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视频标签：全国高中化学,实验教学说课,电解实验拓展
所属栏目：高中化学说课视频
视频课题：第五届全国高中化学实验教学说课视频《电解实验拓展》于菲-河北定州中学
教学设计、课堂实录及教案：第五届全国高中化学实验教学说课视频《电解实验拓展》于菲河北定州中学高中化学
电解实验拓展
河北定州中学于菲
一、 使用教材
人教版高中化学《选修四》第四章第三节“电解池”
二、 实验器材
仪器：U形管，铅笔芯电极2根，铁丝（做电极），单孔塞两个，小试管若干支，9V电池，蒸发皿，小烧杯，自来水电解仪。
药品：饱和食盐水，氢氧化钠，肥皂液，淀粉碘化钾试纸，酚酞试剂，铁氰化钾，紫甘蓝汁，果冻。
三、 实验创新要点/改进要点
本节课将电解实验设置成系列学生实验，通过改进和新增实验，创设了更丰富的实验情境，利用实验科学化、绿色化、生活化，现象明显，操作简单易行，利于引导学从宏观到微观地揭示本质，突破教学难点。
（一）实验科学化，绿色化，生活化
1.使用天然指示剂甘蓝汁：指示剂变色明显，利于两电极溶液酸碱性变化的观察。
2.果冻（琼脂）实现电解池“分室”
在保证科学性的前提下，使化学实验更加贴近生活，培养学生用化学的视角观察生活。利用果冻将电解装置分为两室——阴极室和阳极室，实现两电极产物的分离，便于产物的检验。
经查阅文献及实际实验操作，证明果冻中水分较多，但依靠扩散仍然可以进行化学反应,与固相反应相比，凝胶中的化学反应更容易进行。果冻中含有酸(酸度调节剂)、盐(如山梨酸钾、海藻酸钠)溶解在凝胶中的液相中，产生可以自由移动的离子。果冻确实具有典型的电导和扩散作用,而且在低浓度凝胶中,电导值及扩散速度与同浓度溶液几乎相同。
3.电解装置：
（1）石墨电极电解饱和食盐水
（2）铁电极电解饱和食盐水
）铁电极电解自来水
、 实验原理/实验设计思路
（一）探究实验1：设计实验用石墨电极电解饱和食盐水
自主设计实验探究饱和食盐水溶液中离子的放电顺序，设计并改进后的实验装置如图3。通过电解一段时间后两电极产生的宏观现象推测判断微观离子的放电顺序。
实验原理：
电极反应：
阳极：2Cl — -2e — =Cl2 ↑
阴极：2H++2e-=H2 ↑
（二）探究实验2：用铁电极电解饱和食盐水
利用实验一装置，将电极改为铁丝，果冻实现的“分室”利于两电极附近选择不同的试剂对产物进行检验而且不会产生相互干扰，如图4。
（三）探究实验3：铁电极电解自来水
实验2通过实验证实了铁做阳极会参与电极反应Fe-2e
-= Fe
2+，巧用蒸发皿，其容量小，自身颜色利于现象观察进行电解自来水实验。揭穿了净水器推销商电解水实验骗局。
五、 实验教学目标
（一）知识与技能：掌握惰性电极电解饱和食盐水，溶液中离子的放电顺序
（二）过程与方法：通过提出问题、设计方案、动手实验、反思与评价，掌握定性到定量，宏观到微观的科学探究的一般过程。
（三）情感态度与价值观：通过实验绿色化，生活化，培养学生从化学的视角观察生活。在实验中发现问题解决问题，激发学生的创新意识。利用化学知识解释问题，揭穿骗局，培养学生的科学精神和社会责任。
六、 实验教学内容
本节课是在学生学习完电解原理以后设计的一节研究性学习课。以净水器推销商电解水实验为情境线索，在分组实验法和学生讨论的基础上，设计了系列学生实验。
（一）探究实验1：设计实验用石墨电极电解饱和食盐水
自主设计实验，组间交流评价装置优缺点，自选合适方案、试剂，多组实验同时进行，交流汇报实验结果。
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实验序号 |
实验形式 |
与教材联系 |
探究实验内容 |
|
1 |
学生分组 |
新增实验 |
U形管装置（甘蓝指示剂） |
自主设计实验装置完成石墨电极电解饱和食盐水 |
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2 |
学生分组 |
新增实验 |
U形管装置（湿润的淀粉碘化钾，酚酞） |
（二）探究实验2：用铁电极电解饱和食盐水
