Fe2+阴极：Cu++2e-=Cu

2+-

阳极：40H-4e=O2t+2H20阴极：Cu+2e=Cu

【教师追问】在电镀铜的时候最好选用什么阳极材料呢？原因？

【学生回答】可以用铜，用铜可以保持电镀液中铜离子的浓度几乎不变，电镀更

均匀。

【任务2-3】学生分组实验

阴极----锌制品电镀液----CUSOI溶液

【任务2-4］请独立书写电镀铜过程中所发生的电极反应方程式。

【活动2-4】学生书写两电极反应方程式

阳极:Cu-2e=Cu2+;

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2+

阴极:Cu+2e=Cuo

【问题2-5】电镀铜的时候，阴极是锌，有没有可能就是阴极上的锌直接置换出

了铜，而不是通过电解产生的呢？请设计实验证明确实电解产生了铜。

【任务2-5】用惰性电极做阳极、阴极，进行实验。观察看见与电源负极相连的

电极上还是有紫红色物质出现，阳极上有气泡产生，溶液的颜色明显变浅。

【结论2-5］通过现象知两极反应为：

阳极：40H-4e=O2↑+2⅛0;

阴极：Cu2++2e=CUo

【对实验方案进行评价】直接用锌进行置换，操作简单，反应慢，析出的铜不致

密，通过电镀的方法可以让镀层金属更致密。在电镀的时候待镀件做阴极，电解

液中一定要含有镀层金属阳离子，阳极用镀层金属。

【评价】学生能写出电镀铜的时候阴极反应方程式，而阳极给什么材料学生都能

写出阳极电极方程式，说明学生处于多点结构水平，如果能评价，并分析最好使

用铜做阳极，并能说出其它材料做阳极的时的缺点，则学生的思维层次达到了多

点关联结构水平。

设计意图：以实际工业生产问题让学生检验建构起来的模型，并基于任务开展分

析、实验等多种活动，从而在完成任务的过程中发展学生的学科核心素养，发展

学生分析、评价等高级思维。

环节四：修正电解模型（课后）

刚刚同学们电镀出的产品没有工业电镀产品光滑、致密，请同学们查阅资料，并

进行实验探究，如何让电镀得到的产品更光滑。

总结:化学在人类生活中承担着非常重要的角色，因为化学，我们的生活才会变

得丰富多彩，希望同学们学好化学，为了祖国美好的明天而奋斗。

第二课时：电解原理的应用

环节一：设计电解模型（精炼粗锌）

情境：炼锌工厂从电极上得到粗锌，提纯变成可利用的纯锌。

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【任务1-1】设计电解装置，选择合适的电极材料和电极质溶液。

【活动1T】使用粗锌作阳极，用纯锌作阴极，硫酸锌溶液为电解质溶液。电解

时，阳极首先是活泼杂质铝被氧化为AK,接着锌失去电子被氧化为Zn一阴极

上，Zn'得到电子变成锌析出。

【任务1-2］电解后溶液中离子浓度有何变化。

【活动1-2】根据电子守恒规律，阳极失电子总数等于阴极得电子总数，阳极有

铝和锌溶解，阴极上只有锌析出，阳极产生的Zn"比阴极消耗的Zn*少，溶液中

c(Zn2t)减小。

【任务1-3】阳极上铅、铁、铜等金属会不会氧化，阴极上会不会有AI析出。

【活动『3】通过交流讨论：铅、铁和铜的还原性比锌弱，不会被氧化，在阳极

附近沉淀形成阳极泥。溶液中AV的氧化性比Zn"弱，所以阴极上只有锌析出，

而不会析出铝。

【归纳】电极上发生的反应，与电极材料、溶液中离子的氧化性、还原性强弱有

关，判断电极产物要先分析阳极材料和溶液中离子种类。

设计意图：通过真实的问题情境，引导学生开展实验探究活动，将理论知识运用

到实际的解决问题中，体验科学探究的乐趣。培养学生“证据推理与模型认知”

的化学学科核心素养。

【评价】学生能很快利用所学的电解原理，设计出装置，选择合适的电极材料和

电解质溶液，能判断出电极上发生的反应和电极产物。

环节二：完善电解模型(电解饱和氯化钠溶液)

