4.2.電解池是如何工作的為例的單元教學(xué)設(shè)計(jì)2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1課題：科目：班級(jí)：課時(shí)：計(jì)劃1課時(shí)教師：?jiǎn)挝唬阂弧⒔滩姆治?.2.電解池是如何工作的為例的單元教學(xué)設(shè)計(jì)2023-2024學(xué)年高二上學(xué)期化學(xué)人教版（2019）選擇性必修1

本單元以電解池工作原理為例，深入探討電化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)。通過(guò)分析電解池的工作原理，引導(dǎo)學(xué)生理解電解質(zhì)溶液中離子的遷移規(guī)律，以及電極反應(yīng)和電解池應(yīng)用等知識(shí)。教學(xué)內(nèi)容與課本緊密相連，注重理論與實(shí)踐相結(jié)合，培養(yǎng)學(xué)生解決實(shí)際問題的能力。二、核心素養(yǎng)目標(biāo)分析本節(jié)課旨在培養(yǎng)學(xué)生科學(xué)探究、科學(xué)思維和科學(xué)態(tài)度的核心素養(yǎng)。學(xué)生將通過(guò)實(shí)驗(yàn)探究電解池的工作原理，提升實(shí)驗(yàn)操作能力和觀察分析能力。同時(shí)，通過(guò)理解電解質(zhì)溶液中離子的行為，培養(yǎng)邏輯推理和模型建構(gòu)能力。此外，通過(guò)電解池的應(yīng)用實(shí)例，激發(fā)學(xué)生對(duì)化學(xué)與生活關(guān)系的興趣，增強(qiáng)社會(huì)責(zé)任感。三、重點(diǎn)難點(diǎn)及解決辦法重點(diǎn)：電解池工作原理及電極反應(yīng)方程式的書寫。

難點(diǎn)：電解質(zhì)溶液中離子的遷移規(guī)律和電極反應(yīng)的定量分析。

解決辦法：

1.通過(guò)實(shí)際操作實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生直觀感受電解池的工作過(guò)程，加深對(duì)電解池原理的理解。

2.結(jié)合具體實(shí)例，引導(dǎo)學(xué)生分析電解質(zhì)溶液中離子的遷移和電極反應(yīng)，強(qiáng)化定量分析能力。

3.利用多媒體教學(xué)，展示電極反應(yīng)的動(dòng)態(tài)變化，幫助學(xué)生建立清晰的概念模型。

4.通過(guò)小組討論和合作學(xué)習(xí)，鼓勵(lì)學(xué)生相互交流，共同突破難點(diǎn)，提高解決問題的能力。四、教學(xué)方法與手段教學(xué)方法：

1.講授法：系統(tǒng)講解電解池的基本原理和電極反應(yīng)方程式，為學(xué)生建立理論基礎(chǔ)。

2.討論法：組織學(xué)生就電解池的工作機(jī)制和應(yīng)用進(jìn)行討論，激發(fā)思維，培養(yǎng)批判性思維。

3.實(shí)驗(yàn)法：引導(dǎo)學(xué)生進(jìn)行電解池實(shí)驗(yàn)，通過(guò)動(dòng)手操作，加深對(duì)理論知識(shí)的理解。

教學(xué)手段：

1.多媒體展示：利用PPT展示電解池結(jié)構(gòu)、工作原理和實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象，直觀形象地教學(xué)。

2.視頻教學(xué)：播放電解池實(shí)驗(yàn)視頻，讓學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)過(guò)程，增強(qiáng)學(xué)習(xí)效果。

3.互動(dòng)軟件：使用互動(dòng)軟件進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中體驗(yàn)電解池的工作原理。五、教學(xué)流程1.導(dǎo)入新課

詳細(xì)內(nèi)容：

-以提問方式引入：“同學(xué)們，你們知道生活中哪些物品是通過(guò)電解池工作原理制作的嗎？”

-展示生活中常見的電解產(chǎn)品，如電池、電解水制氫等，激發(fā)學(xué)生的興趣。

-簡(jiǎn)要回顧電解質(zhì)溶液和電極反應(yīng)的基本概念，為新課學(xué)習(xí)做好鋪墊。

用時(shí)：5分鐘

2.新課講授

詳細(xì)內(nèi)容：

（1）電解池的工作原理

-通過(guò)動(dòng)畫或圖片展示電解池的結(jié)構(gòu)和電解過(guò)程。

-講解電解質(zhì)溶液中離子的遷移規(guī)律和電極反應(yīng)的基本原理。

-舉例說(shuō)明電極反應(yīng)方程式的書寫方法。

用時(shí)：10分鐘

（2）電極反應(yīng)的定量分析

-引導(dǎo)學(xué)生分析電解池中電極反應(yīng)的定量關(guān)系。

-通過(guò)具體實(shí)例，講解電極反應(yīng)的定量計(jì)算方法。

-強(qiáng)調(diào)電極反應(yīng)對(duì)電解池性能的影響。

用時(shí)：10分鐘

（3）電解池的應(yīng)用

-介紹電解池在工業(yè)和生活中的應(yīng)用實(shí)例。

-討論電解池在實(shí)際應(yīng)用中的優(yōu)勢(shì)和局限性。

-引導(dǎo)學(xué)生思考電解池技術(shù)在未來(lái)發(fā)展中的潛力。

用時(shí)：10分鐘

3.實(shí)踐活動(dòng)

