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《电能转化为化学能》教学案例
一、设计思想
新课改的教学理念强调：课程的设计以学生的发展为本，关注学生科学探究的学习过程，以及伴随这一过程产生的积极情感体验和正确的价值观。基础教学的任务不仅是传授知识，更重要的是培养学生终身学习的愿望和能力，重视科学探究，注重创设情景，力求使学习方式多样化。
因此本课时采用“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、团结协作能力等。
在教学过程中，通过质疑讨论电解质导电和金属导电原理的不同，从而激发探究电解质溶液导电原理的兴趣，通过动手做氯化铜溶液的导电实验，再从产物着手去探究，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。为了尽可能多地让学生发现问题，在教学设计中采用了一个石墨电极、一个铜电极进行电解氯化铜溶液的实验，并且不规定电极的连接方式，这样由于电极连接方式的不同，使得实验探究过程中的现象变得更加的丰富多彩，激发了学生的探究思维。对方案一（阳极为惰性电极）的现象进行讨论，得出电解有关概念后，把氯化铜溶液换成硫酸钠溶液进行讨论，通过学生动手实验和分析，体会溶液中阴、阳离子放电的顺序性，因为方案二（阳极为铜电极）中现象的特殊性，从而继续研究得出若阳极是惰性电极，则阳极优先放电。
二、教材分析
本节内容选自江苏教育出版社教材普通高中课程标准实验教科书化学2专题2第三单元，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，从而使电能转化成化学能。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。
三、学情分析
在上学期化学1的学习中，我们坚持以学生为主体的探究式教学，所以学生已形成了一定的探究习惯。他们对化学现象、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。
四、教学目标
1、知识与技能目标：
使学生理解电解原理，初步掌握一般电解反应产物的判断方法，能写出电极反应和电解化学方程式；
2、过程与方法目标：
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；
②通过实验探究过程培养学生严谨、认真的科学方法观。
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。
五、重点难点
教学重点：电解原理
教学难点：放电顺序的判断及电极方程式的书写
六、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—志学”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。
七、课前准备
1、实验用品：石墨电极和铜电极各一个、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、石蕊试液一瓶、淀粉KI试纸二张、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。
八、教学过程
1、质疑讨论，诱发探索
【提问】使装置中的灯泡亮起来有哪些方法？
【回答】导线或用两根电极插入电解质溶液中。
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【提问】①导线为什么能导电?
②电解质溶液为什么能导电?（根据右图，以氯化铜溶液为
例回答）
【启发】①溶液中的离子如何运动？为什么？
②两极附近溶液中阴离子或阳离子浓度会不断增大吗？
③如何形成回路？
【学生活动】回忆、整理、联系，得出两个电极上的不同反应，明确电解质溶液的导电，在两极发生了氧化还原反应，两个不同的界面通过电子的得失形成了回路。
【设计意图】①通过比较导线和电解质溶液导电原理的不同，激发学生的探索欲望；②从已知的金属导电，延伸到电解质溶液的导电，自然地过渡到电解原理的分析。
2、实验探究，得出结论
【讲述】氯化铜的电解结果是否真如大家所分析？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一下。
【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】：
方案一：
①与电源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。
方案二：
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】我们先来研究第一个方案得到的结果，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？
【板书】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，与原电池不同）。而借助于电流引起氧化还原反应的装置就叫做电解池。
【板书】电解、电解池概念
【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42页。
【学生活动】阅读、整理
【板书】阴极和阳极概念
【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】总结、归纳、回答
【板书】电极的判断方法、电解池的形成条件