情境1：工业上通过电解法冶炼活泼金属，能否通过电解盐溶液制备。

【任务2-1】电解饱和食盐水能否冶炼金属钠。

【活动2-1】预测电解饱和食盐水的电极产物。溶液中离子有Na'、Cl以及水电

离出的H*、OH',阴极产物可能是Na或H?,阳极产物可能是Ck或0?。

【任务2-2】探究电解饱和食盐水的产物。

【活动2-2】设计电解饱和食盐水的装置，从实验原理正确、操作简单、现象明

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显、保护环境等方面分析，评价装置的优、缺点并改进。最终确定电解浸有食盐

水的粉笔，用PH试纸和淀粉-Kl试纸检验产物，观察现象，判断电极产物，书写

电极反应式。

阴极：2H'+2e=H2↑,阳极：2C1+2e=Ckt。总反应式:

通电

2NaCl+2H20-2NaOH+H2↑+Cl2↑

情境2：工业上通过电解饱和食盐水制取氯气、氢气和烧碱，如何设计装置。

【任务2-3】将电解食盐水的装置应用到工业生产有哪些不足之处，提出改进措

施。

【活动2-3】实际工业生产中要避免生成物H?和Cl?混合，因两者混合遇火或遇

强光容易发生爆炸；还要避免CL与NaOH溶液接触发生反应(Cl2+2NaOH=NaCl

+NaClO+⅛0)o

【归纳】使用阳离子交换膜将电解槽隔成阴极室和阳极室，它只允许阳离子

(Na+)通过，而阻止阴离子(Cl、OH)和气体通过。这样既能防止阴极产生的IL和

阳极产生的Ck相混合而引起爆炸，又能避免CL和NaOH作用生成NaCIo而影

【教师点拨】离子交换膜是一种含离子基团的使溶液中的离子选择性定向透过的

高分子膜，能平衡溶液中离子的浓度和电荷。常见的有阳离子交换膜、阴离子交

换膜和质子交换膜。离子交换膜在电解池中的作用有：隔离某些物质，阻止反应

的发生；用于物质的分离与提纯；用于制备某些物质。

设计意图：通过真实的工业生产情境，学生体会到理论与现实的差异，引导学生

开展实验探究活动，将理论知识运用到实际的解决问题中，体验科学探究的乐趣,

加深对电解模型的理解，更好地落实“科学探究与创新意识”。

【评价】学生能结合理论知识，预测实验现象和结果，并利用常用的仪器和试剂

进行实验，验证猜想。能分析评价简单电解装置在生产中的不足之处，根据生产

需求，设计出更合理的方案。

环节三：深度应用模型（化学储能）

情境:在电解过程中，除了发生物质转化,还有哪些变化？使用充电宝作为电源，

充电能从哪里来，是怎么储存在电池中的？

【任务3-1】在实验过程中，能量转化形式是怎样的？

【活动3-1】列举生活中常见的电池如：充电宝、电动车电瓶、新能源汽车电池。

充电宝充电时，就是将电能转化成化学能，储存在充电宝中。电解过程中，充电

宝放电，将化学能转化成电能释放出来，而电解池又可以将电能转化成化学能。

【任务3-2】探究全机液流电池工作原理。

【活动3-2】观看全钢液流电池装置示意图，判断充电时电极名称、电极反应式，

分析离子移动方向、电极附近溶液中离子浓度变化、能量转化形式。

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全桃液流电池体系结构

【学生归纳】液流电池是电化学储能领域的一个研究热点，其优点是储能容量大、

使用寿命长。全钮液流电池就是一种新型的大容量电化学储能装置，正负极均使

用钢盐溶液，不同价态的钢离子溶液分别做为正极和负极的活性物质，分别储存

在各自的电解液储罐。充电时，V(Γ在阳极被氧化为VOJ,H在阴极被还原为V。

具有较高能量的产物被泵回储液罐，将能量储存起来。

【教师总结】除了实现物质转化外，人们还可以利用电解原理将电能转化为化学

能，从而实现能量的储存。二次电池的充电过程实际上就是通过电解来实现的。

利用电解原理的大规模储能技术则在电力工业中具有非常重要的应用。

设计意图：理论变为实践需要经过很多的再设计，各种电解装置在实际生产、生

活中具有广泛的应用价值，让学生认识现代科技的新应用，感受化学在生活中所

起到的积极作用，从而激发学生学好化学的兴趣，这正是核心观念统领教学中蕴