利用实验一装置，将电极改为铁丝，果冻实现的“分室”利于两电极附近选择不同的试剂对产物进行检验而且不会产生相互干扰，如图4。
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实验序号 |
实验形式 |
与教材联系 |
探究实验内容 |
|
4 |
学生分组 |
新增实验 |
U形管装置（铁氰化钾，酚酞） |
铁电极电解饱和食盐水 |
（三）探究实验3：铁电极电解自来水
巧用蒸发皿，其容量小，自身颜色利于现象观察进行电解自来水实验。揭穿净水器推销商电解水实验骗局。
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实验序号 |
实验形式 |
与教材联系 |
探究实验内容 |
|
5 |
学生分组 |
新增实验 |
蒸发皿 |
铁电极电解自来水 |
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6 |
学生分组 |
新增实验 |
蒸发皿（对比实验） |
铁电极电解饱和食盐水 |
七、 实验教学过程
（一）创设情境
部分净水器推销商为了推销净水器，给顾客演示电解自来水的实验，实验发现人们日常食用的自来水很“脏”，必需用他们的净水器处理才行，这可信吗？
图6
这一实验情景与生活密切相关，很容易激发学生的一探究竟的欲望。为了清楚地让学生认识这一骗局的本质，我层层递进地引导学生设计并进行了以下三组实验：
（二）探究一：设计实验用石墨电极电解饱和食盐水
【提出问题】首先要求学生，就石墨电极电解饱和食盐水实验中电极反应、产物检验、装置评价等问题进行讨论。学生大胆提出： 在阳极上失电子，产物可能是O
2或Cl
2，阴极上得电子的是H
+，产物是H
2，并指出装置存在不易检验阴极产物和可能生成的Cl
2污染环境的问题。我鼓励各小组同学针对上问题，互相交流讨论实验方案，设计方案不断完善，展示如下：
在保证实验的科学性的前提下，为了进一步让实验贴近生活，体现绿色化学的理念，我为学生提供了一种天然指示剂：甘蓝汁。在酸性和碱性环境下，甘蓝汁都有其明显的特征颜色。另外，利用果冻代替琼脂，将电解装置分为阴阳两室。在学生的装置基础上又做了如下改进：
图8
【分组实验】学生自行选择装置进行分组实验。在此侧重展示使用本套装置小组分别汇报的实验现象：
阴极：附近溶液很快为亮绿色，说明阴极附近溶液呈碱性，吹出的肥皂泡用为柴点燃有“噗”的声音；
阳极：开始气泡不明显，一段时间后气泡明显，溶液有变红的现象。根据此现象，小组同学分析可能是OH
—放电，溶液呈酸性；猜想二：Cl
—放电，生成Cl
2溶于水生成两种酸。无法鉴别哪种离子放电。
面对这两种推测，继续电解，很快同学们就有了答案：溶液褪色，一段时间后变为无色。这充分证明了有次氯酸的存在，阳极放电的离子确定为Cl
-。
此时学生的探究热情高涨：几个小组同学提出想进一步确定是由于氯气与水反应生成了次氯酸，而使指示剂褪色。自行完成了如下实验：
我适时说明电解质溶液阴阳离子的放电顺序的实质就是氧化性、还原性强弱的顺序，遵循强者优先法则。
【实验反思】以上实验装置，利于学生结合两电极非常直观的现象，深入分析溶液中的离子放电的情况，发展学生宏观辨识与微观探析的化学学科核心素养。气体的检验更加方便，体现了绿色化学的理念。
利用探究一的U形管装置，我继续引导学生进行第二个实验探究：
（二）探究二：以铁做电极电解饱和食盐水
引导学生思考两个问题：1、铁电极参与反应吗？ 2、两电极发生的反应及产物是什么？学生推测如下：
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阳极 |
阴极 |
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推测一 |
Fe不参与反应
仍为2Cl－-2e-=Cl2 ↑ |
Fe不参与反应
仍为2H++2e-=H2 ↑ |
|
推测二 |
Fe参与反应生成Fe2+ |
Fe不参与反应
仍为2H++2e-=H2 ↑ |
表2
结合以上装置，中间的果冻使电解池分为了阳极室和阴极室，很好地实现了两电解产物的分离，所以学生们可以大胆地选择对应的试剂进行电解产物的检验，互不干扰。同学们学生展开思路.
