模具清洗剂电解池的工作原理及应用--教学设计
第一章第二节,电解知识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。
电解原理研究的是如何借助电能使不能自发进行的氧化还原反应能够发生,从而使电能成化学能。此部分内容与日常生活、工业问题有密切联系,能培养学生的化学素养与社会责任感。
①通过对学生实验操作能力、团结协作能力、观察能力、分析总结能力、语言表达能力的培养使其体会运用知识解决问题的过程;
在必修1,2的学习中,学生已形成了一定的探究习惯。学生对化学现象、化学实验兴趣浓厚,有探求欲、表现欲和成就欲。已具备了一定的实验操作能力和观察分析能力。
在知识上,学生已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。
1778年戴维出生在英国,是个淘气贪玩的学生。他常躲在顶楼学做实验,遭到别人的讥讽。22岁,制取了笑气(N2O)用于外科麻醉。但真正让他永载化学史册的是他成功制取了K、Na、Ca、Mg、Ba、Cs。写下化学史上的一页。
【过渡】以稳定的NaCl为原料生产Na,常采用电解的方法。电解可以使许多不能自发进行的反应顺利进行。
2、通电后,离子作定向移动。阳离子移向阴极,在阴极上得到电子而发生还原反应;阴离子移向阳极,在阳极上失去电子而发生氧化反应。
1、由电解池的工作原理可知,电解前电解质先要电离产生离子,电离是电解的前提,除了熔融条件,还有什么条件能使电解质电离?
当电极周围存在多种离子时,是一起反应,还是只有一种离子反应?如果只有一种离子反应,哪种先反应?有没有规律可循?
【学生实验】实验探究:将两根石墨棒分别跟直流电源的正极和负极连接,浸入U型管内的CuCl2、NaCl、溶液中,再接通16V直流电源,观察现象。约3min后切断电源。
【学生总结】观察实验现象,根据实验事实指出,在直流电的作用下,哪些离子优先在电极上反应?写出电极反应式和电解反应方程式。
【教师小结】分析同学们实验的现象,我们知道当电极周围存在多种离子时,只有一种离子反应放电,且放电顺序是,阳极:Cl-OH-、OH- SO42-阴极:Cu2+ H+、H+ Na+、H+ K+
【讲述】阳离子在阴极反应的本质是得电子,发生还原反应。因此当离子氧化性越强,越容易得到电子。金属活动顺序表表示金属还原性强弱,金属越不活泼,对应阳离子的氧化性越强。同理阴离子还原性越强,越易失去电子,越易在阳极反应。
【拓展设问】上述实验的电极材料全是石墨。若阳极用铜,阴极用铁,电解CuCl2溶液,情况又如何呢?
【讲述】还原性越强,越易在阳极反应。金属还原性很强,若阳极材料用金属,金属优先于溶液中的离子放电(金属铂、金除外)。氧化性越强,越易在阴极反应。金属没有氧化性,所以阴极是什么材料对电极反应无影响。
本节课的设计以“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“愿学—乐学—能学—志学”的教学思,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和讨论的机会。
本节课教学重点,一是:电解池的工作原理。我设计了一些梯度小的问题,引导学生循序渐进掌握电解池的工作原理,并辅助多动画播放电子流动及反应过程,从微观角度加深学生对电解池的工作原理的理解。并为下面学生分析电解其他几种溶液奠定基础。二是:放电的顺序。化学是以实验为基础的科学,我改教师演示实验为学生探究实验。这样设计,推迟结论呈现的时间,让学生有足够的时间思考、想象、动手动脑探索,最大限度地挖掘学生的潜能,使学生充分体会到成功的喜悦。
本节课追求的目标,一是:通过“提出问题、设计实验、实验探究、得出结论、总结规律、(应用规律)”教学,使本节课一气呵成,让学生在获取知识的过程中,逐步掌握科学探究的一般方法,学会学习。二是:以学生活动为主,努力体现以学生为主体的教学思想。把课堂还给学生,使其成正的主人。教师努力追求学生的成功。
三是:注重自主学习与合作探究。不仅激发学生学习积极性,而且提高学生思维水平。让学生在相互讨论、辨析中学会倾听别人的意见,取人之长补己之短,从而营造一个轻松共同提高的课堂氛围。
本节课是在学生学完原电池的基础上来学习电解的原理及其应用,在本节课的学习中,通过实验引导学生自主探究、通过对现象的观察,问题的讨论,促使学生主动获取知识,同时消除学生对理论的抽象感和乏味感。
1、我在授课过程中主要采用了和原电池对比的方法,使学生在脑海里形成对两种装置的清晰认识,使知识在学生头脑里系统化、网络化,同时采用实验探究的方法,培养学生的实验探究的能力,培养发散思维和合作意识。
2、在实际教学中,还是发现由原电池向电解池的过渡还是稍显突兀,对于电解池中离子和电子的定向移动理解存在一些困难,这是在以后的教学中需要注意的地方。
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