詳細(xì)內(nèi)容：

（1）電解池實(shí)驗(yàn)演示

-教師演示電解水實(shí)驗(yàn)，引導(dǎo)學(xué)生觀察實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象。

-學(xué)生分組討論，分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果，總結(jié)電解池的工作原理。

用時(shí)：10分鐘

（2）電解池模擬實(shí)驗(yàn)

-利用多媒體軟件進(jìn)行電解池模擬實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生在虛擬環(huán)境中操作。

-觀察模擬實(shí)驗(yàn)結(jié)果，加深對(duì)電解池原理的理解。

用時(shí)：10分鐘

（3）電解池設(shè)計(jì)

-學(xué)生分組設(shè)計(jì)一個(gè)簡(jiǎn)單的電解池，如電解水制氫裝置。

-小組匯報(bào)設(shè)計(jì)思路和實(shí)驗(yàn)步驟，教師點(diǎn)評(píng)并給出改進(jìn)建議。

用時(shí)：10分鐘

4.學(xué)生小組討論

詳細(xì)內(nèi)容：

（1）電極反應(yīng)對(duì)電解池性能的影響

舉例回答：

-“在電解水實(shí)驗(yàn)中，正極產(chǎn)生氧氣，負(fù)極產(chǎn)生氫氣，說(shuō)明電極反應(yīng)對(duì)電解池性能有直接影響?！?/p>

-“電極反應(yīng)速率越快，電解池的效率越高，因此電極材料的選取對(duì)電解池性能至關(guān)重要?！?/p>

用時(shí)：5分鐘

（2）電解質(zhì)溶液的選擇

舉例回答：

-“在選擇電解質(zhì)溶液時(shí)，應(yīng)考慮溶液的導(dǎo)電性、穩(wěn)定性和安全性等因素。”

-“強(qiáng)電解質(zhì)溶液的導(dǎo)電性較好，但可能產(chǎn)生副反應(yīng)，因此需根據(jù)實(shí)際需求選擇合適的電解質(zhì)?！?/p>

用時(shí)：5分鐘

（3）電解池在實(shí)際應(yīng)用中的挑戰(zhàn)

舉例回答：

-“電解池在實(shí)際應(yīng)用中，可能面臨電極腐蝕、能耗高等問題。”

-“為了提高電解池的效率和穩(wěn)定性，需要不斷優(yōu)化電極材料和電解質(zhì)溶液?！?/p>

用時(shí)：5分鐘

5.總結(jié)回顧

內(nèi)容：

-回顧本節(jié)課所學(xué)的電解池工作原理、電極反應(yīng)和電解池應(yīng)用。

-強(qiáng)調(diào)電解池在實(shí)際生活中的重要性，以及電解池技術(shù)在未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。

-布置課后作業(yè)，讓學(xué)生進(jìn)一步鞏固所學(xué)知識(shí)。

用時(shí)：5分鐘

總計(jì)用時(shí)：45分鐘六、學(xué)生學(xué)習(xí)效果學(xué)生學(xué)習(xí)效果

1.知識(shí)掌握：

-學(xué)生能夠準(zhǔn)確描述電解池的工作原理，包括電解質(zhì)溶液中離子的遷移規(guī)律和電極反應(yīng)的基本過(guò)程。

-學(xué)生能夠書寫簡(jiǎn)單的電極反應(yīng)方程式，并理解其背后的化學(xué)反應(yīng)原理。

-學(xué)生能夠識(shí)別電解池在實(shí)際應(yīng)用中的常見實(shí)例，如電解水、電解鹽溶液等。

2.能力提升：

-學(xué)生通過(guò)實(shí)驗(yàn)操作，提升了動(dòng)手能力和實(shí)驗(yàn)技能，能夠安全、規(guī)范地進(jìn)行電解實(shí)驗(yàn)。

-學(xué)生通過(guò)小組討論和合作學(xué)習(xí)，提高了溝通能力和團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力。

-學(xué)生在分析電解池性能和設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單電解裝置的過(guò)程中，培養(yǎng)了創(chuàng)新思維和解決問題的能力。

3.思維發(fā)展：

-學(xué)生通過(guò)電解池的學(xué)習(xí)，理解了化學(xué)與生活、化學(xué)與科技之間的聯(lián)系，增強(qiáng)了科學(xué)素養(yǎng)。

