4.1.2《電解原理》教學設(shè)計一、教材分析1.知識銜接性教材以“原電池實現(xiàn)化學能向電能的轉(zhuǎn)化，那么電能能否逆向轉(zhuǎn)化為化學能？”的問題鏈導入，緊密銜接學生已掌握的原電池知識，構(gòu)建“化學能與電能相互轉(zhuǎn)化”的完整知識體系。通過電解氯化銅溶液的典型實驗案例，從宏觀實驗現(xiàn)象切入，逐步推導微觀層面的電子轉(zhuǎn)移路徑、離子遷移規(guī)律，完全契合化學學科“宏觀辨識—微觀探析—符號表征”的核心認知邏輯。2.內(nèi)容層次性教材內(nèi)容呈現(xiàn)清晰的遞進式結(jié)構(gòu)，分為三個核心層次：基礎(chǔ)層：電解池的構(gòu)成要件（直流電源、電極、電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)、閉合回路），陰、陽極的判斷依據(jù)。核心層：電解氯化銅溶液的電極反應、總反應方程式推導，以及Cu2?、Cl?、H?、OH?的離子放電順序分析。拓展層：通過對比電解熔融氯化鈉與電解氯化鈉溶液的產(chǎn)物差異，引導學生理解電解質(zhì)狀態(tài)（熔融態(tài)/水溶液態(tài)）對電解產(chǎn)物的影響，為后續(xù)工業(yè)應用模塊的學習奠定基礎(chǔ)。二、學情分析核心素養(yǎng)目標宏觀辨識與微觀探析：能準確描述電解氯化銅溶液的宏觀實驗現(xiàn)象，深入理解微觀層面離子遷移方向和電子轉(zhuǎn)移的本質(zhì)過程?？茖W探究與創(chuàng)新意識：通過參與電解實驗的觀察、分析與歸納，培養(yǎng)基于實驗現(xiàn)象推理化學本質(zhì)的探究能力，形成嚴謹?shù)目茖W思維。證據(jù)推理與模型認知：構(gòu)建電解池工作的核心模型，能運用模型解釋簡單電解質(zhì)體系的電解現(xiàn)象及產(chǎn)物生成邏輯。三、教學重難點1.教學重點電解池的構(gòu)成要件及判定標準；電解氯化銅溶液的工作原理（電極反應、離子遷移、產(chǎn)物生成）；陰、陽極的判斷方法及常見離子的放電順序。2.教學難點微觀層面厘清電子轉(zhuǎn)移、離子遷移與宏觀電解現(xiàn)象之間的內(nèi)在關(guān)聯(lián)；基于離子放電順序推導電極反應式及總反應方程式。四、教學準備實驗器材：U型管、石墨電極（惰性電極）、直流電源、導線、開關(guān)、飽和氯化銅溶液、淀粉KI試紙、鑷子；多媒體素材：氯化銅溶液電解動態(tài)演示視頻（時長10s，清晰呈現(xiàn)陰極析出紅色銅、陽極產(chǎn)生黃綠色氣體的實驗現(xiàn)象）；教學輔助：PPT課件、電解池工作原理微觀動態(tài)動畫（AI演示）。五、教學過程（一）導入新課（5分鐘）回顧提問：同學們，此前我們學習的原電池，其能量轉(zhuǎn)化的本質(zhì)是什么？（引導學生回答：化學能轉(zhuǎn)化為電能）反向設(shè)問：若向電解質(zhì)溶液通入直流電，能否引發(fā)化學反應并實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)化？今天我們將通過實驗探究這一核心問題——電解原理?，F(xiàn)象激發(fā)：播放氯化銅溶液電解動態(tài)演示視頻，引導學生聚焦觀察：兩極分別產(chǎn)生了哪些特征現(xiàn)象？初步感知電解反應的特殊性，激發(fā)探究興趣。