《电能转化为化学能》的教学设计(苏教版化学2必修)
《电能转化为化学能》的教学设计
一、教材依据
《电能转化为化学能》是苏教版化学2(必修)中专题2化学反应与能量转化，第三单元化学能与电能的转化的第三节内容。本节的教学重点是电解原理和电解方程式和电极反应的书写；教学难点在于引导学生理解电解原理、掌握阴、阳离子放电顺序和如何应用电解原理（铜的电解精炼和电镀）。
二、设计思想
我国颁布的基础教育课程改革目标之一，就是从接受式学习转变为探究性学习。“互动——探究”教学模式是一种在建构主义理论指导下的新型教学方式，它要求学生在教师的指导下，运用自己已有的知识和经验，对未知的知识领域，进行主动探索、发现和体验，逐步学会对大量信息的收集、分析和判断，最终构建新知识体系的综合过程，它主张用类似科学研究的方式，指导学生主动获取知识、应用知识，提高分析问题、解决问题的能力。
因此本课时采用“回顾已学相关知识—导入新课—感知实验仪器—组装仪器—观察现象—分析讨论—得出结论”的实验探究方法，不仅激发了学生的学习兴趣和求知欲望，而且还唤起了学生的实验意识、思维意识、探究意识，培养了学生的动手能力、团结协作能力，充分体现了以“学生为主体，教师为主导”的教学思想。
电解属于电化学的知识范畴，是中学化学理论体系中不可缺少的一部分，同时电解与物理学科中的电学、能量的转换有密切的联系，是氧化还原反应、原电池、电离等知识的综合运用。电解教学安排在氧化还原反应、离子方程式和原电池知识后教学，符合化学学科知识的逻辑体系和学生认知规律。通过化学能和电能之间的相互转变，能够使学生对氧化还原反应的认识及化学反应中能量变化的认识更加深刻。
电解原理这一节内容包含了电解概念、电解池形成条件、电极反应式及电解方程式的书写等多个知识点，电解原理在工业生产、科学研究领域等方面应用很广泛，也是高考的重要考查点之一。
在教学过程中，通过对比电解CuCl2与NaCl的不同，从而激发探究电解原理的兴趣，通过动手做氯化铜溶液导电实验，发现在导电的过程中发生了化学变化，再从产物着手去探究、去分析电解原理，最后让学生在合作学习的过程中自己分析得出相关概念和结论。为了避免学生把发现的问题复杂化，在教学设计中先采用了两个石墨电极，但不规定电极的连接方式，这样在一定范围内让学生自主探究，激发了学生的探究思维。在学生已有一定电解知识积累的基础上在更换阳极材料，让学生在学习中发现新的问题，解决新的问题。
三、学情分析
学生已经学习了化学反应中的物质变化和能量变化等理论知识，研究了化学能是如何转变成电能的，在此基础上，进一步研究电能转变为化学能是完全符合学生的认知规律的，电解原理是高中化学教材中的一个重要基本理论之一，也是学习过程中的一个难点。在进行本课学习时，可以借鉴以前的方法，进一步运用所学的关于氧化还原反应、化学反应中的能量变化等理论知识，指导本章知识的学习，同时巩固和加深对这些知识的理解。
四、教学目标
1、知识与技能目标：①通过实验探究使学生了解电解的基本原理、电解池形成的基本
条件及电解的一般规律，能正确判断电解池的阴极和阳极，能正确书写电极反应式和电解化学方程式；能正确辨别原电池与电解池②培养和发展学生的自学能力、实验能力、观察能力、探究能力。
2、过程与方法目标：①通过实验，提高分析、探讨、对比、总结和语言表达能力；②
体验问题解决的过程。
3、情感态度与价值观目标：①通过学生动手做实验，激发学生学习的兴趣；
②培养学生探究和合作学习的精神；③通过电解原理在氯碱工业，铜的精炼，电镀