含的深层次理解和应用知识的一个体现。

【学生反思】通过本节课的学习，同学们有哪些收获和感悟？

总结:通过这节课的学习，相信大家已经感受到了电解的价值，利用电解可以使

许多通常条件下不能发生的反应得以进行，实现物质转化。同时电解还可将电能

转化为化学能，实现能量的存储。电解对于化工生产、金属冶炼、实验室研究以

及人们的日常生活都具有十分重要的意义。电解原理不仅仅应用在这三节课学习

的无机物的电解制备、环境保护，还应用在电化腐蚀与防护、电有机合成等更广

泛的领域里。在电化学领域，还有许多技术有待我们去完善，希望同学们学好化

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学，用好化学，让我们的生活更加丰富多彩。

第三课时：电解条件的控制

环节一：初探电解生产条件

【问题1-1］我们在参观安徽铜冠有限公司后看到电极板之间的距离很近、表面

积很大，实际上为什么要这么做呢？今天我们就来探寻一下其中的奥秘

【活动1-1】学生分组讨论，交流汇报，通过控制变量法设计实验，小组长展示

设计思路

【归纳1-1］根据学生的汇报点评实验方案，可以通过改变距离和表面积测量电

流来进行实验。

【活动1-2］利用电解硫酸铜溶液来设计实验方案：

步骤1：锌片连电源负极，铜片连电源正极，将电流传感器串联在电路中，将两

个电极分别放在距离8cm的电解槽内，记录实验现象，改变锌片进入溶液的面积

为原来的1/2S,记录实验现象。

步骤2：锌片连电源负极，铜片连电源正极，将电流传感器串联在电路中，将两

个电极分别放在距离6cm的电解槽内，记录实验现象，改变锌片进入溶液的面积

为原来的1/2S,记录实验现象。

步骤3：锌片连电源负极，铜片连电源正极，将电流传感器串联在电路中，将两

个电极分别放在距离4cm的电解槽内，记录实验现象，改变锌片进入溶液的面积

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为原来的1/2S,记录实验现象。

【问题1-2］根据实验现象得出电解制锌条件是什么？

【活动『3】小组长汇报实验结果，讨论得出电解制锌条件。

【归纳1-2］根据学生汇报结果，得出结论：根据R=Pl/s其他条件相同时，电

极之间的距离越近，中间的离子导体电阻越小，锌离子的迁移速率越快，单位时

间产生的锌的产量就会越大。其他条件相同时，电极之间的横截表面积S越大,

电组越小，锌离子的迁移速率越快，锌离子更快的在阴极析出。锌的产量就会越

r⅛O

【设置意图】促使学生认识到电极材料、离子导体、电子导体是电化学体系的基

本要素，建立对电化学过程的系统分析思路，通过控制变量法设置实验探究电极

距离表面积对电解的影响，将理论知识运用到实际问题的解决中，体验科学探究

的乐趣。培养学生“科学探究与创新意识”的化学学科核心素养。

【问题1-3］我们了解了工业电解制锌条件的控制，在第一节课我们实现了在纽

扣上镀铜，试分析电解制锌对产品的要求和电镀铜对产品的要求是否一样呢？

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【活动1-3］学生合作讨论，小组长汇报。

【归纳1-3】对于工业制锌我们是希望锌离子尽快析出，所以是越快越好，而电

镀铜是希望电镀的镀层致密、美观，所以电极的距离要大一些，电解的时间长一

些。

【设计意图】让学生了解同样是电解工业,但不同工业生产中对产品的要求不同，

所以设置的条件不同。

环节二：再探电解生产条件

【问题2-1］在参观电解制锌工厂时我们在阴极不仅可以看到锌的析出，而且看

到有大量气泡冒出，为什么锌离子在酸性溶液中也可以得电子而析出呢？

【情境】展示电解制锌工厂工程师的值班记录表，从表中我们发现电解过程中氢

离子和锌离子浓度的控制，接下来我们来讨论一下其对电解的影响。

根据提供的实验药品和仪器，设计实验方案。

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【活动2-1】学生小组讨论，得出实验方案，小组长展示实验设计。