【分组实验】各小组自选择试剂进行实验。
学生观察到（1）阴极的现象与用石墨电极电解食盐水是一样的，都有氢气产生。
（2）阳极：溶液中出现明显的蓝色沉淀。
同学们得出结论：“铁做阴极，电极本身不参与反应，铁做阳极，参与反应： Fe-2e
-= Fe
2+。”
【实验反思】有学生提出质疑：“哪些电极为活性电极呢？”
结合这一问题，我提出活性电极的概念，并鼓励学生可以在课下进一步进行实验验证。
上述实装置在探究二中的使用，阳极室与阳极室的产物检验互不干扰，现象直观，本环节学生明确了：“活性电极做阳极，会先于溶液中的离子失电子，参与电极反应。”
至此，学生已经具备了揭示电解自来水骗局的必备知识。
（三）探究三：以铁做电极电解自来水
首先我为学生提供了自来水成分的资料小卡片，使学生认识到自来水就是一种电解质溶液，提出问题：“用铁做电极自来水会有什么现象呢？”同学们使用如下模仿装置在相同条件下自来水和电解饱和食盐水，用于对比。为了便于观察，我们选用了蒸发皿，学生们一分钟后就得到了明显的现象。
那么“实验三中生成的灰绿色，又伴有红褐色的浑浊物是什么？，为什么会有沉淀生成?” 学生很快从装置的区别中找到了答案。
通过本节课，我和同学们一起揭穿了净水器推销商的骗局，自来水本身是没有问题的，其中存在矿物质离子使之能够导电，而所谓的“脏东西”，是电解过程中铁做阳极参与反应，最终生成的氢氧化亚铁和被氢氧化铁。
实验过程的体验、思维的碰撞，在做中学，学中乐，学生通过实验发现问题，又在实验中解决生活中的问题，这就是实验的魅力。
八、 实验效果评价
（一）通过新增实验和改进实验，用不同的方案和指示剂实现一个实验，创设了更丰富的实验情境。
1、天然指示剂甘蓝汁的使用，使实验现象直观，气体检验易操作，并且体现绿色化学的理念。
2、电解饱和食盐水利用果冻琼脂分为阴极室和阳极室的实验改进，实现了电极产物的分离，为第二课时氯碱工业装置的理解做好了铺垫，产物检验也更加方便。本套装置，延续使用，完成探究实验二，两极现象仍然十分明显。
3、巧用蒸发皿，便于实验现象的观察。
（一）以上创新和改进使课堂更加生动，直观，增强了学生对科学知识的感性认知和探究性体验。
（二）本节课在设计上突出“从生活走进化学，从化学走向社会”的教学理念，以学生认知素养发展为核心，让学生在认知发展线上从宏观到微观再到本质地形成科学素养，充分发展学生化学学科核心素养。
（三）学生作为主动研究者参与实验方案的设计与实施，体会研究过程，体会装置创新和改进过程很好地培养了学生“实验探究与创新意识”的化学学科核心素养。
视频来源：优质课网 www.youzhik.com
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