等生产中的应用，感受电化学在现代文明中的主要作用。
五、教学重点电解装置的特点与工作原理
六、教学难点电解时电极反应的书写
七、教学策略与手段
以“问题”为线索，挖掘学生的好奇心，激发学习兴趣，从而进行探究性实验，再结合教师的引导使学生进行启发式学习，最后通过学生自主学习而接受新知识；使学生充分感受到“能学—愿学—乐学—会学”的新的教学思路，从而使学生的学习过程形成良性循环。在教学中充分体现以学生为主体，在学生中开展小组合作学习，给他们提供更多的交流讨论的机会和空间。本节课还利用多媒体教学辅助手段，从微观上解释电解原理，更有利于学生掌握和理解电解原理。
八、教学准备
1、实验用品：投影仪、石墨电极两个、铜电极一个、导线若干、直流电源一个、U型
管两支、氯化铜溶液一瓶、硫酸钠溶液一瓶、酚酞试液一瓶、淀粉KI试纸、蒸馏水一瓶、镊子一个
2、学生分组：教学过程采用实验探究的方式，二人一组进行实验，但是讨论的时候可
以安排4-6人为一个小组展开。为了防止上课的时候出现混乱，在课前预先把全班学生分成10个左右的小组，并让学生在组内作好分工。
九、教学过程
1、复习回顾，诱发探索
【提问】在已学的化学课程中有那些电解实例？请写出化学方程式。
【回答】电解水，电解熔融氯化钠，氯碱工业，电解氯化镁制取镁，电解氧化铝制取铝。
（书写方程式）
【提问】①为什么电解熔融氯化钠与氯碱工业中电解氯化钠溶液得到不一样的产物？
②电解的原理是怎样的？
【启发】①溶液中存在哪些离子？
②两极附近溶液中阴离子或阳离子如何变化？
2、实验探究，得出结论
【讲述】化学是一门以实验为基础的学科，我们可以通过实验来探究。以氯化铜的电解来分析电解原理？
【实验探究】根据所给实验仪器和药品，分组探究电解氯化铜溶液。
【讨论】这个实验可以观察到哪些现象？说明了什么问题？
【分组讨论后回答】：
①与电源的负极相连的铜棒上有一层红色的固体析出，说明有铜生成。
②与电源的正极相连的石墨棒上有气泡产生，，起先判断可能是H2、Cl2或O2，但
因为有刺激性气味，再用湿润的KI淀粉试纸检验变蓝色，说明产生的气体是氯气。
③电流计指针发生偏转，说明电解质溶液导电。
④溶液的颜色逐渐变浅，说明Ｃu2+的浓度逐渐减小。
【提问】我们来研究电解得到的结果，从中可以确定当电流通过氯化铜溶液时有铜和氯气生成，如何表示这个结果呢？
【总结】CuCl2Cu＋Cl2↑
【讲述】通电使电解质溶液分解的过程就叫做电解，即使电流通过电解质溶液，而在两极引起氧化还原反应的过程（非自发进行的氧化还原反应）。而借助于电流引起氧化还
原反应，将电能转化为化学能的装置就叫做电解池。
【板书】电解、电解池概念
电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程。
电解池：把电能转化为化学能的装置。
【提问】在原电池中，电极的名称为正极和负极，那么电解池的电极名称如何呢？请阅读课本44页。
【学生活动】阅读、整理
【板书】阴极和阳极概念
与电源负极相连接阴极：Cu2++2e-=Cu（还原反应）
与电源正极相连接阳极：2Cl－—2e-=Cl2↑（氧化反应）
总反应：CuCl2Cu＋Cl2↑（注意电解条件）
【提问】通过刚才讨论，思考电极的判断方法有哪些？电解池的形成条件有哪些？
【学生活动】归纳、总结、回答
【板书】电极的判断方法、电解池的形成条件
电极的判断方法：①由电源正负极判断；
②由电极反应类型判断；
③有电极上参加反应的阴阳例子判断。