【归纳2-1］根据学生汇报结果，评价实验方案，可以通过电解硫酸铜溶液来验

证电解制锌过程，向溶液中加酸看是否产生气泡？

【活动2-2］探究实验

实验药品：25%硫酸铜溶液，实验仪器：电解槽、充电宝、锌片、碳棒、铜片、

数据线，

实验操作：铜片连电源正极，锌片连接电源负极，电解硫酸铜溶液，一段时间后

向溶液中滴加2ml稀硫酸溶液。

小组记录实验现象，讨论后汇报实验结果。

【问题2-2】用锌片作阴极观察到锌片上有大量气泡产生，已知：氧化性：Cu2)H

能不能证明氢离子在铜离子存在的条件下得到电子？

【活动2-3】小组讨论，汇报讨论结果。

【归纳2-2］结合学生的汇报进行归纳，锌也有可能与氢离子发生反应生成氢气。

【问题2-3】实验该如何改进。

【活动2-4】学生思考后回答。

【归纳2-3］结合学生的汇报进行归纳，用铜片和碳棒作阴极可以避免锌和酸的

副反应的发生。

【活动2-5】分别用铜片和碳棒作阴极进行实验。

汇报实验现象，总结实验结论。

【归纳2-411.增大离子浓度，可增强其氧化性，可能改变粒子的放电顺序

改变电极材料，可能改变其氧化性，可能改变粒子的放电顺序。

【设置意图】通过真实情境电解硫酸锌溶液，锌离子氧化性比氢离子弱的情况下

也能得电子而析出，让学生产生认知冲突，引发学生思考，从而设计实验分别用

锌片、铜片、碳棒作阴极，探究氢离子氧化性比铜离子弱的情况下也能得电子从

而证明真实电解制锌工业中在酸性条件下锌离子能得电子而析出。最后得出离子

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浓度和电极材料都对电解有影响O

情境：展示电解制锌工厂中工人的值班表。

添加剂使用记录

碳酸1?加入也

计肢加入更

【问题2-4】值班表中加入碳酸锯的目的是什么？

【活动2-5】学生小组讨论，汇报讨论结果。

【归纳2-5］结合学生的回答进行归纳，加入碳酸锢是为了调节溶液的酸碱性。

【问题2-5］既然加入碳酸锦是为了调节溶液的酸碱性，那么为什么要加酸呢？

加入的硫酸过多又会怎么样？

【活动2-6】学生小组讨论,汇报讨论结果。

【归纳2-6】加入酸是抑制锌离子水解，酸性太强，那么锌离子需要得电子就需

要更大的浓度。

【问题2-6】电解后的硫酸锌溶液循环时，从理论上加什么物质最合适呢？

【活动2-7】学生小组讨论，汇报讨论结果。

【归纳2-7】电解后的硫酸锌溶液循环时，理论上可以加氧化锌和碳酸锌，维持

溶液中锌离子的浓度不变。

【设计意图】通过真实情境值班表中的数据，用已知知识解决实际工业中遇到的

问题，培养学生”证据推理与模型认知”的能力。

环节三：总结电解生产条件

【问题3-1】同学们结合前面的学习，思考电解时控制的主要生产条件是什么？

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【活动37】学生小组讨论总结，小组长汇报讨论结果。

【归纳3-1】电解时主要的生产条件主要有电极（距离、表面积、材料）、溶液

中粒子浓度、离子交换膜，还有其他因素如电源电压、温度等。

【问题3-2】通过电解池大单元三个课时的学习，总结一下电解池。

【活动3-2】学生小组讨论总结，小组长汇报讨论结果。

【归纳3-2】电解池从能量角度看是将电能转化为化学能，从反应上看阳极是发

生氧化反应阴极发生还原反应，从方法上看电解是最强有力的氧化还原手段。

总结：电解的产物影响因素分为内因和外因，内因有粒子的氧化性和还原性。外

因有浓度，如电解制锌，锌离子的氧化性随浓度增大而增强，离子交换膜，如电

解饱和食盐水，调控产物种类和产率，电压，调控不同氧化性或还原性粒子是否

发生反应。电解产物的影响因素除了这些以外还有温度、速率等因素，电解是非

常复杂的电化学过程，至今还没有完全研究清楚。关于电解的许多深入研究还在

如火如荼的开展中。这些研究成果应用在无机物的电解制备如电解制锌和电镀铜,

环境保护电化学如池州污水处理厂，电化学腐蚀和防护如池州旅游码头钢闸门的

防护，电有机合成如美国孟山都公司将丙烯般电解还原二聚合成己二般实现了大

规模生产。

【设计意图】通过整个大单元的学习，让学生归纳总结，培养学生归纳总结的能

力。通过展望电解应用和发展四个方向，培养学生“科学态度与社会责任”这一

核心素养。

【教学反思】

第一课时通过微课带领学生进入电解制锌车间，在实际生产中进行教学，学生全

身心投入学习中，在工程师的点拨及学生的思考中主动建构起电解的认知模型，

将电极反应、离子移动方向等核心知识与氧化还原及原电池原理知识结构化，通

过锌质纽扣变铜质纽扣等挑战性任务，让学生检验自己建构起来的电解模型，让

学生对电化学认识广度、认识深度、认识条理性得到更大发展。

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第二课时通过设计电解装置入手，引导学生将所学知识运用到工为生产中。通过