（二）實驗探究：電解氯化銅溶液（10分鐘）實驗裝置搭建（教師演示）：在U型管中注入飽和氯化銅溶液，插入兩根石墨惰性電極，分別通過導線連接直流電源的正極和負極，閉合開關(guān)形成閉合回路。學生觀察記錄：引導學生從宏觀角度精準記錄兩極現(xiàn)象：陰極（與電源負極相連）：電極表面逐漸覆蓋一層紅色光亮的固體物質(zhì)；陽極（與電源正極相連）：產(chǎn)生黃綠色氣體，將濕潤的淀粉KI試紙靠近陽極管口，試紙迅速變藍?，F(xiàn)象分析：提問：紅色固體物質(zhì)和黃綠色氣體可能是什么？（引導學生結(jié)合元素守恒、物質(zhì)特性推測：紅色固體為Cu，黃綠色氣體為Cl?）（三）深入講解：電解原理（15分鐘）電解池的構(gòu)成：結(jié)合實驗裝置總結(jié)電解池的四大核心要素：直流電源（提供電能）；兩個電極（陽極：接電源正極；陰極：接電源負極）；電解質(zhì)體系（電解質(zhì)溶液或熔融電解質(zhì)，提供導電離子）；閉合回路（導線連接電極與電源，形成電流通路）。微觀過程分析（結(jié)合AI動畫演示）：通電前：氯化銅在水溶液中完全電離：CuCl?=Cu2?+2Cl?，同時水分子發(fā)生微弱電離：H?O?H?+OH?，溶液中存在的離子包括Cu2?、Cl?、H?（少量）、OH?（少量）；通電后：電子從電源負極流出，經(jīng)導線流向陰極；電源正極通過導線吸收陽極的電子，形成外電路電流。陰極：Cu2?的放電能力強于H?，在陰極得到電子發(fā)生還原反應：Cu2?+2e?=Cu；陽極：Cl?的放電能力強于OH?，在陽極失去電子發(fā)生氧化反應：2Cl?2e?=Cl?↑；H?和OH?因放電能力較弱，未參與電極反應。離子遷移方向：陽離子（Cu2?、H?）向陰極定向移動，陰離子（Cl?、OH?）向陽極定向移動。核心概念界定：電解：使電流通過電解質(zhì)溶液（或熔融電解質(zhì)），在陰、陽兩極引發(fā)氧化還原反應的過程；電解池：將電能轉(zhuǎn)化為化學能的化學裝置。（四）電解規(guī)律與應用（12分鐘）離子放電規(guī)律：陽極為惰性電極（如石墨、Pt等，不參與電極反應）時：陽極：溶液中陰離子按放電能力由強到弱排序：S2?>I?>Br?>Cl?>OH?>含氧酸根離子（如SO?2?、NO??）>F?；陰極：溶液中陽離子按放電能力由強到弱排序：Ag?>Fe3?>Cu2?>H?（酸溶液中）>Fe2?>Zn2?>H?（水溶液中）>Al3?>Mg2?>Na?>Ca2?>K?。陽極為活性電極（如Fe、Cu、Ag等，除Au、Pt外的金屬）時：電極材料優(yōu)先失去電子發(fā)生氧化反應，電極反應式為：Mne?=Mn?（M為活性電極金屬）。惰性電極電解電解質(zhì)溶液的類型總結(jié)：電解水型：電解質(zhì)為含氧酸（如H?SO?）、強堿（如NaOH）、活潑金屬含氧酸鹽（如Na?SO?），實質(zhì)是電解水，產(chǎn)物為H?和O?；電解電解質(zhì)型：電解質(zhì)為無氧酸（如HCl）、不活潑金屬無氧酸鹽（如CuCl?），實質(zhì)是電解電解質(zhì)本身，產(chǎn)物為電解質(zhì)對應的單質(zhì)；電解質(zhì)與水共電解型：電解質(zhì)為活潑金屬無氧酸鹽（如NaCl）、不活潑金屬含氧酸鹽（如CuSO?），實質(zhì)是電解質(zhì)離子與水電離的H?或OH?共同參與反應，產(chǎn)物為多種物質(zhì)的組合。