【设计意图】①为了尽可能多地让学生发现问题，在教学设计中采用了一个石墨电极、一个铜电极进行电解氯化铜溶液的实验，并且不规定电极的连接方式，这样就使得实验探究过程中的现象变得丰富，课堂上也增加了讨论的题材。
②此处实验探究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-，因为其得失电子能力弱于对应的Cu2+和Cl-，所以没有参加反应。
【讨论】根据阴、阳离子在两极上得失电子能力的不同，讨论用石墨作阳极电解硫酸钠溶液时，两极可能得到什么产物？大家可以结合实验完成。
【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。
【实验探究】用石墨作阳极电解硫酸钠溶液
【讨论后分组回答】
①通电前，Na+、H+、SO42-、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阳极是水电离出的OH-放电生成了O2，因为用石蕊试液检验出阳极附近呈酸性，阴极是H+放电，因为H+的得电子能力比Na+强
④阳极：4OH―－4e－＝2H2O＋O2 （氧化反应）；阴极：4H＋＋4e―＝2H2 （还原反应）
【讲述】阳极的氢氧根放电比较难写，但是，希望大家要学会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。这个电极反应式是不是似曾相识？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。
【小结】综上所述，电解硫酸钠溶液实质就是电解水，初中曾经学过通过电解水可以得到H2和O2，但电解时往往加入一定量的NaOH，为什么呢？所以电解氢氧化钠水溶液和电解硫酸钠水溶液的本质是一样的。
【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，成为化学史上发现新元素最多的人。
【提问】接下去我们再回头讨论一下方案二的情况，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，主要是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在理解了电解原理的基础上，通过层层讨论，了解离子的放电顺序、阳极是活性电极时优先放电等知识。
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。
④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，同时也了解到可以通过电解熔融盐得到活泼金属。
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，通过电解含有氯的自来水会生成活性氧，从而用来杀灭流感病毒，请大家根据电解原理，自己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—志学”的过程。
九、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由电极反应现象判断；
③由电极反应类型判断；
3．电解池的形成条件：
①两根电极（活泼性同或不同）。②直流电源。 ③电解质溶液（或熔融电解质）。
十、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。
十一、问题研讨
认知心理学家帕伯特比喻说，传统的指导式教学也可能会以游戏的方法教九九乘法表，但是建构式的教学需要将创造和发明这种游戏的挑战交给学生。本节课教学过程中的变数很大，需要教师机动灵活地针对学生实际情况展开因材施教。在备课中，我对探究过程中问题的设置、学生的要求进行了反复揣摩，如何把握问题的深度和探究的有效度。课堂实践中，我也特别关注这个问题。我认为，“凡是学生能探索的决不能替代，凡是学生能够思考的决不暗示。”这可以说是探究式教学引导的原则。本节课以交流讨论的形式开展探究活动。讨论型探究是学生以小组的形式围绕某个主题或问题进行探讨，公开表达和交流自己的见解的活动。这种探究通过一系列有针对性的问题来引导学生深入思考，并在思考的基础上正确表达个人的观点，并通过与他人的交流修正、改进、完善自己的观点，获得超过个人思考所能得到的新认识。交流讨论的实践活动，其目的不在于决出胜负，而在于引导学生去关注和思考，养成乐于讨论、勤于探究的习惯，而且很好地训练学生分析处理、活动组织、表达交流、竞争与合作的能力等。实验的探究活动，促进知识、技能与体验的连接，促进课内向课外的迁移，让学生对知识有感觉，进而产生有意义的学习。
让学生经历探索过程，既要考虑他们的成功，也要考虑他们的失败，失败也是一种对生命的磨练。但是反复的失败对于学生这种幼嫩的心灵是无法承受的，经常的失败必将导致学生丧失探究的信心，相反如果轻易地探索就能得出结论，也会诱发学生浮躁态度的滋生，所以在教学过程中要把握学生探究的达成度。
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；二是探究需要一定的时间，教师很难在规定的时间内完成规定的教学任务。探究实验应以学生为本，能充分激发学生的探究兴趣与热情，使学生积极主动地参与活动。而通过本节课，我也认识到，如果学生对所设置的活动内容缺乏兴趣或设置的活动内容过于直观，学生就会对探究活动失去热情，活动只能停留于表面，缺乏思维的参与。虽然有时探究活动显得热闹，但学生一阵忙乱后，活动就成过眼云烟，学生的不到任何收获，这样的活动就成为一个无效探究活动。因此学生积极主动的参与是有效探究的核心。
教育贴近科学，贴近生活，帖近心灵，教育无痕，也要让教育留痕。