交流讨论，学生自主设计模型，相互评价并不断完善，更加深刻的理解电解原理，

认识到电解在物质转化和能量转化中的应用。在这个过程中，学生感受到书本知

识的局限性,激发了进一步深入学习的兴趣。学生能够在教师的引导下全心投入，

不断思考，完善自己的知识体系。在教学设计中没有考虑到学生处理真实问题的

能力不足，设计实验方案和装置存在较多缺陷，不会对实验装置进行评价。在后

期教学中要多引导学生动脑思考、动手操作，培养学生分析解决实际问题的能力。

第三课时以“电解制锌的电极板为何面积大、距离近”为引，引发学生思考其中

原因，然后进行理论分析、设计实验、探究实验、得出结论。以“锌离子为什么

在酸性溶液中得电子”引发学生认知冲突，引发学生思考，从而设计实验分别用

锌片、铜片、碳棒作阴极，探究氢离子氧化性比铜离子弱的情况下也能得电子，

从而证明真实电解制锌工业中在酸性条件下锌离子能得电子而析出。最后得出离

子浓度和电极材料都对电解有影响。本节课只是初步探究了电极板的距离和面积

和溶液粒子浓度对电解的影响，还有温度、电压等对电解的影响没有提到，这是

这节课不足之处。基于核心素养的课堂教学的显著特征是课堂要有具体真实的情

境，只有真实的情境才能促进学生素养的发展，实验探究能为学生提供知识生成

的情境，能够使学生真正感受到知识的形成。这一教学设计中学生自己动手设计

实验，不仅能提高学生的动手实验能力，增强学生的科学创新意识和团队协作学

习的能力，而且也能促进学生化学学科核心素养的发展。

【教学评价】

1、利用生产实际，引发学生全身心投入学习中

教材中的情境素材往往限于篇幅，经过了简单化、理想化的处理，经常直接指向

结论，而缺少论证的过程，在本课例中，教师通过带领学生参观金属冶炼企业，

走进生产车间，提升了学生的学习兴趣，在真实生产情境、实验探究等活动中学

生全身心投入学习，有利于发展学生未来在复杂陌生情境中解决实际问题的能力,

帮助学生建构起核心知识的认知模型，促进学生深度理解电解知识，通过创设电

镀等真实且贴近学生实际的化学情境，既激发了学生的学习兴趣，同时在实际应

用中理解化学知识，而不是简单记忆大量零碎的化学知识。

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2、突出学生为主体，教师为主导

本课题无论是电解池模型的建构，还是在锌质纽扣变铜质纽扣时实验方案设

计与比较，以及实验的实施，都是学生自己完成，学生通过猜想、探究、解决问

题，得出结论。学生在主动学习中建构起核心知识，学会了解决问题的方法，这

比教师满堂灌效果要好得多。

3、任务导向，发展学生的高阶思维

本课例注重任务导向，在真实情境中设置任务，在任务的解决中，实现了电解模

型的构建，突出分析思路和方法，通过锌质纽扣变铜质纽扣任务，让学生灵活运

用电解原理，自行设计实验方案实现电镀目的，锻炼实验探究能力。针对实际任

务开展分析解释、推论预测、设计评价等学习活动，培养学生独立开展实验探究

的能力，使电解原理的理论知识在实践中深化。学生在模拟处理真实任务过程中，

建立模型、检验模型，使知识与能力层层递进，由浅入深，发展了学生宏观辨识

与微观探析，证据推理与模型认知等化学学科核心素养。

【单元作业】

1.同学们电镀出的产品没有工业电镀产品光滑、致密，请同学们查阅资料，并进

行实验探究，如何让电镀得到的产品更光滑？

2.下列描述中，不符合生产实际的是（）

A.电解熔融的氧化铝制取金属铝，用铁作阳极

B.电解法精炼粗铜，用纯铜作阴极

C.在冶金工业上，常用电解法制取钠、镁、铝等金属

D.在镀件上电镀锌，用锌作阳极

3.（双选）氯碱工业的一种节能新工艺是将电解池与燃料电池相结合，相关物料的

传输与转化关系如图所示（电极未标出）。下列说法正确的是（