電極產(chǎn)物判斷與電極反應式書寫方法：一判：判斷陰、陽極——與直流電源負極相連為陰極，與直流電源正極相連為陽極；二看：判斷陽極材料——區(qū)分惰性電極（石墨、Pt）與活性電極（除Au、Pt外的金屬）；三寫：陽極：活性電極→電極材料失電子生成對應金屬陽離子；惰性電極→按陰離子放電順序，陰離子失電子生成對應單質(zhì)或高價化合物；陰極：按陽離子放電順序，陽離子得電子生成對應單質(zhì)或低價化合物。經(jīng)典真題解析（明考向）：真題1：電致變色器件可智能調(diào)控太陽光透過率，從而實現(xiàn)節(jié)能。下圖是某電致變色器件的示意圖。當通電時，Ag?注入到無色WO?薄膜中，生成Ag?WO?，器件呈現(xiàn)藍色。對于該變化過程，下列敘述錯誤的是（）A.Ag為陽極B.Ag?由銀電極向變色層遷移C.W元素的化合價升高D.總反應為WO?+xAg=Ag?WO?（示意圖提示：固體電解質(zhì)，只允許Ag?通過；電極包括Ag電極、電致變色層（WO?）、透明導電層）答案：C解析：通電時Ag?注入變色層，說明Ag電極發(fā)生氧化反應生成Ag?，故Ag為陽極（A正確）；Ag?通過固體電解質(zhì)向變色層遷移（B正確）；WO?中W為+6價，Ag?WO?中W化合價降低（C錯誤）；總反應為WO?與Ag的化合反應（D正確）。真題2：某新型鈉離子二次電池（如圖）用溶解了NaPF?的二甲氧基乙烷作電解質(zhì)溶液。放電時嵌入PbSe中的Na變成Na?后脫嵌。下列說法錯誤的是（）A.外電路通過1mol電子時，理論上兩電極質(zhì)量變化的差值為23gB.充電時，陽極電極反應為對應氧化反應C.放電一段時間后，電解質(zhì)溶液中的Na?濃度基本保持不變D.電解質(zhì)溶液不能用NaPF?的水溶液替換答案：A解析：放電時負極Na失電子生成Na?，正極Na?嵌入PbSe，外電路通過1mol電子時，負極質(zhì)量減少23g，正極質(zhì)量增加23g，兩電極質(zhì)量變化差值為46g（A錯誤）；充電時陽極為放電時的正極，發(fā)生氧化反應（B正確）；放電過程中Na?僅在電極間遷移，溶液中濃度基本不變（C正確）；若用水溶液，Na會與水反應，故不能替換（D正確）。（五）課堂小結(jié)與鞏固（8分鐘）知識小結(jié)（師生共同梳理）：電解池構(gòu)成→陰、陽極判斷→離子遷移方向→離子放電順序→電極反應式書寫→能量轉(zhuǎn)化（電能→化學能）。即時練習：判斷下列裝置是否為電解池？并說明理由：①無電源的CuZn稀硫酸裝置；②有電源的石墨石墨蔗糖溶液裝置。（參考答案：①不是，無直流電源，屬于原電池；②不是，蔗糖溶液為非電解質(zhì)溶液，無法形成導電回路，不滿足電解池構(gòu)成要件）（六）布置作業(yè)（2分鐘）規(guī)范書寫電解氯化銅溶液的電極反應式及總反應方程式；思考探究：電解熔融氯化鈉與電解氯化鈉水溶液的產(chǎn)物是否相同？結(jié)合離子放電順序分析原因；資料查閱：搜集電解原理在工業(yè)生產(chǎn)中的應用案例（如電解精煉銅、氯堿工業(yè)、電解制鋁等），簡要梳理其核心反應原理。六、板書設(shè)計4.1.2《電解原理》電解池構(gòu)成：直流電源+兩個電極+電解質(zhì)體系（溶液/熔融態(tài)）+閉合回路陽極：接電源正極，發(fā)生氧化反應陰極：接電源負極，發(fā)生還原反應電解CuCl?溶液（惰性電極）陰極現(xiàn)象：析出紅色固體（Cu）；電極反應：Cu2?+2e?=Cu陽極現(xiàn)象：產(chǎn)生黃綠色氣體（Cl?）；電極反應：2Cl?2e?=Cl?↑總反應：CuCl?\xlo