-學(xué)生在分析電極反應(yīng)對(duì)電解池性能影響時(shí)，培養(yǎng)了邏輯推理和批判性思維能力。

-學(xué)生在討論電解池在實(shí)際應(yīng)用中的挑戰(zhàn)時(shí)，學(xué)會(huì)了從多角度思考問題，并嘗試提出解決方案。

4.情感態(tài)度：

-學(xué)生對(duì)化學(xué)實(shí)驗(yàn)產(chǎn)生了濃厚的興趣，對(duì)化學(xué)學(xué)科產(chǎn)生了積極的學(xué)習(xí)態(tài)度。

-學(xué)生在遇到實(shí)驗(yàn)中的困難時(shí)，能夠保持耐心和毅力，積極尋求解決問題的方法。

-學(xué)生在了解電解池在工業(yè)和生活中的應(yīng)用時(shí)，增強(qiáng)了社會(huì)責(zé)任感，認(rèn)識(shí)到科學(xué)技術(shù)對(duì)人類社會(huì)的重要性。

5.綜合評(píng)價(jià)：

-學(xué)生在電解池的學(xué)習(xí)過(guò)程中，不僅掌握了相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，還培養(yǎng)了多項(xiàng)核心素養(yǎng)。

-學(xué)生能夠?qū)⑺鶎W(xué)知識(shí)應(yīng)用于實(shí)際問題，如設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的電解裝置，提出改進(jìn)電解池性能的建議。

-學(xué)生在課堂參與度和課后作業(yè)完成情況上表現(xiàn)出較高的學(xué)習(xí)積極性，達(dá)到了預(yù)期的教學(xué)目標(biāo)。七、課后作業(yè)1.設(shè)計(jì)電解水實(shí)驗(yàn)報(bào)告

-請(qǐng)根據(jù)本節(jié)課所學(xué)內(nèi)容，設(shè)計(jì)一個(gè)電解水實(shí)驗(yàn)的報(bào)告，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟、現(xiàn)象和結(jié)論。要求詳細(xì)記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，并分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

答案示例：

實(shí)驗(yàn)?zāi)康模禾骄侩娊馑^(guò)程中正負(fù)極產(chǎn)生的氣體比例。

原理：水在電解過(guò)程中分解為氫氣和氧氣。

步驟：1.準(zhǔn)備電解裝置和電源；2.將水加入電解槽；3.通電觀察氣體產(chǎn)生；4.收集氣體并測(cè)量體積。

現(xiàn)象：正極產(chǎn)生氧氣，負(fù)極產(chǎn)生氫氣，且氫氣體積是氧氣的兩倍。

結(jié)論：電解水實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了水在電解過(guò)程中分解為氫氣和氧氣，且氫氣體積是氧氣的兩倍。

2.編寫電極反應(yīng)方程式

-給出以下電解質(zhì)溶液和電極，請(qǐng)分別寫出它們?cè)陔娊膺^(guò)程中的電極反應(yīng)方程式。

答案示例：

電解質(zhì)溶液：CuSO4溶液

電極反應(yīng)方程式：

-陽(yáng)極：2H2O→O2↑+4H++4e-

-陰極：Cu2++2e-→Cu

電解質(zhì)溶液：NaCl溶液

電極反應(yīng)方程式：

-陽(yáng)極：2Cl-→Cl2↑+2e-

-陰極：2H2O+2e-→H2↑+2OH-

3.分析電解池的效率

-假設(shè)有一個(gè)電解池，電解過(guò)程中，每消耗1摩爾電子，可以生產(chǎn)出0.5摩爾氫氣和0.25摩爾氧氣。請(qǐng)計(jì)算電解池的效率。

答案示例：

電解池效率=（實(shí)際產(chǎn)量/理論產(chǎn)量）×100%

電解池效率=（0.5摩爾氫氣+0.25摩爾氧氣）/1摩爾電子×100%

電解池效率=75%

4.設(shè)計(jì)電解裝置改進(jìn)方案

-請(qǐng)針對(duì)以下問題，設(shè)計(jì)一個(gè)電解裝置的改進(jìn)方案：提高電解池的電解效率，減少能量消耗。

答案示例：

改進(jìn)方案：

1.使用高效的電極材料，如鈦基電極，以降低過(guò)電位。

2.采用新型電解質(zhì)，如離子液體，以提高溶液的導(dǎo)電性。

3.改進(jìn)電解槽結(jié)構(gòu)，增加電極表面積，提高電流密度。

4.在電解槽中加入催化劑，降低電極反應(yīng)的活化能。

5.實(shí)際應(yīng)用案例分析

-選擇一個(gè)電解池在工業(yè)或生活中的實(shí)際應(yīng)用案例，分析其工作原理、優(yōu)缺點(diǎn)和改進(jìn)空間。

答案示例：

案例：電解水制氫

工作原理：利用電解水的方法，將水分解為氫氣和氧氣，氫氣作為清潔能源使用。

優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn)：氫氣是一種清潔能源，燃燒后只產(chǎn)生水，對(duì)環(huán)境無(wú)污染。