电解池的形成条件：
①两根电极（活泼性同或不同）。②外加直流电源。
③电解质溶液（或熔融离子化合物）。
【设计意图】①为了避免学生把发现的问题复杂化，在教学设计中采用了两个石墨电极，，这样就使得实验探究过程中的讨论变得容易，学生的思路比较清晰，增加课堂
效率。
②为下面对离子在两极上放电的顺序、电极材料对离子放电顺序影响的讨论作
好准备。
③培养学生实验探究能力、团结协作能力和观察总结、善于从现象看本质的能力。
3、提出问题，拓展延伸
【提问】在氯化铜溶液中还有哪些离子？通电时有无反应？为什么？
【回答】还有水电离出的H+、OH-，所以没有参加反应。
【提问】H+与OH-没有参加反应说明什么问题？
【总结】阳离子移向阴极得电子，阴离子移向阳极失电子，从以上例子说明不同的阴阳离子，得失电子的能力和不同的，在阳极，失电子能力强的阴离子先失电子，同理，在阴
极，得电子能力强的阳离子先得电子。
【板书】阴、阳离子放电顺序
阳极：S2->I->Br->Cl->OH->F-含氧酸根
阴极:Ag+>Cu2+>H+>……>Al3+>Mg2+>Na+……
【讨论】根据阴、阳离子在两极上得失电子能力的不同，解释用石墨作电极电解氯化钠溶液时，两极到的产物。
【投影提示】①通电前溶液中存在哪些离子?如何运动?
②通电后离子如何运动?
③分别是什么离子在阴、阳极参加反应?为什么？
④写出两极的电极反应式。
【实验、讨论后分组回答】
①通电前，Na+、H+、Cl-、OH-在溶液中自由移动
②通电后，阳离子移向阴极，阴离子移向阳极
③阳极是Cl-放电生成了Cl2，阴极是H+放电，因为H+的得电子能力比Na+强
④阳极：2 Cl―－2e－＝Cl2↑（氧化反应）；阴极：2H＋＋2e―＝H2↑（还原反应）【拓展】用石墨作电极电解硫酸钠溶液时，两极到的产物分别是什么？
【总结】阳极的氢氧根放电比较难写，但是，希望大家要能结合实验和电极反应的规律，也就是要利用阳极－氧化，阴极－还原反应的规律来分析。这条式子是不是似曾相
识？对，就是金属腐蚀中吸氧腐蚀的电极方程式的逆过程，O2＋2H2O＋4e-＝4OH-，
请大家书写时注意电荷守恒、得失电子数守恒。
【投影】学生的总反应式，进行分析。
【讲述】1800年英国科学家采用伏打电池电解水获得成功，使人们认识到可以将电用于化学研究。英国化学家戴维和很多科学家一样开始研究各种物质的电解作用。由于当
时对木灰（即苛性钾）的主要成分尚不清楚，他选择了木灰作第一个研究对象。开
始他以石墨为电极将苛性钾制成饱和水溶液进行电解，以你所学的电解原理，你认
为戴维能得到金属钾吗？如果不是，那么会得到什么物质？你有什么办法能使K+
得到金属K？经过多次试验和巧妙的设计，最后戴维成功的制得K。后来他又用电
解的方法制得了金属钠、镁、钙、锶、钡和非金属元素硼和硅，成为化学世上发现
新元素最多的人。
【拓展】接下去我们再改变阳极材料来电解氯化铜溶液，这个实验可以观察到哪些现象？说明了什么问题？
【分组讨论后回答】：①与电源的负极相连的石墨棒上有一层红色的固体析出，说明
有铜生成。
②与电源的正极相连的铜棒不断溶解。
③电流计指针发生偏转，说明电解质溶液导电。
④溶液总的颜色基本不变，说明Ｃu2+的浓度基本没有变化。【提问】为什么在以铜棒作为阳极时，阳极本身会不断溶解，即铜棒失电子，而不是Cl-失电子呢？
【回答】活性电极的失电子能力更强。
【提问】那么方案一中以铜为阴极，为什么铜没有参加反应呢？
【回答】阴极要得电子，金属铜不能得电子。
【讲述】在研究溶液电解时，大家一定要先确定阳极材料是否是活性电极，若是活性电极就电极本身失电子，而阴极和材料无关，然后仔细分析溶液中所存在的离子，再
根据其得失电子能力的不同确定何种离子先放电。
【设计意图】①通过实验得出结论，再从结论中提出新问题，培养学生在学习过程中不断发现问题，解决问题的能力。在理解了电解原理的基础上，通过层层讨论，又解
决了离子的放电顺序、阳极是活性电极时优先放电等知识的掌握。
②培养学生通过实验解决实际问题的能力，运用所学知识进行综合分析的能
力。③通过化学史教育，激发学生的科学探究热情和为国奉献精神。
4、知识迁移，理论联系实际
【小结】当我们把这些问题都一一解决掉的时候，大家发现我们又进入了一个新的知识领域，所以在学习过程中，我们一定要善于提出问题，并且要想办法去解决问题，我们可以用实验去探索，也可以用已有的理论知识或上网、上图书馆去查找资料，从而得出结论，再把结论应用到实际生活中，从而为人类造富，比如日本三洋公司就根据电解原理发明了一种净化器，它电解含有氯的自来水会生成活性氧，从而起到
杀灭流感病毒的作用，请大家根据电解原理，自己尝试设计一个装置制取家庭消毒
液。体会把知识应用到实际生活中的乐趣，想了解更多的信息大家可以上网查询。【设计意图】对学生进行一定的道德情感教育，使学生对所学的知识产生兴趣，并且运用所学知识去解决生产和生活中的实际问题，充分实现学生的“能学—愿学—乐学
—会学”的过程。
十、知识结构或板书设计
电解原理
1．电解：使电流通过电解质溶液而在阴、阳两极上引起氧化还原反应的过程。
电解池：把电能转化为化学能的装置。
与电源负极相连接阴极：Cu2++2e-=Cu（还原反应）
与电源正极相连接阳极：2Cl－—2e-=Cl2（氧化反应）
总反应：CuCl2Cu＋Cl2↑（注意电解条件）
2．电极的判断方法：①由电源正负极判断；
②由电极反应类型判断；
③有电极上参加反应的阴阳例子判断。
3．电解池的形成条件：
①两根电极（活泼性同或不同）。②外加直流电源。③电解质溶液（或熔融电解质）。
4、阴、阳离子放电顺序
阳极：活性电极>S2->I->Br->Cl->OH->F-含氧酸根
阴极:Ag+>Cu2+>H+>……>Al3+>Mg2+>Na+……
十一、作业设计
１、请同学们以锌铜原电池和用碳棒作电极电解氯化铜溶液为例对电解池和原电池进行比较，并填写下列表格。
原电池电解池
装置图
电极名称
电极反应
电子流向
电流方向
能量转化
【设计意图】让学生将新旧知识联系起来，培养学生的综合分析能力。
２、用惰性电极分别电解下列溶液，写出电极反应和电解总反应，并根据电解总反应，对电解质进行电解规律的归类。
①HCl；②CuBr2；③KCl；④CuSO4；⑤NaOH；⑥H2SO4；⑦KNO3。
【设计意图】对所学知识的应用和总结。
3、自学教材P45的《铜的电解精炼》
【设计意图】对所学知识的应用和总结。体会化学在生活中发挥的主要作用。
十二、教学反思
本节课给学生的自由程度很高，教师只是起到一个引导的作用，教学过程中的变数很大，教师要机动灵活地针对学生实际情况展开因材施教。本课时中采用实验结合练习的方式，使学生对电解的原理理解得更深刻对两极反应方程式的书写也能较好地掌握。实际教学过程中，感觉比较难把握的有以下几点：一是如何引导学生仔细地完整观察实验现象；二是讨论过程中碰到冷场的时候教师如何去点拨、引导，三是时间的把握难以控制。四是如何做到层层递进,知识的不断深化。五是如何更好地做到因材施教。