缺點(diǎn)：電解水制氫過(guò)程需要消耗大量電能，成本較高。

改進(jìn)空間：

1.開發(fā)高效電解池，降低能量消耗。

2.利用可再生能源進(jìn)行電解，如太陽(yáng)能、風(fēng)能等，降低成本。

3.提高氫氣的儲(chǔ)存和運(yùn)輸技術(shù)，提高氫能的利用效率。八、板書設(shè)計(jì)①電解池工作原理

-電解池基本結(jié)構(gòu)

-電解質(zhì)溶液

-外部電源

-陽(yáng)極和陰極

-電極反應(yīng)

②電解質(zhì)溶液中離子的遷移

-離子帶電，受電場(chǎng)力作用

-陽(yáng)離子向陰極移動(dòng)

-陰離子向陽(yáng)極移動(dòng)

③電極反應(yīng)方程式書寫

-氧化還原反應(yīng)

-電子轉(zhuǎn)移

-生成物和反應(yīng)物的電荷守恒

④電解池的應(yīng)用實(shí)例

-電解水制氫

-電解金屬離子沉積

-電解制備化學(xué)品

⑤電解池的優(yōu)缺點(diǎn)

-優(yōu)點(diǎn)：能量轉(zhuǎn)換效率高，產(chǎn)品純度高

-缺點(diǎn)：能量消耗大，設(shè)備投資高，環(huán)境污染問題課堂1.課堂評(píng)價(jià)

-提問評(píng)價(jià)：通過(guò)課堂提問，了解學(xué)生對(duì)電解池工作原理的理解程度。例如，提問學(xué)生：“電解池中，陽(yáng)極和陰極分別發(fā)生什么反應(yīng)？”通過(guò)學(xué)生的回答，評(píng)估他們對(duì)電極反應(yīng)的認(rèn)識(shí)。

-觀察評(píng)價(jià)：觀察學(xué)生在實(shí)驗(yàn)操作中的表現(xiàn)，如是否能夠正確連接電路、是否能夠準(zhǔn)確讀取數(shù)據(jù)等。通過(guò)觀察，評(píng)估學(xué)生的實(shí)驗(yàn)技能和操作規(guī)范。

-測(cè)試評(píng)價(jià)：在課堂結(jié)束時(shí)進(jìn)行小測(cè)驗(yàn)，測(cè)試學(xué)生對(duì)電解池原理、電極反應(yīng)和電解池應(yīng)用等知識(shí)點(diǎn)的掌握情況。測(cè)試題包括選擇題、填空題和簡(jiǎn)答題，以全面評(píng)估學(xué)生的知識(shí)水平。

2.作業(yè)評(píng)價(jià)

-實(shí)驗(yàn)報(bào)告評(píng)價(jià)：對(duì)學(xué)生的實(shí)驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行詳細(xì)批改，包括實(shí)驗(yàn)?zāi)康?、原理、步驟、現(xiàn)象和結(jié)論等部分。評(píng)價(jià)學(xué)生是否能夠按照實(shí)驗(yàn)步驟進(jìn)行操作，是否能夠準(zhǔn)確記錄實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以及是否能夠正確分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

-電極反應(yīng)方程式評(píng)價(jià)：檢查學(xué)生書寫的電極反應(yīng)方程式是否正確，是否遵循電荷守恒和質(zhì)量守恒定律。同時(shí)，評(píng)估學(xué)生對(duì)氧化還原反應(yīng)和電子轉(zhuǎn)移的理解程度。

-電解池應(yīng)用案例分析評(píng)價(jià)：通過(guò)學(xué)生的案例分析報(bào)告，評(píng)估學(xué)生對(duì)電解池在實(shí)際應(yīng)用中的理解，包括優(yōu)缺點(diǎn)分析和改進(jìn)建議。

3.課堂互動(dòng)評(píng)價(jià)

-小組討論評(píng)價(jià)：觀察學(xué)生在小組討論中的參與度，如是否能夠積極參與討論、是否能夠提出有建設(shè)性的意見等。評(píng)估學(xué)生的團(tuán)隊(duì)合作能力和溝通能力。

-學(xué)生提問評(píng)價(jià)：鼓勵(lì)學(xué)生在課堂上提出問題，通過(guò)回答學(xué)生的問題，了解學(xué)生對(duì)知識(shí)的掌握程度，并及時(shí)解答學(xué)生的疑惑。

4.課后反饋

-及時(shí)反